Tuberías de acero sin costuras para cilindros hidráulicos de alta presión
Tuberías de acero sin costuras para cilindros hidráulicos de alta presión
Los cilindros hidráulicos de alta presión requieren tuberías de acero sin costuras con una resistencia excepcional, durabilidad, y resistencia a la presión para garantizar un rendimiento confiable en condiciones extremas. Se prefieren tuberías sin costuras sobre tuberías soldadas debido a su estructura uniforme, Falta de costuras de soldadura, y capacidad superior para soportar altas presiones internas. Esta respuesta detalla los tipos de tuberías de acero sin costuras comúnmente utilizadas, sus calificaciones materiales, estándares, y propiedades mecánicas.
1. ¿Por qué tuberías de acero sin costura??
Las tuberías de acero sin costuras se fabrican extrudiendo un tocho sólido a través de una varilla de perforación, Creando un tubo hueco sin soldaduras. Este proceso asegura:
- Espesor y resistencia de la pared uniforme.
- Sin puntos débiles (p.ej., costuras de soldadura) que podría fallar bajo presión.
- Resistencia mejorada al estrés de aro, crítico para aplicaciones de alta presión.
El estrés del aro (S_H) en un vaso de presión cilíndrica se calcula como:
S_h = (P × D) / (2 × t)
Dónde:
- P = presión interna (MPa)
- D = diámetro exterior (milímetros)
- t = grosor de la pared (milímetros)
Las tuberías sin costuras pueden mantener una mayor σ_h debido a sus propiedades de material consistentes.
2. Grados comunes de tubería de acero sin costura
Se utilizan varios grados de acero de carbono y aleación para cilindros hidráulicos de alta presión, seleccionado basado en la fuerza, tenacidad, y capacidad de fabricación.
| Calificación | Estándar | Fuerza de producción (MPa) | Resistencia a la tracción (MPa) | Aplicación típica |
|---|---|---|---|---|
| ST52 (E355) | DE 2391, EN 10305-1 | 355–520 | 490–630 | Barriles de cilindro hidráulico |
| SAE 1045 | ASTM A519 | 450–550 | 620–750 | Cilindros de presión media |
| SAE 4140 (42CrMo) | ASTM A519 | 650–850 | 850–1000 | Cilindros de alta presión |
| 37Minnesota | ES 18248 | ≥540 | ≥750 | Gas y cilindros hidráulicos |
| 34CrMo4 | EN 10297-1 | ≥650 | ≥900 | Sistemas de ultra alta presión |
3. Estándares clave para tuberías sin costuras
Estos estándares aseguran la precisión dimensional, calidad de material, y resistencia a la presión:
- DE 2391 / EN 10305-1: Tubos de acero sin costura de precisión para sistemas hidráulicos y neumáticos, enfatizando tolerancias estrechas y superficies suaves.
- ASTM A519: Tubería mecánica sin costura de acero al carbono y aleado, adecuado para aplicaciones de alta presión.
- ES 18248: Tubos de acero sin costura para gas y cilindros hidráulicos, ampliamente utilizado en China.
- JISG3429: Tubos de acero sin costuras para cilindros de gases de alta presión, aplicable a los sistemas hidráulicos.
4. Propiedades mecánicas y criterios de selección
La elección de la tubería sin costuras depende de la presión de funcionamiento, temperatura, y diseño de cilindro. Las propiedades clave incluyen:
- Fuerza de producción (S_y): Debe exceder el estrés máximo inducido por la presión.
- Resistencia a la tracción: Asegura la resistencia a la ruptura.
- Alargamiento: Indica la ductilidad para la formación y la resistencia a la fatiga.
- Dureza: Afecta la resistencia al desgaste, Especialmente para superficies perfeccionadas.
Cálculo de ejemplo: Para un cilindro con p = 35 MPa, D = 100 milímetros, y t = 10 milímetros:
S_h = (35 × 100) / (2 × 10) = 175 MPa
Una calificación como ST52 (S_y = 355 MPa) es suficiente, con un factor de seguridad de ~ 2.
5. Tipos y características de tuberías específicas
5.1 ST52 (E355)
ST52 es un acero al carbono de alta resistencia, a menudo dibujados en frío y perfeccionado para superficies internas lisas. Es ideal para barriles de cilindros hidráulicos debido a su equilibrio de resistencia (S_y ≥ 355 MPa) y dureza.
5.2 SAE 4140 (42CrMo)
Este acero de aleación ofrece resistencia superior (S_y ≥ 650 MPa) y enduribilidad, haciéndolo adecuado para cilindros de ultra alta presión (p.ej., 5000–10,000 psi). A menudo se trata de calor para un rendimiento mejorado.
5.3 37MN y 34CRMO4
Estos aceros de aleación se usan en gases de alta presión y cilindros hidráulicos. 34CrMo4, con su contenido de cromo y molibdeno, proporciona una excelente resistencia a la fatiga y puede manejar las presiones superiores 50 MPa.
6. Proceso de fabricación
Las tuberías sin costuras para los cilindros hidráulicos son típicamente:
- Arraigado: Mejora la precisión dimensional y el acabado superficial.
- Perfeccionado: Proporciona una superficie interna lisa (Ra ≤ 0.4 μm) para el movimiento del pistón y la longevidad del sello.
- Tratado con calor: Normalizar o enfriar/templar mejora las propiedades mecánicas.
7. Dimensiones típicas
| Parámetro | Rango | Unidad |
|---|---|---|
| Diámetro exterior (DE) | 50–300 | milímetros |
| Espesor de la pared (t) | 5–30 | milímetros |
| Longitud | 3–12 | metro |
8. Consideraciones prácticas
Clasificación de presión: Las tuberías deben soportar presiones de 2000 psi (13.8 MPa) en exceso 10,000 psi (69 MPa), dependiendo de la aplicación.
Corrosión: El acero al carbono requiere recubrimientos o inhibidores en ambientes húmedos; acero inoxidable (p.ej., 304/316) es una alternativa para los fluidos corrosivos.
Fatiga: La carga cíclica requiere alta resistencia a la fatiga, favorecer aceros de aleación como 4140 o 34crmo4.
Tubos ERW NEGRO. Soldado por resistencia eléctrica (REG) Los tubos se fabrican a partir de bobinas laminadas en caliente. / Rendijas. Todas las bobinas entrantes se verifican según el certificado de prueba recibido de la acería para determinar sus propiedades químicas y mecánicas.. La tubería ERW se conforma en frío hasta darle forma cilíndrica, no formado en caliente.
La tubería sin costura se fabrica extruyendo el metal a la longitud deseada.; por lo tanto, la tubería ERW tiene una junta soldada en su sección transversal, mientras que la tubería sin costura no tiene ninguna junta en su sección transversal a lo largo de su longitud. En tubería sin costura, no hay soldaduras ni juntas y está fabricado a partir de palanquillas redondas sólidas.
El 3 elementos de dimensión de tubería Estándares de dimensión de tubería de acero al carbono y inoxidable (ASME B36.10M & B36.19M) Programa de tamaño de tubería (Cronograma 40 & 80 tubo de acero significa) Medios del tamaño nominal de la tubería (NPS) y diámetro nominal (DN) Tabla de dimensiones de tubos de acero (Tabla de tallas) Horario de clases de peso de tubería (WGT)
Los tubos sin costura se fabrican mediante un proceso de perforación., donde un tocho sólido se calienta y se perfora para formar un tubo hueco. Tuberías soldadas, por otro lado, Se forman uniendo dos bordes de placas o bobinas de acero mediante diversas técnicas de soldadura..
La tubería de acero al carbono es altamente resistente a golpes y vibraciones, lo que la hace ideal para transportar agua., aceite & Gas y otros fluidos debajo de las carreteras.. Dimensiones Tamaño: 1/8″ a 48″ / Espesor de DN6 a DN1200: Sch 20, ETS, 40, XS, 80, 120, 160, Tipo XXS: Superficie de tubería sin costura o soldada: Cebador, Aceite antioxidante, FBE, 2educación física, 3Material recubierto de LPE: ASTM A106B, A53, API 5L B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, Servicio X70: Corte, biselado, Enhebrado, Ranurado, Revestimiento, galvanizado
Tipo A- Se utiliza donde hay un amplio espacio para la cabeza disponible. Es deseable una elevación específica. Tipo B- Se utiliza donde el espacio libre es limitado. El accesorio para la cabeza es una sola orejeta. Tipo C- Se utiliza donde el espacio libre es limitado. El accesorio para la cabeza se realiza mediante orejetas una al lado de la otra.
