Примітка редактора: Ця стаття є другою в серії з двох частин, присвяченій ринку та виробництву ліній для перекачування рідин малого діаметра для застосувань високого тиску. У першому розділі розглядається наявність на внутрішньому ринку традиційних продуктів для цих застосувань, які є рідкістю. У другій частині розглядаються два нетрадиційні продукти на цьому ринку.
Два типи зварних гідравлічних труб, визначених Товариством автомобільних інженерів – SAE-J525 та SAE-J356A – мають спільне джерело, як і їхні письмові специфікації. Плоскі сталеві смуги розрізаються на ширину та формуються у труби шляхом профілювання. Після полірування країв смуги ребристим інструментом трубу нагрівають високочастотним контактним зварюванням та кують між притискними валками для утворення зварного шва. Після зварювання задирка на зовнішньому діаметрі видаляється за допомогою тримача, який зазвичай виготовлений з карбіду вольфраму. Ідентифікаційний блим видаляється або регулюється на максимальну проектну висоту за допомогою фіксуючого інструменту.
Опис цього процесу зварювання є загальним, і існує багато незначних відмінностей у процесі фактичного виробництва (див. Рисунок 1). Однак вони мають багато спільних механічних властивостей.
Руйнування труб та поширені режими руйнування можна розділити на навантаження на розтяг та стиск. У більшості матеріалів напруження розтягу нижче, ніж напруження стиску. Однак більшість матеріалів набагато міцніші на стиск, ніж на розтяг. Бетон є прикладом. Він дуже стискається, але якщо він не має внутрішньої мережі арматурних стрижнів (арматури), його легко зламати. З цієї причини сталь випробовують на розтяг, щоб визначити її граничну міцність на розтяг (UTS). Усі три розміри гідравлічних шлангів мають однакові вимоги: UTS 310 МПа (45 000 psi).
Через здатність напірних труб витримувати гідравлічний тиск може знадобитися окремий розрахунок та випробування на руйнування, відоме як випробування на розрив. Розрахунки можна використовувати для визначення теоретичного граничного тиску розриву, враховуючи товщину стінки, граничний тиск розриву та зовнішній діаметр матеріалу. Оскільки труби J525 та J356A можуть бути однакового розміру, єдиною змінною є граничний тиск розриву. Забезпечують типову міцність на розрив 50 000 фунтів на квадратний дюйм з прогнозованим тиском розриву 0,500 x 0,049 дюйма. Труби однакові для обох продуктів: 10 908 фунтів на квадратний дюйм.
Хоча розрахункові прогнози однакові, одна відмінність у практичному застосуванні пов'язана з фактичною товщиною стінки. У J356A внутрішній задирок регулюється до максимального розміру залежно від діаметра труби, як описано в специфікації. Для виробів J525 без задирок процес видалення задирок зазвичай навмисно зменшує внутрішній діаметр приблизно на 0,002 дюйма, що призводить до локального стоншення стінки в зоні зварювання. Хоча товщина стінки заповнюється подальшою холодною обробкою, залишкові напруження та орієнтація зерен можуть відрізнятися від основного металу, а товщина стінки може бути трохи меншою, ніж у порівнянної труби, зазначеної в J356A.
Залежно від кінцевого використання труби, внутрішні задирки необхідно видалити або вирівняти (або вирівняти), щоб усунути потенційні шляхи витоку, головним чином одностінні розвальцьовані торці. Хоча вважається, що труби J525 мають гладкий внутрішній діаметр і тому не протікають, це помилкова думка. Труби J525 можуть мати смуги на внутрішньому діаметрі через неправильну холодну обробку, що призводить до витоків у місці з'єднання.
Почніть видалення задирок, зрізаючи (або зіскрібаючи) зварний шов з внутрішньої стінки. Інструмент для очищення кріпиться до оправки, що підтримується роликами всередині труби, одразу за зварювальною станцією. Під час видалення зварного шовку інструментом ролики ненавмисно перекотилися по частині зварювальних бризок, в результаті чого вони потрапили на поверхню внутрішнього отвору труби (див. Рисунок 2). Це проблема для труб, що пройшли легку обробку, таких як точені або хоніновані труби.
Зняти блискітки з трубки непросто. Процес різання перетворює блискітки на довгу, заплутану нитку гострої сталі. Хоча видалення є обов'язковим, часто це ручний та недосконалий процес. Секції шарф-трубок іноді залишають територію виробника трубок та відправляються клієнтам.
Рис. 1. Матеріал SAE-J525 виробляється масово, що вимагає значних інвестицій та робочої сили. Подібні трубчасті вироби, виготовлені з використанням SAE-J356A, повністю обробляються на трубних станах з відпалом, що забезпечує більшу ефективність.
Для менших труб, таких як рідинні лінії діаметром менше 20 мм, видалення задирок з внутрішнього діаметра зазвичай не таке важливе, оскільки ці діаметри не потребують додаткового етапу обробки внутрішнього діаметра. Єдине застереження полягає в тому, що кінцевому користувачеві потрібно враховувати лише те, чи створить проблему постійна висота контролю спалаху.
Досконалість контролю полум'я ID починається з точного кондиціонування смуги, різання та зварювання. Фактично, властивості сировини J356A повинні бути суворішими, ніж J525, оскільки J356A має більше обмежень щодо розміру зерна, включень оксидів та інших параметрів виробництва сталі через процес холодного калібрування, що використовується.
Зрештою, для внутрішнього зварювання часто потрібна охолоджувальна рідина. Більшість систем використовують ту саму охолоджувальну рідину, що й для зварювального інструменту, але це може створювати проблеми. Незважаючи на фільтрацію та знежирення, охолоджувальні рідини для млинів часто містять значну кількість металевих частинок, різних масел та інших забруднювачів. Тому труба J525 потребує циклу гарячого каустичного промивання або іншого еквівалентного етапу очищення.
Конденсатори, автомобільні системи та інші подібні системи потребують очищення трубопроводів, і відповідне очищення можна виконати на заводі. J356A залишає завод з чистим отвором, контрольованим вмістом вологи та мінімальним залишком. Нарешті, загальноприйнятою практикою є заповнення кожної труби інертним газом для запобігання корозії та герметизації кінців перед відвантаженням.
Труби J525 нормалізуються після зварювання, а потім піддаються холодній обробці (волоченню). Після холодної обробки труба знову нормалізується для відповідності всім механічним вимогам.
Етапи нормалізації, волочіння дроту та друга нормалізації вимагають транспортування труби до печі, до станції волочіння та назад до печі. Залежно від специфіки операції, ці етапи вимагають інших окремих підетапів, таких як розшарування (перед фарбуванням), травлення та вирівнювання. Ці етапи є дорогими та потребують значних часових, трудових та грошових ресурсів. Холоднотягнуті труби пов'язані з 20% відходами у виробництві.
Труба J356A нормалізується на прокатному стані після зварювання. Труба не торкається землі та проходить шлях від початкових етапів формування до готової труби в безперервній послідовності етапів на прокатному стані. Зварні труби, такі як J356A, мають 10% відходів виробництва. За інших рівних умов це означає, що лампи J356A дешевші у виробництві, ніж лампи J525.
Хоча властивості цих двох продуктів схожі, з металургійної точки зору вони не однакові.
Холоднотягнуті труби J525 потребують двох попередніх нормалізаційних обробок: після зварювання та після волочіння. Температури нормалізації (1650°F або 900°C) призводять до утворення поверхневих оксидів, які зазвичай видаляються мінеральною кислотою (зазвичай сірчаною або соляною) після відпалу. Травлення має великий вплив на навколишнє середовище з точки зору викидів в повітря та потоків відходів, багатих на метали.
Крім того, нормалізація температури у відновній атмосфері роликової печі призводить до споживання вуглецю на поверхні сталі. Цей процес, зневуглецювання, залишає поверхневий шар, який набагато слабший за вихідний матеріал (див. Рисунок 3). Це особливо важливо для тонкостінних труб. При товщині стінки 0,030 дюйма навіть невеликий шар зневуглецювання 0,003 дюйма зменшить ефективну стінку на 10%. Такі ослаблені труби можуть вийти з ладу через напругу або вібрацію.
Рисунок 2. Інструмент для очищення внутрішнього діаметра (не показано) підтримується роликами, які рухаються вздовж внутрішнього діаметра труби. Гарна конструкція роликів зменшує кількість зварювальних бризок, що скочуються в стінку труби. Інструменти Nielsen
Труби J356 обробляються партіями та потребують відпалу в роликовій печі, але це не обмежується. Варіант J356A повністю обробляється на прокатному стані з використанням вбудованої індукції, процесу нагрівання, який набагато швидший, ніж у роликовій печі. Це скорочує час відпалу, тим самим звужуючи вікно можливостей для зневуглецювання з хвилин (або навіть годин) до секунд. Це забезпечує J356A рівномірний відпал без оксидування або зневуглецювання.
Трубки, що використовуються для гідравлічних ліній, повинні бути достатньо гнучкими, щоб їх можна було згинати, розширювати та формувати. Вигини необхідні для доставки гідравлічної рідини з точки А в точку Б, проходячи через різні вигини та повороти на цьому шляху, а розвальцьовування є ключем до забезпечення методу кінцевого з'єднання.
У ситуації з куркою чи яйцем димоходи проектувалися для одностінних з'єднань пальника (таким чином маючи гладкий внутрішній діаметр), або ж могло статися й навпаки. У цьому випадку внутрішня поверхня труби щільно прилягає до гнізда штифтового з'єднувача. Щоб забезпечити щільне з'єднання металу з металом, поверхня труби повинна бути якомога гладшою. Цей аксесуар з'явився в 1920-х роках для молодої Повітряної дивізії ВПС США. Пізніше цей аксесуар став стандартним 37-градусним розширювачем, який широко використовується сьогодні.
З початку періоду COVID-19 постачання тягнутих труб з гладкими внутрішніми діаметрами значно скоротилося. Доступні матеріали, як правило, мають довші терміни доставки, ніж у минулому. Цю зміну в ланцюгах поставок можна вирішити шляхом переробки торцевих з'єднань. Наприклад, у запиті цінових пропозицій, який вимагає одностінного пальника та вказує, що J525 є кандидатом на заміну двостінного пальника. З цим торцевим з'єднанням можна використовувати будь-який тип гідравлічної труби. Це відкриває можливості для використання J356A.
Окрім розвальцьованих з'єднань, також поширені механічні ущільнення з кільцевими ущільненнями (див. рисунок 5), особливо для систем високого тиску. Цей тип з'єднання не тільки менш герметичний, ніж одностінне розвальцьоване, оскільки в ньому використовуються еластомерні ущільнення, але й більш універсальний — його можна сформувати на кінці будь-якого поширеного типу гідравлічної труби. Це забезпечує виробникам труб більші можливості для ланцюга поставок та кращі довгострокові економічні показники.
Історія промисловості сповнена прикладів того, як традиційні продукти вкорінюються в той час, коли ринку важко змінити напрямок. Конкурентному продукту – навіть тому, який значно дешевший і відповідає всім вимогам оригінального продукту – може бути важко закріпитися на ринку, якщо виникають підозри. Зазвичай це трапляється, коли агент із закупівель або призначений інженер розглядає нетрадиційну заміну існуючого продукту. Мало хто готовий ризикувати бути викритим.
У деяких випадках зміни можуть бути не просто необхідними, а абсолютно необхідними. Пандемія COVID-19 призвела до неочікуваних змін у доступності певних типів і розмірів труб для сталевих трубопроводів для рідин. Це стосується продуктів, що використовуються в автомобільній, електротехнічній, важкому обладнанні та будь-якій іншій галузі виробництва труб, де використовуються лінії високого тиску, особливо гідравлічні лінії.
Цю прогалину можна заповнити з меншою загальною вартістю, розглянувши усталений, але нішевий тип сталевих труб. Вибір правильного продукту для певного застосування вимагає певних досліджень для визначення сумісності з рідинами, робочого тиску, механічного навантаження та типу з'єднання.
Детальніше вивчення специфікацій показує, що J356A може бути еквівалентним справжньому J525. Незважаючи на пандемію, він все ще доступний за нижчою ціною через перевірений ланцюг поставок. Якщо вирішення проблем з остаточною формою є менш трудомістким, ніж пошук J525, це може допомогти виробникам оригінального обладнання (OEM) вирішити логістичні проблеми в епоху COVID-19 і після неї.
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。. Журнал труб і трубопроводів, 1990 р. Tube & Pipe Journal став першим журналом, присвяченим індустрії металевих труб у 1990 році. Журнал «Труби та труби» став першим журналом, присвяченим галузі металевих труб, у 1990 році.Сьогодні це залишається єдиним галузевим виданням у Північній Америці та стало найнадійнішим джерелом інформації для фахівців трубної промисловості.
Тепер із повним доступом до цифрового видання The FABRICATOR, легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Цифрове видання журналу «The Tube & Pipe Journal» тепер повністю доступне, забезпечуючи легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Отримайте повний цифровий доступ до журналу STAMPING, який містить найновіші технології, передовий досвід та новини галузі для ринку штампування металу.
Тепер, маючи повний цифровий доступ до The Fabricator en Español, ви маєте легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.