Detaillierte Analyse der Materialien und Eigenschaften von Präzisionslegierungsschläuche

Eine Anfrage nach Präzisionslegierungsrohren beschreibt einen Ruf und keine Anforderung. Präzision ist ein Wort, das jede Hütte verwendet und kein Standard definiert. Was der Standard definiert, ist eine Toleranz, und eine Toleranz ist eine Zahl mit einem Vorzeichen und einer Einheit, die an eine Abmessung angehängt ist.

Der Unterschied ist nicht akademisch, da die beiden wichtigen Zahlen für ein Rohr in unterschiedlichen Währungen geschrieben sind. In ASTM A269, dem Standard für nahtlose und geschweißte austenitische Edelstahlrohre für allgemeine Anwendungen, wird der Außendurchmesser eines Rohrs zwischen 12,7 mm und 38,1 mm mit plus oder minus 0,005 Zoll (0,13 mm) eingehalten, und die Wand desselben Rohrs wird mit plus oder minus 10 % eingehalten. Das eine ist eine absolute Zahl und das andere ein Prozentsatz, und das zweite ändert sich mit der bestellten Wandstärke.

Bei einem Rohr mit einer Wandstärke von 2,0 mm beträgt 10 % plus oder minus 0,20 mm, was dem 1,5-fachen der Außendurchmessertoleranz entspricht. Bei einem Rohr mit einer Wandstärke von 0,8 mm beträgt dieselben 10 % plus oder minus 0,08 mm, was enger ist als die Toleranz des Durchmessers. Dieselbe Zeile desselben Standards erzeugt zwei unterschiedliche Zusagen, und die Zeichnung muss gegen die tatsächlich spezifizierte Wandstärke gelesen werden.

Diese Seite legt dar, was ein Rohrstandard tatsächlich festlegt, welche der drei Rohrdimensionen gleichzeitig festgelegt werden können, was der Unterschied zwischen einer durchschnittlichen Wandstärke und einer Mindestwandstärke kostet und warum die Oberflächenbeschaffenheit ein separater Kauf von der Maßgenauigkeit ist.

ASTM A269 ist eine nützliche Referenz, da es sich um den Standard handelt, der am häufigsten für Instrumentierungs- und allgemeine Service-Rohre zitiert wird, und seine Maßtabelle ist kurz genug, um sie vollständig wiederzugeben. Die folgenden Werte sind die Toleranzen für Außendurchmesser und Wandstärke, und der Standard gilt für Nennwandstärken von 0,5 mm und höher.

Zwei Merkmale dieser Tabelle entscheiden über den Großteil des Folgenden. Die Toleranz des Durchmessers steigt in absoluten Zahlen, wenn das Rohr größer wird, was normal ist, da der Ziehprozess und die Handhabung einer größeren Spule beide Variationen hinzufügen. Die Wandtoleranz bleibt über vier der fünf Größenbänder bei 10 %, was bedeutet, dass sie sich mit der Wandstärke und nicht mit dem Durchmesser skaliert.

Es gibt auch eine Grenze im Standard, die Katalogseiten selten erwähnen: Sie gilt ab 0,5 mm Nennwandstärke aufwärts. Unter diesem Wert gehört das Produkt zu einer anderen Klasse, normalerweise Kapillar- oder hypodermische Rohre, und es wird nach einem anderen Dokument mit anderen Prüfregeln bestellt. Ein Käufer, der eine Wandstärke von 0,3 mm nach A269 verlangt, hat etwas verlangt, das der Standard nicht abdeckt.

Ein Rundrohr wird durch drei Dimensionen beschrieben, und nur zwei davon sind unabhängig. Die Wandstärke ist die Hälfte der Differenz zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser, sodass zwei der drei die dritte festlegen.

Eine Zeichnung, die eine Toleranz für alle drei angibt, hat daher eine Toleranz für eine bereits bestimmte Größe angegeben, und die drei Toleranzen werden normalerweise widersprüchlich sein. Ein Rohr am oberen Ende der Außendurchmessertoleranz und der oberen Wandtoleranz hat einen Innendurchmesser über seinem eigenen Grenzwert, und der Inspektor muss entscheiden, gegen welche der drei Zahlen das Teil tatsächlich gekauft wurde. Hütten lösen dies jedes Mal auf die gleiche Weise: Die Zeichnung wird mit einem Hinweis zitiert, der fragt, welche zwei Dimensionen maßgebend sind, und die Bestellung wird nicht bewegt, bis der Hinweis beantwortet ist.

Die Wahl, welche zwei, entscheidet auch über den Prozess. Ziehen über einen Dorn kontrolliert die Wandstärke und den Innendurchmesser, da der Dorn die Bohrung und die Matrize den Außendurchmesser festlegt. Senken, das das Rohr ohne interne Unterstützung zieht, reduziert den Außendurchmesser und lässt die Wandstärke wachsen, sodass es die Außenabmessung einhält und die Wandstärke folgen lässt. Rundschleifen korrigiert den Außendurchmesser und die Oberfläche und kann eine bereits falsche Wandstärke nicht korrigieren. Eine Zeichnung, die den Innendurchmesser und die Wandstärke festlegt, hat einen Weg gewählt, der mehr kostet als eine Zeichnung, die den Außendurchmesser und die Wandstärke festlegt, und der Preisunterschied ist ein Prozessunterschied.

Die Wandtoleranz in der Tabelle gilt für eine von zwei Definitionen, und der Standard verlangt, dass die Bestellung angibt, welche. Eine Bestellung für durchschnittliche Wandstärke akzeptiert eine Wandstärke, die an einigen Stellen unter dem Nennwert liegt, vorausgesetzt, der Durchschnitt über die Länge und den Umfang bleibt innerhalb der Toleranz. Eine Bestellung für Mindestwandstärke verlangt, dass keine Messung unter dem Nennwert liegt.

Die Arithmetik ist einfach und die kommerzielle Konsequenz nicht. Nehmen Sie eine Nennwandstärke von 2,0 mm mit einer Toleranz von plus oder minus 10 %.

Eine Bestellung für eine Mindestwandstärke von 2,0 mm kauft daher ein Rohr, das durchschnittlich 2,22 mm beträgt und bis zu 11 % mehr Metall wiegen kann als der Nennwert angibt, bevor jegliche Berücksichtigung von Exzentrizität erfolgt. Bei einem dünnwandigen Rohr ist die Masse nahezu proportional zur Wandstärke, sodass sich der Preis damit bewegt. Eine Bestellung, die 2 mm Wandstärke angibt und stoppt, hat die Wahl der Hütte überlassen, und die Hütte wird die Interpretation anbieten, die weniger Metall verwendet.

Die Unterscheidung ändert auch die Druckfestigkeit. Eine Berstberechnung verwendet die Mindestwandstärke, sodass ein Design, das 2,0 mm annahm und ein Rohr mit durchschnittlicher Wandstärke bei 1,8 mm Mindestwandstärke erhielt, eine dünnere Druckgrenze hat als die Berechnung annahm, obwohl das Rohr innerhalb des Standards liegt.

Exzentrizität ist die Variation der Wandstärke um einen Querschnitt, und keine Spalte in einer Maßtabelle gibt sie direkt an. Was die Tabelle als Wandtoleranz bezeichnet, wird auf die gemessene Wandstärke angewendet, und ein Rohr kann die Wandtoleranz im Durchschnitt erfüllen, während es eine Bohrung trägt, die sichtbar außermittig ist. Die Folge ist eine Wandstärke, die auf einer Seite dick und auf der anderen dünn ist, mit dem Durchschnitt innerhalb des Bereichs.

Die Quelle dieser Variation liegt stromaufwärts der Endmatrize. Exzentrizität entsteht in der Hülle oder im Bramme, wo ein Temperaturunterschied über den Querschnitt das Metall ungleichmäßig fließen lässt, und jede nachfolgende Ziehung reduziert sie, ohne sie zu eliminieren. Eine Hütte, die einen Konzentrizitätswert angibt, gibt das Ergebnis ihrer eigenen Prozesskontrolle und nicht eine Eigenschaft der Legierung an, weshalb zwei Lieferanten beide nach A269 liefern und Rohre herstellen können, die sich in einem Wärmetauscher unterschiedlich verhalten.

Dünne Wände verschlimmern das Problem, und der Standard erkennt dies an. A269 erlaubt ein dünneres Rohr, dessen Wandstärke 3 % des Außendurchmessers oder weniger beträgt, die normale Ovalitätsgrenze um den Faktor zwei zu überschreiten, vorausgesetzt, der Durchschnitt der maximalen und minimalen Messwerte entspricht immer noch. Bei einem 25,4-mm-Rohr liegt die 3 %-Grenze bei einer Wandstärke von 0,76 mm, sodass ein Rohr mit 0,7 mm Wandstärke in die entspannte Klasse fällt und ein Rohr mit 1,0 mm Wandstärke nicht. Eine Zeichnung, die eine dünne Wandstärke und eine Rundheitsangabe angibt, ohne diese Grenze zu beachten, hat zwei Anforderungen spezifiziert, die der Standard nicht in Einklang bringt.

Für einen Wärmetauscher ist dies kein kosmetisches Problem. Die thermische Leistung hängt von der Wandstärke ab, die Druckfestigkeit von der Mindestwandstärke und die Rohr-zu-Rohrplatten-Verbindung von der Wandstärke an der Walzposition. Ein Rohr, das die durchschnittliche Wandtoleranz erfüllt und seine dünne Sektion an der Schweißnaht trägt, hat den Standard bestanden und kann immer noch die Verbindung versagen.

Nichts in einer Maßtoleranz schränkt die Oberfläche ein. A269 verlangt ein sauberes Rohr, frei von Zunder, und legt keinen Rauheitswert fest, sodass zwei Rohre die gleiche plus oder minus 0,13 mm auf dem Außendurchmesser einhalten und sich um eine Größenordnung in der Rauheit unterscheiden können.

Wo die Oberfläche wichtig ist, kommt die Anforderung über ein anderes Dokument oder über eine Zeile auf der Zeichnung. Sanitäranwendungen werden nach ASTM A270 bestellt, das eine Reinigungs- und Oberflächenanforderung hinzufügt, die A269 nicht enthält. Pharmazeutische und Halbleiteranwendungen fügen eine elektropolierte Oberfläche hinzu, und die Oberfläche wird als durchschnittliche Rauheit in Mikrometern angegeben, wobei die Messlänge und das Instrument benannt sind. Eine Zeichnung, die eine glatte Bohrung angibt, hat nichts gesagt, was inspiziert werden kann.

Der Grund, warum die Unterscheidung kommerziell ist, ist, dass die Rauheit durch einen separaten Vorgang erzeugt wird. Das Ziehen legt die Abmessung fest, und das Polieren oder Elektropolieren legt die Oberfläche fest, und der zweite Vorgang hat seinen eigenen Preis, seine eigene Lieferzeit und seine eigene Ausschussrate. Ein Angebot, das sie bündelt, ohne den Rauheitswert anzugeben, hat eine Oberfläche angeboten, die der Käufer nicht durchsetzen kann.

Präzisionsrohr ist keine Materialfamilie. Es ist eine Produktklasse, die auf mehreren Materialfamilien aufbaut, und jede Familie wird von ihrem eigenen Rohrstandard geregelt. Der Standard entscheidet dann, welche Tests das Zertifikat berichten wird, sodass die Wahl der Legierung bis zum Papierkram reicht.

Zwei Einträge in dieser Tabelle benötigen eine Anmerkung. Titan Grad 2 ist die kommerziell reine Sorte, die für Kondensator- und Wärmetauscherrohre verwendet wird, und Grad 5 ist die hochfeste Legierung, deren Rohrform nach einer Luft- und Raumfahrtspezifikation bestellt wird, sodass die beiden Sorten bei einer Kondensatorbestellung nicht austauschbar sind. Kohlenstoff- und niedriglegierter Präzisionsstahlrohr fällt außerhalb der Tabelle, da er von EN 10305-1 geregelt wird und seine Toleranzen als Klassen und nicht als einzelne Maßtabelle ausdrückt. Das Mischen dieser Klasse in eine Nickellegierungsanfrage ändert die Prüfroute, das Zertifikat und die Preisbasis.

Der Geltungsbereich jedes Dokuments hat eine Größenbeschränkung, die es wert ist, vor der Anforderung eines Angebots gelesen zu werden. ASTM B163 beispielsweise deckt nahtlose Nickel- und Nickellegierungskondensator- und Wärmetauscherrohre mit einem Außendurchmesser von 3 Zoll (76,2 mm) und darunter ab, mit Mindestwandstärken von 0,148 Zoll (3,76 mm) und darunter. Eine Anforderung außerhalb dieses Rahmens gehört zu einer Rohrleitungsspezifikation und nicht zu der Rohrspezifikation, und die Prüfanforderungen ändern sich damit.

Der Prüfplan ist, wo sich zwei ansonsten ähnliche Bestellungen unterscheiden.

Ein 316er Rohr, das nach A269 bestellt wurde, und dasselbe Rohr, das nach A213 bestellt wurde, sind die gleiche Legierung und nicht derselbe Kauf. Das zweite trägt ein Zugergebnis und eine andere Annahmeroute, und wenn die Anwendung ein Wärmetauscher ist, ist das zweite das Dokument, das der Konstrukteur benötigt. Das Senden eines A269-Zertifikats an einen Prüfer, der nach A213 gefragt hat, löst die Frage nicht, da die fehlende Prüfung nicht aus der Chemie abgeleitet werden kann.

Vier Fehler machen den größten Teil der Korrespondenz bei einer Präzisionsrohrbestellung aus, und alle vier sind sichtbar, bevor die Bestellung aufgegeben wird.

Das erste ist eine Zeichnung, die Außendurchmesser, Innendurchmesser und Wandstärke angibt, jeweils mit einer Toleranz. Die Geometrie macht eine der drei überflüssig, und die drei Grenzwerte werden an den Ecken ihrer Bereiche widersprüchlich sein. Die Lösung besteht darin, zwei Dimensionen zu tolerieren und die dritte als Referenz anzugeben.

Das zweite ist eine Wandstärkeangabe ohne Angabe der Grundlage. Durchschnittliche Wandstärke und Mindestwandstärke unterscheiden sich bei einer 2-mm-Wandstärke um etwa 11 % beim Metall, und die Hütte wird die leichtere Interpretation anbieten, wenn die Bestellung dies nicht angibt.

Das dritte ist eine Rundheits- oder Konzentrizitätsanforderung an einer dünnen Wand, bei der der Standard die Ovalitätsgrenze bereits gelockert hat, da der Querschnitt sie während der Wärmebehandlung nicht halten kann. Die Anforderung ist nicht unmöglich und erfordert eine andere Prozessroute und einen anderen Preis.

Das vierte ist eine Oberflächenanforderung, die als Wort ausgedrückt wird. Glatt, sauber und poliert sind nicht messbar, und keines davon übersteht eine Eingangsprüfung. Ein Rauheitswert mit einer Messlänge tut dies.

DLX liefert Nickellegierungs- und Edelstahlrohre aus Changzhou, Jiangsu, in nahtloser und geschweißter Ausführung, zusammen mit denselben Legierungsfamilien in Stab-, Draht- und Bandform, wo das Teil eine andere Form annimmt. Rohre werden nach dem auf der Bestellung angegebenen Standard hergestellt, mit angegebener Wandstärkenbasis, und ein EN 10204 3.1-Zertifikat ist auf Anfrage mit der Chargennummer erhältlich, die auf die Prüfergebnisse rückverfolgbar ist.

Zwei Fragen schließen die meisten Rohrangebote ab. Die erste ist, welche zwei Dimensionen maßgebend sind, da diese Antwort die Zeichnung und den Prozess festlegt. Die zweite ist, ob die Wandstärkenangabe ein Durchschnitt oder ein Minimum ist, da diese Antwort die Masse und den Preis festlegt.

Es bedeutet, was auch immer die Zeichnung angibt, und nichts mehr. ASTM A269 hält den Außendurchmesser eines Rohrs von 12,7 bis 38,1 mm auf plus oder minus 0,005 Zoll (0,13 mm) und die Wandstärke auf plus oder minus 10 %. Das sind zwei verschiedene Arten von Zusagen, und eine Zeichnung, die das Wort ohne Zahlen verwendet, hat keine von beiden spezifiziert.

Da die Wandstärke die Hälfte der Differenz zwischen den beiden Durchmessern ist, wird die dritte Größe von den anderen beiden bestimmt. Drei Toleranzen auf drei abhängigen Dimensionen widersprechen sich an den Extremen ihrer Bereiche, und die Hütte wird fragen, welche zwei maßgebend sind, bevor sie ein Angebot abgibt. Tolerieren Sie zwei Dimensionen und markieren Sie die dritte als Referenz.

Eine Bestellung für durchschnittliche Wandstärke akzeptiert Messwerte unter dem Nennwert, wenn der Durchschnitt innerhalb der Toleranz bleibt. Eine Bestellung für Mindestwandstärke verlangt, dass keine Messung unter dem Nennwert liegt. Bei einer Wandstärke von 2,0 mm mit einer Toleranz von 10 % benötigt die Bestellung für Mindestwandstärke einen Durchschnitt von 2,22 mm, was etwa 11 % mehr Metall ist, als der Nennwert angibt.

Da sich ein dünner Querschnitt während der Wärmebehandlung verzieht. ASTM A269 erlaubt einem Rohr, dessen Wandstärke 3 % des Außendurchmessers oder weniger beträgt, die normale Ovalitätsgrenze um den Faktor zwei zu überschreiten, vorausgesetzt, der Durchschnitt der maximalen und minimalen Messwerte entspricht immer noch. Bei einem 25,4-mm-Rohr liegt diese Grenze bei einer Wandstärke von 0,76 mm.

Es kann nach A269 geliefert werden, und ein Wärmetauscher wird normalerweise nach A213 für Edelstahl oder nach B163 für Nickellegierungen bestellt, da diese Standards die Zug- und zerstörungsfreien Anforderungen enthalten, von denen das Design abhängt. Die Legierung kann identisch sein und das Zertifikat wird es nicht sein.

Nein. Eine Maßtoleranz beschränkt die Größe und sagt nichts über die Rauheit aus. A269 verlangt ein sauberes Rohr, frei von Zunder, und legt keinen Rauheitswert fest. Sanitäranwendungen werden nach A270 bestellt, und eine pharmazeutische Oberfläche wird als durchschnittliche Rauheit in Mikrometern mit der angegebenen Messlänge angegeben.

Ein Präzisionsrohr wird durch Zahlen definiert, die zu unterschiedlichen Systemen gehören. Der Außendurchmesser wird durch eine absolute Zahl gehalten, die mit der Größe wächst, die Wandstärke wird durch einen Prozentsatz gehalten, der mit der Wandstärke wächst, die Ovalitätsgrenze lockert sich für einen dünnen Querschnitt, und die Oberfläche wird durch ein separates Dokument oder durch einen Rauheitswert auf der Zeichnung gehalten. Eine Bestellung, die alle vier erfasst, hat ein Rohr spezifiziert. Eine, die Präzision sagt, hat eine Lieferantenbeziehung spezifiziert.

Die Geometrie fügt eine Einschränkung hinzu, die keine Toleranztabelle entfernen kann. Die Wandstärke ist die Hälfte der Differenz zwischen den beiden Durchmessern, sodass zwei Dimensionen frei sind und die dritte folgt. Die Entscheidung, welche zwei frei sind und ob die Wandstärke ein Durchschnitt oder ein Minimum ist, bestimmt die Zeichnung, den Prozess, die Masse und den Preis in dieser Reihenfolge.

ASTM A269/A269M, Standard Spezifikation für nahtlose und geschweißte austenitische Edelstahlrohre für allgemeine Anwendungen, für die Außendurchmesser- und Wandstärken-Toleranztabelle, die Ovalitätsregel für dünne Wände und die Nennwandgrenze von 0,5 mm.

ASTM A213/A213M, Standard Spezifikation für nahtlose ferritische und austenitische legierte Stahlrohre für Kessel, Überhitzer und Wärmetauscher, für die Zugfestigkeitsanforderungen, die sie von A269 trennen.

ASTM A270, Standard Spezifikation für Sanitärrohre, für die Reinigungs- und Oberflächenanforderungen, die außerhalb der Maßtabelle liegen.

ASTM B163, Standard Spezifikation für nahtlose Nickel- und Nickellegierungskondensator- und Wärmetauscherrohre, für die Geltungsbereichsgrenze von 3 Zoll Außendurchmesser und 0,148 Zoll Mindestwandstärke.

ASTM B165, Standard Spezifikation für nahtlose Nickel-Kupfer-Legierungsrohre, die kaltverformte nahtlose Rohre aus Monel 400 abdeckt.

ASTM B167, Standard Spezifikation für Nickel-Chrom-Eisen-Legierungsrohre, die die Familie 600, 601 und 690 abdeckt.

ASTM B622 und B626, Standard Spezifikationen für nahtlose und geschweißte Nickel- und Nickel-Kobalt-Legierungsrohre, die die molybdänhaltigen Korrosionssorten abdecken.

EN 10305-1, nahtlose kaltgezogene Präzisionsstahlrohre, als separates Toleranzsystem, das die Klasse der Kohlenstoff- und niedriglegierten Stahlrohre regelt.

Die hier zitierten Toleranzwerte sind die veröffentlichten Werte für die genannten Standards und keine Bescheinigung für eine gelieferte Charge. Ein Rohr wird gegen die auf der Bestellung genannte Ausgabe des Standards abgenommen, und spätere Ausgaben überarbeiten Tabellen. Wo eine Zahl berechnet wird, wie im Vergleich von durchschnittlicher Wandstärke und Mindestwandstärke, ist es eine arithmetische Veranschaulichung der Definitionen und kein Wert aus einem Standard. Exzentrizität ist das Ergebnis einer spezifischen Prozessroute und wird nicht durch eine hier zitierte Maßtabelle festgelegt. Oberflächenrauheit wird nach einer benannten Methode und einer benannten Länge gemessen, und eine Rauheitsangabe ohne diese beiden Details kann nicht inspiziert werden. Produkt Spezifikationen werden überarbeitet, und die auf der Bestellung genannte Ausgabe ist maßgebend. Nichts hier ist ein Ersatz für eine technische Freigabe oder für die zwischen Käufer und Lieferant vereinbarte Qualifizierungsprüfung.