Бесшовные и сварные трубы для гидравлических цилиндров: руководство по выбору на основе данных

Производственные процессы: как изготавливаются бесшовные и сварные трубы

Разница в производительности между бесшовными и сварными трубками гидроцилиндров начинается еще на заводе. Бесшовные трубы прошивают из цельной круглой заготовки, нагревают и прошивают вращательным способом, а затем удлиняют на оправке. Полая оболочка подвергается холодной вытяжке или холодной пилингации до окончательных размеров. Продольного стыка нет.

Сварная труба начинается с плоскокатаной полосы. Полоса формуется в цилиндр и соединяется с помощью высокочастотной индукционной сварки или сварки TIG. На сварной трубе имеется видимый внутренний сварной валик и зона термического влияния (ЗТВ). Чтобы конкурировать с бесшовными трубами, многие предприятия натягивают сварную трубу на оправку. Это процесс холоднотянутой сварки (DOM) улучшает микроструктуру, выравнивает сварной шов и приближает допуски к бесшовному уровню. Вы можете получить источник холоднотянутые сварные трубы (DOM) класса ЭН 10305-2 для требовательных гидравлических применений.

Контраст исходного материала объясняет фундаментальные различия в однородности стенок, остаточном напряжении и распределении дефектов.

Механические свойства: прочность, номинальное давление и усталостная долговечность.

Когда гидравлический цилиндр работает от 0 до 350 бар, стенка трубы испытывает кольцевое напряжение, осевое напряжение и усталостную нагрузку. Бесшовные трубы из E355 (St52) обычно имеют минимальный предел текучести 355 МПа. Сопоставимая сварная труба марки 1026 может выдерживать давление около 310 МПа, что примерно на 12% ниже.

Емкость давления говорит ту же историю. Используя формулу Барлоу для трубы с внешним диаметром 50 мм × стенкой 5 мм, бесшовная труба E355 с пределом прочности на разрыв 600 МПа может выдерживать давление разрыва выше 1200 бар. Сварной эквивалент из 1026 (растяжение ~440 МПа) разорвется при давлении около 880 бар. ASME B31.3 назначает бесшовную трубу a Допустимое рабочее давление на 20–25 % выше. чем сварная труба одинаковых размеров и материала. Этот запас имеет значение в мобильной гидравлике, где ударное давление превышает номинальное значение в 1,5 раза.

Сопротивление усталости разделяет эти два понятия еще больше. При 10⁷ циклах предел выносливости холоднотянутой бесшовной трубы обычно на 15–30% выше, чем у эквивалентной сварной трубы. Причина проста: ЗТВ сварного шва содержит локализованный рост зерен, микропористость и остаточные напряжения растяжения, которые служат местами зарождения трещин. Труба DOM после тяжелой холодной обработки восстанавливает большую часть утраченного усталостного ресурса, но редко соответствует полностью закаленной бесшовной трубе, работающей в циклическом режиме.

Чистота поверхности и допуски на размеры: соединение на срок службы уплотнения

Характеристики уплотнения гидроцилиндра зависят от шероховатости внутренней поверхности (Ra) и допуска по диаметру. Грубое или слишком большое отверстие ускоряет износ уплотнений и внутренние утечки. Цифры делают выбор очевидным.

Необработанная сварная труба с Ra 6,3 мкм прогрызет полиуретановое U-образное уплотнение в промышленных цилиндрах. Даже холоднотянутая бесшовная труба с Ra 1,2 мкм работает хорошо, но там, где применение требует зеркального отверстия, как в сервогидравлических цилиндрах, хонингованная трубка SRB с Ra ≤0,4 мкм напрямую продлевает срок службы уплотнений на 30–50%. Вы можете увидеть готовый пример с помощью хонингованная трубка SRB с зеркальной внутренней отделкой подходит для высокотактных гидроцилиндров.

Хонингованная трубка и трубка SRB — EN 10305-1 E355 H8 Ra0.4, зеркальная отделка для цилиндров гидравлических цилиндров, поставщики — Jiangsu Suao M

Suao — китайский поставщик хонингованных трубок и трубок SRB — EN 10305-1 E355 H8 Ra0.4, зеркальной отделки для цилиндров гидравлических цилиндров, хонингованных трубок и трубок SRB по индивидуальному заказу — EN 10305-1 E355 H8 Ra0.4, зеркальной отделки для Hydrau

Посмотреть продукт →

Толерантность не менее важна. Отверстие H8 (±0,039 мм для внутреннего диаметра 50 мм) обеспечивает постоянство экструзионного зазора для уплотнения. Трубка H11 (±0,160 мм) позволяет кромке уплотнения выдавливаться под давлением, что приводит к выходу из строя прорыва. Для пневматических или гидравлических систем низкого давления (< 100 бар) допустимо значение H9–H11; при давлении выше 200 бар H8 становится обязательным.

Коррозионная стойкость: где не хватает сварного шва

Гидравлические жидкости, содержащие воду (водогликоль, эфиры фосфорной кислоты или даже загрязненное минеральное масло), создают ячейки коррозии. Сварной шов является постоянной горячей точкой. Во время сварки марганец и кремний разделяются, создавая микрогальванические пары между металлом сварного шва и основным материалом. В зоне термического влияния также сохраняются растягивающие остаточные напряжения, которые способствуют коррозионному растрескиванию под напряжением.

Независимые испытания на погружение показывают, что в 5% растворе NaCl при температуре 35 °C в зоне сварки трубы 1026 появляется точечная коррозия в течение 48 часов, в то время как основной металл и бесшовная труба аналогичного химического состава остаются пассивными в течение нескольких дней дольше. Бесшовная труба, не имеющая композиционных нарушений, обеспечивает равномерную коррозионную стойкость по всей стенке. Когда конструкция требует использования жидкостей на основе эфиров фосфорной кислоты в гидравлике сталелитейного завода, стандартной рекомендацией является бесшовность. Для сварных труб, эксплуатируемых в условиях умеренной коррозии, яркий отжиг всего тела или тонкое никель-хромовое покрытие могут замаскировать слабость, но никогда не устранить основную причину.

Стоимость и время выполнения заказа: разбивка общей стоимости владения

Одна лишь стоимость закупок вводит в заблуждение. Сварная труба ERW (EN 10305-2, E235) стандартного размера стоит примерно 60–70% стоимости холоднотянутой бесшовной трубы (EN 10305-1, E355) тех же размеров. Трубка DOM стоит около 80–90% от цены бесшовной трубы. Однако в цехе гидроцилиндров практически всегда добавляют хонингование или полировку шлифовально-вальцовыми валками. Припуск на хонингование — обычно 0,3–0,5 мм по диаметру — сводит на нет экономическое преимущество, если необработанная стенка трубы слишком непостоянна. Для сварной трубы с допуском H11 могут потребоваться дополнительные проходы хонингования, что отнимает время и увеличивает срок службы инструмента.

Срок поставки аналогичен: сварные трубы ERW со склада поставляются в течение нескольких дней, тогда как для холоднотянутых бесшовных труб нестандартных размеров часто требуется 3–6 недель. Трубка DOM сочетает в себе доступность и точность, часто доступную через 2–4 недели. Реальное уравнение совокупной стоимости владения имеет вес уменьшение количества отходов при механической обработке, меньший износ уплотнений и увеличение среднего времени безотказной работы . Для критически важного главного подъемного цилиндра, который работает круглосуточно и без выходных, надбавка за бесперебойную работу окупается в течение первого цикла технического обслуживания.

Марки материалов и стандарты: соответствие характеристик характеристикам

Выбор трубки без привязки ее к известному стандарту материала — это путь к путанице в цепочке поставок. В таблице ниже наиболее распространенные марки соответствуют их основным спецификациям для трубок гидравлических цилиндров.

Для мобильных и промышленных баллонов высокого давления, холоднотянутые бесшовные гидравлические трубки марки E355 охватывает большинство применений при давлении до 350 бар. Когда требуется чрезвычайная прочность или износостойкость, например, в горнодобывающих стойках, лучшим выбором становится закаленная и отпущенная бесшовная труба из 27SiMn. Та же марка E355 в сварной форме DOM соответствует стандарту EN 10305-2 и хорошо подходит для баллонов среднего давления, где бюджетная чувствительность высока.

Гидравлическая трубка — холоднотянутая бесшовная сталь, EN 10305-1 E355 N, прецизионные трубки для систем высокого давления, поставщики — J

Suao является китайским поставщиком гидравлических трубок из холоднотянутой бесшовной стали, EN 10305-1 E355 N, прецизионных трубок для систем высокого давления, гидравлических трубок на заказ из холоднотянутой бесшовной стали, EN 10305-1 E355.

Посмотреть продукт →

Матрица выбора: выбор подходящей трубки для вашего гидравлического цилиндра

Параметры конструкции редко совпадают идеально. Используйте приведенную ниже матрицу в качестве фильтра первого прохода на основе максимального рабочего давления цилиндра и требуемого допуска на диаметр отверстия.

Матрица не является абсолютной. Цилиндр на 250 бар с серьезной боковой нагрузкой все равно может выиграть от бесшовной хонингованной трубы, даже если DOM номинально соответствует номинальному давлению, поскольку овальность и усталость имеют значение. Аналогичным образом, в рулевом цилиндре низкого давления, производимом в больших объемах, можно использовать сварную трубу ERW с последующим хонингованием до H9, что позволяет сэкономить затраты на материалы без ущерба для надежности. Когда гидравлическая жидкость изготовлена ​​на масляной основе и контролируется загрязнение водой, трубка DOM обеспечивает оптимальное соотношение точности и стоимости для многих приложений среднего класса.

Заключение и следующие шаги

Бесшовные трубы остаются безопасным выбором для гидравлических цилиндров, работающих под давлением выше 350 бар или в агрессивных средах. Сварная труба DOM закрывает пробел в конструкциях среднего давления, где допуск и стоимость имеют одинаковый вес. Начните с матрицы выбора, затем определите целевой Ra, класс допуска и стандарт материала. Спецификация на основе данных исключает переплату за бесшовность, когда подойдет DOM, или занижение спецификации сварной трубы на ранний отказ.

Чтобы перейти от сравнения к закупке, укажите размер отверстия цилиндра, рабочее давление и тип жидкости. Затем поставщики могут предложить полный комплект хонингованных трубок или готовый к сборке ствол из подходящего материала и стандарта.