לכל פרוטוקול בדיקה (Brinell, Rockwell, Vickers) יש נהלים ספציפיים לאובייקט הנבדק.מבחן Rockwell t שימושי לבדיקת צינורות דקים על ידי חיתוך הצינור לאורכו ובדיקת דופן הצינור לפי הקוטר הפנימי ולא בקוטר החיצוני.
הזמנת צינורות היא קצת כמו ללכת לסוכנות רכב ולהזמין רכב או משאית.קיימות כעת שפע של אפשרויות זמינות המאפשרות לקונים להתאים אישית את המכונית במגוון דרכים - צבעי פנים וחוץ, חבילות אבזור, אפשרויות עיצוב חיצוני, אפשרויות מערכות הנעה ומערכת שמע טובה כמעט כמו מערכת בידור ביתית.עם כל האפשרויות הללו, כנראה שלא תסתפקו במכונית סטנדרטית ללא סלסולים.
זה חל על צינורות פלדה.יש לו אלפי אפשרויות או מפרטים.בנוסף למידות, המפרט מזכיר תכונות כימיות ומספר תכונות מכניות כגון חוזק תפוקה מינימלי (MYS), חוזק מתיחה אולטימטיבי (UTS) והתארכות מינימלית לכשל.עם זאת, רבים בתעשייה - מהנדסים, סוכני רכש ויצרנים - משתמשים בקיצור התעשייה וקוראים לצינורות מרותכים "פשוטים" ומפרטים רק מאפיין אחד: קשיות.
נסו להזמין רכב לפי מאפיין אחד ("אני צריך רכב עם תיבת הילוכים אוטומטית"), ועם המוכר לא תגיעו רחוק.הוא צריך למלא טופס עם הרבה אפשרויות.זה המצב בצינורות פלדה: כדי לקבל צינור מתאים ליישום, יצרן צינורות צריך הרבה יותר מידע מאשר קשיות.
כיצד הפכה הקשיות לתחליף מקובל לתכונות מכניות אחרות?זה כנראה התחיל מיצרני צינורות.מכיוון שבדיקת קשיות היא מהירה, קלה ודורשת ציוד זול יחסית, מוכרי צינורות משתמשים לרוב בבדיקת קשיות כדי להשוות בין שני סוגי צינורות.כל מה שהם צריכים כדי לבצע בדיקת קשיות זה חתיכת צינור חלקה ומתקן בדיקה.
קשיות הצינור קשורה קשר הדוק ל-UTS וכלל אצבע (בטווח אחוז או אחוז) שימושי להערכת MYS, כך שקל לראות כיצד בדיקת קשיות יכולה להיות פרוקסי מתאים למאפיינים אחרים.
בנוסף, בדיקות אחרות קשות יחסית.בעוד שבדיקת קשיות אורכת כדקה בלבד במכונה בודדת, בדיקות MYS, UTS והתארכות דורשות הכנת דגימה והשקעה משמעותית בציוד מעבדה גדול.לשם השוואה, מפעיל טחנת צינורות מסיים בדיקת קשיות תוך שניות, בעוד שמתכות מומחה מבצע בדיקת מתיחה תוך מספר שעות.ביצוע בדיקת קשיות אינו קשה.
זה לא אומר שיצרני צינורות הנדסיים אינם משתמשים במבחני קשיות.זה בטוח לומר שרובם עושים זאת, אך מכיוון שהם מעריכים את יכולת החזרה והשחזור של המכשיר בכל ציוד הבדיקה, הם מודעים היטב למגבלות הבדיקה.רובם משתמשים בו כדי להעריך את קשיות הצינור כחלק מתהליך הייצור, אך אינם משתמשים בו כדי לכמת את תכונות הצינור.זה רק מבחן עובר/נכשל.
למה אני צריך לדעת MYS, UTS והתארכות מינימלית?הם מציינים את הביצועים של מכלול הצינורות.
MYS הוא הכוח המינימלי שגורם לעיוות קבוע של החומר.אם תנסה לכופף מעט חתיכת חוט ישר (כמו קולב) ולשחרר את הלחץ, אחד משני דברים יקרה: הוא יחזור למצבו המקורי (ישר) או יישאר כפוף.אם זה עדיין ישר, אז עדיין לא התגברת על MYS.אם הוא עדיין כפוף, פספסת.
עכשיו תפוס את שני קצוות החוט עם צבת.אם אתה יכול לשבור חוט לשניים, עברת את UTS.אתה מושך אותו חזק ויש לך שתי חתיכות חוט כדי להראות את המאמצים העל-אנושיים שלך.אם האורך המקורי של החוט היה 5 אינץ', ושני האורכים לאחר הכשל מסתכמים ל-6 אינץ', החוט יימתח 1 אינץ', או 20%.מבחני מתיחה בפועל נמדדים בטווח של 2 אינץ' מנקודת השבירה, אבל לא משנה מה - מושג מתח הקו ממחיש UTS.
יש לחתוך, ללטש ולחרוט דגימות מיקרוגרפי פלדה בתמיסה חומצית חלשה (בדרך כלל חומצה חנקתית ואלכוהול) כדי שהגרגרים יהיו גלויים.הגדלה של פי 100 משמשת בדרך כלל לבדיקת גרגירי פלדה ולקביעת גודלם.
קשיות היא מבחן כיצד חומר מגיב לפגיעה.תארו לעצמכם שאורך צינור קצר מונח במלחצים עם לסתות משוננות ומנערים אותו כדי לסגור את המלחצים.בנוסף ליישור הצינור, לסתות מלחציים משאירות חותם על פני הצינור.
כך עובד מבחן הקשיות, אבל הוא לא כל כך גס.לבדיקה יש גודל השפעה מבוקר ולחץ מבוקר.כוחות אלה מעוותים את פני השטח, יוצרים חריצים או חריצים.גודל או עומק השקע קובעים את קשיות המתכת.
בעת הערכת פלדה, נעשה שימוש נפוץ במבחני קשיות Brinell, Vickers ו-Rockwell.לכל אחד מהם קנה מידה משלו, ולחלקם יש מספר שיטות בדיקה כגון Rockwell A, B, C וכו'. עבור צינורות פלדה, מפרט ASTM A513 מתייחס למבחן Rockwell B (בקיצור HRB או RB).מבחן Rockwell B מודד את ההבדל בכוח החדירה של כדור פלדה בקוטר 1⁄16 אינץ' לפלדה בין עומס מוקדם קל לעומס בסיסי של 100 ק"ג.תוצאה אופיינית לפלדה קלה סטנדרטית היא HRB 60.
מדעני חומרים יודעים שלקשיות יש קשר ליניארי עם UTS.לכן, הקשיות הנתונה מנבאת UTS.באופן דומה, יצרן הצינורות יודע שיש קשר בין MYS ו-UTS.עבור צינורות מרותכים, MYS הוא בדרך כלל 70% עד 85% UTS.הכמות המדויקת תלויה בתהליך ייצור הצינור.הקשיות של HRB 60 תואמת ל-UTS 60,000 פאונד לאינץ' מרובע (PSI) וכ-80% MYS, שהם 48,000 PSI.
מפרט הצינור הנפוץ ביותר לייצור כללי הוא קשיות מרבית.בנוסף לגודל, מהנדסים מעוניינים גם לציין צינורות מרותכים בהתנגדות (ERW) בטווח פעולה טוב, מה שיכול לגרום לשרטוטי חלקים עם קשיות מקסימלית אפשרית של HRB 60. החלטה זו לבדה מביאה למספר תכונות קצה מכניות, כולל הקשיות עצמה.
ראשית, הקשיות של HRB 60 לא אומרת לנו הרבה.קריאת HRB 60 היא מספר חסר מימדים.חומרים מדורגים ב-HRB 59 רכים יותר מאלה שנבדקו ב-HRB 60, ו-HRB 61 קשה יותר מ-HRB 60, אבל בכמה?לא ניתן לכמת אותו כמו נפח (נמדד בדציבלים), מומנט (נמדד בפאונד-רגל), מהירות (נמדד במרחק מול זמן), או UTS (נמדד בפאונד לאינץ' רבוע).קריאת HRB 60 לא אומרת לנו שום דבר ספציפי.זה תכונה חומרית, לא תכונה פיזית.שנית, קביעת הקשיות כשלעצמה אינה מתאימה היטב כדי להבטיח חזרות או שחזור.הערכה של שני אתרים במדגם, גם אם אתרי הבדיקה קרובים זה לזה, גורמת לרוב לקריאות קשיות שונות מאוד.אופי הבדיקות מחמיר בעיה זו.לאחר מדידת מיקום אחת, לא ניתן לבצע מדידה שנייה כדי לבדוק את התוצאה.לא ניתן לחזור על הבדיקה.
זה לא אומר שמדידת קשיות אינה נוחה.למעשה, זהו מדריך טוב לדברים של UTS, וזו בדיקה מהירה וקלה.עם זאת, כל מי שעוסק בהגדרה, רכש וייצור של צינורות צריך להיות מודע למגבלות שלהם כפרמטר בדיקה.
מכיוון שצינור "רגיל" אינו מוגדר בבירור, יצרני הצינורות בדרך כלל מצמצמים אותו לשני סוגי הפלדה והצינורות הנפוצים ביותר כפי שהוגדרו ב-ASTM A513:1008 ו-1010 כאשר מתאים.גם לאחר אי הכללת כל סוגי הצינורות האחרים, האפשרויות לתכונות המכניות של שני סוגי הצינורות הללו נותרות פתוחות.למעשה, לצינורות מסוג זה יש את המגוון הרחב ביותר של תכונות מכניות מכל סוגי הצינורות.
לדוגמא, צינור נחשב רך אם MYS נמוך וההתארכות גבוהה, מה שאומר שהוא מתפקד טוב יותר מבחינת מתיחה, דפורמציה ועיוות קבוע מאשר צינור המתואר כקשיח, בעל MYS גבוה יחסית והתארכות נמוכה יחסית. ..זה דומה להבדל בין חוט רך לחוט קשיח כמו קולבי בגדים ומקדחות.
התארכות עצמה היא גורם נוסף שיש לו השפעה משמעותית על יישומי צינור קריטיים.צינורות התארכות גבוהה יכולים לעמוד במתיחה;חומרי התארכות נמוכה הם שבירים יותר ולכן מועדים יותר לכישלון עייפות קטסטרופלי.עם זאת, התארכות אינה קשורה ישירות ל-UTS, שהיא התכונה המכנית היחידה הקשורה ישירות לקשיות.
מדוע צינורות משתנים כל כך בתכונות המכניות שלהם?ראשית, ההרכב הכימי שונה.פלדה היא פתרון מוצק של ברזל ופחמן, כמו גם סגסוגות חשובות אחרות.לשם הפשטות, נעסוק רק באחוז הפחמן.אטומי הפחמן מחליפים חלק מאטומי הברזל, ויוצרים את המבנה הגבישי של הפלדה.ASTM 1008 הוא כיתה ראשונית מקיפה עם תכולת פחמן בין 0% ל-0.10%.אפס הוא מספר מיוחד המספק תכונות ייחודיות בתכולת פחמן נמוכה במיוחד בפלדה.ASTM 1010 מגדיר תכולת פחמן מ-0.08% ל-0.13%.ההבדלים האלה לא נראים עצומים, אבל הם מספיקים כדי לעשות הבדל גדול במקומות אחרים.
שנית, ניתן לייצר או לייצר צינורות פלדה ולאחר מכן לעבד אותם בשבעה תהליכי ייצור שונים.ASTM A513 לגבי ייצור צינורות ERW מפרט שבעה סוגים:
אם ההרכב הכימי של הפלדה ושלבי ייצור הצינורות אינם משפיעים על קשיות הפלדה, אז מה?התשובה לשאלה זו פירושה לימוד קפדני של הפרטים.שאלה זו מובילה לשתי שאלות נוספות: אילו פרטים ועד כמה קרובים?
מידע מפורט על הדגנים המרכיבים את הפלדה הוא התשובה הראשונה.כאשר פלדה מיוצרת במפעל ראשוני, היא אינה מתקררת למסה ענקית בעלת תכונה אחת.כשהפלדה מתקררת, המולקולות שלה יוצרות תבניות חוזרות (גבישים), בדומה לאופן שבו נוצרים פתיתי שלג.לאחר היווצרותם של גבישים, הם משולבים לקבוצות הנקראות דגנים.כשהגרגרים מתקררים, הם גדלים ויוצרים את כל הסדין או הצלחת.צמיחת התבואה נעצרת כאשר מולקולת הפלדה האחרונה נספגת בדגן.כל זה קורה ברמה מיקרוסקופית, כאשר גרגר פלדה בגודל בינוני הוא כ-64 מיקרון או 0.0025 אינץ' רוחב.אמנם כל גרגר דומה למשנהו, אבל הם לא זהים.הם נבדלים מעט זה מזה בגודל, בכיוון ובתכולת הפחמן.הממשקים בין דגנים נקראים גבולות גרעין.כאשר הפלדה נכשלת, למשל עקב סדקי עייפות, היא נוטה להיכשל בגבולות התבואה.
כמה קרוב צריך להסתכל כדי לראות חלקיקים ברורים?מספיקה הגדלה של פי 100 או פי 100 מחדות הראייה של העין האנושית.עם זאת, פשוט להסתכל על פלדה גולמית בחזקת ה-100 לא עושה הרבה.מכינים דגימות על ידי ליטוש הדגימה וחריטת פני השטח בחומצה, בדרך כלל חומצה חנקתית ואלכוהול, הנקראת תחריט חומצה חנקתית.
הגרגרים והסריג הפנימי שלהם הם שקובעים את חוזק הפגיעה, MYS, UTS, וההתארכות שהפלדה יכולה לעמוד בה לפני כשל.
שלבי ייצור פלדה כגון גלגול פסים חמים וקרים מעבירים מתח למבנה התבואה;אם הם כל הזמן משנים צורה, זה אומר שהלחץ עיווה את הגרגרים.שלבי עיבוד אחרים כגון סיפוף הפלדה לסלילים, התפרקות ומעבר דרך טחנת צינורות (ליצירת הצינור והגודל) מעוותים את גרגרי הפלדה.השרטוט הקר של הצינור על המדרל גם מלחיץ את החומר, וכך גם שלבי הייצור כגון יצירת קצה וכיפוף.שינויים במבנה הדגן נקראים נקעים.
השלבים שלעיל מדלדלים את גמישות הפלדה, את יכולתה לעמוד במתח מתיחה (קריעה).הפלדה הופכת לשבירה, מה שאומר שיש סיכוי גבוה יותר להישבר אם תמשיך לעבוד עם הפלדה.התארכות היא מרכיב אחד של הפלסטיות (הדחיסה היא מרכיב אחר).חשוב להבין כאן שכשל מתרחש לרוב במתח, ולא בדחיסה.הפלדה עמידה למדי בפני מתחי מתיחה בשל התארכותה הגבוהה יחסית.עם זאת, פלדה מתעוותת בקלות תחת לחץ דחיסה - היא ניתנת לגיבוש - וזה יתרון.
השווה זאת לבטון, בעל חוזק לחיצה גבוה מאוד אך משיכות נמוכה.תכונות אלו מנוגדות לפלדה.זו הסיבה שבטון המשמש לכבישים, מבנים ומדרכות מחוזק לרוב.התוצאה היא מוצר בעל חוזקות של שני החומרים: פלדה חזקה במתח ובטון חזק בדחיסה.
במהלך התקשות, משיכות הפלדה פוחתת, וקשיותה עולה.במילים אחרות, זה מתקשה.תלוי במצב, זה יכול להיות יתרון, אבל זה יכול להיות גם חיסרון, שכן קשיות שווה לשבירות.כלומר, ככל שהפלדה קשה יותר, כך היא פחות אלסטית ולכן גדל הסיכוי שהיא תיכשל.
במילים אחרות, כל שלב בתהליך דורש גמישות מסוימת בצינור.ככל שהחלק מעובד, הוא נעשה כבד יותר, ואם הוא כבד מדי, אז באופן עקרוני הוא חסר תועלת.קשיות היא שבירות, וצינורות שבירים נוטים להיכשל במהלך השימוש.
האם יש ליצרן אפשרויות במקרה זה?בקיצור, כן.אפשרות זו היא חישול, ולמרות שהיא לא בדיוק קסומה, היא קסומה ככל האפשר.
במילים פשוטות, חישול מסיר את כל ההשפעות של השפעה פיזית על מתכות.בתהליך, המתכת מחוממת לטמפרטורת שחרור מתח או התגבשות מחדש, מה שמביא להסרה של נקעים.לפיכך, התהליך משחזר באופן חלקי או מלא את המשיכות, בהתאם לטמפרטורה ולזמן הספציפיים המשמשים בתהליך החישול.
חישול וקירור מבוקר מקדמים את צמיחת הדגנים.זה מועיל אם המטרה היא להפחית את שבירות החומר, אך צמיחת גרגרים בלתי מבוקרת עלולה לרכך את המתכת יותר מדי, ולהפוך אותה לבלתי שמישה לשימוש המיועד לה.עצירת תהליך החישול היא עוד דבר כמעט קסום.מרווה בטמפרטורה הנכונה עם חומר ההתקשות הנכון בזמן הנכון עוצר במהירות את התהליך ומשחזר את תכונות הפלדה.
האם עלינו לנטוש את מפרטי הקשיות?לא.המאפיינים של קשיות הם בעלי ערך, קודם כל, כקו מנחה בקביעת המאפיינים של צינורות פלדה.קשיות היא מדידה שימושית ואחת מכמה מאפיינים שיש לציין בהזמנת חומר צינורי ולבדוק עם הקבלה (מתועדת לכל משלוח).כאשר מבחן קשיות משמש כתקן בדיקה, עליו להיות בעל ערכי קנה מידה מתאימים ומגבלות בקרה.
עם זאת, אין מדובר במבחן אמיתי של מעבר (קבלה או דחייה) של החומר.בנוסף לקשיות, היצרנים צריכים לבדוק משלוחים מעת לעת כדי לקבוע תכונות רלוונטיות אחרות כגון MYS, UTS או התארכות מינימלית, בהתאם ליישום הצינור.
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 הושק בשנת 1990 כמגזין הראשון המוקדש לתעשיית צינורות המתכת.כיום, הוא נותר הפרסום היחיד בתעשייה בצפון אמריקה והפך למקור המידע המהימן ביותר עבור אנשי מקצוע בתחום הצינורות.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The FABRICATOR זמינה כעת, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
גישה דיגיטלית מלאה ל-The Tube & Pipe Journal זמינה כעת, ומספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
תיהנו מגישה דיגיטלית מלאה ל-STAMPING Journal, יומן שוק הטבעות המתכת עם ההתקדמות הטכנולוגית העדכנית ביותר, שיטות עבודה מומלצות וחדשות בתעשייה.
גישה מלאה למהדורה הדיגיטלית של The Fabricator en Español זמינה כעת, המספקת גישה קלה למשאבים יקרי ערך בתעשייה.
בחלק השני של המופע שלנו בשני חלקים עם אדם הפנר, בעל חנות ומייסד נאשוויל...
זמן פרסום: 27 בינואר 2023