Szczegółowa analiza materiałów i właściwości Precision Alloy Tube

Zapytanie o precyzyjną rurę stopową opisało reputację, a nie wymóg. Precyzja to słowo, którego używa każdy producent, a żaden standard go nie definiuje. Standard definiuje tolerancję, a tolerancja to liczba ze znakiem i jednostką przy wymiarze.

Różnica nie jest akademicka, ponieważ dwie liczby, które mają znaczenie w przypadku rury, są zapisane w różnych walutach. W normie ASTM A269, normie dla rur ze stali nierdzewnej austenitycznej bez szwu i spawanych do zastosowań ogólnych, średnica zewnętrzna rury o średnicy od 12,7 mm do 38,1 mm jest utrzymywana z dokładnością do plus lub minus 0,005 cala (0,13 mm), a grubość ścianki tej samej rury jest utrzymywana z dokładnością do plus lub minus 10%. Jedna jest wartością bezwzględną, a druga procentową, a druga zmienia się wraz z grubością ścianki, którą zamawiasz.

Na rurze o ściance 2,0 mm, 10% to plus lub minus 0,20 mm, co stanowi 1,5 raza tolerancję średnicy zewnętrznej. Na rurze o ściance 0,8 mm, te same 10% to plus lub minus 0,08 mm, co jest ciaśniejsze niż tolerancja średnicy. Ta sama linia tej samej normy daje dwie różne obietnice, a rysunek musi być odczytany w odniesieniu do faktycznie określonej ścianki.

Ta strona przedstawia, co faktycznie ustala norma dotycząca rur, które z trzech wymiarów rury można ustalić jednocześnie, jaka jest różnica w cenie między średnią grubością ścianki a minimalną grubością ścianki oraz dlaczego wykończenie powierzchni jest osobnym zakupem od dokładności wymiarowej.

ASTM A269 jest użytecznym odniesieniem, ponieważ jest to norma najczęściej cytowana dla rur instrumentalnych i ogólnego przeznaczenia, a jej tabela wymiarów jest wystarczająco krótka, aby można ją było w całości odtworzyć. Poniższe wartości to tolerancje średnicy zewnętrznej i grubości ścianki, a norma dotyczy nominalnej grubości ścianki 0,5 mm i powyżej.

Dwie cechy tej tabeli decydują o większości dalszych rozważań. Tolerancja średnicy rośnie w wartościach bezwzględnych wraz ze wzrostem rozmiaru rury, co jest normalne, ponieważ proces ciągnięcia i obsługa większej cewki dodają zmienności. Tolerancja grubości ścianki pozostaje na poziomie 10% w czterech z pięciu przedziałów rozmiarów, co oznacza, że skaluje się wraz z grubością ścianki, a nie ze średnicą.

Istnieje również granica w normie, o której strony katalogowe rzadko wspominają: dotyczy ona od nominalnej grubości ścianki 0,5 mm wzwyż. Poniżej tej wartości produkt należy do innej klasy, zazwyczaj rur kapilarnych lub hipodermicznych, i jest zamawiany na podstawie innego dokumentu z innymi zasadami kontroli. Kupujący, który prosi o ściankę 0,3 mm zgodnie z A269, poprosił o coś, czego norma nie obejmuje.

Rura okrągła jest opisywana przez trzy wymiary, a tylko dwa z nich są niezależne. Grubość ścianki to połowa różnicy między średnicą zewnętrzną a średnicą wewnętrzną, więc dowolne dwa z trzech ustalają trzeci.

Rysunek, który nakłada tolerancję na wszystkie trzy wymiary, nałożył zatem tolerancję na ilość, która jest już określona, a trzy tolerancje zazwyczaj będą sobie zaprzeczać. Rura na górnej granicy tolerancji średnicy zewnętrznej i górnej granicy tolerancji grubości ścianki ma średnicę wewnętrzną powyżej własnego limitu, a inspektor musi zdecydować, na podstawie których z trzech liczb faktycznie zakupiono część. Producenci rozwiązują to w ten sam sposób za każdym razem: rysunek jest cytowany z uwagą z prośbą o określenie, które dwa wymiary są decydujące, a zamówienie nie jest realizowane, dopóki uwaga nie zostanie udzielona.

Wybór, które dwa, decyduje również o procesie. Ciągnienie na trzpieniu kontroluje grubość ścianki i średnicę wewnętrzną, ponieważ trzpień ustawia otwór, a matryca ustawia średnicę zewnętrzną. Ciągnienie bez wewnętrznego wsparcia zmniejsza średnicę zewnętrzną i pozwala na wzrost grubości ścianki, więc utrzymuje wymiar zewnętrzny, a grubość ścianki podąża za nim. Szlifowanie bezkresne koryguje średnicę zewnętrzną i powierzchnię, i nie może skorygować ścianki, która jest już nieprawidłowa. Rysunek, który określa średnicę wewnętrzną i grubość ścianki, wybrał ścieżkę, która kosztuje więcej niż rysunek, który określa średnicę zewnętrzną i grubość ścianki, a różnica w cenie jest różnicą w procesie.

Tolerancja grubości ścianki w tabeli dotyczy jednej z dwóch definicji, a norma wymaga, aby zamówienie zakupu określało, której. Zamówienie na średnią grubość ścianki akceptuje ściankę, która w niektórych miejscach mierzy poniżej nominalnej, pod warunkiem, że średnia na długości i obwodzie pozostaje w granicach tolerancji. Zamówienie na minimalną grubość ścianki wymaga, aby żadne odczytanie nie spadło poniżej wartości nominalnej.

Arytmetyka jest prosta, a konsekwencja handlowa nie. Weźmy nominalną grubość ścianki 2,0 mm z tolerancją plus lub minus 10%.

Zamówienie na minimalną grubość ścianki 2,0 mm kupuje zatem rurę, która średnio wynosi 2,22 mm i może być o 11% cięższa niż sugeruje wartość nominalna, przed jakimkolwiek uwzględnieniem ekscentryczności. Na rurze o cienkiej ściance masa jest prawie proporcjonalna do grubości ścianki, więc cena zmienia się wraz z nią. Zamówienie zakupu, które podaje grubość ścianki 2 mm i się kończy, pozostawia wybór producentowi, a producent poda interpretację, która zużywa mniej metalu.

Rozróżnienie zmienia również ciśnienie znamionowe. Obliczenie ciśnienia rozrywającego wykorzystuje minimalną grubość ścianki, więc konstrukcja, która zakładała 2,0 mm i otrzymała rurę o średniej grubości ścianki 1,8 mm minimum, ma cieńszą granicę ciśnienia niż zakładało obliczenie, nawet jeśli rura mieści się w normie.

Ekscentryczność to zmienność grubości ścianki wokół jednego przekroju, a żadna kolumna w tabeli wymiarowej nie podaje jej bezpośrednio. To, co tabela nazywa tolerancją grubości ścianki, jest stosowane do mierzonej grubości ścianki, a rura może spełniać tolerancję grubości ścianki na swojej średniej, mając otwór, który jest widocznie poza środkiem. Konsekwencją jest ścianka gruba z jednej strony i cienka z drugiej, ze średnią w granicach.

Źródło tej zmienności znajduje się powyżej ostatniej matrycy. Ekscentryczność pojawia się w płaszczu lub w kęsisku, gdzie różnica temperatur w przekroju powoduje nierównomierny przepływ metalu, a każde kolejne ciągnienie zmniejsza ją, nie eliminując jej. Producent, który podaje wartość koncentryczności, podaje wynik własnej kontroli procesu, a nie właściwość stopu, dlatego dwaj dostawcy mogą dostarczać zgodnie z A269 i produkować rury, które zachowują się inaczej w wymienniku ciepła.

Cienkie ścianki pogarszają problem, a norma to uwzględnia. A269 pozwala na cieńszą rurę, której grubość ścianki wynosi 3% średnicy zewnętrznej lub mniej, na przekroczenie normalnego zakresu owalności dwukrotnie, pod warunkiem, że średnia odczytów maksymalnych i minimalnych nadal jest zgodna. Na rurze 25,4 mm linia 3% wypada przy ściance 0,76 mm, więc rura o ściance 0,7 mm należy do klasy zrelaksowanej, a rura o ściance 1,0 mm nie. Rysunek, który określa cienką ściankę i wartość okrągłości, nie zauważając tej granicy, określił dwa wymagania, których norma nie godzi.

Dla wymiennika ciepła nie jest to kwestia kosmetyczna. Obciążenie termiczne zależy od grubości ścianki, ciśnienie znamionowe zależy od minimalnej grubości ścianki, a połączenie rura-płyta rur jest zależne od grubości ścianki w pozycji walcowania. Rura, która spełnia tolerancję średniej grubości ścianki i ma cienką sekcję na szwie spawalniczym, przeszła normę i nadal może zawieść połączenie.

Nic w tolerancji wymiarowej nie ogranicza powierzchni. A269 wymaga rury czystej i wolnej od zendry i nie określa wartości chropowatości, więc dwie rury mogą mieć tę samą tolerancję plus lub minus 0,13 mm na średnicę zewnętrzną i różnić się o rząd wielkości pod względem chropowatości.

Tam, gdzie powierzchnia ma znaczenie, wymaganie jest przekazywane przez inny dokument lub przez linię na rysunku. Serwis sanitarny jest zamawiany zgodnie z ASTM A270, która dodaje wymaganie czystości i powierzchni, których A269 nie zawiera. Serwis farmaceutyczny i półprzewodnikowy dodaje wykończenie elektropolerowane, a wykończenie jest zapisywane jako średnia chropowatości w mikrometrach, z podaniem długości pomiaru i nazwy przyrządu. Rysunek, który mówi gładki otwór, nie powiedział niczego, co można by sprawdzić.

Powodem, dla którego rozróżnienie jest handlowe, jest to, że chropowatość jest produkowana przez oddzielną operację. Ciągnienie ustala wymiar, a polerowanie lub elektropolerowanie ustala wykończenie, a druga operacja ma swoją cenę, swój czas realizacji i swój wskaźnik braków. Oferta, która je łączy bez podania wartości chropowatości, podała wykończenie, którego kupujący nie może egzekwować.

Rura precyzyjna nie jest rodziną materiałów. Jest to klasa produktu, która znajduje się na szczycie kilku rodzin materiałów, a każda rodzina jest regulowana przez własną normę dotyczącą rur. Norma decyduje następnie, jakie testy zostaną zgłoszone na certyfikacie, więc wybór stopu sięga aż do dokumentacji.

Dwa wpisy w tej tabeli wymagają uwagi. Tytan klasy 2 to handlowo czysta klasa stosowana do rur skraplaczy i wymienników ciepła, a klasa 5 to stop wysokowytrzymały, którego forma rury jest zamawiana na podstawie specyfikacji rur lotniczych, więc dwie klasy nie są wymienne w zamówieniu na skraplacz. Precyzyjne rury ze stali węglowej i niskostopowej znajdują się poza tabelą, ponieważ są one regulowane przez normę EN 10305-1 i wyrażają swoje tolerancje jako klasy, a nie jako pojedynczą tabelę wymiarową. Włączenie tej klasy do zapytania o stop niklu zmienia ścieżkę kontroli, certyfikat i podstawę ceny.

Zakres każdego dokumentu zawiera ograniczenie rozmiaru, które warto przeczytać przed złożeniem zapytania ofertowego. ASTM B163, na przykład, obejmuje rury skraplaczy i wymienników ciepła ze stopów niklu i niklu bez szwu o średnicy zewnętrznej do 3 cali (76,2 mm) i poniżej, z minimalną grubością ścianki 0,148 cala (3,76 mm) i poniżej. Wymaganie poza tym zakresem należy do specyfikacji rur, a nie do specyfikacji rur, a wymagania testowe zmieniają się wraz z nim.

Harmonogram testów to miejsce, w którym dwa pozornie podobne zamówienia się rozchodzą.

Rura 316 zamówiona zgodnie z A269 i ta sama rura zamówiona zgodnie z A213 to ten sam stop, a nie ten sam zakup. Druga zawiera wynik wytrzymałości na rozciąganie i inną ścieżkę akceptacji, a jeśli zastosowanie to wymiennik ciepła, druga jest dokumentem, którego potrzebuje projektant. Wysyłanie certyfikatu A269 recenzentowi, który poprosił o A213, nie rozwiązuje problemu, ponieważ brakującego testu nie można wywnioskować z chemii.

Cztery błędy stanowią większość korespondencji dotyczącej zamówienia rury precyzyjnej, a wszystkie cztery są widoczne przed złożeniem zamówienia.

Pierwszy to rysunek, który określa średnicę zewnętrzną, średnicę wewnętrzną i grubość ścianki, każdy z tolerancją. Geometria sprawia, że jeden z trzech jest zbędny, a trzy limity będą się różnić na rogach swoich pasm. Rozwiązaniem jest tolerowanie dwóch wymiarów i podanie trzeciego jako odniesienia.

Drugi to wartość grubości ścianki bez podanej podstawy. Średnia grubość ścianki i minimalna grubość ścianki różnią się o około 11% metalu na ściance 2 mm, a producent poda lżejszą interpretację, gdy zamówienie tego nie określa.

Trzeci to wymaganie okrągłości lub koncentryczności na cienkiej ściance, gdzie norma już złagodziła dopuszczalną owalność, ponieważ przekrój nie może jej utrzymać podczas obróbki cieplnej. Wymaganie nie jest niemożliwe i kosztuje inną ścieżkę procesu i inną cenę.

Czwarty to wymaganie dotyczące powierzchni wyrażone słowem. Gładki, czysty i polerowany nie są mierzalne i żaden z nich nie przechodzi kontroli przychodzącej. Wartość chropowatości z długością pomiaru tak.

DLX dostarcza rury ze stopów niklu i stali nierdzewnej z Changzhou, Jiangsu, w formie bez szwu i spawanej, wraz z tymi samymi rodzinami stopów w postaci prętów, drutów i taśm, gdzie część zmienia kształt. Rury są produkowane zgodnie z normą podaną w zamówieniu zakupu, z podaną podstawą grubości ścianki, a certyfikat EN 10204 3.1 jest dostępny na żądanie z numerem partii cieplnej, który można prześledzić do wyników testów.

Dwa pytania zamykają większość ofert rur. Pierwsze to, które dwa wymiary są decydujące, ponieważ ta odpowiedź określa rysunek i proces. Drugie to, czy wartość grubości ścianki jest średnią, czy minimalną, ponieważ ta odpowiedź określa masę i cenę.

Oznacza to tyle, ile określa rysunek, i nic więcej. ASTM A269 utrzymuje średnicę zewnętrzną rury o średnicy od 12,7 do 38,1 mm z dokładnością do plus lub minus 0,005 cala (0,13 mm), a grubość ścianki z dokładnością do plus lub minus 10%. Są to dwa różne rodzaje obietnic, a rysunek, który używa słowa bez liczb, nie określił żadnego z nich.

Ponieważ grubość ścianki jest połową różnicy między dwiema średnicami, więc trzecia wartość jest określana przez pozostałe dwie. Trzy tolerancje na trzech zależnych wymiarach będą sobie zaprzeczać na skrajach swoich pasm, a producent zapyta, które dwa są decydujące, zanim złoży ofertę. Toleruj dwa wymiary i zaznacz trzeci jako odniesienie.

Zamówienie na średnią grubość ścianki akceptuje odczyty poniżej nominalnej, jeśli średnia pozostaje w granicach tolerancji. Zamówienie na minimalną grubość ścianki wymaga, aby żaden odczyt nie spadł poniżej nominalnej. Na ściance 2,0 mm z tolerancją 10% zamówienie na minimalną grubość ścianki wymaga średnio 2,22 mm, co stanowi około 11% więcej metalu niż sugeruje wartość nominalna.

Ponieważ cienki przekrój odkształca się podczas obróbki cieplnej. ASTM A269 pozwala rurze, której grubość ścianki wynosi 3% średnicy zewnętrznej lub mniej, na dwukrotne przekroczenie normalnego zakresu owalności, pod warunkiem, że średnia odczytów maksymalnych i minimalnych nadal jest zgodna. Na rurze 25,4 mm ta granica wypada przy ściance 0,76 mm.

Może być dostarczana zgodnie z A269, a wymiennik ciepła jest zazwyczaj zamawiany zgodnie z A213 dla stali nierdzewnej lub B163 dla stopów niklu, ponieważ te normy zawierają wymagania dotyczące wytrzymałości na rozciąganie i nieniszczące, od których zależy konstrukcja. Stop może być identyczny, a certyfikat nie będzie.

Nie. Tolerancja wymiarowa ogranicza rozmiar i nic nie mówi o chropowatości. A269 wymaga czystej rury wolnej od zendry i nie określa wartości chropowatości. Serwis sanitarny jest zamawiany zgodnie z A270, a wykończenie farmaceutyczne jest zapisywane jako średnia chropowatości w mikrometrach z podaną długością pomiaru.

Rura precyzyjna jest definiowana przez liczby należące do różnych systemów. Średnica zewnętrzna jest utrzymywana przez wartość bezwzględną, która rośnie wraz z rozmiarem, grubość ścianki jest utrzymywana przez procent, który rośnie wraz z grubością ścianki, dopuszczalna owalność jest łagodzona dla cienkiego przekroju, a powierzchnia jest utrzymywana przez oddzielny dokument lub przez wartość chropowatości na rysunku. Zamówienie zakupu, które obejmuje wszystkie cztery, określiło rurę. To, które mówi precyzja, określiło relację z dostawcą.

Geometria dodaje ograniczenie, którego żadna tabela tolerancji nie może usunąć. Grubość ścianki jest połową różnicy między dwiema średnicami, więc dwa wymiary są swobodne, a trzeci podąża. Decyzja, które dwa są swobodne i czy grubość ścianki jest średnią, czy minimalną, ustala rysunek, proces, masę i cenę w tej kolejności.

ASTM A269/A269M, specyfikacja standardowa dla rur ze stali nierdzewnej austenitycznej bez szwu i spawanych do zastosowań ogólnych, dla tabeli tolerancji średnicy zewnętrznej i grubości ścianki, zasady owalności dla cienkich ścianek i granicy nominalnej grubości ścianki 0,5 mm.

ASTM A213/A213M, specyfikacja standardowa dla rur kotłowych, przegrzewaczy i wymienników ciepła ze stali stopowej ferrytycznej i austenitycznej bez szwu, dla wymagań dotyczących wytrzymałości na rozciąganie, które odróżniają ją od A269.

ASTM A270, specyfikacja standardowa dla rur sanitarnych, dla wymagań dotyczących czystości i powierzchni, które znajdują się poza tabelą wymiarową.

ASTM B163, specyfikacja standardowa dla rur skraplaczy i wymienników ciepła ze stopów niklu i niklu bez szwu, dla zakresu średnicy zewnętrznej do 3 cali i minimalnej grubości ścianki 0,148 cala.

ASTM B165, specyfikacja standardowa dla rur i przewodów ze stopu niklowo-miedziowego bez szwu, obejmująca rury bez szwu z Monelu 400 po obróbce na zimno.

ASTM B167, specyfikacja standardowa dla rur i przewodów ze stopu niklowo-chromowo-żelaznego bez szwu, obejmująca rodzinę 600, 601 i 690.

ASTM B622 i B626, specyfikacje standardowe dla rur i przewodów ze stopów niklu i niklu-kobaltu bez szwu i spawanych, obejmujące gatunki odporne na korozję z dodatkiem molibdenu.

EN 10305-1, precyzyjne rury stalowe ciągnione na zimno bez szwu, jako oddzielny system tolerancji, który reguluje klasę rur ze stali węglowej i niskostopowej.

Podane tutaj wartości tolerancji to opublikowane wartości dla wymienionych norm i nie są certyfikatem dla dostarczonej partii. Rura jest akceptowana na podstawie wydania normy podanej w zamówieniu zakupu, a późniejsze wydania korygują tabele. Tam, gdzie wartość jest obliczana, jak w porównaniu średniej grubości ścianki i minimalnej grubości ścianki, jest to ilustracja arytmetyczna definicji, a nie wartość pobrana z normy. Ekscentryczność jest wynikiem konkretnej ścieżki procesu i nie jest ustalana przez żadną z podanych tutaj tabel wymiarowych. Chropowatość powierzchni jest mierzona według nazwanej metody i nazwanej długości, a wartość chropowatości bez tych dwóch szczegółów nie może być sprawdzona. Specyfikacje produktu są korygowane, a wydanie podane w zamówieniu jest wiążące. Nic tutaj nie zastępuje wydania inżynieryjnego ani testów kwalifikacyjnych uzgodnionych między kupującym a dostawcą.