Elke toetsprotokol (Brinell, Rockwell, Vickers) het prosedures spesifiek vir die voorwerp wat getoets word.Die Rockwell t-toets is nuttig om dunwandige pype te toets deur die pyp in die lengte te sny en die pypwand te kontroleer deur die binnedeursnee eerder as die buitedeursnee.
Om pype te bestel is 'n bietjie soos om na 'n motorhandelaar te gaan en 'n motor of vragmotor te bestel.Daar is nou 'n oorvloed opsies beskikbaar wat kopers in staat stel om die motor op 'n verskeidenheid maniere aan te pas – binne- en buitekleure, afwerkingspakkette, buitestileringopsies, aandryfstelselkeuses en 'n klankstelsel wat amper so goed soos 'n tuisvermaakstelsel is.Met al hierdie opsies sal jy waarskynlik nie tevrede wees met 'n standaard sonder fieterjasies nie.
Dit geld vir staalpype.Dit het duisende opsies of spesifikasies.Benewens afmetings, noem die spesifikasie chemiese eienskappe en verskeie meganiese eienskappe soos minimum vloeisterkte (MYS), uiteindelike treksterkte (UTS) en minimum verlenging tot mislukking.Baie in die bedryf—ingenieurs, aankoopagente en vervaardigers—gebruik egter die bedryf se snelskrif en vra vir “eenvoudige” gelaste pype en noem net een kenmerk: hardheid.
Probeer om 'n motor volgens een kenmerk te bestel ("Ek benodig 'n motor met 'n outomatiese ratkas"), en met die verkoper sal jy nie ver gaan nie.Hy moet 'n vorm met baie opsies invul.Dit is die geval met staalpype: om 'n pyp geskik vir 'n toepassing te kry, benodig 'n pypvervaardiger baie meer inligting as hardheid.
Hoe het hardheid 'n aanvaarde plaasvervanger vir ander meganiese eienskappe geword?Dit het waarskynlik by pypvervaardigers begin.Omdat hardheidstoetsing vinnig, maklik is en relatief goedkoop toerusting vereis, gebruik pypverkopers dikwels hardheidstoetsing om twee tipes pyp te vergelyk.Al wat hulle nodig het om 'n hardheidstoets uit te voer, is 'n gladde stuk pyp en 'n toetstuig.
Pyphardheid is nou verwant aan UTS en 'n duimreël (persentasie of persentasie reeks) is nuttig om MYS te skat, so dit is maklik om te sien hoe hardheidstoetsing 'n geskikte proxy vir ander eienskappe kan wees.
Daarbenewens is ander toetse relatief moeilik.Terwyl hardheidstoetsing slegs ongeveer 'n minuut op 'n enkele masjien neem, vereis MYS, UTS en verlengingstoetse monstervoorbereiding en 'n aansienlike belegging in groot laboratoriumtoerusting.Ter vergelyking, voltooi 'n pypmeuloperateur 'n hardheidstoets in sekondes, terwyl 'n spesialis metallurg 'n trektoets in 'n paar uur uitvoer.Om 'n hardheidstoets uit te voer is nie moeilik nie.
Dit beteken nie dat ingenieurspypvervaardigers nie hardheidstoetse gebruik nie.Dit is veilig om te sê dat die meerderheid dit doen, maar aangesien hulle instrumentherhaalbaarheid en -reproduceerbaarheid oor alle toetstoerusting evalueer, is hulle deeglik bewus van die beperkings van die toets.Die meeste van hulle gebruik dit om die hardheid van die buis as deel van die vervaardigingsproses te evalueer, maar gebruik dit nie om die eienskappe van die buis te kwantifiseer nie.Dit is net 'n slaag/druip toets.
Hoekom moet ek MYS, UTS en minimum verlenging ken?Hulle dui die werkverrigting van die buissamestelling aan.
MYS is die minimum krag wat permanente vervorming van die materiaal veroorsaak.As jy probeer om 'n reguit stuk draad effens te buig (soos 'n hanger) en die druk los te laat, sal een van twee dinge gebeur: dit sal terugkeer na sy oorspronklike toestand (reguit) of gebuig bly.As dit nog reguit is, dan het jy nog nie oor MY gekom nie.As dit nog gebuig is, het jy gemis.
Gryp nou albei punte van die draad met 'n tang vas.As jy 'n draad in die helfte kan breek, het jy dit verby UTS gehaal.Jy trek dit hard en jy het twee stukke draad om jou bomenslike pogings te wys.As die oorspronklike lengte van die draad 5 duim was, en die twee lengtes na mislukking optel 6 duim, sal die draad 1 duim, of 20% rek.Werklike trektoetse word binne 2 duim van die breekpunt gemeet, maar maak nie saak wat nie – die lynspanningkonsep illustreer UTS.
Staal mikrograaf monsters moet gesny, gepoleer en geëts word met 'n swak suur oplossing (gewoonlik salpetersuur en alkohol) om die korrels sigbaar te maak.100x vergroting word algemeen gebruik om staalkorrels te inspekteer en hul grootte te bepaal.
Hardheid is 'n toets van hoe 'n materiaal op impak reageer.Stel jou voor dat 'n kort lengte buis in 'n bankschroef met getande kake geplaas word en geskud word om die bankschroef toe te maak.Benewens die belyning van die pyp, laat banke se kake 'n afdruk op die oppervlak van die pyp.
Dit is hoe die hardheidstoets werk, maar dit is nie so rof nie.Die toets het 'n beheerde impakgrootte en 'n beheerde druk.Hierdie kragte vervorm die oppervlak en vorm inkepings of inkepings.Die grootte of diepte van die duik bepaal die hardheid van die metaal.
By die evaluering van staal word Brinell-, Vickers- en Rockwell-hardheidstoetse algemeen gebruik.Elkeen het sy eie skaal, en sommige van hulle het veelvuldige toetsmetodes soos Rockwell A, B, C, ens. Vir staalpype verwys die ASTM A513-spesifikasie na die Rockwell B-toets (afgekort as HRB of RB).Die Rockwell-toets B meet die verskil in penetrasiekrag van 'n 1⁄16 duim deursnee staalbal in staal tussen 'n ligte voorlading en 'n basiese vrag van 100 kgf.'n Tipiese resultaat vir standaard sagte staal is HRB 60.
Materiaalwetenskaplikes weet dat hardheid 'n lineêre verband met UTS het.Daarom voorspel die gegewe hardheid UTS.Net so weet die pypvervaardiger dat MYS en UTS verwant is.Vir gelaste pype is MYS tipies 70% tot 85% UTS.Die presiese hoeveelheid hang af van die buisvervaardigingsproses.Die hardheid van HRB 60 stem ooreen met UTS 60,000 pond per vierkante duim (PSI) en ongeveer 80% MYS, wat 48,000 PSI is.
Die mees algemene pypspesifikasie vir algemene produksie is maksimum hardheid.Benewens grootte, stel ingenieurs ook daarin belang om weerstandsgelaste (ERW) pype binne 'n goeie bedryfsreeks te spesifiseer, wat deeltekeninge tot gevolg kan hê met 'n moontlike maksimum hardheid van HRB 60. Hierdie besluit alleen lei tot 'n aantal meganiese eindeienskappe, insluitend die hardheid self.
Eerstens sê die hardheid van HRB 60 ons nie veel nie.Die HRB 60-lesing is 'n dimensielose getal.Materiale wat by HRB 59 gegradeer is, is sagter as dié wat by HRB 60 getoets is, en HRB 61 is harder as HRB 60, maar met hoeveel?Dit kan nie gekwantifiseer word soos volume (gemeet in desibel), wringkrag (gemeet in pond-voete), spoed (gemeet in afstand teenoor tyd), of UTS (gemeet in pond per vierkante duim).Die lees van HRB 60 vertel ons niks spesifiek nie.Dit is 'n materiële eienskap, nie 'n fisiese eienskap nie.Tweedens is die bepaling van hardheid op sigself nie goed geskik om herhaalbaarheid of reproduceerbaarheid te verseker nie.Evaluering van twee terreine op 'n monster, selfs al is die toetsplekke naby mekaar, lei dikwels tot baie verskillende hardheidlesings.Die aard van toetse vererger hierdie probleem.Na een posisiemeting kan 'n tweede meting nie geneem word om die resultaat na te gaan nie.Toetsherhaalbaarheid is nie moontlik nie.
Dit beteken nie dat hardheidmeting ongerieflik is nie.Eintlik is dit 'n goeie gids tot UTS-dinge, en dit is 'n vinnige en maklike toets.Enigiemand wat betrokke is by die definisie, verkryging en vervaardiging van buise moet egter bewus wees van hul beperkings as 'n toetsparameter.
Omdat "gewone" pyp nie duidelik gedefinieer is nie, beperk pypvervaardigers dit tipies tot die twee mees gebruikte tipes staal en pyp soos omskryf in ASTM A513:1008 en 1010 wanneer toepaslik.Selfs nadat alle ander tipes pype uitgesluit is, bly die moontlikhede vir die meganiese eienskappe van hierdie twee tipes pype oop.Trouens, hierdie tipe pype het die wydste reeks meganiese eienskappe van alle pyptipes.
Byvoorbeeld, 'n buis word as sag beskou as MYS laag is en verlenging hoog is, wat beteken dat dit beter presteer in terme van strek, vervorming en permanente vervorming as 'n buis wat as styf beskryf word, wat 'n relatief hoë MYS en relatief lae verlenging het. ..Dit is soortgelyk aan die verskil tussen sagte draad en harde draad soos klerehangers en bore.
Verlenging self is nog 'n faktor wat 'n beduidende impak op kritieke pyptoepassings het.Hoë verlengingspype kan rek weerstaan;lae verlengingsmateriale is broser en is dus meer geneig tot katastrofiese vermoeidheidsversaking.Verlenging hou egter nie direk verband met UTS nie, wat die enigste meganiese eienskap is wat direk met hardheid verband hou.
Waarom verskil pype so baie in hul meganiese eienskappe?Eerstens is die chemiese samestelling anders.Staal is 'n soliede oplossing van yster en koolstof, sowel as ander belangrike legerings.Vir eenvoud sal ons slegs met die persentasie koolstof handel.Die koolstofatome vervang sommige van die ysteratome, wat die kristallyne struktuur van die staal skep.ASTM 1008 is 'n omvattende primêre graad met koolstofinhoud van 0% tot 0,10%.Zero is 'n spesiale getal wat unieke eienskappe by 'n ultra-lae koolstofinhoud in staal verskaf.ASTM 1010 definieer koolstofinhoud van 0,08% tot 0,13%.Hierdie verskille lyk nie groot nie, maar dit is genoeg om 'n groot verskil elders te maak.
Tweedens kan staalpype in sewe verskillende vervaardigingsprosesse vervaardig of vervaardig word en daarna verwerk word.ASTM A513 met betrekking tot die vervaardiging van ERW-pype lys sewe tipes:
As die chemiese samestelling van staal en die stadiums van pypvervaardiging nie die hardheid van staal beïnvloed nie, wat dan?Die antwoord op hierdie vraag beteken noukeurige studie van die besonderhede.Hierdie vraag lei tot twee ander vrae: watter besonderhede en hoe naby?
Gedetailleerde inligting oor die korrels waaruit staal bestaan, is die eerste antwoord.Wanneer staal in 'n primêre meule vervaardig word, koel dit nie af tot 'n groot massa met een eienskap nie.Soos staal afkoel, vorm sy molekules herhalende patrone (kristalle), soortgelyk aan hoe sneeuvlokkies vorm.Na die vorming van kristalle word hulle gekombineer in groepe wat korrels genoem word.Soos die korrels afkoel, groei hulle en vorm die hele vel of bord.Graangroei stop wanneer die laaste molekule staal deur die graan geabsorbeer word.Dit gebeur alles op 'n mikroskopiese vlak, met 'n mediumgrootte staalkorrel wat ongeveer 64 mikron of 0,0025 duim in deursnee is.Terwyl elke korrel soortgelyk aan die volgende is, is hulle nie dieselfde nie.Hulle verskil effens van mekaar in grootte, oriëntasie en koolstofinhoud.Die raakvlakke tussen korrels word korrelgrense genoem.Wanneer staal faal, byvoorbeeld as gevolg van vermoeiingsbarste, is dit geneig om by korrelgrense te misluk.
Hoe naby moet jy kyk om duidelike deeltjies te sien?’n Vergroting van 100 keer of 100 keer die gesigskerpte van die menslike oog is voldoende.Om bloot na rou staal tot by die 100ste krag te kyk, doen egter nie veel nie.Monsters word voorberei deur die monster te poleer en die oppervlak te ets met 'n suur, gewoonlik salpetersuur en alkohol, wat salpetersuur-ets genoem word.
Dit is die korrels en hul interne rooster wat die impaksterkte, MYS, UTS, en die verlenging wat die staal kan weerstaan voor mislukking bepaal.
Staalvervaardigingsstappe soos warm- en kouestrookrol dra spanning oor na die graanstruktuur;as hulle voortdurend van vorm verander, beteken dit dat die spanning die korrels vervorm het.Ander verwerkingsstappe soos om die staal in spoele te wikkel, af te wikkel en deur 'n buismeul te gaan (om die buis en grootte te vorm) vervorm die staalkorrels.Die koue trek van die pyp op die deurn beklemtoon ook die materiaal, asook die vervaardigingsstappe soos eindvorming en buiging.Veranderinge in die korrelstruktuur word ontwrigtings genoem.
Die bogenoemde stappe verminder die staal se rekbaarheid, sy vermoë om trek- (skeur-) spanning te weerstaan.Staal word bros, wat beteken dat dit meer geneig is om te breek as jy aanhou om met die staal te werk.Verlenging is een komponent van plastisiteit (saamdrukbaarheid is 'n ander).Dit is belangrik om hier te verstaan dat mislukking meestal in spanning voorkom, en nie in kompressie nie.Staal is redelik bestand teen trekspanning as gevolg van sy relatief hoë verlenging.Staal vervorm egter maklik onder drukspanning - dit is smeebaar - wat 'n voordeel is.
Vergelyk dit met beton, wat baie hoë druksterkte maar lae rekbaarheid het.Hierdie eienskappe is die teenoorgestelde van staal.Dit is hoekom beton wat vir paaie, geboue en sypaadjies gebruik word, dikwels versterk word.Die resultaat is 'n produk wat die sterk punte van beide materiale het: staal is sterk in spanning en beton is sterk in kompressie.
Tydens verharding neem die rekbaarheid van staal af, en die hardheid daarvan neem toe.Met ander woorde, dit verhard.Afhangende van die situasie kan dit 'n voordeel wees, maar dit kan ook 'n nadeel wees, aangesien hardheid gelykstaande is aan brosheid.Dit wil sê, hoe harder die staal, hoe minder elasties is dit en dus hoe meer waarskynlik is dit om te misluk.
Met ander woorde, elke stap van die proses vereis 'n mate van pyp rekbaarheid.Soos die onderdeel verwerk word, word dit swaarder, en as dit te swaar is, is dit in beginsel nutteloos.Hardheid is brosheid, en bros buise is geneig om te misluk tydens gebruik.
Het die vervaardiger opsies in hierdie geval?Kortom, ja.Hierdie opsie is uitgloeiing, en hoewel dit nie juis magies is nie, is dit omtrent so magies as wat kan wees.
In eenvoudige terme, uitgloeiing verwyder al die effekte van fisiese impak op metale.In die proses word die metaal verhit tot 'n spanningsverligting of herkristallisasietemperatuur, wat lei tot die verwydering van ontwrigtings.Die proses herstel dus gedeeltelik of heeltemal rekbaarheid, afhangende van die spesifieke temperatuur en tyd wat in die uitgloeiingsproses gebruik word.
Uitgloeiing en beheerde verkoeling bevorder graangroei.Dit is voordelig as die doel is om die brosheid van die materiaal te verminder, maar onbeheerde korrelgroei kan die metaal te veel versag, wat dit onbruikbaar maak vir die beoogde gebruik.Om die uitgloeiproses te stop is nog 'n byna magiese ding.Om op die regte temperatuur met die regte verhardingsmiddel op die regte tyd te blus stop die proses vinnig en herstel die eienskappe van die staal.
Moet ons die hardheidspesifikasies laat vaar?geen.Die eienskappe van hardheid is eerstens waardevol as 'n riglyn vir die bepaling van die eienskappe van staalpype.Hardheid is 'n nuttige meting en een van verskeie eienskappe wat gespesifiseer moet word wanneer buismateriaal bestel word en by ontvangs nagegaan moet word (gedokumenteer vir elke versending).Wanneer 'n hardheidstoets as 'n toetsstandaard gebruik word, moet dit toepaslike skaalwaardes en beheerlimiete hê.
Dit is egter nie 'n ware toets van slaag (aanvaarding of verwerping) van die materiaal nie.Benewens hardheid, moet vervaardigers verskepings van tyd tot tyd nagaan om ander relevante eienskappe soos MYS, UTS of minimum verlenging te bepaal, afhangende van die pyptoepassing.
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 is in 1990 bekendgestel as die eerste tydskrif wat aan die metaalpypbedryf gewy is.Vandag bly dit die enigste bedryfspublikasie in Noord-Amerika en het die mees betroubare bron van inligting vir buiswerkers geword.
Volledige digitale toegang tot The FABRICATOR is nou beskikbaar, wat maklike toegang tot waardevolle industriehulpbronne bied.
Volledige digitale toegang tot The Tube & Pipe Journal is nou beskikbaar, wat maklike toegang tot waardevolle industriebronne bied.
Geniet volle digitale toegang tot STAMPING Journal, die metaalstempelmarkjoernaal met die nuutste tegnologiese vooruitgang, beste praktyke en industrienuus.
Volle toegang tot The Fabricator en Español digitale uitgawe is nou beskikbaar, wat maklike toegang bied tot waardevolle industriebronne.
In die tweede deel van ons tweedelige vertoning met Adam Heffner, Nashville-winkeleienaar en stigter...
Postyd: Jan-27-2023