Notă a editorului: Acest articol este al doilea dintr-o serie în două părți despre piața și fabricarea liniilor de transfer de lichide cu diametru mic pentru aplicații de înaltă presiune. Prima secțiune discută disponibilitatea pe plan intern a produselor convenționale pentru aceste aplicații, care sunt rare. A doua parte discută două produse netradiționale pe această piață.
Cele două tipuri de țevi hidraulice sudate desemnate de Societatea Inginerilor Auto – SAE-J525 și SAE-J356A – au o sursă comună, la fel ca și specificațiile lor scrise. Benzile plate de oțel sunt tăiate la lățime și formate în tuburi prin profilare. După ce marginile benzii sunt lustruite cu o unealtă cu aripioare, țeava este încălzită prin sudare prin rezistență de înaltă frecvență și forjată între role de presiune pentru a forma o sudură. După sudare, bavura de diametru exterior este îndepărtată cu un suport, care este de obicei fabricat din carbură de tungsten. Flash-ul de identificare este îndepărtat sau ajustat la înălțimea maximă de proiectare folosind unealta de blocare.
Descrierea acestui proces de sudare este generală și există multe mici diferențe de proces în producția reală (vezi Figura 1). Cu toate acestea, ele au în comun multe proprietăți mecanice.
Rupturile țevilor și modurile comune de cedare pot fi împărțite în sarcini de tracțiune și compresiune. În majoritatea materialelor, tensiunea de tracțiune este mai mică decât tensiunea de compresiune. Cu toate acestea, majoritatea materialelor sunt mult mai rezistente la compresie decât la întindere. Betonul este un exemplu. Este foarte compresibil, dar dacă nu este turnat cu o rețea internă de bare de armătură (bare de armătură), este ușor de rupt. Din acest motiv, oțelul este testat la tracțiune pentru a-i determina rezistența maximă la tracțiune (UTS). Toate cele trei dimensiuni de furtunuri hidraulice au aceleași cerințe: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
Datorită capacității conductelor de presiune de a rezista la presiunea hidraulică, poate fi necesar un calcul separat și un test de rupere, cunoscut sub numele de test de spargere. Calculele pot fi utilizate pentru a determina presiunea teoretică finală de spargere, ținând cont de grosimea peretelui, presiunea maximă de spargere (UTS) și diametrul exterior al materialului. Deoarece tubul J525 și tubul J356A pot avea aceeași dimensiune, singura variabilă este presiunea maximă de spargere (UTS). Oferă o rezistență tipică la tracțiune de 50.000 psi cu o presiune de spargere predictivă de 0,500 x 0,049 in. Tubul este același pentru ambele produse: 10.908 psi.
Deși predicțiile calculate sunt aceleași, o diferență în aplicarea practică se datorează grosimii reale a peretelui. La J356A, bavura internă este reglabilă la o dimensiune maximă în funcție de diametrul țevii, așa cum este descris în specificație. Pentru produsele J525 debavurate, procesul de debavurare reduce de obicei intenționat diametrul interior cu aproximativ 0,002 inci, rezultând o subțiere localizată a peretelui în zona sudurii. Deși grosimea peretelui este umplută prin prelucrare la rece ulterioară, tensiunea reziduală și orientarea granulelor pot diferi de metalul de bază, iar grosimea peretelui poate fi puțin mai subțire decât cea a țevii comparabile specificate în J356A.
În funcție de utilizarea finală a țevii, bavurile interne trebuie îndepărtate sau aplatizate (sau aplatizate) pentru a elimina potențialele căi de scurgere, în principal formele cu capete evazate cu perete simplu. Deși se crede în general că J525 are un interior neted și, prin urmare, nu prezintă scurgeri, aceasta este o concepție greșită. Tubulatura J525 poate dezvolta dungi interior din cauza prelucrării la rece necorespunzătoare, rezultând scurgeri la conexiune.
Începeți debavurarea prin tăierea (sau răzuirea) cordonului de sudură de pe peretele diametrului interior. Instrumentul de curățare este atașat la un dorn susținut de role în interiorul țevii, chiar în spatele stației de sudură. În timp ce instrumentul de curățare îndepărta cordonul de sudură, rolele s-au rostogolit accidental peste o parte din stropii de sudură, făcându-i să atingă suprafața interiorului țevii (vezi Figura 2). Aceasta este o problemă pentru țevile ușor prelucrate, cum ar fi țevile strunjite sau honuite.
Îndepărtarea sclipiciului din tub nu este ușoară. Procesul de tăiere transformă sclipiciul într-un fir lung și încâlcit de oțel ascuțit. Deși îndepărtarea este o cerință, îndepărtarea este adesea un proces manual și imperfect. Secțiunile de tuburi eșarfă părăsesc uneori teritoriul producătorului de tuburi și sunt trimise clienților.
Orez. 1. Materialul SAE-J525 este produs în masă, ceea ce necesită investiții și forță de muncă semnificative. Produse tubulare similare fabricate folosind SAE-J356A sunt complet prelucrate în mori de tuburi cu recoacere în linie, ceea ce este mai eficient.
Pentru țevi mai mici, cum ar fi conductele de lichid cu diametrul mai mic de 20 mm, debavurarea interiorului nu este de obicei la fel de importantă, deoarece aceste diametre nu necesită o etapă suplimentară de finisare a interiorului. Singura avertizare este că utilizatorul final trebuie doar să ia în considerare dacă o înălțime constantă de control al bavurii va crea o problemă.
Excelența în controlul flăcării ID începe cu condiționarea, tăierea și sudarea precisă a benzii. De fapt, proprietățile materiei prime ale J356A trebuie să fie mai stricte decât cele ale J525, deoarece J356A are mai multe restricții privind dimensiunea granulelor, incluziunile de oxid și alți parametri de fabricare a oțelului, datorită procesului de dimensionare la rece implicat.
În cele din urmă, sudarea internă necesită adesea lichid de răcire. Majoritatea sistemelor utilizează același lichid de răcire ca și unealta de prelucrare a grămezi, dar acest lucru poate crea probleme. În ciuda faptului că sunt filtrate și degresate, lichidele de răcire pentru laminoare conțin adesea cantități semnificative de particule metalice, diverse uleiuri și uleiuri, precum și alți contaminanți. Prin urmare, tubul J525 necesită un ciclu de spălare cu caustică fierbinte sau o altă etapă de curățare echivalentă.
Condensatoarele, sistemele auto și alte sisteme similare necesită curățarea conductelor, iar curățarea corespunzătoare poate fi efectuată la fabrică. J356A părăsește fabrica cu un alezaj curat, un conținut de umiditate controlat și reziduuri minime. În cele din urmă, este o practică obișnuită să se umple fiecare tub cu un gaz inert pentru a preveni coroziunea și să se etanșeze capetele înainte de expediere.
Țevile J525 sunt normalizate după sudare și apoi prelucrate la rece (trase). După prelucrarea la rece, țeava este normalizată din nou pentru a îndeplini toate cerințele mecanice.
Etapele de normalizare, trefilare și a doua normalizare necesită transportul țevii la cuptor, la stația de tragere și înapoi la cuptor. În funcție de specificul operațiunii, aceste etape necesită alte subetape separate, cum ar fi afilarea (înainte de vopsire), gravarea și îndreptarea. Aceste etape sunt costisitoare și necesită resurse semnificative de timp, forță de muncă și bani. Țevile trase la rece sunt asociate cu o rată de deșeuri de 20% în producție.
Țeava J356A este normalizată la laminor după sudare. Țeava nu atinge solul și se deplasează de la etapele inițiale de formare până la țeava finită într-o secvență continuă de etape în laminor. Țevile sudate, cum ar fi J356A, au o pierdere de 10% în producție. Dacă toate celelalte condiții sunt egale, aceasta înseamnă că lămpile J356A sunt mai ieftine de fabricat decât lămpile J525.
Deși proprietățile acestor două produse sunt similare, ele nu sunt identice din punct de vedere metalurgic.
Țevile J525 trase la rece necesită două tratamente preliminare de normalizare: după sudare și după tragere. Temperaturile de normalizare (900°C) duc la formarea de oxizi de suprafață, care sunt de obicei îndepărtați cu acid mineral (de obicei sulfuric sau clorhidric) după recoacere. Decaparea are un impact mare asupra mediului în ceea ce privește emisiile de aer și fluxurile de deșeuri bogate în metale.
În plus, normalizarea temperaturii în atmosfera reducătoare a cuptorului cu vatră cilindrică duce la consumul de carbon pe suprafața oțelului. Acest proces, decarburarea, lasă un strat superficial mult mai slab decât materialul original (vezi Figura 3). Acest lucru este important în special pentru țevile cu pereți subțiri. La o grosime a peretelui de 0,030″, chiar și un strat mic de decarburare de 0,003″ va reduce peretele efectiv cu 10%. Astfel de țevi slăbite se pot defecta din cauza solicitărilor sau vibrațiilor.
Figura 2. O unealtă de curățare a diametrului interior (neprezentată) este susținută de role care se mișcă de-a lungul diametrului interior al țevii. Un design bun al rolelor reduce cantitatea de stropi de sudură care se rostogolesc în peretele țevii. Unelte Nielsen
Țevile J356 sunt prelucrate în loturi și necesită recoacere într-un cuptor cu vatră cu role, dar acest lucru nu se limitează la. Varianta J356A este prelucrată complet într-un laminor folosind inducție încorporată, un proces de încălzire mult mai rapid decât un cuptor cu vatră cu role. Acest lucru scurtează timpul de recoacere, reducând astfel fereastra de oportunitate pentru decarburare de la minute (sau chiar ore) la secunde. Acest lucru oferă J356A o recoacere uniformă fără oxid sau decarburare.
Tuburile utilizate pentru conductele hidraulice trebuie să fie suficient de flexibile pentru a fi îndoite, extinse și formate. Îndoiturile sunt necesare pentru a transporta fluidul hidraulic din punctul A în punctul B, trecând prin diverse coturi și curbe pe parcurs, iar evazarea este cheia pentru a asigura o metodă de conectare la capăt.
Într-o situație de tipul „oul sau găina”, coșurile de fum erau proiectate pentru conexiuni la arzătoare cu un singur perete (având astfel un diametru interior neted), sau s-ar fi putut întâmpla invers. În acest caz, suprafața interioară a tubului se potrivește perfect pe mufa conectorului cu știft. Pentru a asigura o conexiune strânsă metal-metal, suprafața țevii trebuie să fie cât mai netedă posibil. Acest accesoriu a apărut în anii 1920 pentru Divizia Aeriană a Forțelor Aeriene ale SUA, aflată la început de drum. Acest accesoriu a devenit ulterior evazarea standard de 37 de grade, care este utilizată pe scară largă astăzi.
De la începutul perioadei COVID-19, aprovizionarea cu țevi trase cu diametre interioare netede a scăzut semnificativ. Materialele disponibile tind să aibă timpi de livrare mai lungi decât în ​​trecut. Această schimbare în lanțurile de aprovizionare poate fi abordată prin reproiectarea conexiunilor terminale. De exemplu, o cerere de ofertă care necesită un arzător cu un singur perete și specifică J525 este un candidat pentru înlocuirea unui arzător cu perete dublu. Orice tip de țeavă hidraulică poate fi utilizată cu această conexiune terminală. Acest lucru deschide oportunități pentru utilizarea J356A.
Pe lângă conexiunile evazate, etanșările mecanice cu inele de etanșare sunt, de asemenea, comune (vezi figura 5), ​​în special pentru sistemele de înaltă presiune. Acest tip de conexiune nu este doar mai puțin etanșă decât o evazare cu perete simplu, deoarece utilizează etanșări elastomerice, dar este și mai versatilă - poate fi formată la capătul oricărui tip comun de conductă hidraulică. Acest lucru oferă producătorilor de conducte oportunități mai mari în lanțul de aprovizionare și o performanță economică mai bună pe termen lung.
Istoria industrială este plină de exemple de produse tradiționale care au prins rădăcini într-o perioadă în care este dificil pentru piață să își schimbe direcția. Un produs concurent – ​​chiar și unul care este semnificativ mai ieftin și îndeplinește toate cerințele produsului original – poate fi dificil de integrat pe piață dacă apar suspiciuni. Acest lucru se întâmplă de obicei atunci când un agent de achiziții sau un inginer desemnat are în vedere un înlocuitor netradițional pentru un produs existent. Puțini sunt dispuși să riște să fie descoperiți.
În unele cazuri, schimbările pot fi nu doar necesare, ci necesare. Pandemia de COVID-19 a dus la schimbări neașteptate în disponibilitatea anumitor tipuri și dimensiuni de țevi pentru conductele de fluide din oțel. Domeniile de produse afectate sunt cele utilizate în industria auto, electrică, a echipamentelor grele și în orice alte industrii de fabricație a țevilor care utilizează conducte de înaltă presiune, în special conducte hidraulice.
Această lacună poate fi umplută la un cost total mai mic, luând în considerare un tip de țeavă de oțel consacrat, dar de nișă. Selectarea produsului potrivit pentru o aplicație necesită cercetări pentru a determina compatibilitatea fluidelor, presiunea de funcționare, sarcina mecanică și tipul de conexiune.
O analiză mai atentă a specificațiilor arată că J356A poate fi echivalent cu J525-ul real. În ciuda pandemiei, acesta este încă disponibil la un preț mai mic prin intermediul unui lanț de aprovizionare dovedit. Dacă rezolvarea problemelor legate de forma finală necesită mai puțină muncă decât găsirea J525, acest lucru ar putea ajuta producătorii de echipamente originale să rezolve provocările logistice din era COVID-19 și nu numai.
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。 Jurnalul de Tuburi și Țevi din 1990 Tube & Pipe Journal стал первым журналом, посвященным индустрии металлических труб в 1990 году. Tube & Pipe Journal a devenit prima revistă dedicată industriei țevilor metalice în 1990.Astăzi, rămâne singura publicație din industrie din America de Nord și a devenit cea mai de încredere sursă de informații pentru profesioniștii din industria țevilor.
Acum, cu acces complet la ediția digitală The FABRICATOR, acces facil la resurse valoroase din industrie.
Ediția digitală a revistei The Tube & Pipe Journal este acum complet accesibilă, oferind acces facil la resurse valoroase din industrie.
Obțineți acces digital complet la Jurnalul STAMPING, care prezintă cele mai recente tehnologii, cele mai bune practici și știri din industrie pentru piața de ștanțare a metalelor.
Acum, cu acces digital complet la The Fabricator en Español, aveți acces facil la resurse valoroase din industrie.