أنابيب فولاذية سلسة للأسطوانات الهيدروليكية عالية الضغط

أنابيب فولاذية سلسة للأسطوانات الهيدروليكية عالية الضغط
تتطلب الأسطوانات الهيدروليكية عالية الضغط أنابيب فولاذية سلسة ذات قوة استثنائية, متانة, ومقاومة الضغط لضمان أداء موثوق به في ظل الظروف القاسية. تفضل الأنابيب غير الملحومة على الأنابيب الملحومة بسبب هيكلها الموحد, قلة طبقات اللحام, والقدرة الفائقة على تحمل الضغوط الداخلية العالية. تفاصيل هذه الاستجابة أنواع الأنابيب الفولاذية غير الملحومة بشكل شائع الاستخدام, درجات المواد, المعايير, والخصائص الميكانيكية.
1. لماذا أنابيب فولاذية سلسة?
يتم تصنيع أنابيب فولاذية سلسة عن طريق بثق بليت صلب من خلال قضيب ثقب, إنشاء أنبوب مجوف بدون اللحامات. هذه العملية تضمن:
- سمك الجدار الموحد والقوة.
- لا نقاط ضعف (على سبيل المثال, طبقات اللحام) يمكن أن يفشل تحت الضغط.
- تعزيز المقاومة لضغط الطوق, حاسمة للتطبيقات ذات الضغط العالي.
ضغوط الطوق (ش) في وعاء الضغط الأسطواني يتم حساب:
S_H = (p × د) / (2 × ر)
أين:
- P = الضغط الداخلي (MPa)
- د = القطر الخارجي (مم)
- t = سمك الجدار (مم)
يمكن أن تحافظ الأنابيب غير الملحومة على ارتفاع σ_h بسبب خصائصها المادية المتسقة.
2. درجات أنابيب الفولاذ الشائعة
يتم استخدام العديد من درجات الكربون والسبائك الصلب للأسطوانات الهيدروليكية عالية الضغط, تم اختياره بناءً على القوة, صلابة, والتصنيع.
درجة | معيار | قوة العائد (MPa) | قوة الشد (MPa) | تطبيق نموذجي |
---|---|---|---|---|
ST52 (E355) | من 2391, في 10305-1 | 355-520 | 490-630 | براميل الأسطوانة الهيدروليكية |
ساي 1045 | أستم A519 | 450-550 | 620-750 | أسطوانات الضغط المتوسطة |
ساي 4140 (42كرمو) | أستم A519 | 650-850 | 850-1000 | أسطوانات الضغط العالي |
37من | غيغابايت 18248 | ≥540 | ≥750 | الأسطوانات الغازية والهيدروليكية |
34CrMo4 | في 10297-1 | ≥650 | ≥900 | أنظمة الضغط العالية للغاية |
3. المعايير الرئيسية للأنابيب غير الملحومة
هذه المعايير تضمن دقة الأبعاد, جودة المواد, ومقاومة الضغط:
- من 2391 / في 10305-1: أنابيب فولاذية سلسة الدقة للأنظمة الهيدروليكية والهدية, التأكيد على التحمل الضيق والأسطح السلسة.
- أستم A519: أنابيب ميكانيكية غير ملحومة من الكربون وسبائك الصلب, مناسبة لتطبيقات الضغط العالي.
- غيغابايت 18248: أنابيب فولاذية سلسة للغاز والأسطوانات الهيدروليكية, يستخدم على نطاق واسع في الصين.
- جيس G3429: أنابيب فولاذية سلسة لأسطوانات الغاز عالية الضغط, ينطبق على الأنظمة الهيدروليكية.
4. الخصائص الميكانيكية ومعايير الاختيار
يعتمد اختيار الأنابيب السلس على ضغط التشغيل, درجة حرارة, وتصميم الأسطوانة. الخصائص الرئيسية تشمل:
- قوة العائد (S_Y): يجب أن يتجاوز الحد الأقصى للإجهاد الناجم عن الضغط.
- قوة الشد: يضمن مقاومة التمزق.
- استطالة: يشير إلى ليونة لتشكيل ومقاومة التعب.
- صلابة: يؤثر على مقاومة التآكل, خاصة بالنسبة للأسطح المشحونة.
مثال الحساب: للحصول على أسطوانة مع p = 35 MPa, د = 100 مم, و t = 10 مم:
S_H = (35 × 100) / (2 × 10) = 175 MPa
درجة مثل ST52 (S_Y = 355 MPa) كافية, مع عامل أمان ~ 2.
5. أنواع وميزات أنابيب محددة
5.1 ST52 (E355)
ST52 هو الصلب الكربوني عالي القوة, في كثير من الأحيان مرسومة البارد وشحذ الأسطح الداخلية الملساء. إنه مثالي لبراميل الأسطوانة الهيدروليكية بسبب توازن القوة (S_Y ≥ 355 MPa) والمتانة.
5.2 ساي 4140 (42كرمو)
يوفر هذا الصلب من السبائك قوة فائقة (S_Y ≥ 650 MPa) والتصلب, مما يجعلها مناسبة لأسطوانات الضغط الفائقة (على سبيل المثال, 5000-10،000 PSI). غالبًا ما يتم معالجتها بالحرارة لتحسين الأداء.
5.3 37MN و 34CRMO4
يتم استخدام هذه الفولاذ من السبائك في الغاز عالي الضغط والأسطوانات الهيدروليكية. 34CrMo4, مع محتوى الكروم والموليبدينوم, يوفر مقاومة تعب ممتازة ويمكنه التعامل مع الضغوط التي تتجاوز 50 MPa.
6. عملية التصنيع
الأنابيب غير الملحومة للأسطوانات الهيدروليكية عادة ما تكون:
- مرسومة بالبرد: يعزز دقة الأبعاد والتشطيب السطحي.
- شحذ: يوفر سطحًا داخليًا ناعمًا (ra ≤ 0.4 ميكرومتر) لحركة المكبس وختم طول العمر.
- معالجة الحرارة: تطبيع أو تبريد/تخفيف يحسن الخصائص الميكانيكية.
7. الأبعاد النموذجية
المعلمة | يتراوح | وحدة |
---|---|---|
القطر الخارجي (ل) | 50-300 | مم |
سمك الجدار (ر) | 5-30 | مم |
طول | 3-12 | م |
8. اعتبارات عملية
تصنيف الضغط: يجب أن تصمد أمام الأنابيب من الضغوط 2000 رطل لكل بوصة مربعة (13.8 MPa) إلى أكثر 10,000 رطل لكل بوصة مربعة (69 MPa), اعتمادا على التطبيق.
التاكل: يتطلب الصلب الكربوني الطلاء أو المثبطات في البيئات الرطبة; الفولاذ المقاوم للصدأ (على سبيل المثال, 304/316) هو بديل للسوائل المسببة للتآكل.
تعب: يتطلب التحميل الدوري مقاومة عالية التعب, تفضل الفولاذ سبيكة مثل 4140 أو 34crmo4.