Titaaniputken kovuus: HRB-, HRC- ja HV-arvot selitetty todellisiin sovelluksiin

Mitä kovuus todella mittaa titaaniputkessa

Kovuus on paikallisen plastisen muodonmuutoksen kestävyyden vertaileva mitta, ei materiaalin perusominaisuus. Titaaniputkessa se reagoi kolmeen vaikutukseen, jotka on erotettava ennen kuin mitään numeroa käytetään: seos- ja interstitiaalinen sisältö, erityisesti happi ja typpi; muodostumisesta jääneen kylmätyön määrä; ja testatun alueen kunto, olipa kyseessä perusmetalli, hitsaus tai lämmön vaikutusalue. Kaksi luokan 2 putkea, joilla on identtinen kemia, voivat siksi erota kymmenillä Vickers-pisteillä yksinkertaisesti siksi, että toinen lievitti stressiä ja toinen ei.

Myös seinämän paksuus tulee mittaukseen. Ohut seinä poikkeaa sisennyksen alle, joten lukema heijastaa alasin tukea ja putken geometriaa yhtä paljon kuin itse metallia. Kaikista letkujen kovuusmittauksista tulee siksi ilmoittaa asteikko, kuormitus ja käytetty standardi.

Tyypilliset kovuusalueet laadun ja kunnon mukaan

Taulukossa luetellaan yleisesti raportoidut vaihteluvälit hehkutetulle ja kylmätyöstetylle titaaniputkelle. Kovuus ei ole määritetty hyväksymisominaisuus putkelle ASTM B338:ssa, joten näitä lukuja käytetään prosessin ohjaukseen ja vertailuun, ei hyväksymiseen.

Vaa'at, muunnos ja moniselitteinen etäisyysloukku

Väitettä, jonka mukaan kovuus on HR30–HR40, ei voida käyttää spesifikaatiossa tai teknisessä raportissa, koska pelkkä HR ei ole asteikko. Titaaniputki raportoidaan normaalisti Rockwell B:ssä (HRB) 1/16 tuuman pallolla ja 100 kgf:lla, Rockwell C:ssä (HRC) timanttisisäkkeellä ja 150 kgf kovemmissa olosuhteissa, pinnallisissa 15N tai 30N ohuissa seinämissä ja Vickersissä (HV) mikrokovuusvyöhykkeissä ja mikrohitsausvyöhykkeissä. Menetelmävaatimukset tulevat ASTM E18:sta Rockwell-testaukseen ja ASTM E384:stä Vickers-mikroindentaatiolle.

Käytä HRB:tä hehkutetuissa putkissa aina noin 100 HRB:hen asti ja pinnallisia suomuja ohutseinämäisille putkille, koska alasimen ja seinämän taipuma voi vaikuttaa tavalliseen Rockwell-testiin.

Käytä HV 0,3 - HV 1 poikki hitsauksessa, koska vyöhykkeet ovat kapeita ja kuorman on oltava tarpeeksi pieni pysyäkseen kiinnostavan alueen sisällä.

Käsittele muunnettuja arvoja arvioina. Kovuuden vetolujuusmuunnostaulukot ovat likimääräisiä eivätkä koskaan korvaa vetokoetta ASTM E8:aan.

Merkitse aina asteikko, kuorma ja standardi arvon rinnalle, jotta tulos voidaan toistaa toisessa laboratoriossa.

Kylmätyö-, hehkutus- ja hitsausalueet

Muodostetun putken kovuus on suurelta osin ennätys sen termomekaanisesta historiasta. Kylmäveto tai pilgerointi lisää dislokaatiotiheyttä ja kovuutta suunnilleen suhteessa kokonaisvähennykseen; jännityksenpoistohehkutus 540 - 650 C:ssa vähentää jäännösjännitystä rajoitetun pehmennyksen kanssa; täysi hehkutus 650-750 C:ssa uudelleenkiteyttää rakenteen ja palauttaa kovuuden lähelle hehkutettua perusviivaa. Odotetun alueen ylittävä lukema oletettavasti hehkutetussa putkessa viittaa siis johonkin kolmesta syystä: riittämätön hehkutus, ylimääräinen interstitiaalinen sisältö sulatuksesta tai prosessoinnista tai pinnan happi- tai rautakontaminaatio.

Hitsaukset ovat monimutkaisempia. Fuusiovyöhyke on valurakenne, joka voi olla hieman pehmeämpi tai kovempi kuin perusmetalli jäähdytysnopeudesta ja kaasunkulutuksesta riippuen, kun taas HAZ näyttää usein korkeimmat arvot, koska siinä yhdistyy muunnettu rakenne ja korotetut välimainokset. Hyödyllinen tutkimus raportoi kolme numeroa hitsausta kohti, yksi jokaiselle vyöhykkeelle yhden liitoksen sijasta.

Sääteleekö kovuus käyttöikää?

Ei yksinään. Korkeampi kovuus tarkoittaa yleensä suurempaa lujuutta ja parempaa kestävyyttä mekaanisia vaurioita vastaan, mutta se tarkoittaa myös alhaisempaa sitkeyskykyä ja pienempiä muovauksen ja lämpösyklin sietokykyä. Lämmönvaihtimien ja prosessilinjojen putkien käyttöikää määräävät pääasiassa korroosionkestävyys, seinämän paksuus, puhtaus, hitsin laatu ja tukiväli. Kovuus ratkaisee silloin, kun kuluminen, eroosio tai mekaaniset vauriot ovat hallitsevia vikoja.

Tästä syystä putken ostotilausten tulee perustua sovellettavassa standardissa määriteltyihin ominaisuuksiin. ASTM B338 ohjaa vetolujuutta, myötörajaa, venymistä, litistymistä ja tarvittaessa hydrostaattista tai pyörrevirtatestausta. Kovuus voidaan lisätä sovituksi prosessinohjaustarkistukseksi, mutta sen ei pitäisi korvata kyseisiä testejä tai käyttää läpäisy- tai hylkäyskriteerinä ilman dokumentoitua perustetta.

FAQ

K: Onko titaaniputki kovempaa kuin teräsputki?
Ei absoluuttisesti. Hehkutettu titaani on pehmeämpää kuin karkaistu teräs ja verrattavissa moniin ruostumattomiin teräksiin tai pehmeämpi kuin monet. Sen etuja ovat lujuus painoyksikköä kohti ja korroosionkestävyys, ei kovuus.

K: Mitä titaanin lukema 30-40 HRC tarkoittaa?
Se on epätavallinen hehkutetulle putkelle ja viittaa virheelliseen-mittakaavaan, voimakkaasti kylmäkäsiteltyyn tai saastuneeseen pintaan tai sisennys- ja tukiongelmaan. Mittaus tulee toistaa ilmoitetulla asteikolla ja standardilla.

K: Voiko kovuus varmistaa, että putki on täysin hehkutettu?
Prosessin ohjauksena kyllä. Tasaiset arvot lähellä sovittua perusviivaa osoittava poikki osoittaa, että uudelleenkiteytyminen on päättynyt, mutta vetotestaus ASTM E8:aan on edelleen muodollinen hyväksymisreitti.

K: Miksi hitsi on joskus korkeampi kuin perusmetalli?
Koska HAZ yhdistää muunnetun mikrorakenteen hapen ja typen keräämiseen-, ja koska jäännösjännitys ja nopea jäähtyminen lisäävät kovettumista kapealla siirtymäalueella.

K: Kovettaako kiillotus putken pinnan?
Mekaaninen kiillotus voi muodostaa matalan kylmämuokatun kerroksen, joka nostaa hieman lähellä{0}}pinnan mikrokovuutta. Se ei muuta putken rungon ominaisuuksia, mutta se voi vaikuttaa Vickersin liikeradan ensimmäisiin mikrometriin.