Tendenze nella produzione di tubi idraulici durante periodi di carenza, Parte II

Aug 11, 2023

Wynn Kearns, Indiana Tube Corp.

Nota dell'editore: questo articolo è il secondo di una serie in due parti sul mercato e sulla produzione di linee di trasporto di fluidi di piccolo diametro per applicazioni ad alta pressione. Nella prima parte è stato discusso lo stato dell'offerta nazionale di prodotti convenzionali per queste applicazioni, che è scarsa. La Parte II discute due prodotti non convenzionali per questo mercato.

Due tipi di tubi idraulici saldati specificati dalla Society of Automotive Engineers, SAE-J525 e SAE-J356A, condividono un'origine comune, così come le loro specifiche scritte. Il nastro piatto di acciaio viene tagliato in larghezza e formato in un tubo mediante profilatura a rulli. Dopo che i bordi del nastro sono stati lucidati mediante l'utensileria a rulli alettati, il tubo viene riscaldato mediante saldatura a resistenza elettrica ad alta frequenza e forgiato tra i rulli di pressione per realizzare il cordone di saldatura. Dopo la saldatura, la bava del diametro esterno viene rimossa mediante uno strumento fisso, generalmente in carburo di tungsteno. L'ID flash viene rimosso da uno strumento fisso o controllato ad un'altezza massima progettata.

Questa descrizione del processo di saldatura è generica e nella produzione effettiva esistono molte piccole differenze di processo (vedere Figura 1). Tuttavia, i due hanno molte caratteristiche meccaniche in comune.

I guasti dei tubi e le modalità di guasto in generale possono essere classificati in carichi di trazione o carichi di compressione. Nella maggior parte dei materiali, la rottura sotto tensione avviene con un valore di sollecitazione inferiore rispetto a quello in compressione. Cioè, la maggior parte dei materiali è molto più forte in compressione che in tensione. Il calcestruzzo è un esempio. È abbastanza resistente alla compressione, ma a meno che non sia fuso con una rete interna di barre di rinforzo (armatura), si stacca abbastanza facilmente. Per questo motivo l'acciaio viene testato sotto carico di trazione per determinarne il carico di rottura (UTS). Tutte e tre le specifiche dei tubi idraulici hanno un requisito simile: un UTS di 310 MPa (45.000 PSI).

Poiché i tubi in pressione richiedono la capacità di resistere alla pressione idraulica, potrebbero essere necessari un calcolo separato e una prova distruttiva, una prova di scoppio. Un calcolo può determinare la pressione di scoppio finale teorica, che tiene conto dello spessore della parete, dell'UTS del materiale e del diametro esterno. Poiché il tubo J525 e il tubo J356A possono avere la stessa dimensione, l'unica variabile è l'UTS. Fornendo un valore di trazione comune, 50.000 PSI, la pressione di scoppio prevista su 0,500 x 0,049 pollici. il tubo è lo stesso per entrambi i prodotti: 10.908 PSI.

Sebbene i calcoli prevedano risultati identici, una differenza nell’applicazione pratica riguarda lo spessore effettivo della parete. Su J356A, la bava di saldatura ID è controllata su una dimensione massima, in base al diametro del tubo, come indicato nelle specifiche. Per J525, un prodotto con la bava rimossa, il processo di scordonatura spesso riduce intenzionalmente il diametro interno di circa 0,002 pollici, con conseguente assottigliamento localizzato della parete nella zona di saldatura. Sebbene lo spessore della parete venga riempito dalla successiva lavorazione a freddo, la tensione residua e l'orientamento dei grani possono differire dal materiale di base e lo spessore della parete potrebbe essere leggermente più sottile di un tubo comparabile specificato come J356A.

Ciò potrebbe effettivamente creare uno scenario di pressione di scoppio inferiore per J525 rispetto a J356A.

A seconda dell'uso finale del tubo, la bava ID deve essere rimossa o appiattita (o levigata) per eliminare il potenziale percorso di perdita, soprattutto per la forma dell'estremità svasata a parete singola. Sebbene sia comunemente accettato che J525 abbia un ID uniforme e quindi non abbia il potenziale per un percorso di perdita, questo è un malinteso. Un tubo J525 può sviluppare striature ID a causa di una lavorazione a freddo impropria, con conseguente percorso di perdita in corrispondenza della connessione.

La rimozione delle bave inizia tagliando (o scordando) il cordone di saldatura dalla parete ID. L'utensile per la scordonatura, fissato ad un mandrino supportato da rulli, si trova all'interno del tubo appena oltre la stazione di saldatura. Mentre lo strumento di scordonatura rimuove il cordone di saldatura, i rulli rotolano inavvertitamente su frammenti di schizzi di saldatura, forzandoli nella superficie del diametro interno del tubo (vedere Figura 2). Questo è un problema per i tubi leggermente lavorati, come quelli smussati o levigati.