Fiecare protocol de testare (Brinell, Rockwell, Vickers) are proceduri specifice obiectului testat.

Fiecare protocol de testare (Brinell, Rockwell, Vickers) are proceduri specifice obiectului testat.Testul Rockwell t este util pentru testarea țevilor cu pereți subțiri prin tăierea țevii pe lungime și verificarea peretelui țevii după diametrul interior mai degrabă decât diametrul exterior.
A comanda țevi este un pic ca a merge la un dealer auto și a comanda o mașină sau un camion.Există acum o multitudine de opțiuni disponibile care permit cumpărătorilor să personalizeze mașina într-o varietate de moduri – culori interioare și exterioare, pachete de ornamente, opțiuni de stil exterior, opțiuni de grup motopropulsor și un sistem audio care este aproape la fel de bun ca un sistem de divertisment la domiciliu.Cu toate aceste opțiuni, probabil că nu veți fi mulțumit de o mașină standard fără preturi.
Acest lucru se aplică țevilor de oțel.Are mii de opțiuni sau specificații.În plus față de dimensiuni, specificația menționează proprietăți chimice și câteva proprietăți mecanice, cum ar fi limita de curgere minimă (MYS), rezistența finală la tracțiune (UTS) și alungirea minimă până la rupere.Cu toate acestea, mulți din industrie - ingineri, agenți de achiziție și producători - folosesc prescurtarea industriei și apelează la țevi sudate „simple” și enumera o singură caracteristică: duritatea.
Încercați să comandați o mașină conform unei caracteristici („Am nevoie de o mașină cu transmisie automată”), iar cu vânzătorul nu veți merge departe.Trebuie să completeze un formular cu o mulțime de opțiuni.Acesta este cazul țevilor de oțel: pentru a obține o țeavă potrivită pentru o aplicație, un producător de țevi are nevoie de mult mai multe informații decât duritate.
Cum a devenit duritatea un substitut acceptat pentru alte proprietăți mecanice?Probabil a început cu producătorii de țevi.Deoarece testarea durității este rapidă, ușoară și necesită echipamente relativ ieftine, vânzătorii de țevi folosesc adesea testarea durității pentru a compara două tipuri de țevi.Tot ce au nevoie pentru a efectua un test de duritate este o bucată netedă de țeavă și o platformă de testare.
Duritatea țevii este strâns legată de UTS și o regulă generală (procent sau interval de procente) este utilă pentru estimarea MYS, așa că este ușor de văzut cum testarea durității poate fi un proxy potrivit pentru alte proprietăți.
În plus, alte teste sunt relativ dificile.În timp ce testarea durității durează doar aproximativ un minut pe o singură mașină, testele MYS, UTS și de alungire necesită pregătirea probelor și o investiție semnificativă în echipamente mari de laborator.În comparație, un operator al unei fabrici de țevi realizează un test de duritate în câteva secunde, în timp ce un metalurgist specialist realizează un test de tracțiune în câteva ore.Efectuarea unui test de duritate nu este dificilă.
Acest lucru nu înseamnă că producătorii de țevi de inginerie nu folosesc teste de duritate.Este sigur să spunem că majoritatea fac acest lucru, dar din moment ce evaluează repetabilitatea și reproductibilitatea instrumentelor pe toate echipamentele de testare, sunt bine conștienți de limitările testului.Majoritatea o folosesc pentru a evalua duritatea tubului ca parte a procesului de fabricație, dar nu o folosesc pentru a cuantifica proprietățile tubului.Este doar un test de promovare/eșec.
De ce trebuie să cunosc MYS, UTS și alungirea minimă?Ele indică performanța ansamblului tubului.
MYS este forța minimă care provoacă deformarea permanentă a materialului.Dacă încercați să îndoiți ușor o bucată dreaptă de sârmă (precum un cuier) și să eliberați presiunea, se va întâmpla unul din două lucruri: va reveni la starea inițială (dreaptă) sau va rămâne îndoită.Dacă încă este corect, atunci încă nu ai trecut peste MYS.Dacă este încă îndoit, ai ratat-o.
Acum apucați ambele capete ale firului cu un clește.Dacă poți rupe un fir în jumătate, ai trecut de UTS.O tragi cu putere și ai două bucăți de sârmă pentru a-ți arăta eforturile supraomenești.Dacă lungimea inițială a firului a fost de 5 inci, iar cele două lungimi după defecțiune se adaugă până la 6 inci, firul se va întinde cu 1 inch, sau 20%.Testele reale de tracțiune sunt măsurate la 2 inci de punctul de rupere, dar indiferent de ce - conceptul de tensiune a liniei ilustrează UTS.
Specimenele de micrografie din oțel trebuie tăiate, lustruite și gravate cu o soluție slab acidă (de obicei acid azotic și alcool) pentru a face vizibile boabele.Mărirea de 100x este folosită în mod obișnuit pentru a inspecta boabele de oțel și a determina dimensiunea acestora.
Duritatea este un test al modului în care un material reacţionează la impact.Imaginați-vă că o lungime scurtă de tub este plasată într-o menghină cu fălci zimțate și agitată pentru a închide menghina.Pe lângă alinierea țevii, fălcile menghinei lasă o amprentă pe suprafața țevii.
Așa funcționează testul de duritate, dar nu este la fel de dur.Testul are o dimensiune controlată a impactului și o presiune controlată.Aceste forțe deformează suprafața, formând adâncituri sau adâncituri.Dimensiunea sau adâncimea adânciturii determină duritatea metalului.
Atunci când se evaluează oțel, sunt utilizate frecvent testele de duritate Brinell, Vickers și Rockwell.Fiecare are propria sa scară, iar unele dintre ele au mai multe metode de testare, cum ar fi Rockwell A, B, C etc. Pentru țevile de oțel, specificația ASTM A513 se referă la testul Rockwell B (abreviat HRB sau RB).Testul Rockwell B măsoară diferența de forță de penetrare a unei bile de oțel cu diametrul de 1⁄16 inch în oțel între o preîncărcare ușoară și o sarcină de bază de 100 kgf.Un rezultat tipic pentru oțelul moale standard este HRB 60.
Oamenii de știință din materiale știu că duritatea are o relație liniară cu UTS.Prin urmare, duritatea dată prezice UTS.În mod similar, producătorul de țevi știe că MYS și UTS sunt legate.Pentru țevile sudate, MYS este de obicei 70% până la 85% UTS.Cantitatea exactă depinde de procesul de fabricare a tubului.Duritatea HRB 60 corespunde cu UTS 60.000 de lire sterline pe inch pătrat (PSI) și aproximativ 80% MYS, care este 48.000 PSI.
Cea mai comună specificație a țevii pentru producția generală este duritatea maximă.În plus față de dimensiune, inginerii sunt, de asemenea, interesați de specificarea țevilor sudate cu rezistență (ERW) într-un interval bun de funcționare, ceea ce poate duce la desene de piese cu o posibilă duritate maximă de HRB 60. Numai această decizie are ca rezultat o serie de proprietăți mecanice de capăt, inclusiv duritatea în sine.
În primul rând, duritatea HRB 60 nu ne spune prea multe.Citirea HRB 60 este un număr fără dimensiune.Materialele evaluate la HRB 59 sunt mai moi decât cele testate la HRB 60, iar HRB 61 este mai dur decât HRB 60, dar cu cât?Nu poate fi cuantificat ca volumul (măsurat în decibeli), cuplul (măsurat în lire-picior), viteza (măsurată în distanță în funcție de timp) sau UTS (măsurat în lire pe inch pătrat).Citirea HRB 60 nu ne spune nimic concret.Este o proprietate materială, nu o proprietate fizică.În al doilea rând, determinarea durității în sine nu este potrivită pentru a asigura repetabilitate sau reproductibilitate.Evaluarea a două locații pe o probă, chiar dacă locurile de testare sunt apropiate unul de celălalt, duce adesea la citiri de duritate foarte diferite.Natura testelor exacerba această problemă.După o măsurătoare de poziție, o a doua măsurătoare nu poate fi efectuată pentru a verifica rezultatul.Repetabilitate testului nu este posibilă.
Acest lucru nu înseamnă că măsurarea durității este incomod.De fapt, acesta este un ghid bun pentru lucrurile UTS și este un test rapid și ușor.Cu toate acestea, oricine este implicat în definirea, achiziția și fabricarea tuburilor ar trebui să fie conștienți de limitările lor ca parametru de testare.
Deoarece țeava „obișnuită” nu este definită clar, producătorii de țevi o restrâng de obicei la cele două tipuri de oțel și țevi cele mai frecvent utilizate, așa cum sunt definite în ASTM A513:1008 și 1010, atunci când este cazul.Chiar și după excluderea tuturor celorlalte tipuri de țevi, posibilitățile pentru proprietățile mecanice ale acestor două tipuri de țevi rămân deschise.De fapt, aceste tipuri de țevi au cea mai largă gamă de proprietăți mecanice dintre toate tipurile de țevi.
De exemplu, un tub este considerat moale dacă MYS este scăzut și alungirea este mare, ceea ce înseamnă că are performanțe mai bune în ceea ce privește întinderea, deformarea și deformarea permanentă decât un tub descris ca rigid, care are un MYS relativ mare și o alungire relativ scăzută. ..Aceasta este similară cu diferența dintre sârmă moale și sârmă tare, cum ar fi umerase și burghie.
Alungirea în sine este un alt factor care are un impact semnificativ asupra aplicațiilor critice ale conductelor.Țevile cu alungire mare pot rezista la întindere;materialele cu alungire redusă sunt mai fragile și, prin urmare, mai predispuse la defecțiuni catastrofale la oboseală.Cu toate acestea, alungirea nu este direct legată de UTS, care este singura proprietate mecanică direct legată de duritate.
De ce diferă atât de mult țevile în ceea ce privește proprietățile lor mecanice?În primul rând, compoziția chimică este diferită.Oțelul este o soluție solidă de fier și carbon, precum și alte aliaje importante.Pentru simplitate, ne vom ocupa doar de procentul de carbon.Atomii de carbon înlocuiesc unii dintre atomii de fier, creând structura cristalină a oțelului.ASTM 1008 este un grad primar cuprinzător cu conținut de carbon de la 0% la 0,10%.Zero este un număr special care oferă proprietăți unice la un conținut ultra-scăzut de carbon în oțel.ASTM 1010 definește conținutul de carbon de la 0,08% la 0,13%.Aceste diferențe nu par uriașe, dar sunt suficiente pentru a face o mare diferență în altă parte.
În al doilea rând, țevile de oțel pot fi fabricate sau fabricate și ulterior prelucrate în șapte procese de fabricație diferite.ASTM A513 privind producția de țevi ERW enumeră șapte tipuri:
Dacă compoziția chimică a oțelului și etapele de fabricație a țevilor nu afectează duritatea oțelului, atunci ce?Răspunsul la această întrebare înseamnă un studiu atent al detaliilor.Această întrebare duce la alte două întrebări: ce detalii și cât de aproape?
Informațiile detaliate despre boabele care alcătuiesc oțelul sunt primul răspuns.Când oțelul este produs într-o moară primară, nu se răcește într-o masă uriașă cu o singură proprietate.Pe măsură ce oțelul se răcește, moleculele sale formează modele repetate (cristale), similar cu modul în care se formează fulgii de zăpadă.După formarea cristalelor, acestea sunt combinate în grupuri numite boabe.Pe măsură ce boabele se răcesc, acestea cresc, formând întreaga foaie sau farfurie.Creșterea boabelor se oprește atunci când ultima moleculă de oțel este absorbită de boabe.Toate acestea se întâmplă la nivel microscopic, cu un granul de oțel de dimensiuni medii având aproximativ 64 de microni sau 0,0025 inci.Deși fiecare bob este similar cu următorul, ele nu sunt la fel.Ele diferă ușor între ele în dimensiune, orientare și conținut de carbon.Interfețele dintre boabe se numesc limite de cereale.Când oțelul se defectează, de exemplu din cauza fisurilor de oboseală, tinde să cedeze la limitele granulelor.
Cât de aproape trebuie să te uiți pentru a vedea particule distincte?O mărire de 100 de ori sau de 100 de ori acuitatea vizuală a ochiului uman este suficientă.Cu toate acestea, pur și simplu a privi oțelul brut la puterea a 100-a nu face mare lucru.Probele sunt preparate prin lustruirea probei și gravarea suprafeței cu un acid, de obicei acid azotic și alcool, care se numește gravare cu acid azotic.
Granulele și rețeaua lor internă sunt cele care determină rezistența la impact, MYS, UTS și alungirea pe care o poate rezista oțelul înainte de defectare.
Etapele de fabricare a oțelului, cum ar fi laminarea benzii la cald și la rece, transferă stresul asupra structurii cerealelor;dacă își schimbă constant forma, aceasta înseamnă că stresul a deformat boabele.Alte etape de prelucrare, cum ar fi înfășurarea oțelului în bobine, desfășurarea și trecerea printr-o moară de tuburi (pentru a forma tubul și dimensiunea) deformează boabele de oțel.Tresarea la rece a țevii pe dorn solicită, de asemenea, materialul, la fel ca și etapele de fabricație, cum ar fi formarea și îndoirea capătului.Modificările în structura granulelor se numesc dislocații.
Pașii de mai sus epuizează ductilitatea oțelului, capacitatea acestuia de a rezista la tensiuni de tracțiune (de rupere).Oțelul devine casant, ceea ce înseamnă că este mai probabil să se rupă dacă continuați să lucrați cu oțelul.Alungirea este o componentă a plasticității (compresibilitatea este alta).Este important de înțeles aici că eșecul apare cel mai adesea în tensiune, și nu în compresie.Oțelul este destul de rezistent la tensiuni de tracțiune datorită alungirii sale relativ mari.Cu toate acestea, oțelul se deformează cu ușurință sub presiune la compresiune - este maleabil - ceea ce este un avantaj.
Comparați acest lucru cu betonul, care are o rezistență la compresiune foarte mare, dar o ductilitate scăzută.Aceste proprietăți sunt opuse oțelului.Acesta este motivul pentru care betonul folosit pentru drumuri, clădiri și trotuare este adesea armat.Rezultatul este un produs care are punctele forte ale ambelor materiale: oțelul este puternic la tensiune, iar betonul este puternic la compresiune.
În timpul călirii, ductilitatea oțelului scade, iar duritatea acestuia crește.Cu alte cuvinte, se întărește.În funcție de situație, acesta poate fi un avantaj, dar poate fi și un dezavantaj, deoarece duritatea echivalează cu fragilitatea.Adică, cu cât oțelul este mai dur, cu atât este mai puțin elastic și, prin urmare, cu atât este mai probabil să se cedeze.
Cu alte cuvinte, fiecare pas al procesului necesită o anumită ductilitate a conductei.Pe măsură ce piesa este prelucrată, devine mai grea, iar dacă este prea grea, atunci în principiu este inutilă.Duritatea este fragilitate, iar tuburile casante sunt predispuse la defecțiuni în timpul utilizării.
Producătorul are opțiuni în acest caz?Pe scurt, da.Această opțiune este recoacere și, deși nu este tocmai magică, este cât se poate de magică.
În termeni simpli, recoacerea înlătură toate efectele impactului fizic asupra metalelor.În acest proces, metalul este încălzit la o temperatură de reducere a tensiunii sau de recristalizare, ceea ce are ca rezultat îndepărtarea dislocațiilor.Astfel, procesul restabilește parțial sau complet ductilitatea, în funcție de temperatura și timpul specific utilizat în procesul de recoacere.
Recoacerea și răcirea controlată favorizează creșterea boabelor.Acest lucru este benefic dacă scopul este de a reduce fragilitatea materialului, dar creșterea necontrolată a boabelor poate înmuia prea mult metalul, făcându-l inutilizabil pentru utilizarea prevăzută.Oprirea procesului de recoacere este un alt lucru aproape magic.Călirea la temperatura potrivită cu agentul de întărire potrivit la momentul potrivit oprește rapid procesul și restabilește proprietățile oțelului.
Ar trebui să renunțăm la specificațiile de duritate?Nu.Proprietățile durității sunt valoroase, în primul rând, ca ghid în determinarea caracteristicilor țevilor de oțel.Duritatea este o măsurătoare utilă și una dintre câteva proprietăți care ar trebui specificate la comandarea materialului tubular și verificate la primire (documentate pentru fiecare transport).Când un test de duritate este utilizat ca standard de testare, acesta trebuie să aibă valori de scară adecvate și limite de control.
Cu toate acestea, acesta nu este un adevărat test de trecere (acceptare sau respingere) a materialului.În plus față de duritate, producătorii ar trebui să verifice expedierile din când în când pentru a determina alte proprietăți relevante, cum ar fi MYS, UTS sau alungirea minimă, în funcție de aplicația țevii.
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 a fost lansat în 1990 ca prima revistă dedicată industriei țevilor metalice.Astăzi, rămâne singura publicație din industrie din America de Nord și a devenit cea mai de încredere sursă de informații pentru profesioniștii în tuburi.
Accesul digital complet la FABRICATOR este acum disponibil, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Accesul digital complet la The Tube & Pipe Journal este acum disponibil, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
Bucurați-vă de acces digital complet la STAMPING Journal, jurnalul pieței de ștanțare a metalelor cu cele mai recente progrese tehnologice, bune practici și știri din industrie.
Accesul complet la ediția digitală The Fabricator en Español este acum disponibil, oferind acces ușor la resurse valoroase din industrie.
În a doua parte a spectacolului nostru în două părți cu Adam Heffner, proprietar și fondator al magazinului din Nashville...