Ghi chú của biên tập viên: Bài viết này là phần thứ hai trong loạt bài gồm hai phần về thị trường và sản xuất các đường ống dẫn chất lỏng đường kính nhỏ cho các ứng dụng áp suất cao. Phần đầu tiên thảo luận về sự sẵn có trong nước của các sản phẩm thông thường cho các ứng dụng này, vốn rất hiếm. Phần thứ hai thảo luận về hai sản phẩm phi truyền thống trên thị trường này.
Hai loại ống thủy lực hàn được Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) quy định – SAE-J525 và SAE-J356A – có chung nguồn gốc, cũng như các thông số kỹ thuật được ghi chép của chúng. Các dải thép phẳng được cắt theo chiều rộng và tạo hình thành ống bằng phương pháp định hình. Sau khi các cạnh của dải thép được đánh bóng bằng dụng cụ có cánh tản nhiệt, ống được nung nóng bằng phương pháp hàn điện trở tần số cao và được ép giữa các con lăn áp lực để tạo thành mối hàn. Sau khi hàn, phần gờ bên ngoài được loại bỏ bằng dụng cụ giữ, thường được làm bằng vonfram cacbua. Phần gờ nhận dạng được loại bỏ hoặc điều chỉnh đến chiều cao thiết kế tối đa bằng dụng cụ khóa.
Mô tả về quy trình hàn này mang tính tổng quát, và có nhiều khác biệt nhỏ trong quy trình sản xuất thực tế (xem Hình 1). Tuy nhiên, chúng có nhiều đặc tính cơ học giống nhau.
Các sự cố đường ống và các kiểu hỏng hóc thường gặp có thể được chia thành tải trọng kéo và tải trọng nén. Trong hầu hết các vật liệu, ứng suất kéo thấp hơn ứng suất nén. Tuy nhiên, hầu hết các vật liệu đều chịu nén tốt hơn chịu kéo. Bê tông là một ví dụ. Nó có khả năng nén cao, nhưng trừ khi được đúc với mạng lưới cốt thép bên trong, nó rất dễ bị vỡ. Vì lý do này, thép được kiểm tra độ bền kéo để xác định độ bền kéo tối đa (UTS). Cả ba kích thước ống mềm thủy lực đều có cùng yêu cầu: UTS 310 MPa (45.000 psi).
Do khả năng chịu được áp suất thủy lực của ống dẫn áp lực, một phép tính riêng và thử nghiệm độ bền, được gọi là thử nghiệm nổ, có thể được yêu cầu. Các phép tính có thể được sử dụng để xác định áp suất nổ tối đa lý thuyết, có tính đến độ dày thành ống, độ bền kéo tối đa (UTS) và đường kính ngoài của vật liệu. Vì ống J525 và ống J356A có thể có cùng kích thước, nên biến số duy nhất là UTS. Cung cấp độ bền kéo điển hình là 50.000 psi với áp suất nổ dự đoán là 0,500 x 0,049 inch. Ống có cùng kích thước cho cả hai sản phẩm: 10.908 psi.
Mặc dù các dự đoán tính toán là giống nhau, nhưng một điểm khác biệt trong ứng dụng thực tế là do độ dày thành ống thực tế. Đối với tiêu chuẩn J356A, gờ bên trong có thể điều chỉnh đến kích thước tối đa tùy thuộc vào đường kính ống như được mô tả trong tiêu chuẩn. Đối với các sản phẩm J525 đã được loại bỏ gờ, quá trình loại bỏ gờ thường cố ý làm giảm đường kính bên trong khoảng 0,002 inch, dẫn đến hiện tượng thành ống mỏng cục bộ trong vùng hàn. Mặc dù độ dày thành ống được bù đắp bằng quá trình gia công nguội tiếp theo, nhưng ứng suất dư và hướng hạt có thể khác với kim loại nền, và độ dày thành ống có thể mỏng hơn một chút so với ống tương đương được quy định trong tiêu chuẩn J356A.
Tùy thuộc vào mục đích sử dụng cuối cùng của ống, các gờ bên trong phải được loại bỏ hoặc làm phẳng để loại bỏ các đường rò rỉ tiềm ẩn, chủ yếu là các dạng ống đơn thành có đầu loe. Mặc dù người ta thường cho rằng ống J525 có bề mặt bên trong nhẵn và do đó không bị rò rỉ, nhưng đây là một quan niệm sai lầm. Ống J525 có thể xuất hiện các vệt bên trong do gia công nguội không đúng cách, dẫn đến rò rỉ tại mối nối.
Bắt đầu quá trình loại bỏ bavia bằng cách cắt (hoặc cạo) mối hàn ra khỏi thành trong của ống. Dụng cụ làm sạch được gắn vào một trục gá được đỡ bởi các con lăn bên trong ống, ngay phía sau trạm hàn. Trong khi dụng cụ làm sạch đang loại bỏ mối hàn, các con lăn vô tình lăn qua một số hạt bắn tóe khi hàn, khiến chúng bám vào bề mặt bên trong của ống (xem Hình 2). Đây là vấn đề đối với các loại ống được gia công nhẹ như ống tiện hoặc ống mài.
Việc loại bỏ phần kim tuyến khỏi ống không hề dễ dàng. Quá trình cắt biến kim tuyến thành một sợi thép sắc nhọn dài và rối. Mặc dù việc loại bỏ là cần thiết, nhưng nó thường là một quá trình thủ công và không hoàn hảo. Đôi khi, các đoạn ống khăn quàng cổ bị thất lạc và được gửi đến khách hàng.
Gạo. 1. Vật liệu SAE-J525 được sản xuất hàng loạt, đòi hỏi đầu tư và nhân công đáng kể. Các sản phẩm ống tương tự được làm từ SAE-J356A được gia công hoàn toàn trong dây chuyền sản xuất ống ủ nhiệt, do đó hiệu quả hơn.
Đối với các đường ống nhỏ hơn, chẳng hạn như đường ống dẫn chất lỏng có đường kính dưới 20 mm, việc loại bỏ bavia bên trong thường không quan trọng lắm vì các đường kính này không yêu cầu bước hoàn thiện bên trong bổ sung. Điều cần lưu ý duy nhất là người sử dụng cuối cùng chỉ cần xem xét liệu việc duy trì chiều cao kiểm soát tia lửa nhất quán có gây ra vấn đề gì hay không.
Sự xuất sắc trong kiểm soát ngọn lửa của thép ID bắt đầu từ khâu chuẩn bị, cắt và hàn dải thép chính xác. Trên thực tế, các đặc tính nguyên liệu thô của J356A phải khắt khe hơn J525 vì J356A có nhiều hạn chế hơn về kích thước hạt, tạp chất oxit và các thông số sản xuất thép khác do quy trình định cỡ nguội liên quan.
Cuối cùng, hàn ID thường cần chất làm mát. Hầu hết các hệ thống sử dụng cùng loại chất làm mát với dụng cụ xếp rơm, nhưng điều này có thể gây ra vấn đề. Mặc dù đã được lọc và tẩy dầu mỡ, chất làm mát trong máy nghiền thường chứa một lượng đáng kể các hạt kim loại, các loại dầu và chất gây ô nhiễm khác. Do đó, ống J525 cần một chu trình rửa bằng dung dịch kiềm nóng hoặc bước làm sạch tương đương khác.
Các bình ngưng tụ, hệ thống ô tô và các hệ thống tương tự khác yêu cầu làm sạch đường ống, và việc làm sạch thích hợp có thể được thực hiện ngay tại nhà máy. Ống J356A rời nhà máy với lòng ống sạch, hàm lượng ẩm được kiểm soát và lượng cặn tối thiểu. Cuối cùng, thông thường người ta sẽ bơm khí trơ vào mỗi ống để ngăn ngừa ăn mòn và bịt kín các đầu trước khi vận chuyển.
Ống J525 được tôi luyện sau khi hàn và sau đó được gia công nguội (kéo giãn). Sau khi gia công nguội, ống được tôi luyện lại một lần nữa để đáp ứng tất cả các yêu cầu cơ học.
Các bước chuẩn hóa, kéo dây và chuẩn hóa lần hai đòi hỏi phải vận chuyển ống đến lò nung, đến trạm kéo dây và quay trở lại lò nung. Tùy thuộc vào đặc thù của quy trình, các bước này cần thêm các bước phụ riêng biệt khác như làm nhẵn bề mặt (trước khi sơn), khắc axit và làm thẳng ống. Các bước này tốn kém và đòi hỏi nhiều thời gian, nhân công và nguồn lực tài chính. Ống kéo nguội có tỷ lệ phế phẩm khoảng 20% ​​trong sản xuất.
Ống J356A được tôi luyện tại nhà máy cán sau khi hàn. Ống không tiếp xúc với mặt đất và di chuyển liên tục từ các bước tạo hình ban đầu đến ống thành phẩm trong một chuỗi các bước tại nhà máy cán. Ống hàn như J356A có tỷ lệ hao hụt 10% trong quá trình sản xuất. Nếu các yếu tố khác đều như nhau, điều này có nghĩa là đèn J356A có chi phí sản xuất rẻ hơn đèn J525.
Mặc dù hai sản phẩm này có những đặc tính tương tự nhau, nhưng về mặt luyện kim, chúng không giống nhau.
Ống J525 kéo nguội cần hai quá trình chuẩn hóa sơ bộ: sau khi hàn và sau khi kéo. Nhiệt độ chuẩn hóa (1650°F hoặc 900°C) dẫn đến sự hình thành các oxit bề mặt, thường được loại bỏ bằng axit khoáng (thường là axit sulfuric hoặc axit clohydric) sau khi ủ. Quá trình tẩy gỉ có tác động lớn đến môi trường về mặt khí thải và các dòng chất thải giàu kim loại.
Ngoài ra, việc bình thường hóa nhiệt độ trong môi trường khử của lò luyện thép kiểu con lăn dẫn đến sự tiêu thụ cacbon trên bề mặt thép. Quá trình này, gọi là khử cacbon, tạo ra một lớp bề mặt yếu hơn nhiều so với vật liệu ban đầu (xem Hình 3). Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ống thành mỏng. Với độ dày thành 0,030″, ngay cả một lớp khử cacbon nhỏ 0,003″ cũng sẽ làm giảm độ dày thành hiệu dụng đi 10%. Những ống yếu như vậy có thể bị hỏng do ứng suất hoặc rung động.
Hình 2. Một dụng cụ làm sạch bên trong (không hiển thị) được đỡ bởi các con lăn di chuyển dọc theo đường kính trong của ống. Thiết kế con lăn tốt giúp giảm lượng mảnh vụn hàn bám vào thành ống. Dụng cụ Nielsen
Ống J356 được sản xuất theo từng lô và cần được ủ trong lò nung có trục lăn, nhưng không chỉ có vậy. Biến thể J356A được gia công hoàn toàn trong máy cán sử dụng cảm ứng tích hợp, một quy trình gia nhiệt nhanh hơn nhiều so với lò nung có trục lăn. Điều này rút ngắn thời gian ủ, do đó thu hẹp khoảng thời gian xảy ra hiện tượng khử cacbon từ vài phút (hoặc thậm chí vài giờ) xuống còn vài giây. Nhờ đó, J356A được ủ đồng đều mà không bị oxy hóa hoặc khử cacbon.
Ống dùng cho đường dẫn thủy lực phải đủ linh hoạt để có thể uốn cong, giãn nở và tạo hình. Các đoạn uốn cong là cần thiết để dẫn chất lỏng thủy lực từ điểm A đến điểm B, đi qua nhiều khúc cua và đoạn ngoặt trên đường đi, và việc loe đầu ống là chìa khóa để tạo ra phương pháp kết nối đầu cuối.
Trong tình huống "con gà hay quả trứng", ống khói được thiết kế cho các kết nối đầu đốt một lớp (do đó có đường kính bên trong nhẵn), hoặc ngược lại cũng có thể xảy ra. Trong trường hợp này, bề mặt bên trong của ống khớp khít với ổ cắm của đầu nối chân cắm. Để đảm bảo kết nối kim loại với kim loại chặt chẽ, bề mặt của ống phải càng nhẵn càng tốt. Phụ kiện này xuất hiện vào những năm 1920 cho Sư đoàn Không quân Hoa Kỳ mới thành lập. Phụ kiện này sau đó trở thành tiêu chuẩn loe 37 độ được sử dụng rộng rãi ngày nay.
Kể từ khi bắt đầu đại dịch COVID-19, nguồn cung ống kéo có đường kính trong trơn nhẵn đã giảm đáng kể. Các vật liệu hiện có thường có thời gian giao hàng lâu hơn so với trước đây. Sự thay đổi trong chuỗi cung ứng này có thể được giải quyết bằng cách thiết kế lại các mối nối đầu ống. Ví dụ, một yêu cầu báo giá (RFQ) cần đầu đốt một lớp và chỉ định J525 là một lựa chọn thay thế cho đầu đốt hai lớp. Bất kỳ loại ống thủy lực nào cũng có thể được sử dụng với mối nối đầu này. Điều này mở ra cơ hội sử dụng J356A.
Ngoài các mối nối loe, gioăng cơ khí kiểu vòng chữ O cũng rất phổ biến (xem hình 5), đặc biệt là đối với các hệ thống áp suất cao. Loại mối nối này không chỉ kém kín hơn so với mối nối loe một lớp do sử dụng gioăng đàn hồi, mà còn linh hoạt hơn – nó có thể được tạo hình ở cuối bất kỳ loại ống thủy lực thông dụng nào. Điều này mang lại cho các nhà sản xuất ống nhiều cơ hội hơn trong chuỗi cung ứng và hiệu quả kinh tế dài hạn tốt hơn.
Lịch sử công nghiệp đầy rẫy những ví dụ về các sản phẩm truyền thống bén rễ vào thời điểm thị trường khó thay đổi hướng đi. Một sản phẩm cạnh tranh – ngay cả khi rẻ hơn đáng kể và đáp ứng tất cả các yêu cầu của sản phẩm gốc – cũng khó có thể chiếm được chỗ đứng trên thị trường nếu nảy sinh nghi ngờ. Điều này thường xảy ra khi người phụ trách mua hàng hoặc kỹ sư được chỉ định đang xem xét một sản phẩm thay thế phi truyền thống cho sản phẩm hiện có. Rất ít người sẵn sàng mạo hiểm bị phát hiện.
Trong một số trường hợp, những thay đổi không chỉ cần thiết mà còn là bắt buộc. Đại dịch COVID-19 đã dẫn đến những thay đổi bất ngờ về nguồn cung một số loại và kích cỡ ống thép dùng cho đường ống dẫn chất lỏng. Các lĩnh vực sản phẩm bị ảnh hưởng là những lĩnh vực sử dụng trong ngành ô tô, điện, thiết bị hạng nặng và bất kỳ ngành sản xuất ống nào khác sử dụng đường ống áp suất cao, đặc biệt là đường ống thủy lực.
Khoảng trống này có thể được lấp đầy với tổng chi phí thấp hơn bằng cách xem xét một loại ống thép chuyên dụng nhưng đã được khẳng định chất lượng. Việc lựa chọn sản phẩm phù hợp cho ứng dụng đòi hỏi phải nghiên cứu kỹ lưỡng để xác định khả năng tương thích với chất lỏng, áp suất hoạt động, tải trọng cơ học và loại kết nối.
Xem xét kỹ hơn các thông số kỹ thuật cho thấy J356A có thể tương đương với J525 chính hãng. Bất chấp đại dịch, nó vẫn có sẵn với giá thấp hơn thông qua chuỗi cung ứng đã được chứng minh. Nếu việc giải quyết các vấn đề về hình dạng cuối cùng ít tốn công sức hơn so với việc tìm kiếm J525, nó có thể giúp các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) giải quyết các thách thức về hậu cần trong thời kỳ COVID-19 và cả sau này.
Tạp chí Tube & Pipe 于1990 Tạp chí Tube & Pipe Tạp chí 于1990 Tạp chí Tube & Pipe năm 1990 Tạp chí Tube & Pipe là một trong những cuốn sách nổi tiếng về ống và ống nước của ông, được viết vào năm 1990 vào năm 1990. Tạp chí Tube & Pipe Journal trở thành tạp chí đầu tiên chuyên về ngành công nghiệp ống kim loại vào năm 1990.Hiện nay, nó vẫn là ấn phẩm chuyên ngành duy nhất ở Bắc Mỹ và đã trở thành nguồn thông tin đáng tin cậy nhất cho các chuyên gia trong ngành đường ống.
Giờ đây, với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số của The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên quý giá trong ngành.
Phiên bản điện tử của Tạp chí Tube & Pipe Journal hiện đã hoàn toàn có thể truy cập được, giúp người dùng dễ dàng tiếp cận các nguồn tài liệu quý giá trong ngành.
Nhận quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào Tạp chí STAMPING, với những công nghệ mới nhất, các phương pháp tốt nhất và tin tức ngành dành cho thị trường dập kim loại.
Giờ đây, với quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào The Fabricator en Español, bạn có thể dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên quý giá trong ngành.