Hvaða áhrif hefur framleiðsluaðferðin á 316 ryðfríu stáli slöngum - óaðfinnanlegur teiknaður á móti soðnum og glæðum - á öruggt val á veggþykkt fyrir rafhitaslíður?

Munurinn á óaðfinnanlegum dregnum slöngum og soðnum og glæðum slöngum er almennt hunsuð af innkaupaverkfræðingum og framleiðendum hitaeininga sem krefjast 316 ryðfríu stáli slíðurrör. Báðar vörurnar eru gerðar samkvæmt sama ASTM A269 eða A213 staðli fyrir efnafræðilega og vélræna eiginleika. Báðir hafa sömu nafnveggþykkt og ytri þvermál. En framleiðsluferlarnir tveir gefa rör með í grundvallaratriðum mismunandi örbyggingu, afgangsálagsástand og bilunarfjölda. Þessi frávik hafa bein áhrif á lágmarksöryggisveggþykkt fyrir tiltekna notkun, sérstaklega þegar slíðrið verður fyrir beygju, sveigju, titringi eða hitauppstreymi. Greinin gefur magngreiningu á verkfræðilegum mun á óaðfinnanlegum og soðnum 316 slöngum fyrir hitaslíður. Það gefur upp veggþykktarrýrnunarstuðla fyrir hverja tegund framleiðslu og setur fram viðmið fyrir val byggt á alvarleika mótunar og þjónustuskilyrða.

Mismunur á örbyggingu og göllum á soðnum og óaðfinnanlegum 316 slöngum
Óaðfinnanlegur 316 hólkur er gerður með því að stinga í gegnheilum hylki og draga síðan holu skelina sem myndast yfir dorn í gegnum röð af minnkunarmóta. Örbygging síðasta rörsins er einsleit og unnið með kornflæðislínum samsíða rörummálinu. Kornamörkin eru einsleit og af handahófi stillt. Það er enginn lengdarsuðusaumur og þess vegna er enginn möguleiki á suðugöllum eins og inndælingu að hluta, oxíðinnihaldi eða ofnæmi fyrir hitaáhrifum. Óaðfinnanlegur slöngur hefur hins vegar tvær takmarkanir fyrir notkun hitaslíðurs. Í fyrsta lagi getur teikning kynnt yfirborðs rispur og bilanir í innri hring sem ekki er auðvelt að greina með ó-eyðandi prófunum. Í öðru lagi er þunnt -veggað óaðfinnanlegt slöngur (veggþykkt < 1,0 mm) að verða dýrari og erfiðari í framleiðslu án þess að veggþykktarsveiflur séu meira en ±10%. Soðið 316 slöngur er gerður úr flatri ræmu sem er rúllulaga í strokka. Lengdarsaumurinn er samsoðinn og notar venjulega wolfram óvirka gassuðu án fyllimálms. Rörið er síðan kalt dregið og glæðað til að bæta örbyggingu suðusvæðisins og endurheimta tæringarþol. Í vel gerðum soðnum og glæðum slöngum hefur suðusvæðið verið endurkristallað í kornabyggingu sem er nánast óaðgreinanleg frá grunnmálmnum. En suðulínan er samt hugsanleg uppspretta veikleika. Jafnvel eftir eftirglæðingu getur suðusvæðið enn innihaldið örlítið breytta kornastefnu, leifarspennu og ef um er að ræða illa unnin rör, útfellingu krómkarbíða sem dregur úr staðbundinni tæringarþol. Þessar frávik verða nánast mikilvægar fyrir hitaslíður sem verða beygðar, sveigðar eða titraðar.

Áhrif framleiðsluaðferðar á lágmarksöryggisveggþykkt fyrir beygju
Rafmagnshitaslíður eru oft mynduð í U-lögun, L-laga eða einstaka rúmfræði til að setja inn í hylkisstúta eða til að ná fram samræmdu upphitunarmynstri. Í beygjuferlinu er ytri radíus undir togspennu og innri radíus er undir þrýstikrafti. Fyrir tiltekinn beygjuradíus eru þynnri veggir líklegri til að bogna á þjöppunarhliðinni og veggþynningu á spennuhliðinni. Mikilvæga færibreytan er beygjuhlutfallið - beygjumiðlínuradíus/ytra þvermál rörs. Með óaðfinnanlegum 316 slöngum er hægt að beygja veggþykkt niður í 1,0 mm í 3:1 hlutfallið án sérstakra verkfæra eða innri dorna. Fyrir beygjuhlutfallið 2:1 þarf lágmarksveggþykkt 1,2 mm fyrir slétta byggingu. Fyrir soðið og glæðað rör verður að huga sérstaklega að stefnu suðusaumsins að beygjuplaninu. Hættan á sprungu á suðusvæðinu er lágmarkað ef suðusaumurinn liggur á hlutlausa ás beygjunnar - núllspennulínunnar. Lágmarksöryggisveggþykkt eykst um u.þ.b. 25% þegar suðusaumurinn er staðsettur við ytri spennuradíus eða innri þjöppunarradíus. Fyrir soðið rör með beygjuhlutfallið 3:1 er lágmarksveggþykktin 1,2 mm, með suðusauminn rétt stilltur. Fyrir 2:1 beygjuhlutfall ætti soðið rör að vera að minnsta kosti 1,5 mm þykkt fyrir hvaða saumastefnu sem er. Þessar tillögur eru byggðar á þeirri forsendu að viðeigandi glæðing verði framkvæmd í kjölfar suðu. Óglóðnar soðnar slöngur, sem sjaldan eru notaðar í hitara en finnast í- ódýrum hlutum, ætti aldrei að beygja, þar sem suðusvæðið er ekki sveigjanlegt og mun brotna við hóflega álag.

Takmarkanir á þvermálslækkun á óaðfinnanlegum og soðnum 316 slíðrum
Ytra þvermál slíðrunnar sem umlykur samþjappaðan magnesíumoxíð einangrun og mótstöðuvír minnkar við sléttunaraðgerðina. Skiptahlutföll-hlutfall ytra þvermáls upprunalegs rörs og lokaþvermáls-eru oft á bilinu 1,1:1 til 1,4:1 fyrir venjulega hitaraframleiðslu. Með því að auka sveifluhlutfallið eykst þéttleiki MgO pakkningarinnar og bætir varmaflutninginn en eykur einnig ummálsspennuna í slíðurefninu. Óaðfinnanlegur 316 slöngur er hægt að stökkva upp í hlutfallið 1,5:1 og hafa samt veggþykkt allt að 0,8 mm áður en örsprunga eða of{13}}herðing á sér stað. Einsleit örbygging leiðir til jafnrar dreifingar álags í ummálsstefnu. Swaging hefur lægri hagnýt mörk fyrir soðið og glæðað 316 rör. Suðusvæðið, jafnvel eftir glæðingu, sýnir örlítið áberandi kornabyggingu sem vinnur harðnar á öðrum hraða en undirliggjandi málmur. Við stækkunarhlutföll sem fara yfir 1,3:1 gæti staðbundin þynning á suðulínunni átt sér stað vegna mismunaálags eða, við erfiðar aðstæður, langsum sprungur. Fyrir soðnar rör með veggþykkt minni en 1,2 mm er hámarks ráðlagða suðuhlutfall 1,25:1. Fyrir veggþykkt yfir 1,5 mm er hlutfallið 1,35:1 leyfilegt. Þessar takmarkanir stafa af stefnu suðusaumsins þannig að forðast er einbeitt snertingu við verkfæri meðan á smökkun stendur. Ef suðusaumurinn er á verkfæraskillínunni er auka öryggisbil nauðsynleg.

Samanburður á titringi og hitauppstreymi á þreytulífi
For heater sheaths subjected to vibration or thermal cycling, the fatigue performance of seamless tubing is always better than that of welded and annealed tubing for the same wall thickness. Seamless tubing has a continuous grain structure and does not have favoured crack initiation sites. Cracks have to start at surface faults or inclusions, which is very unusual in good quality seamless material. The weld zone in welded tubing remains more heavily populated with non-metallic inclusions, microvoids and grain boundary abnormalities, which serve as sites for the start of fatigue cracks, even after annealing. Rotating beam fatigue experiments on 316 tubing with 1.5 mm wall thickness indicate an endurance limit for seamless specimens of approximately 220 MPa at 10 million cycles. Welded and annealed specimens with the weld seam in the direction of highest stress achieve only 160 MPa for the same number of cycles, a reduction of 27%. Further improvement of the endurance limit to around 190 MPa, still 14% lower than seamless performance, is achieved when the weld seam is orientated in the neutral axis. In heater systems subject to vibration levels >2g, eða dagleg hitauppstreymi frá umhverfi til 150 gráður, óaðfinnanlegur slöngur býður upp á mælanlegan áreiðanleikakost. Fyrir kyrrstæða notkun með litlum hjólreiðum er munurinn lítill.

Veggþykktarvalsfylki eftir framleiðsluferli og mótunarstigi
Eftirfarandi tafla sýnir ráðlagða lágmarksveggþykkt fyrir 316 hitaslíður úr ryðfríu stáli byggt á framleiðsluaðferð, mótunaraðferðum sem krafist er og áætluðum þjónustuskilyrðum. Gildi byggð á ASTM-samhæfðum slöngum frá traustum aðilum.

Framleiðsluaðferð Aðgerðir sem nauðsynlegar eru til að mynda þjónustuskilyrði. Lágmarksráðlagður veggþykkt Hámarksþynningarhlutfall Hámarksbeygjuhlutfall (miðlína/OD)
Engin beygja Engin sveigjanleiki (aðeins bein slíður) Óaðfinnanlegur teiknaður Static, lítill titringur 0,8 mm Á ekki við Á ekki við
Óaðfinnanlegur teiknaður strauja eingöngu, engin beygja Statísk eða lítill titringur 0,9 mm 1,5:1 Á ekki við
Óaðfinnanlegur teiknaður Engin sveigjanleiki, beygja Lítill til miðlungs titringur 1,0 mm Á ekki við 3:1
Óaðfinnanlegur teiknaður Beygja & sléttur Miðlungs titringur, hitauppstreymi 1,2 mm 1,4:1 3:1 Óaðfinnanlegur teiknaður Beygja & stökkun Hár titringur, mikil hitauppstreymi 1,5 mm 1,3:1 4:1 Soðið og glaðað Engin beygja, engin slípa, ekki aðeins við um hreint 0, ekki við um hreint slíður (1 mm.
Soðið og glaðað Einungis bylting, engin beygja Statísk eða lítill titringur 1,2 mm 1,25:1 Á ekki við
Suða, glæðing Aðeins beygja, engin sveigja Lítill titringur, suðusaumur á hlutlausum ás 1,2 mm Á ekki við 3:1 með saumhlutlausum
Soðið og glaðað Beygja og stökkva Miðlungs titringur, hitahringur 1,6 mm 1,2:1 4:1 með saumhlutlausum
Soðið og glaðað Beygja og slípa Hár titringur, hvaða hitalota sem er 2,0 mm 1,2:1 5:1 með hlutlausum saumum Kostnaður og framboð Skipting-Frávik milli óaðfinnanlegra og soðinna slöngur
Taka verður tillit til verkfræðilegs munar á óaðfinnanlegu og soðnu 316 röri, ásamt kostnaði og framboði. Fyrir veggþykkt sem er meiri en 1,5 mm er óaðfinnanlegur rör um það bil 15-25% dýrari en rör sem er soðin og glæðuð í sömu stærðum. Álagið fyrir óaðfinnanlega rör fellur niður í 10–15% fyrir veggþykkt 1,0 mm til 1,5 mm. Fyrir veggþykkt undir 1,0 mm verður erfitt að búa til soðnar slöngur stöðugt og óaðfinnanlegur slöngur er almennt eini aðgengilegur kosturinn eða býður aðeins upp á hóflegt yfirverð. Afhendingartími er einnig mismunandi. Soðið slöngur eru gerðar í stærri samfelldum lengdum og er oftast hægt að fá á lager í stöðluðum stærðum. Framleiðsla á óaðfinnanlegum slöngum, sérstaklega í óstöðluðu þvermáli og þunnum veggþykktum, hefur oft afgreiðslutíma á bilinu 8 til 12 vikur. Soðið slöngur veitir kostnaðarávinning fram yfir sagun og suðu fyrir stórar framleiðslulotur af einföldum hitarahönnun með viðunandi áreiðanleika ef hentugur suðusaumsstefna og glæðing eru tilgreind. Óaðfinnanlegur slöngur dregur úr áhættu að mælanlegum mæli sem gerir aukinn kostnað þess virði fyrir mikilvæg forrit með mikilli mótun, miklum titringi eða öryggisafleiðingum vegna bilunar.

Niðurstaða: Aðlaga framleiðsluaðferðina að þörfum umsóknarinnar
Þegar verkfræðingur tilgreinir 316 slíður úr ryðfríu stáli fyrir rafmagnsdýfarhitara, er leiðin sem slöngurnar eru gerðar á ekki smáatriði heldur hönnunarbreyta sem hefur beinar afleiðingar fyrir lágmarksöryggisveggþykkt. Óaðfinnanlegur dreginn rör hefur sterkari sveigjanleika til að beygja, hærra leyfilegt sléttunarhlutfall og bætt þreytulíf, sem gerir þynnri veggi kleift að nota í krefjandi notkun. Soðið og glaðað rör, ef það er rétt unnið með stjórnun á stefnu suðusaumsins, er ásættanlegt fyrir truflanir eða lágt-álag með lægri kostnaði. Stóru mistökin eru að halda að hlutirnir tveir séu skiptanlegir. Það er ekki einfalt að skipta út hitarahönnun með óaðfinnanlegum slöngum með 1,0 mm veggþykkt með soðnum slöngum þar sem endurhæfi er krafist. Soðið afbrigðið mun hafa minni öryggismörk fyrir beygingu og sléttingu og minnkað þreytulíf við titring. Þegar verkfræðingar skilgreina hitaraforskriftir fyrir söluaðila ættu verkfræðingar að skilgreina æskilegt framleiðsluferli hitarans, þ.e. óaðfinnanlegt eða soðið frekar en að tilgreina efnisflokkinn og mál. Fyrir notkun þar sem lágmarksveggþykkt nálgast þau mörk sem tilgreind eru í fylkinu hér að ofan, er mælt með því að biðja um efnisprófunarskýrslur þar á meðal kornastærð og suðusvæðishörkugögn til frekari gæðatryggingar. Aukinn kostnaður við að tilgreina óaðfinnanlegar slöngur fyrir nauðsynleg notkun er hverfandi miðað við kostnað við bilanir á vettvangi vegna brotinna suðusauma eða þreytubrota.