Pipes en acier sans couture pour les cylindres hydrauliques à haute pression
Pipes en acier sans couture pour les cylindres hydrauliques à haute pression
Les cylindres hydrauliques à haute pression nécessitent des tuyaux en acier sans couture avec une résistance exceptionnelle, durabilité, et résistance à la pression pour assurer des performances fiables dans des conditions extrêmes. Les tuyaux sans couture sont préférés aux tuyaux soudés en raison de leur structure uniforme, Manque de coutures de soudure, et capacité supérieure à résister aux pressions internes élevées. Cette réponse détaille les types de tuyaux en acier sans couture couramment utilisés, leurs notes matérielles, normes, et propriétés mécaniques.
1. Pourquoi des tuyaux en acier sans couture?
Les tuyaux en acier sans couture sont fabriqués en extrudant une billette solide à travers un perçage, Création d'un tube creux sans soudures. Ce processus garantit:
- Épaisseur et résistance de la paroi uniformes.
- Pas de points faibles (par ex., coutures de soudure) qui pourrait échouer sous pression.
- Résistance accrue à la contrainte de cerceau, critique pour les applications à haute pression.
Le stress du cerceau (S_H) dans un récipient de pression cylindrique est calculé comme:
S_h = (P × D) / (2 × t)
Où:
- P = pression interne (MPa)
- D = diamètre extérieur (mm)
- t = épaisseur de paroi (mm)
Les tuyaux sans couture peuvent maintenir un σ_h plus élevé en raison de leurs propriétés de matériau cohérentes.
2. Grades de tuyaux en acier sans couture communs
Plusieurs grades en acier en carbone et en alliage sont utilisés pour les cylindres hydrauliques à haute pression, sélectionné en fonction de la force, dureté, et la fabrication.
| Grade | Standard | Limite d'élasticité (MPa) | Résistance à la traction (MPa) | Application typique |
|---|---|---|---|---|
| ST52 (E355) | DEPUIS 2391, DANS 10305-1 | 355–520 | 490–630 | Barils de cylindre hydraulique |
| SAE 1045 | ASTMA519 | 450–550 | 620–750 | Cylindres à pression moyenne |
| SAE 4140 (42CrMo) | ASTMA519 | 650–850 | 850–1000 | Cylindres à haute pression |
| 37Mn | GO 18248 | ≥540 | ≥750 | Cylindres à gaz et hydrauliques |
| 34CrMo4 | DANS 10297-1 | ≥650 | ≥900 | Systèmes ultra-haute pression |
3. Normes clés pour les tuyaux sans couture
Ces normes garantissent une précision dimensionnelle, qualité des matériaux, et résistance à la pression:
- DEPUIS 2391 / DANS 10305-1: Tubes en acier sans couture de précision pour systèmes hydrauliques et pneumatiques, mettant l'accent sur les tolérances étroites et les surfaces lisses.
- ASTMA519: Tubes mécaniques sans soudure en acier au carbone et allié, adapté aux applications haute pression.
- GO 18248: Tubes en acier sans couture pour gaz et cylindres hydrauliques, Largement utilisé en Chine.
- JIS G3429: Tubes en acier sans couture pour les bouteilles de gaz à haute pression, applicable aux systèmes hydrauliques.
4. Propriétés mécaniques et critères de sélection
Le choix du tuyau transparent dépend de la pression de fonctionnement, température, et conception de cylindre. Les propriétés clés incluent:
- Limite d'élasticité (S_y): Doit dépasser la contrainte maximale induite par la pression.
- Résistance à la traction: Assure la résistance à la rupture.
- Élongation: Indique la ductilité pour la formation et la résistance à la fatigue.
- Dureté: Affecte la résistance à l'usure, Surtout pour les surfaces affinées.
Exemple de calcul: Pour un cylindre avec p = 35 MPa, D = 100 mm, et t = 10 mm:
S_h = (35 × 100) / (2 × 10) = 175 MPa
Une note comme ST52 (S_y = 355 MPa) est suffisant, avec un facteur de sécurité de ~ 2.
5. Types et fonctionnalités de tuyaux spécifiques
5.1 ST52 (E355)
ST52 est un acier au carbone à haute résistance, Souvent tiré par froid et perfectionné pour des surfaces intérieures lisses. Il est idéal pour les barils de cylindre hydraulique en raison de son équilibre de résistance (S_Y ≥ 355 MPa) et la ténacité.
5.2 SAE 4140 (42CrMo)
Cet acier en alliage offre une résistance supérieure (S_Y ≥ 650 MPa) et durabilité, Le rendre adapté aux cylindres ultra-haute pression (par ex., 5000–10 000 psi). Il est souvent traité à la chaleur pour des performances améliorées.
5.3 37MN et 34CRMO4
Ces aciers en alliage sont utilisés dans les gaz à haute pression et les cylindres hydrauliques. 34CrMo4, avec sa teneur en chrome et en molybdène, offre une excellente résistance à la fatigue et peut gérer les pressions supérieures 50 MPa.
6. Processus de fabrication
Les tuyaux sans couture pour les cylindres hydrauliques sont généralement:
- À froid: Améliore la précision dimensionnelle et la finition de surface.
- Aiguisé: Fournit une surface intérieure lisse (Ra ≤ 0.4 µm) pour le mouvement du piston et la longévité du sceau.
- À la chaleur: La normalisation ou la trempe / la trempe améliore les propriétés mécaniques.
7. Dimensions typiques
| Paramètre | Gamme | Unité |
|---|---|---|
| Diamètre extérieur (DE) | 50–300 | mm |
| Épaisseur de paroi (t) | 5–30 | mm |
| Longueur | 3–12 | m |
8. Considérations pratiques
Pression nominale: Les tuyaux doivent résister aux pressions de 2000 psi (13.8 MPa) au-dessus 10,000 psi (69 MPa), en fonction de l'application.
Corrosion: L'acier au carbone nécessite des revêtements ou des inhibiteurs dans des environnements humides; acier inoxydable (par ex., 304/316) est une alternative pour les liquides corrosifs.
Fatigue: La charge cyclique nécessite une résistance élevée à la fatigue, privilégier les aciers en alliage comme 4140 ou 34crmo4.
Tuyaux ERW NOIR. Soudé par résistance électrique (Restes explosifs de guerre) Les tuyaux sont fabriqués à partir de bobines laminées à chaud / Fentes. Toutes les bobines entrantes sont vérifiées sur la base du certificat de test reçu de l'aciérie pour leurs propriétés chimiques et mécaniques.. Le tuyau ERW est formé à froid pour lui donner une forme cylindrique, non formé à chaud.
Le tuyau sans soudure est fabriqué en extrudant le métal à la longueur souhaitée; par conséquent, les tuyaux ERW ont un joint soudé dans leur section transversale, tandis que le tuyau sans soudure n'a aucun joint dans sa section transversale sur toute sa longueur. Dans un tuyau sans soudure, il n'y a pas de soudure ni de joints et est fabriqué à partir de billettes rondes solides.
Le 3 éléments de dimension du tuyau Normes de dimension des tuyaux en acier au carbone et en acier inoxydable (ASME B36.10M & B36.19M) Tableau des tailles de tuyaux (Calendrier 40 & 80 tuyau en acier signifie) Moyens de taille nominale du tuyau (NPS) et diamètre nominal (DN) Tableau des dimensions des tuyaux en acier (Tableau des tailles) Calendrier des classes de poids des tuyaux (WGT)
Les tuyaux sans soudure sont fabriqués selon un procédé de perçage, où une billette solide est chauffée et percée pour former un tube creux. Tubes soudés, d'autre part, sont formés en joignant deux bords de plaques d'acier ou de bobines à l'aide de diverses techniques de soudage.
Le tuyau en acier au carbone est très résistant aux chocs et aux vibrations, ce qui le rend idéal pour le transport de l'eau., huile & gaz et autres fluides sous les chaussées. Dimensions Taille: 1/8″ à 48″ / Épaisseur DN6 à DN1200: Sch 20, MST, 40, XS, 80, 120, 160, Type XXS: Tube sans soudure ou soudé Surface: Apprêt, Huile antirouille, FBE, 2PE, 3Matériau enduit de LPE: ASTMA106B, A53, API 5L B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, Service X70: Coupe, Biseautage, Enfilage, Rainurage, Revêtement, Galvanisation
Type A- Utilisé là où un espace libre suffisant est disponible. Une élévation spécifique est souhaitable. Tapez B- Utilisé là où la marge est limitée. La fixation de la tête est une seule patte. Tapez C- Utilisé là où la marge est limitée. La fixation de la tête se fait avec des pattes côte à côte
