Hver prófunaraðferð (Brinell, Rockwell, Vickers) hefur sérstakar verklagsreglur fyrir hlutinn sem er prófaður.Rockwell t-prófið er gagnlegt til að prófa þunnveggða rör með því að klippa rörið eftir endilöngu og athuga rörvegginn með innra þvermáli frekar en ytra þvermáli.
Að panta rör er svolítið eins og að fara á bílasölu og panta bíl eða vörubíl.Nú er fjöldi valkosta í boði sem gerir kaupendum kleift að sérsníða bílinn á margvíslegan hátt – innri og ytri liti, innréttingarpakka, útlitsvalkosti, val á aflrásum og hljóðkerfi sem er næstum jafn gott og afþreyingarkerfi fyrir heimili.Með öllum þessum valmöguleikum muntu líklega ekki vera ánægður með venjulegan frítt bíl.
Þetta á við um stálrör.Það hefur þúsundir valkosta eða forskriftir.Auk víddanna er í forskriftinni minnst á efnafræðilega eiginleika og nokkra vélræna eiginleika eins og lágmarksstyrk (MYS), endanlegur togstyrkur (UTS) og lágmarkslenging til bilunar.Hins vegar nota margir í greininni - verkfræðingar, innkaupaaðilar og framleiðendur - skammstafanir iðnaðarins og kalla eftir „einföldum“ soðnum rörum og telja aðeins upp einn eiginleika: hörku.
Reyndu að panta bíl í samræmi við einn eiginleika ("mig vantar bíl með sjálfskiptingu") og með seljanda muntu ekki fara langt.Hann þarf að fylla út eyðublað með fullt af valmöguleikum.Þetta er raunin með stálrör: Til að fá rör sem hentar fyrir notkun þarf pípuframleiðandi mun meiri upplýsingar en hörku.
Hvernig varð hörku viðurkennd staðgengill fyrir aðra vélræna eiginleika?Það byrjaði líklega hjá pípuframleiðendum.Vegna þess að hörkuprófun er fljótleg, auðveld og krefst tiltölulega ódýrs búnaðar, nota pípuseljendur oft hörkupróf til að bera saman tvær gerðir pípa.Allt sem þeir þurfa til að framkvæma hörkupróf er slétt pípustykki og prófunarbúnaður.
Pípuhörku er nátengd UTS og þumalputtaregla (prósenta eða prósentusvið) er gagnleg til að meta MYS, svo það er auðvelt að sjá hvernig hörkuprófun getur verið heppilegt umboð fyrir aðrar eignir.
Að auki eru önnur próf tiltölulega erfið.Þó að hörkuprófun taki aðeins um eina mínútu á einni vél, krefjast MYS, UTS og lengingarprófanir sýnis undirbúnings og umtalsverðrar fjárfestingar í stórum rannsóknarstofubúnaði.Til samanburðar lýkur stjórnandi pípuverksmiðju hörkuprófi á nokkrum sekúndum, en sérfræðingur í málmvinnslu framkvæmir togpróf á nokkrum klukkustundum.Það er ekki erfitt að framkvæma hörkupróf.
Þetta þýðir ekki að verkfræðipípuframleiðendur noti ekki hörkupróf.Það er óhætt að segja að meirihlutinn geri þetta, en þar sem þeir meta endurtekningarnákvæmni og endurtakanleika tækisins á öllum prófunarbúnaði eru þeir vel meðvitaðir um takmarkanir prófsins.Flestir þeirra nota það til að meta hörku rörsins sem hluta af framleiðsluferlinu, en nota það ekki til að mæla eiginleika rörsins.Þetta er bara staðist/fall próf.
Af hverju þarf ég að vita MYS, UTS og lágmarkslengingu?Þeir gefa til kynna frammistöðu slöngusamstæðunnar.
MYS er lágmarkskrafturinn sem veldur varanlegri aflögun efnisins.Ef þú reynir að beygja aðeins beint vírstykki (eins og snagi) og losa þrýstinginn, gerist annað af tvennu: það mun fara aftur í upprunalegt ástand (beint) eða vera boginn.Ef það er enn beint, þá hefur þú ekki komist yfir MYS ennþá.Ef það er enn bogið, misstirðu.
Gríptu nú báða enda vírsins með tangum.Ef þú getur slitið vír í tvennt hefurðu komist yfir UTS.Þú togar það fast og þú hefur tvo vírstykki til að sýna ofurmannlega viðleitni þína.Ef upphafleg lengd vírsins var 5 tommur og lengdirnar tvær eftir bilun eru allt að 6 tommur, mun vírinn teygjast 1 tommu, eða 20%.Raunveruleg togpróf eru mæld innan 2 tommu frá brotpunkti, en sama hvað - línuspennuhugtakið sýnir UTS.
Stálsmámyndasýni verða að skera, slípa og æta með veik súrri lausn (venjulega saltpéturssýru og alkóhóli) til að gera kornin sýnileg.100x stækkun er almennt notuð til að skoða stálkorn og ákvarða stærð þeirra.
Hörku er prófun á hvernig efni bregst við höggi.Ímyndaðu þér að stutt slöngulengd sé sett í skrúfu með rifnum kjálkum og hrist til að loka skrúfunni.Auk þess að samræma pípuna, skilur skrúfukjaftar eftir áletrun á yfirborði pípunnar.
Svona virkar hörkuprófið en það er ekki eins gróft.Prófið hefur stjórnaða höggstærð og stjórnaðan þrýsting.Þessir kraftar afmynda yfirborðið og mynda innskot eða innskot.Stærð eða dýpt dælunnar ákvarðar hörku málmsins.
Við mat á stáli eru Brinell, Vickers og Rockwell hörkupróf almennt notuð.Hver og einn hefur sinn mælikvarða og sumar þeirra hafa margar prófunaraðferðir eins og Rockwell A, B, C osfrv. Fyrir stálrör vísar ASTM A513 forskriftin til Rockwell B prófsins (skammstafað sem HRB eða RB).Rockwell prófið B mælir mismuninn á gegnumbrotskrafti 1⁄16 tommu stálkúlu í þvermál í stál á milli léttrar forálags og grunnálags upp á 100 kgf.Dæmigerð niðurstaða fyrir venjulegt mildt stál er HRB 60.
Efnisfræðingar vita að hörku hefur línulegt samband við UTS.Þess vegna spáir gefin hörku fyrir um UTS.Á sama hátt veit pípuframleiðandinn að MYS og UTS eru skyld.Fyrir soðnar rör er MYS venjulega 70% til 85% UTS.Nákvæmt magn fer eftir framleiðsluferli rörsins.Hörku HRB 60 samsvarar UTS 60.000 pundum á fertommu (PSI) og um 80% MYS, sem er 48.000 PSI.
Algengasta pípuforskriftin fyrir almenna framleiðslu er hámarks hörku.Auk stærðar hafa verkfræðingar einnig áhuga á að tilgreina viðnámssoðnar (ERW) rör innan góðs rekstrarsviðs, sem getur leitt til hlutateikninga með mögulega hámarks hörku upp á HRB 60. Þessi ákvörðun ein og sér leiðir til fjölda vélrænna endaeiginleika, þar með talið hörku sjálf.
Í fyrsta lagi segir hörku HRB 60 okkur ekki mikið.HRB 60 lesturinn er víddarlaus tala.Efni sem eru metin við HRB 59 eru mýkri en þau sem prófuð eru við HRB 60 og HRB 61 er harðari en HRB 60, en hversu mikið?Það er ekki hægt að mæla það eins og rúmmál (mælt í desibel), tog (mælt í pund-fet), hraða (mældur í fjarlægð á móti tíma) eða UTS (mælt í pundum á fertommu).Lestur HRB 60 segir okkur ekki neitt sérstaklega.Það er efnisleg eign, ekki efnisleg eign.Í öðru lagi er ákvörðun hörku ein og sér ekki vel til þess fallin að tryggja endurtekningarnákvæmni eða endurgerðanleika.Mat á tveimur stöðum á sýni, jafnvel þótt prófunarsvæðin séu þétt saman, leiðir oft til mjög mismunandi hörkumælinga.Eðli prófana eykur þetta vandamál.Eftir eina stöðumælingu er ekki hægt að gera aðra mælingu til að athuga niðurstöðuna.Endurtekningarhæfni prófunar er ekki möguleg.
Þetta þýðir ekki að hörkumæling sé óþægileg.Reyndar er þetta góð leiðarvísir um UTS efni og þetta er fljótlegt og auðvelt próf.Hins vegar ættu allir sem taka þátt í skilgreiningu, öflun og framleiðslu röra að vera meðvitaðir um takmarkanir þeirra sem prófunarbreytu.
Vegna þess að „venjuleg“ pípa er ekki skýrt skilgreind, þrengja pípuframleiðendur það venjulega niður í tvær algengustu tegundir stáls og pípa eins og skilgreint er í ASTM A513:1008 og 1010 þegar við á.Jafnvel eftir að allar aðrar gerðir pípa eru útilokaðar eru möguleikarnir fyrir vélrænni eiginleika þessara tveggja tegunda pípa enn opnir.Reyndar hafa þessar gerðir af pípum breiðasta úrval vélrænna eiginleika allra pípa.
Til dæmis telst rör vera mjúkt ef MYS er lágt og lenging er mikil, sem þýðir að hún skilar betri árangri hvað varðar teygju, aflögun og varanlega aflögun en rör sem lýst er sem stíf, sem hefur tiltölulega mikla MYS og tiltölulega litla lengingu. ..Þetta er svipað og munurinn á mjúkum vír og hörðum vír eins og fatahengjum og borvélum.
Lengingin sjálf er annar þáttur sem hefur veruleg áhrif á mikilvæga pípunotkun.Háar lengingarrör þola teygjur;efni með litla lengingu eru brothættari og því hættara við skelfilegri þreytubilun.Hins vegar er lenging ekki beintengd UTS, sem er eini vélræni eiginleikinn sem tengist beint hörku.
Hvers vegna eru pípur svo mismunandi hvað varðar vélrænni eiginleika?Í fyrsta lagi er efnasamsetningin önnur.Stál er fast lausn af járni og kolefni, auk annarra mikilvægra málmblöndur.Til einföldunar munum við aðeins fjalla um hlutfall kolefnis.Kolefnisatómin koma í stað sumra járnatómanna og búa til kristallaða uppbyggingu stálsins.ASTM 1008 er alhliða grunneinkunn með kolefnisinnihald frá 0% til 0,10%.Núll er sérstakt númer sem veitir einstaka eiginleika við mjög lágt kolefnisinnihald í stáli.ASTM 1010 skilgreinir kolefnisinnihald frá 0,08% til 0,13%.Þessi munur virðist ekki mikill, en hann nægir til að skipta miklu annars staðar.
Í öðru lagi er hægt að framleiða eða framleiða stálrör og vinna í kjölfarið í sjö mismunandi framleiðsluferlum.ASTM A513 varðandi framleiðslu á ERW rörum sýnir sjö gerðir:
Ef efnasamsetning stáls og stig pípuframleiðslu hafa ekki áhrif á hörku stáls, hvað þá?Svarið við þessari spurningu þýðir vandlega rannsókn á smáatriðum.Þessi spurning leiðir til tveggja annarra spurninga: hvaða smáatriði og hversu nálægt?
Ítarlegar upplýsingar um kornin sem mynda stál eru fyrsta svarið.Þegar stál er framleitt í frumverksmiðju kólnar það ekki í risastóran massa með einum eiginleika.Þegar stál kólnar mynda sameindir þess endurtekið mynstur (kristalla), svipað og snjókorn myndast.Eftir myndun kristalla eru þeir sameinaðir í hópa sem kallast korn.Þegar kornin kólna vaxa þau og mynda allt blaðið eða plötuna.Kornvöxtur stöðvast þegar síðasta stálsameindin frásogast af korninu.Þetta gerist allt á smásjá stigi, þar sem meðalstórt stálkorn er um það bil 64 míkron eða 0,0025 tommur í þvermál.Þó að hvert korn sé svipað því næsta, þá eru þau ekki eins.Þeir eru örlítið frábrugðnir hver öðrum í stærð, stefnu og kolefnisinnihaldi.Snertifletir milli korna eru kölluð kornamörk.Þegar stál bilar, til dæmis vegna þreytusprungna, hefur það tilhneigingu til að bresta við kornamörk.
Hversu nálægt þarf maður að horfa til að sjá aðgreindar agnir?Stækkun sem er 100-föld eða 100-föld sjónskerpa mannsauga er nægjanleg.Hins vegar gerir það ekki mikið að horfa á hrátt stál í 100. veldi.Sýni eru útbúin með því að pússa sýnið og æta yfirborðið með sýru, venjulega saltpéturssýru og alkóhóli, sem kallast saltpéturssýruæting.
Það eru kornin og innri grindurnar þeirra sem ákvarða höggstyrkinn, MYS, UTS, og lenginguna sem stálið þolir fyrir bilun.
Stálframleiðsluþrep eins og heitt og kalt ræma veltingur flytja streitu til kornbyggingarinnar;ef þau breyta stöðugt um lögun þýðir það að álagið hefur afmyndað kornin.Önnur vinnsluþrep eins og að vinda stálinu í spólur, vinda upp og fara í gegnum rörmylla (til að mynda rörið og stærð) afmynda stálkornin.Kalda teikning pípunnar á dorninni leggur einnig áherslu á efnið, sem og framleiðsluþrep eins og endamyndun og beygja.Breytingar á kornbyggingu eru kallaðar tilfærslur.
Ofangreind skref rýra sveigjanleika stálsins, getu þess til að standast tog (rif)álag.Stál verður brothætt, sem þýðir að það er líklegra að það brotni ef þú heldur áfram að vinna með stálið.Lenging er einn þáttur mýktar (þjappleiki er annar).Það er mikilvægt að skilja hér að bilun á sér oftast stað í spennu, en ekki í þjöppun.Stál er nokkuð ónæmt fyrir togálagi vegna tiltölulega mikillar lengingar.Hins vegar aflagast stál auðveldlega við þrýstiálag - það er sveigjanlegt - sem er kostur.
Berðu þetta saman við steinsteypu, sem hefur mjög mikinn þrýstistyrk en litla sveigjanleika.Þessir eiginleikar eru andstæðar stáli.Þess vegna er steypa sem notuð er fyrir vegi, byggingar og gangstéttir oft styrkt.Niðurstaðan er vara sem hefur styrkleika beggja efnanna: stál er sterkt í spennu og steypa er sterkt í þjöppun.
Við herðingu minnkar sveigjanleiki stáls og hörku þess eykst.Með öðrum orðum, það harðnar.Það getur verið kostur eftir aðstæðum en það getur líka verið ókostur þar sem hörku jafngildir stökkleika.Það er, því harðara sem stálið er, því minna teygjanlegt er það og því meiri líkur eru á því að það bili.
Með öðrum orðum, hvert skref ferlisins krefst nokkurrar sveigjanleika í pípunni.Eftir því sem hluturinn er unninn verður hann þyngri og ef hann er of þungur þá er hann í grundvallaratriðum gagnslaus.Hörku er stökkleiki og brothættir slöngur eiga það til að bila við notkun.
Hefur framleiðandinn möguleika í þessu tilfelli?Í stuttu máli, já.Þessi valkostur er glæðing, og þó hann sé ekki beint töfrandi, þá er hann um það bil eins töfrandi og hægt er.
Í einföldu máli, glæðing fjarlægir öll áhrif líkamlegra áhrifa á málma.Í því ferli er málmurinn hitaður upp í streitulosun eða endurkristöllunarhitastig, sem leiðir til þess að losanir eru fjarlægðar.Þannig endurheimtir ferlið að hluta eða öllu leyti sveigjanleika, allt eftir sérstöku hitastigi og tíma sem notaður er í glæðingarferlinu.
Glæðing og stýrð kæling stuðla að kornvexti.Þetta er gagnlegt ef markmiðið er að draga úr stökkleika efnisins, en stjórnlaus kornvöxtur getur mýkt málminn of mikið og gert hann ónothæfan til fyrirhugaðrar notkunar.Að stöðva glæðingarferlið er annar næstum töfrandi hlutur.Slökkun við rétta hitastigið með réttu herðaefninu á réttum tíma stöðvar ferlið fljótt og endurheimtir eiginleika stálsins.
Eigum við að hætta við hörkuforskriftir?nei.Eiginleikar hörku eru mikilvægir, fyrst og fremst, sem leiðbeiningar við ákvörðun á eiginleikum stálröra.Hörku er gagnleg mæling og einn af nokkrum eiginleikum sem ætti að tilgreina við pöntun á pípulaga efni og athuga við móttöku (skjalfest fyrir hverja sendingu).Þegar hörkupróf er notað sem prófunarstaðall verður það að hafa viðeigandi kvarðagildi og eftirlitsmörk.
Hins vegar er þetta ekki sannprófun á að standast (samþykki eða höfnun) efnisins.Til viðbótar við hörku ættu framleiðendur að athuga sendingar af og til til að ákvarða aðra viðeigandi eiginleika eins og MYS, UTS eða lágmarkslengingu, allt eftir pípunotkuninni.
Wynn H. Kearns is responsible for regional sales for Indiana Tube Corp., 2100 Lexington Road, Evansville, IN 47720, 812-424-9028, wkearns@indianatube.com, www.indianatube.com.
Tube & Pipe Journal var hleypt af stokkunum árið 1990 sem fyrsta tímaritið tileinkað málmpípuiðnaðinum.Í dag er það eina iðnaðarútgáfan í Norður-Ameríku og hefur orðið traustasta uppspretta upplýsinga fyrir fagfólk í slöngum.
Fullur stafrænn aðgangur að FABRICATOR er nú fáanlegur, sem veitir greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.
Fullur stafrænn aðgangur að The Tube & Pipe Journal er nú fáanlegur, sem veitir greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.
Njóttu fulls stafræns aðgangs að STAMPING Journal, málmstimplunarmarkaðstímaritinu með nýjustu tækniframförum, bestu starfsvenjum og fréttum úr iðnaði.
Fullur aðgangur að The Fabricator en Español stafrænni útgáfu er nú fáanlegur, sem veitir greiðan aðgang að verðmætum iðnaðarauðlindum.
Í seinni hluta sýningar okkar í tveimur hlutum með Adam Heffner, Nashville verslunareiganda og stofnanda...
Birtingartími: Jan-27-2023