Editörün Notu: Bu makale, yüksek basınç uygulamaları için küçük çaplı sıvı transfer hatlarının pazarı ve üretimi üzerine iki bölümlük serinin ikinci bölümüdür. İlk bölümde, bu uygulamalar için nadir bulunan geleneksel ürünlerin yurt içi mevcudiyeti ele alınmaktadır. İkinci bölümde ise bu pazardaki iki geleneksel olmayan ürün incelenmektedir.
Otomotiv Mühendisleri Birliği (SAE) tarafından belirlenen iki tip kaynaklı hidrolik boru – SAE-J525 ve SAE-J356A – ve yazılı özellikleri ortak bir kaynaktan gelmektedir. Düz çelik şeritler genişliklerine göre kesilir ve profil oluşturma yöntemiyle boru haline getirilir. Şeridin kenarları kanatlı bir aletle parlatıldıktan sonra, boru yüksek frekanslı direnç kaynağı ile ısıtılır ve kaynak oluşturmak için basınç silindirleri arasında dövülür. Kaynak işleminden sonra, dış çapta oluşan çapak, genellikle tungsten karbürden yapılmış bir tutucu ile çıkarılır. Tanımlama çapağı, kilitleme aleti kullanılarak çıkarılır veya maksimum tasarım yüksekliğine ayarlanır.
Bu kaynak işleminin tanımı genel niteliktedir ve gerçek üretimde birçok küçük işlem farklılığı bulunmaktadır (Şekil 1'e bakınız). Bununla birlikte, birçok mekanik özelliği paylaşmaktadırlar.
Boru arızaları ve yaygın arıza modları, çekme ve sıkıştırma yükleri olarak ikiye ayrılabilir. Çoğu malzemede, çekme gerilimi sıkıştırma geriliminden daha düşüktür. Bununla birlikte, çoğu malzeme çekmeden çok sıkıştırmada daha güçlüdür. Beton buna bir örnektir. Çok sıkıştırılabilir, ancak içten donatı çubukları (demir çubuklar) ağıyla kalıplanmadığı sürece kolayca kırılır. Bu nedenle, çeliğin nihai çekme dayanımını (UTS) belirlemek için çekme testi yapılır. Üç hidrolik hortum boyutunun tümü aynı gereksinimlere sahiptir: 310 MPa (45.000 psi) UTS.
Basınçlı boruların hidrolik basınca dayanma yeteneği nedeniyle, patlama testi olarak bilinen ayrı bir hesaplama ve arıza testi gerekebilir. Duvar kalınlığı, çekme dayanımı (UTS) ve malzemenin dış çapı dikkate alınarak teorik nihai patlama basıncını belirlemek için hesaplamalar kullanılabilir. J525 boru ve J356A boru aynı boyutta olabileceğinden, tek değişken UTS'dir. 50.000 psi'lik tipik çekme dayanımı ve 0,500 x 0,049 inç'lik tahmini patlama basıncı sağlar. Her iki ürün için de boru aynıdır: 10.908 psi.
Hesaplanan tahminler aynı olsa da, pratik uygulamadaki bir fark, gerçek duvar kalınlığından kaynaklanmaktadır. J356A'da, iç çapak, spesifikasyonda belirtildiği gibi boru çapına bağlı olarak maksimum bir boyuta ayarlanabilir. Çapak alınmış J525 ürünlerinde, çapak alma işlemi genellikle iç çapı yaklaşık 0,002 inç kadar kasıtlı olarak azaltır ve bu da kaynak bölgesinde yerel duvar incelmesine neden olur. Duvar kalınlığı daha sonraki soğuk işlemle doldurulsa da, artık gerilim ve tane yönlenmesi ana metalden farklı olabilir ve duvar kalınlığı, J356A'da belirtilen karşılaştırılabilir borudan biraz daha ince olabilir.
Borunun kullanım amacına bağlı olarak, özellikle tek cidarlı, uçları genişleyen borularda olası sızıntı yollarını ortadan kaldırmak için iç çapakların giderilmesi veya düzleştirilmesi gerekir. J525 borusunun genellikle pürüzsüz bir iç çapa sahip olduğu ve bu nedenle sızıntı yapmadığı düşünülse de, bu bir yanılgıdır. J525 borularında, uygunsuz soğuk işlem nedeniyle iç çapta çizgiler oluşabilir ve bu da bağlantı noktalarında sızıntılara yol açabilir.
Kaynak dikişini iç çap duvarından keserek (veya kazıyarak) çapak alma işlemine başlayın. Temizleme aleti, kaynak istasyonunun hemen arkasında, borunun içinde makaralarla desteklenen bir mandrel üzerine takılıdır. Temizleme aleti kaynak dikişini çıkarırken, makaralar istemeden kaynak sıçramalarının bir kısmının üzerinden geçti ve bu da sıçramaların borunun iç çapına çarpmasına neden oldu (Şekil 2'ye bakınız). Bu, tornalanmış veya honlanmış borular gibi hafif işlenmiş borular için bir sorundur.
Tüpten simleri çıkarmak kolay değil. Kesme işlemi, simleri uzun, karışık bir keskin çelik şeridine dönüştürüyor. Çıkarma işlemi bir gereklilik olsa da, genellikle manuel ve kusurlu bir işlemdir. Sim tüplerinin bazı bölümleri bazen tüp üreticisinin bölgesinden çıkarak müşterilere gönderilir.
Pirinç. 1. SAE-J525 malzemesi seri üretimle üretilir ve bu da önemli yatırım ve iş gücü gerektirir. SAE-J356A kullanılarak üretilen benzer boru ürünleri ise tamamen hat içi tavlama boru haddehanelerinde işlenir, bu nedenle daha verimlidir.
Çapı 20 mm'den küçük sıvı hatları gibi daha küçük borular için, iç çapak alma işlemi genellikle o kadar önemli değildir, çünkü bu çaplar ek bir iç çap işleme adımı gerektirmez. Tek istisna, son kullanıcının tutarlı bir çapak kontrol yüksekliğinin sorun yaratıp yaratmayacağını dikkate alması gerektiğidir.
İçten yanmalı çeliklerde alev kontrolü mükemmelliği, hassas şerit şartlandırma, kesme ve kaynaklama ile başlar. Aslında, J356A'nın ham madde özellikleri, J525'e göre daha katı olmalıdır çünkü J356A, soğuk boyutlandırma işlemi nedeniyle tane boyutu, oksit kalıntıları ve diğer çelik üretim parametreleri konusunda daha fazla kısıtlamaya sahiptir.
Son olarak, iç çap kaynağı genellikle soğutma sıvısı gerektirir. Çoğu sistem, kaynak makinesiyle aynı soğutma sıvısını kullanır, ancak bu sorunlara yol açabilir. Filtrelenmiş ve yağdan arındırılmış olmalarına rağmen, değirmen soğutma sıvıları genellikle önemli miktarda metal parçacıkları, çeşitli yağlar ve diğer kirleticiler içerir. Bu nedenle, J525 borusunun sıcak kostik yıkama döngüsü veya eşdeğer bir temizleme işlemine tabi tutulması gerekir.
Kondansatörler, otomotiv sistemleri ve benzeri sistemler boru temizliği gerektirir ve uygun temizlik fabrikada yapılabilir. J356A, temiz bir iç yüzey, kontrollü nem içeriği ve minimum kalıntı ile fabrikadan çıkar. Son olarak, sevkiyat öncesinde korozyonu önlemek ve uçlarını kapatmak için her bir boruyu inert bir gazla doldurmak yaygın bir uygulamadır.
J525 boruları kaynak işleminden sonra normalleştirilir ve ardından soğuk işleme (çekme) tabi tutulur. Soğuk işlemden sonra, boru tüm mekanik gereksinimleri karşılamak için tekrar normalleştirilir.
Normalleştirme, tel çekme ve ikinci normalleştirme adımları, borunun fırına, çekme istasyonuna ve tekrar fırına taşınmasını gerektirir. İşlemin özelliklerine bağlı olarak, bu adımlar, uç alma (boyama öncesi), aşındırma ve doğrultma gibi diğer ayrı alt adımları da gerektirir. Bu adımlar maliyetlidir ve önemli miktarda zaman, iş gücü ve para kaynağı gerektirir. Soğuk çekme yöntemiyle üretilen borularda %20'lik bir fire oranı görülmektedir.
J356A boru, kaynak işleminden sonra haddehanede normalize edilir. Boru yere temas etmez ve ilk şekillendirme adımlarından nihai boruya kadar haddehanede sürekli bir işlem dizisiyle ilerler. J356A gibi kaynaklı boruların üretiminde %10 fire oranı vardır. Diğer tüm koşullar eşit olduğunda, bu, J356A lambalarının J525 lambalarına göre daha ucuz üretildiği anlamına gelir.
Bu iki ürünün özellikleri benzer olsa da, metalurjik açıdan aynı değillerdir.
Soğuk çekme yöntemiyle üretilen J525 borular, kaynak işleminden sonra ve çekme işleminden sonra olmak üzere iki ön normalleştirme işlemine ihtiyaç duyar. Normalleştirme sıcaklıkları (1650°F veya 900°C), genellikle tavlama işleminden sonra mineral asit (genellikle sülfürik veya hidroklorik asit) ile uzaklaştırılan yüzey oksitlerinin oluşmasına neden olur. Asitleme işlemi, hava emisyonları ve metal açısından zengin atık akışları açısından büyük bir çevresel etkiye sahiptir.
Ek olarak, silindirli fırının indirgeyici atmosferinde sıcaklığın normalleştirilmesi, çeliğin yüzeyindeki karbonun tüketilmesine yol açar. Bu işlem, dekarbürizasyon, orijinal malzemeden çok daha zayıf bir yüzey tabakası bırakır (Şekil 3'e bakınız). Bu, özellikle ince cidarlı borular için önemlidir. 0,030 inç duvar kalınlığında, küçük bir 0,003 inç dekarbürizasyon tabakası bile etkili duvar kalınlığını %10 oranında azaltacaktır. Bu şekilde zayıflamış borular, gerilme veya titreşim nedeniyle arızalanabilir.
Şekil 2. Bir iç çap temizleme aleti (gösterilmemiştir), borunun iç çapı boyunca hareket eden makaralar tarafından desteklenmektedir. İyi bir makara tasarımı, boru duvarına giren kaynak sıçramalarının miktarını azaltır. Nielsen aletleri
J356 boruları partiler halinde işlenir ve silindirli ocakta tavlama gerektirir, ancak bu durum bununla sınırlı değildir. J356A varyantı, silindirli ocaktan çok daha hızlı bir ısıtma işlemi olan dahili indüksiyon kullanan bir haddehanede tamamen işlenir. Bu, tavlama süresini kısaltarak, dekarbürizasyon için fırsat penceresini dakikalardan (hatta saatlerden) saniyelere indirir. Bu, J356A'ya oksit veya dekarbürizasyon olmadan homojen bir tavlama sağlar.
Hidrolik hatlarda kullanılan boruların bükülmeye, genişletilmeye ve şekillendirilmeye yetecek kadar esnek olması gerekir. Hidrolik sıvının A noktasından B noktasına ulaşması için çeşitli kıvrımlardan ve dönüşlerden geçmesi gerekir ve uç bağlantı yöntemi olarak genişletme (flaring) kilit rol oynar.
Tavuk mu yumurta mı ikilemi gibi bir durumda, bacalar tek duvarlı brülör bağlantıları için (dolayısıyla pürüzsüz iç çapa sahip olacak şekilde) tasarlanmıştır veya bunun tersi de olabilir. Bu durumda, borunun iç yüzeyi pim konektörünün soketine sıkıca oturur. Sıkı bir metalden metale bağlantı sağlamak için borunun yüzeyi mümkün olduğunca pürüzsüz olmalıdır. Bu aksesuar, 1920'lerde yeni kurulan ABD Hava Kuvvetleri Hava Bölümü için ortaya çıktı. Bu aksesuar daha sonra günümüzde yaygın olarak kullanılan standart 37 derecelik flanş haline geldi.
COVID-19 döneminin başlangıcından bu yana, düz iç çaplı çekme boruların tedarikinde önemli bir azalma yaşandı. Mevcut malzemelerin teslimat süreleri geçmişe göre daha uzun olma eğilimindedir. Tedarik zincirlerindeki bu değişiklik, uç bağlantılarının yeniden tasarlanmasıyla ele alınabilir. Örneğin, tek cidarlı bir brülör gerektiren ve J525'i belirten bir teklif talebi, çift cidarlı bir brülörün yerine geçebilecek bir adaydır. Bu uç bağlantısıyla her türlü hidrolik boru kullanılabilir. Bu da J356A'nın kullanımına olanak sağlar.
Genişletilmiş bağlantılara ek olarak, özellikle yüksek basınçlı sistemler için o-ring mekanik salmastralar da yaygındır (şekil 5'e bakınız). Bu bağlantı türü, elastomerik salmastralar kullandığı için tek duvarlı genişletilmiş bağlantıya göre daha az sızdırmaz olmakla kalmaz, aynı zamanda daha çok yönlüdür; herhangi bir yaygın hidrolik boru tipinin ucunda oluşturulabilir. Bu, boru üreticilerine daha geniş tedarik zinciri fırsatları ve daha iyi uzun vadeli ekonomik performans sağlar.
Sanayi tarihi, pazarın yön değiştirmesinin zor olduğu bir dönemde geleneksel ürünlerin kök salmasına dair birçok örnekle doludur. Rakip bir ürün – hatta önemli ölçüde daha ucuz ve orijinal ürünün tüm gereksinimlerini karşılayan bir ürün bile – şüpheler ortaya çıkarsa pazarda tutunmakta zorlanabilir. Bu genellikle bir satın alma temsilcisi veya görevlendirilmiş bir mühendis mevcut bir ürünün yerine geleneksel olmayan bir ürün düşünürken olur. Keşfedilme riskini göze almak isteyen çok az kişi vardır.
Bazı durumlarda değişiklikler sadece gerekli olmakla kalmayıp, zorunlu da olabilir. COVID-19 pandemisi, çelik sıvı borularında kullanılan bazı boru tipleri ve boyutlarının bulunabilirliğinde beklenmedik değişikliklere yol açmıştır. Etkilenen ürün alanları, özellikle hidrolik hatlar olmak üzere yüksek basınçlı hatlar kullanan otomotiv, elektrik, ağır ekipman ve diğer tüm boru imalat sanayilerinde kullanılanlardır.
Bu boşluk, yerleşik ancak niş bir çelik boru türü dikkate alınarak daha düşük toplam maliyetle doldurulabilir. Bir uygulama için doğru ürünü seçmek, sıvı uyumluluğunu, çalışma basıncını, mekanik yükü ve bağlantı türünü belirlemek için biraz araştırma gerektirir.
Teknik özelliklere daha yakından bakıldığında, J356A'nın gerçek J525'e eşdeğer olabileceği görülüyor. Pandemiye rağmen, kanıtlanmış bir tedarik zinciri aracılığıyla daha düşük bir fiyata hala temin edilebiliyor. Son şekil sorunlarını çözmek, J525 bulmaktan daha az emek gerektiriyorsa, bu durum OEM'lerin COVID-19 dönemi ve sonrasında lojistik zorluklarını çözmelerine yardımcı olabilir.
Tube & Pipe Journal 1990'da yayınlandı. Boru ve Boru Dergisi, 1990'dan itibaren Tube & Pipe Journal, 1990'dan bu yana endüstriyel metallerle ilgili bir araştırma yaptı. Tube & Pipe Journal, 1990 yılında metal boru endüstrisine adanmış ilk dergi oldu.Bugün, Kuzey Amerika'daki tek sektör yayını olma özelliğini koruyor ve boru endüstrisi profesyonelleri için en güvenilir bilgi kaynağı haline geldi.
Artık The FABRICATOR dijital baskısına tam erişimle, değerli sektör kaynaklarına kolayca ulaşabilirsiniz.
Tube & Pipe Journal'ın dijital baskısına artık tamamen erişilebilir ve değerli sektör kaynaklarına kolay erişim sağlanmaktadır.
Metal damgalama pazarı için en son teknolojiyi, en iyi uygulamaları ve sektör haberlerini içeren STAMPING Journal'a tam dijital erişim elde edin.
Artık The Fabricator en Español'a tam dijital erişimle, değerli sektör kaynaklarına kolayca ulaşabilirsiniz.