Тенденции в производстве гидравлических трубок в период дефицита, Часть II

Aug 11, 2023

Винн Кернс, Indiana Tube Corp.

Примечание редактора: эта статья является второй в серии из двух частей, посвященной рынку и производству линий подачи жидкости малого диаметра для систем высокого давления. В первой части обсуждалось состояние внутренних поставок обычных продуктов для этих применений, которые являются скудными. Во второй части обсуждаются два нетрадиционных продукта для этого рынка.

Два типа сварных гидравлических трубок, определенных Обществом инженеров автомобильной промышленности, — SAE-J525 и SAE-J356A — имеют общее происхождение, как и их письменные спецификации. Плоская стальная полоса разрезается по ширине и формуется в трубу методом профилирования. После полировки кромок полосы с помощью инструмента с ребристыми валками трубу нагревают высокочастотной электросваркой и проковывают между прижимными валками для образования сварного шва. После сварки наружный заусенец удаляется с помощью фиксированного инструмента, обычно изготовленного из карбида вольфрама. Идентификационная вспышка снимается с помощью фиксированного инструмента или устанавливается на заданную максимальную высоту.

Это описание процесса сварки является общим, и в реальном производстве существует множество небольших отличий (см. Рисунок 1). Тем не менее, они имеют много общих механических характеристик.

Неисправности трубок и виды разрушения в целом можно разделить на растягивающие и сжимающие нагрузки. В большинстве материалов разрушение при растяжении происходит при более низком значении напряжения, чем при сжатии. То есть большинство материалов при сжатии гораздо сильнее, чем при растяжении. Бетон является одним из примеров. Он довольно силен при сжатии, но, если он не отлит с внутренней сеткой из арматурных стержней (арматуры), он довольно легко разрывается. По этой причине сталь испытывают под растягивающей нагрузкой, чтобы определить ее предел прочности при растяжении (UTS). Все три спецификации гидравлических трубок имеют одинаковые требования: UTS 310 МПа (45 000 фунтов на квадратный дюйм).

Поскольку для напорных трубок требуется способность выдерживать гидравлическое давление, может потребоваться отдельный расчет и разрушающее испытание — испытание на разрыв. Расчет может определить теоретическое предельное давление разрыва, которое учитывает толщину стенки, UTS материала и наружный диаметр. Поскольку трубка J525 и трубка J356A могут иметь одинаковый размер, единственной переменной является UTS. При общем значении прочности на растяжение 50 000 фунтов на квадратный дюйм прогнозируемое давление разрыва составляет 0,500 на 0,049 дюйма. Трубка одинакова для обоих продуктов: 10 908 фунтов на квадратный дюйм.

Хотя расчеты предсказывают идентичные результаты, одно различие в практическом применении связано с фактической толщиной стенки. В J356A внутренний сварочный шов контролируется до максимального размера в зависимости от диаметра трубы, как указано в спецификации. Для J525, изделия с удаленной заплатой, процесс зачистки часто намеренно подрезает внутренний диаметр примерно на 0,002 дюйма, что приводит к локальному утончению стенки в зоне сварного шва. Хотя толщина стенки заполняется в результате более поздней холодной обработки, остаточные напряжения и ориентация зерен могут отличаться от исходного материала, а толщина стенки может быть немного тоньше, чем у сопоставимой трубы, обозначенной как J356A.

Фактически это может привести к более низкому давлению разрыва для J525 по сравнению с J356A.

В зависимости от конечного использования трубки, внутренний заусенец необходимо снять или сгладить (или сгладить), чтобы исключить потенциальный путь утечки, в основном для одностенной формы раструба. Хотя общепринято, что J525 имеет гладкий внутренний диаметр и, следовательно, не имеет возможности утечки, это заблуждение. На трубке J525 из-за неправильной холодной обработки могут появиться полосы по внутреннему диаметру, что приведет к образованию утечек в соединении.

Удаление заусенца начинается со срезания (или зачистки) сварного шва с внутренней стенки. Инструмент для зачистки, прикрепленный к оправке, поддерживаемой роликами, находится внутри трубы сразу за сварочной станцией. Пока инструмент для зачистки удаляет сварной валик, ролики случайно перекатываются по кусочкам сварочных брызг, выталкивая их на поверхность внутреннего диаметра трубы (см. Рисунок 2). Это проблема для труб, подвергшихся легкой обработке, таких как зачищенные или хонингованные трубы.