Her test protokolünün (Brinell, Rockwell, Vickers) test edilen nesneye özel prosedürleri vardır.Rockwell t-testi, boruyu uzunlamasına keserek ve boru duvarını dış çaptan ziyade iç çapa göre kontrol ederek ince duvarlı boruları test etmek için kullanışlıdır.
Boru sipariş etmek biraz araba bayisine gidip araba veya kamyon sipariş etmeye benzer.Artık alıcıların arabayı çeşitli şekillerde kişiselleştirmelerine olanak tanıyan çok sayıda seçenek mevcut: iç ve dış renkler, donanım paketleri, dış tasarım seçenekleri, güç aktarma organı seçenekleri ve neredeyse ev eğlence sistemi kadar iyi bir ses sistemi.Tüm bu seçeneklerle muhtemelen standart, gösterişsiz bir arabadan memnun kalmayacaksınız.
Bu çelik borular için geçerlidir.Binlerce seçenek veya spesifikasyona sahiptir.Spesifikasyonda, boyutlara ek olarak kimyasal özellikler ve minimum akma mukavemeti (MYS), nihai çekme mukavemeti (UTS) ve minimum kopma uzaması gibi çeşitli mekanik özelliklerden bahsedilmektedir.Ancak sektördeki pek çok kişi (mühendisler, satın alma acenteleri ve üreticiler) sektörün kısaltmasını kullanıyor ve "basit" kaynaklı boruları çağırıyor ve yalnızca tek bir özelliği sıralıyor: sertlik.
Bir özelliğe göre bir araba sipariş etmeye çalışın (“Otomatik şanzımanlı bir arabaya ihtiyacım var”) ve satıcıyla fazla ileri gitmeyeceksiniz.Birçok seçeneğin bulunduğu bir formu doldurması gerekiyor.Çelik borularda durum budur: Bir boru üreticisinin uygulamaya uygun bir boru elde etmek için sertlikten çok daha fazla bilgiye ihtiyacı vardır.
Sertlik nasıl diğer mekanik özelliklerin yerine kabul edilen bir ikame haline geldi?Muhtemelen boru üreticileriyle başladı.Sertlik testi hızlı, kolay ve nispeten ucuz ekipman gerektirdiğinden, boru satıcıları genellikle iki tip boruyu karşılaştırmak için sertlik testini kullanır.Sertlik testi yapmak için ihtiyaç duydukları tek şey düzgün bir boru parçası ve bir test donanımıdır.
Boru sertliği UTS ile yakından ilişkilidir ve MYS'yi tahmin etmek için genel bir kural (yüzde veya yüzde aralığı) faydalıdır, dolayısıyla sertlik testinin diğer özellikler için nasıl uygun bir temsili olabileceğini görmek kolaydır.
Ayrıca diğer testler nispeten zordur.Sertlik testi tek bir makinede yalnızca bir dakika kadar sürerken, MYS, UTS ve uzama testleri numune hazırlamayı ve büyük laboratuvar ekipmanlarına önemli bir yatırımı gerektirir.Buna karşılık, bir boru değirmeni operatörü sertlik testini saniyeler içinde tamamlarken, uzman bir metalürji uzmanı çekme testini birkaç saat içinde gerçekleştirir.Sertlik testi yapmak zor değildir.
Bu, mühendislik borusu üreticilerinin sertlik testlerini kullanmadığı anlamına gelmez.Çoğunluğun bunu yaptığını söylemek yanlış olmaz, ancak tüm test ekipmanlarında cihazın tekrarlanabilirliğini ve üretilebilirliğini değerlendirdikleri için testin sınırlamalarının çok iyi farkındalar.Birçoğu bunu üretim sürecinin bir parçası olarak tüpün sertliğini değerlendirmek için kullanır, ancak bunu tüpün özelliklerini ölçmek için kullanmaz.Bu sadece bir başarılı/başarısız testi.
Neden MYS, UTS ve minimum uzamayı bilmem gerekiyor?Boru düzeneğinin performansını gösterirler.
MYS malzemenin kalıcı deformasyonuna neden olan minimum kuvvettir.Düz bir tel parçasını (askı gibi) hafifçe büküp basıncı serbest bırakmaya çalışırsanız, iki şeyden biri olur: orijinal durumuna (düz) döner veya bükülmüş kalır.Eğer hala düzse, henüz MYS'yi aşmadınız demektir.Hala bükülmüşse, kaçırmışsınızdır.
Şimdi telin her iki ucunu pense ile tutun.Eğer bir teli ikiye bölebilirseniz, UTS'yi geçmişsiniz demektir.Sertçe çekersiniz ve insanüstü çabalarınızı göstermek için iki parça teliniz olur.Telin orijinal uzunluğu 5 inç ise ve arızadan sonraki iki uzunluğun toplamı 6 inç ise, tel 1 inç veya %20 esneyecektir.Gerçek çekme testleri kırılma noktasından 5 inç uzakta ölçülür, ancak ne olursa olsun hat gerilimi kavramı UTS'yi gösterir.
Taneleri görünür hale getirmek için çelik mikrograf numuneleri kesilmeli, cilalanmalı ve zayıf asidik bir çözelti (genellikle nitrik asit ve alkol) ile kazınmalıdır.100x büyütme genellikle çelik tanelerini incelemek ve boyutlarını belirlemek için kullanılır.
Sertlik, bir malzemenin darbeye nasıl tepki verdiğini gösteren bir testtir.Kısa uzunlukta bir borunun tırtıklı çeneli bir mengeneye yerleştirildiğini ve mengeneyi kapatmak için çalkalandığını hayal edin.Boruyu hizalamanın yanı sıra, mengene çeneleri borunun yüzeyinde iz bırakır.
Sertlik testi bu şekilde çalışır, ancak o kadar da kaba değildir.Test kontrollü bir darbe büyüklüğüne ve kontrollü bir basınca sahiptir.Bu kuvvetler yüzeyi deforme ederek girintiler veya girintiler oluşturur.Göçüğün boyutu veya derinliği metalin sertliğini belirler.
Çeliği değerlendirirken Brinell, Vickers ve Rockwell sertlik testleri yaygın olarak kullanılmaktadır.Her birinin kendi ölçeği vardır ve bazılarının Rockwell A, B, C vb. gibi birden fazla test yöntemi vardır. Çelik borular için ASTM A513 spesifikasyonu, Rockwell B testini (HRB veya RB olarak kısaltılır) ifade eder.Rockwell Test B, 1⁄16 inç çapındaki çelik bilyenin hafif bir ön yük ile 100 kgf'lik temel yük arasında çeliğe nüfuz etme kuvveti arasındaki farkı ölçer.Standart yumuşak çelik için tipik sonuç HRB 60'tır.
Malzeme bilimcileri sertliğin UTS ile doğrusal bir ilişkisi olduğunu biliyorlar.Dolayısıyla verilen sertlik UTS'yi öngörür.Benzer şekilde boru üreticisi de MYS ile UTS'nin ilişkili olduğunu biliyor.Kaynaklı borular için MYS genellikle %70 ila %85 UTS'dir.Kesin miktar boru üretim sürecine bağlıdır.HRB 60'ın sertliği inç kare başına 60.000 pound (PSI) UTS'ye ve 48.000 PSI olan yaklaşık %80 MYS'ye karşılık gelir.
Genel üretim için en yaygın boru spesifikasyonu maksimum sertliktir.Mühendisler, boyutun yanı sıra, iyi bir çalışma aralığında direnç kaynaklı (ERW) boruların belirlenmesiyle de ilgileniyorlar; bu, olası maksimum HRB 60 sertliğine sahip parça çizimleriyle sonuçlanabiliyor. Bu karar tek başına bir takım mekanik son özelliklerle sonuçlanıyor, sertliğin kendisi de dahil.
Öncelikle HRB 60'ın sertliği bize pek bir şey söylemiyor.HRB 60 okuması boyutsuz bir sayıdır.HRB 59 olarak derecelendirilen malzemeler HRB 60'ta test edilenlerden daha yumuşaktır ve HRB 61, HRB 60'tan daha serttir, fakat ne kadar?Hacim (desibel cinsinden ölçülür), tork (feet cinsinden ölçülür), hız (zamana karşı mesafe olarak ölçülür) veya UTS (inç kare başına pound cinsinden ölçülür) gibi ölçülemez.HRB 60'ı okumak bize spesifik bir şey söylemez.Fiziksel bir özellik değil, maddi bir özelliktir.İkinci olarak, sertliğin belirlenmesi tek başına tekrarlanabilirliği veya üretilebilirliği sağlamak için pek uygun değildir.Bir numune üzerindeki iki bölgenin değerlendirilmesi, test bölgeleri birbirine yakın olsa bile sıklıkla çok farklı sertlik okumalarıyla sonuçlanır.Testlerin doğası bu sorunu daha da kötüleştiriyor.Bir pozisyon ölçümünden sonra sonucu kontrol etmek için ikinci bir ölçüm yapılamaz.Testin tekrarlanabilirliği mümkün değildir.
Bu, sertlik ölçümünün sakıncalı olduğu anlamına gelmez.Aslında bu UTS ile ilgili iyi bir rehberdir ve hızlı ve kolay bir testtir.Bununla birlikte, tüplerin tanımı, tedariki ve imalatıyla ilgilenen herkes, bunların test parametresi olarak sınırlamalarının farkında olmalıdır.
"Normal" boru açıkça tanımlanmadığından, boru üreticileri genellikle bunu en yaygın kullanılan iki çelik türüne ve uygun olduğunda ASTM A513:1008 ve 1010'da tanımlandığı gibi boruya kadar daraltır.Diğer tüm boru tipleri hariç tutulsa bile, bu iki boru tipinin mekanik özelliklerine ilişkin olasılıklar açık kalmaktadır.Aslında bu tip borular, tüm boru tipleri arasında en geniş mekanik özelliklere sahip olanıdır.
Örneğin, MYS düşük ve uzama yüksekse bir tüp yumuşak olarak kabul edilir; bu, nispeten yüksek bir MYS'ye ve nispeten düşük uzamaya sahip olan ve sert olarak tanımlanan bir tüpten esneme, deformasyon ve kalıcı deformasyon açısından daha iyi performans gösterdiği anlamına gelir. ..Bu, yumuşak tel ile elbise askısı ve matkap gibi sert tel arasındaki farka benzer.
Uzamanın kendisi de kritik boru uygulamaları üzerinde önemli etkisi olan başka bir faktördür.Yüksek uzamaya sahip borular esnemeye dayanabilir;düşük uzamaya sahip malzemeler daha kırılgandır ve bu nedenle yıkıcı yorulma hasarına daha yatkındır.Ancak uzama doğrudan sertlikle ilgili tek mekanik özellik olan UTS ile doğrudan ilişkili değildir.
Boruların mekanik özellikleri neden bu kadar farklılık gösteriyor?İlk olarak kimyasal bileşim farklıdır.Çelik, demir ve karbonun yanı sıra diğer önemli alaşımların katı bir çözeltisidir.Basitlik açısından yalnızca karbon yüzdesiyle ilgileneceğiz.Karbon atomları bazı demir atomlarının yerini alarak çeliğin kristal yapısını oluşturur.ASTM 1008, karbon içeriği %0 ile %0,10 arasında olan kapsamlı bir birincil kalitedir.Sıfır, çelikte ultra düşük karbon içeriğinde benzersiz özellikler sağlayan özel bir sayıdır.ASTM 1010, karbon içeriğini %0,08 ila %0,13 arasında tanımlar.Bu farklılıklar çok büyük görünmüyor ancak başka yerlerde büyük bir fark yaratmaya yetiyor.
İkinci olarak, çelik borular yedi farklı üretim prosesinde üretilebilir veya üretilebilir ve daha sonra işlenebilir.ERW boruların üretimine ilişkin ASTM A513, yedi türü listeler:
Çeliğin kimyasal bileşimi ve boru imalat aşamaları çeliğin sertliğini etkilemiyorsa ne olur?Bu sorunun cevabı detayların dikkatli incelenmesi anlamına gelir.Bu soru iki soruyu daha beraberinde getiriyor: Hangi ayrıntılar ve ne kadar yakın?
Çeliği oluşturan taneler hakkında detaylı bilgi ilk cevaptır.Çelik, birincil değirmende üretildiğinde, tek bir özellik ile büyük bir kütleye soğumaz.Çelik soğudukça molekülleri, kar tanelerinin oluşumuna benzer şekilde tekrarlanan desenler (kristaller) oluşturur.Kristaller oluştuktan sonra tane adı verilen gruplar halinde birleştirilirler.Taneler soğudukça büyürler ve tüm tabakayı veya levhayı oluştururlar.Tane büyümesi, son çelik molekülünün de tane tarafından emilmesiyle durur.Bunların hepsi mikroskobik düzeyde gerçekleşir; orta büyüklükteki bir çelik tanesinin çapı yaklaşık 64 mikron veya 0,0025 inçtir.Her bir tane diğerine benzer olsa da aynı değildir.Boyut, yön ve karbon içeriği bakımından birbirlerinden biraz farklıdırlar.Taneler arasındaki arayüzlere tane sınırları denir.Çelik, örneğin yorulma çatlakları nedeniyle hasar gördüğünde, tane sınırlarında kırılma eğilimi gösterir.
Farklı parçacıkları görmek için ne kadar yakından bakmanız gerekiyor?İnsan gözünün görme keskinliğinin 100 katı veya 100 katı kadar büyütme yeterlidir.Ancak ham çeliğin 100'üncü kuvvetine bakmak pek bir şey ifade etmez.Numuneler, numunenin parlatılması ve yüzeyin, nitrik asit aşındırması adı verilen bir asitle, genellikle nitrik asit ve alkolle aşındırılmasıyla hazırlanır.
Darbe mukavemetini, MYS'yi, UTS'yi ve çeliğin kırılmadan önce dayanabileceği uzamayı belirleyen taneler ve bunların iç kafesleridir.
Sıcak ve soğuk şerit haddeleme gibi çelik üretim adımları, stresi tane yapısına aktarır;sürekli şekil değiştiriyorlarsa bu, stresin taneleri deforme ettiği anlamına gelir.Çeliğin bobinler halinde sarılması, çözülmesi ve bir boru değirmeninden geçirilmesi (boruyu ve boyutu oluşturmak için) gibi diğer işlem adımları, çelik tanelerini deforme eder.Borunun mandrel üzerine soğuk çekilmesi, uç şekillendirme ve bükme gibi imalat adımlarında olduğu gibi malzemeyi de zorlar.Tane yapısındaki değişikliklere dislokasyon denir.
Yukarıdaki adımlar çeliğin sünekliğini, yani çekme (yırtılma) gerilimine dayanma yeteneğini tüketir.Çelik kırılgan hale gelir; bu, çelikle çalışmaya devam ederseniz kırılma olasılığının daha yüksek olduğu anlamına gelir.Uzama, plastisitenin bir bileşenidir (sıkıştırılabilirlik diğeridir).Burada başarısızlığın çoğunlukla sıkıştırmada değil, çekmede meydana geldiğini anlamak önemlidir.Çelik, nispeten yüksek uzama nedeniyle çekme gerilmelerine karşı oldukça dayanıklıdır.Bununla birlikte çelik, basınç gerilimi altında kolayca deforme olur; dövülebilirdir ve bu bir avantajdır.
Bunu, basınç dayanımı çok yüksek ancak sünekliği düşük olan betonla karşılaştırın.Bu özellikler çeliğe zıttır.Yollar, binalar ve kaldırımlar için kullanılan betonun sıklıkla güçlendirilmesinin nedeni budur.Sonuç, her iki malzemenin de güçlü yanlarını taşıyan bir üründür: çelik çekmede güçlüdür, beton ise basınçta güçlüdür.
Sertleşme sırasında çeliğin sünekliği azalır ve sertliği artar.Başka bir deyişle sertleşir.Duruma bağlı olarak bu bir avantaj olabilir ama aynı zamanda bir dezavantaj da olabilir, çünkü sertlik kırılganlıkla eşdeğerdir.Yani, çelik ne kadar sert olursa, o kadar az elastik olur ve dolayısıyla kırılma olasılığı da o kadar artar.
Başka bir deyişle, prosesin her adımı bir miktar boru sünekliği gerektirir.Parça işlendikçe ağırlaşır ve çok ağırsa prensipte işe yaramaz.Sertlik kırılganlıktır ve kırılgan tüpler kullanım sırasında arızalanmaya eğilimlidir.
Üreticinin bu durumda seçenekleri var mı?Kısacası evet.Bu seçenek tavlayıcıdır ve tam olarak büyülü olmasa da, olabildiğince büyülüdür.
Basit bir ifadeyle tavlama, metaller üzerindeki fiziksel etkinin tüm etkilerini ortadan kaldırır.İşlemde metal, gerilim giderme veya yeniden kristalleşme sıcaklığına kadar ısıtılır, bu da dislokasyonların giderilmesiyle sonuçlanır.Böylece işlem, tavlama işleminde kullanılan spesifik sıcaklık ve süreye bağlı olarak sünekliği kısmen veya tamamen geri kazandırır.
Tavlama ve kontrollü soğutma, tane büyümesini destekler.Amaç malzemenin kırılganlığını azaltmaksa bu faydalıdır, ancak kontrolsüz tanecik büyümesi metali çok fazla yumuşatarak onu amaçlanan kullanım için kullanılamaz hale getirebilir.Tavlama sürecini durdurmak neredeyse sihirli bir şeydir.Doğru sertleştirici maddeyle doğru zamanda doğru sıcaklıkta su verme işlemi hızlı bir şekilde durdurur ve çeliğin özelliklerini geri kazandırır.
Sertlik spesifikasyonlarından vazgeçmeli miyiz?HAYIR.Sertlik özellikleri her şeyden önce çelik boruların özelliklerini belirlemede bir kılavuz olarak değerlidir.Sertlik faydalı bir ölçümdür ve boru şeklindeki malzeme sipariş edilirken belirtilmesi ve teslim alındığında kontrol edilmesi gereken çeşitli özelliklerden biridir (her sevkiyat için belgelenir).Sertlik testi test standardı olarak kullanıldığında uygun ölçek değerlerine ve kontrol limitlerine sahip olmalıdır.
Ancak bu, materyalin geçilmesine (kabul veya reddedilmesine) ilişkin gerçek bir test değildir.Sertliğe ek olarak üreticiler, boru uygulamasına bağlı olarak MYS, UTS veya minimum uzama gibi diğer ilgili özellikleri belirlemek için sevkiyatları zaman zaman kontrol etmelidir.
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, metal boru sektörüne yönelik ilk dergi olarak 1990 yılında yayın hayatına başladı.Bugün Kuzey Amerika'daki tek sektör yayını olmaya devam ediyor ve boru profesyonelleri için en güvenilir bilgi kaynağı haline geldi.
Değerli endüstri kaynaklarına kolay erişim sağlayan FABRICATOR'a tam dijital erişim artık mevcut.
Değerli sektör kaynaklarına kolay erişim sağlayan The Tube & Pipe Journal'a tam dijital erişim artık mevcut.
En son teknolojik gelişmeleri, en iyi uygulamaları ve sektör haberlerini içeren metal damgalama pazarı dergisi STAMPING Journal'a tam dijital erişimin keyfini çıkarın.
Değerli endüstri kaynaklarına kolay erişim sağlayan The Fabricator en Español dijital sürümüne tam erişim artık mevcut.
Nashville mağaza sahibi ve kurucusu Adam Heffner ile iki bölümlük şovumuzun ikinci bölümünde…
Gönderim zamanı: Ocak-27-2023