Uwaga redaktora: Niniejszy artykuł jest drugim z dwuczęściowego cyklu poświęconego rynkowi i produkcji przewodów do przesyłu cieczy o małej średnicy do zastosowań wysokociśnieniowych. W pierwszej części omówiono dostępność krajowych, rzadko spotykanych, konwencjonalnych produktów do tych zastosowań. W drugiej części omówiono dwa nietypowe produkty dostępne na tym rynku.
Dwa rodzaje spawanych rur hydraulicznych, określone przez Society of Automotive Engineers – SAE-J525 i SAE-J356A – mają wspólne źródło, podobnie jak ich pisemne specyfikacje. Płaskie paski stalowe są cięte na szerokość i formowane w rury poprzez profilowanie. Po wypolerowaniu krawędzi paska narzędziem żebrowanym, rura jest nagrzewana metodą spawania oporowego prądem o wysokiej częstotliwości i kuta między rolkami dociskowymi w celu utworzenia spoiny. Po spawaniu, zadziory zewnętrzne są usuwane za pomocą uchwytu, zazwyczaj wykonanego z węglika wolframu. Wypływka identyfikacyjna jest usuwana lub regulowana do maksymalnej wysokości projektowej za pomocą narzędzia blokującego.
Opis tego procesu spawania jest ogólny i w rzeczywistej produkcji występuje wiele drobnych różnic (patrz rysunek 1). Mają one jednak wiele wspólnych właściwości mechanicznych.
Awarie rur i typowe przyczyny awarii można podzielić na rozciągające i ściskające. W większości materiałów naprężenie rozciągające jest niższe niż ściskające. Jednak większość materiałów jest znacznie bardziej wytrzymała na ściskanie niż na rozciąganie. Przykładem jest beton. Jest on wysoce ściśliwy, ale jeśli nie zostanie uformowany z wewnętrzną siatką prętów zbrojeniowych, łatwo ulega pęknięciu. Z tego powodu stal poddaje się próbie rozciągania w celu określenia jej wytrzymałości na rozciąganie (UTS). Wszystkie trzy rozmiary przewodów hydraulicznych mają takie same wymagania: 310 MPa (45 000 psi) UTS.
Ze względu na zdolność rur ciśnieniowych do wytrzymywania ciśnienia hydraulicznego, może być konieczne przeprowadzenie osobnych obliczeń i testu rozrywającego, znanego jako próba rozrywająca. Obliczenia można wykorzystać do określenia teoretycznego ciśnienia rozrywającego, uwzględniając grubość ścianki, UTS i średnicę zewnętrzną materiału. Ponieważ rury J525 i J356A mogą mieć ten sam rozmiar, jedyną zmienną jest UTS. Zapewnia typową wytrzymałość na rozciąganie 50 000 psi przy przewidywanym ciśnieniu rozrywającym 0,500 x 0,049 cala. Rura jest taka sama dla obu produktów: 10 908 psi.
Chociaż obliczone prognozy są takie same, różnica w praktyce wynika z rzeczywistej grubości ścianki. W modelu J356A wewnętrzny zadzior jest regulowany do maksymalnej wielkości w zależności od średnicy rury, zgodnie z opisem w specyfikacji. W przypadku produktów J525 z gratowaniem, proces gratowania zazwyczaj celowo zmniejsza średnicę wewnętrzną o około 0,002 cala (0,02 cala), co powoduje miejscowe pocienienie ścianki w strefie spoiny. Chociaż grubość ścianki jest wypełniana w wyniku późniejszej obróbki plastycznej na zimno, naprężenia szczątkowe i orientacja ziarna mogą różnić się od metalu bazowego, a grubość ścianki może być nieco mniejsza niż w przypadku porównywalnej rury określonej w modelu J356A.
W zależności od przeznaczenia rury, zadziory wewnętrzne należy usunąć lub spłaszczyć (lub wygładzić), aby wyeliminować potencjalne ścieżki wycieku, głównie w przypadku rur z końcówkami o pojedynczej ściance i rozszerzonych końcach. Chociaż powszechnie uważa się, że rury J525 mają gładką średnicę wewnętrzną i dlatego nie przeciekają, jest to błędne przekonanie. Rury J525 mogą mieć smugi na średnicy wewnętrznej z powodu nieprawidłowej obróbki plastycznej na zimno, co prowadzi do nieszczelności na połączeniu.
Rozpocznij gratowanie, odcinając (lub zeskrobując) ścieg spoiny ze ścianki wewnętrznej. Narzędzie czyszczące jest zamocowane na trzpieniu podpartym rolkami wewnątrz rury, tuż za stanowiskiem spawalniczym. Podczas usuwania ściegu spoiny przez narzędzie czyszczące, rolki przypadkowo przetoczyły się po części odprysków spawalniczych, powodując ich uderzenie w powierzchnię wewnętrzną rury (patrz rysunek 2). Jest to problem w przypadku rur poddanych lekkiej obróbce mechanicznej, takich jak rury toczone lub honowane.
Wyjmowanie lampy błyskowej z tuby nie jest łatwe. Proces cięcia zamienia brokat w długi, splątany sznur ostrej stali. Chociaż demontaż jest konieczny, często jest to proces ręczny i niedoskonały. Fragmenty tub szalikowych czasami opuszczają teren zakładu producenta tub i są wysyłane do klientów.
Ryż. 1. Materiał SAE-J525 jest produkowany masowo, co wymaga znacznych inwestycji i nakładów pracy. Podobne produkty rurowe wykonane z materiału SAE-J356A są w całości obrabiane w walcowniach rur z wyżarzaniem liniowym, co zwiększa wydajność.
W przypadku mniejszych rur, takich jak przewody cieczowe o średnicy poniżej 20 mm, gratowanie średnicy wewnętrznej zazwyczaj nie jest tak istotne, ponieważ takie średnice nie wymagają dodatkowej obróbki wykończeniowej. Jedynym zastrzeżeniem jest to, że użytkownik końcowy musi jedynie rozważyć, czy stała wysokość kontroli błysku nie będzie stanowić problemu.
Doskonałość kontroli płomienia ID zaczyna się od precyzyjnego kondycjonowania, cięcia i spawania taśm. W rzeczywistości właściwości surowca J356A muszą być bardziej rygorystyczne niż J525, ponieważ J356A ma więcej ograniczeń dotyczących wielkości ziarna, wtrąceń tlenkowych i innych parametrów procesu produkcji stali ze względu na stosowany proces kalibrowania na zimno.
Spawanie rur wewnętrznych często wymaga chłodziwa. Większość systemów wykorzystuje to samo chłodziwo, co narzędzie do nawijania, ale może to stwarzać problemy. Pomimo filtrowania i odtłuszczania, chłodziwa młynów często zawierają znaczne ilości cząstek metalu, różnych olejów i smarów oraz innych zanieczyszczeń. Dlatego rury J525 wymagają cyklu mycia gorącą wodą kaustyczną lub innego równoważnego etapu czyszczenia.
Skraplacze, układy samochodowe i inne podobne systemy wymagają czyszczenia rur, a odpowiednie czyszczenie można przeprowadzić w zakładzie. J356A opuszcza fabrykę z czystym otworem wentylacyjnym, kontrolowaną zawartością wilgoci i minimalną ilością osadu. Na koniec, powszechną praktyką jest napełnianie każdej rury gazem obojętnym, aby zapobiec korozji i uszczelnić jej końce przed wysyłką.
Rury J525 są normalizowane po spawaniu, a następnie poddawane obróbce plastycznej na zimno (ciągnieniu). Po obróbce plastycznej na zimno rura jest ponownie normalizowana, aby spełnić wszystkie wymagania mechaniczne.
Procesy normalizowania, ciągnienia drutu i drugiego procesu normalizowania wymagają transportu rury do pieca, na stanowisko ciągnienia i z powrotem do pieca. W zależności od specyfiki operacji, etapy te wymagają dodatkowych, odrębnych etapów, takich jak fugowanie (przed malowaniem), trawienie i prostowanie. Etapy te są kosztowne i wymagają znacznych nakładów czasu, pracy i pieniędzy. Produkcja rur ciągnionych na zimno generuje 20% odpadów.
Rura J356A jest normalizowana na walcowni po spawaniu. Rura nie styka się z podłożem i przechodzi od początkowych etapów formowania do gotowej rury w ciągłej sekwencji etapów w walcowni. Rury spawane, takie jak J356A, charakteryzują się 10% stratą w produkcji. Oznacza to, że lampy J356A są tańsze w produkcji niż lampy J525.
Mimo że właściwości tych dwóch produktów są podobne, nie są one takie same z punktu widzenia metalurgicznego.
Rury ciągnione na zimno J525 wymagają dwóch wstępnych procesów normalizacyjnych: po spawaniu i po ciągnieniu. Temperatury normalizacyjne (900°C lub 1650°F) powodują powstawanie tlenków powierzchniowych, które zazwyczaj usuwa się kwasem mineralnym (najczęściej siarkowym lub solnym) po wyżarzaniu. Trawienie ma duży wpływ na środowisko pod względem emisji do powietrza i strumieni odpadów bogatych w metale.
Ponadto, normalizacja temperatury w atmosferze redukującej pieca rolkowego prowadzi do zużycia węgla na powierzchni stali. Ten proces, odwęglenie, pozostawia warstwę powierzchniową znacznie słabszą niż materiał pierwotny (patrz rysunek 3). Jest to szczególnie istotne w przypadku rur cienkościennych. Przy grubości ścianki 0,030″, nawet niewielka warstwa odwęglenia o grubości 0,003″ spowoduje zmniejszenie efektywnej grubości ścianki o 10%. Takie osłabione rury mogą ulec uszkodzeniu w wyniku naprężeń lub drgań.
Rysunek 2. Narzędzie do czyszczenia średnicy wewnętrznej (niepokazane) jest podtrzymywane przez rolki, które poruszają się wzdłuż wewnętrznej powierzchni rury. Dobra konstrukcja rolek zmniejsza ilość odprysków spawalniczych, które wtapiają się w ściankę rury. Narzędzia Nielsena
Rury J356 są przetwarzane partiami i wymagają wyżarzania w piecu rolkowym, ale nie tylko. Wersja J356A jest w całości obrabiana w walcowni z wykorzystaniem wbudowanej indukcji – procesu nagrzewania znacznie szybszego niż w piecu rolkowym. Skraca to czas wyżarzania, a tym samym skraca czas odwęglania z minut (a nawet godzin) do sekund. Zapewnia to równomierne wyżarzanie J356A bez utleniania i odwęglania.
Rury używane do przewodów hydraulicznych muszą być wystarczająco elastyczne, aby można je było zginać, rozszerzać i formować. Łuki są niezbędne do transportu płynu hydraulicznego z punktu A do punktu B, przechodząc przez różne zakręty i zakręty po drodze, a rozszerzanie jest kluczem do zapewnienia odpowiedniej metody łączenia końców.
W sytuacji „co było pierwsze – jajko czy kura?”, kominy projektowano z myślą o jednościennych przyłączach palników (a zatem o gładkiej średnicy wewnętrznej), ale mogło też być odwrotnie. W tym przypadku wewnętrzna powierzchnia rury ściśle przylegała do gniazda złącza trzpieniowego. Aby zapewnić szczelne połączenie metal-metal, powierzchnia rury musi być jak najbardziej gładka. Ten element wyposażenia pojawił się w latach 20. XX wieku w nowo powstającej dywizji lotniczej Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych. Później stał się on standardowym kielichem 37 stopni, który jest powszechnie stosowany do dziś.
Od początku pandemii COVID-19 podaż rur ciągnionych o gładkich średnicach wewnętrznych znacznie spadła. Dostępne materiały charakteryzują się zazwyczaj dłuższym terminem dostawy niż w przeszłości. Tę zmianę w łańcuchach dostaw można rozwiązać poprzez przeprojektowanie przyłączy końcowych. Na przykład zapytanie ofertowe (RFQ), które wymaga palnika jednościennego i określa J525, może zastąpić palnik dwuścienny. Do tego przyłącza końcowego można zastosować dowolny typ rury hydraulicznej. Otwiera to możliwości zastosowania J356A.
Oprócz połączeń kielichowych, powszechne są również uszczelnienia mechaniczne typu o-ring (patrz rysunek 5), szczególnie w systemach wysokociśnieniowych. Ten typ połączenia jest nie tylko mniej szczelny niż połączenie kielichowe jednościenne, ponieważ wykorzystuje uszczelki elastomerowe, ale jest również bardziej wszechstronny – można go uformować na końcu dowolnego typowego typu rury hydraulicznej. Zapewnia to producentom rur większe możliwości w łańcuchu dostaw i lepszą długoterminową efektywność ekonomiczną.
Historia przemysłu pełna jest przykładów, gdy tradycyjne produkty zapuszczały korzenie w czasach, gdy rynkowi trudno było zmienić kierunek. Konkurencyjny produkt – nawet znacznie tańszy i spełniający wszystkie wymagania produktu oryginalnego – może mieć trudności z ugruntowaniem swojej pozycji na rynku, jeśli pojawią się podejrzenia. Zazwyczaj dzieje się tak, gdy agent ds. zakupów lub przydzielony inżynier rozważa niestandardowy zamiennik istniejącego produktu. Niewielu jest gotowych ryzykować ujawnienie.
W niektórych przypadkach zmiany mogą być nie tylko konieczne, ale wręcz konieczne. Pandemia COVID-19 spowodowała nieoczekiwane zmiany w dostępności niektórych typów i rozmiarów rur stalowych do transportu płynów. Dotyczy to produktów stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym, elektrycznym, ciężkim i innych gałęziach przemysłu produkujących rury, w których wykorzystywane są przewody wysokociśnieniowe, zwłaszcza przewody hydrauliczne.
Tę lukę można wypełnić niższym kosztem całkowitym, rozważając zastosowanie powszechnie stosowanego, ale niszowego typu rur stalowych. Wybór odpowiedniego produktu do danego zastosowania wymaga przeprowadzenia badań w celu określenia kompatybilności płynów, ciśnienia roboczego, obciążenia mechanicznego i rodzaju przyłącza.
Bliższe przyjrzenie się specyfikacjom pokazuje, że J356A może być odpowiednikiem oryginalnego J525. Pomimo pandemii, nadal jest dostępny w niższej cenie dzięki sprawdzonemu łańcuchowi dostaw. Jeśli rozwiązywanie problemów z ostatecznym kształtem będzie mniej pracochłonne niż znalezienie J525, może pomóc producentom OEM w rozwiązywaniu problemów logistycznych w erze COVID-19 i później.
Tube & Pipe Journal 于1990 年成为第一本致力于为金属管材行业服务的杂志。 Tube & Pipe Journal z 1990 r. Tube & Pipe Journal jest głównym wydawnictwem, посвященным индустрии металлических труб w 1990 roku. W 1990 roku Tube & Pipe Journal stał się pierwszym czasopismem poświęconym branży rur metalowych.Do dziś jest to jedyne czasopismo branżowe w Ameryce Północnej i najbardziej wiarygodne źródło informacji dla profesjonalistów z branży rurowej.
Teraz dzięki pełnemu dostępowi do wydania cyfrowego The FABRICATOR masz łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Cyfrowe wydanie czasopisma The Tube & Pipe Journal jest już w pełni dostępne, dzięki czemu można łatwo zapoznać się z cennymi zasobami branżowymi.
Uzyskaj pełny dostęp cyfrowy do czasopisma STAMPING Journal, w którym znajdziesz najnowsze technologie, najlepsze praktyki i wiadomości branżowe dotyczące rynku tłoczenia metali.
Dzięki pełnemu dostępowi cyfrowemu do The Fabricator en Español możesz teraz łatwo korzystać z cennych zasobów branżowych.