부족시기에 따른 유압튜브 생산 동향, 2부

윈 컨스(Wynn Kearns), 인디애나 튜브 코퍼레이션(Indiana Tube Corp.)

편집자 주: 이 기사는 고압 응용 분야용 소구경 유체 이송 라인의 시장 및 생산에 관한 2부작 시리즈 중 두 번째 기사입니다. 1부에서는 이러한 응용 분야에 사용되는 기존 제품의 국내 공급 상황에 대해 논의했는데, 이는 부족합니다. 2부에서는 이 시장에 사용되는 두 가지 색다른 제품에 대해 설명합니다.

자동차공학회에서 지정한 두 가지 유형의 용접 유압 튜빙(SAE-J525 및 SAE-J356A)은 공통 출처를 공유하며 서면 사양도 마찬가지입니다. 편평한 강철 스트립은 폭에 맞게 절단되고 롤 성형을 통해 튜브로 형성됩니다. 스트립 가장자리를 핀 롤 툴링으로 연마한 후 튜브를 고주파 전기 저항 용접으로 가열하고 압력 롤 사이에서 단조하여 용접 이음을 만듭니다. 용접 후 OD 플래시는 일반적으로 텅스텐 카바이드로 만들어진 고정 도구를 사용하여 제거됩니다. ID 플래시는 고정된 도구로 제거되거나 설계된 최대 높이로 제어됩니다.

용접 프로세스에 대한 이러한 설명은 일반적이며 실제 제조에는 많은 작은 프로세스 차이가 존재합니다(그림 1 참조). 그럼에도 불구하고 이 둘은 많은 기계적 특성을 공유하고 있습니다.

튜브 파손 및 일반적인 파손 모드는 인장 하중 또는 압축 하중으로 분류될 수 있습니다. 대부분의 재료에서 인장 시 파손은 압축 시보다 낮은 응력 값에서 발생합니다. 즉, 대부분의 재료는 인장보다 압축이 훨씬 더 강합니다. 콘크리트가 한 예이다. 압축에는 꽤 강하지만 내부 철근망(철근)으로 타설하지 않으면 꽤 쉽게 부서집니다. 이러한 이유로 강철은 최대 인장 강도(UTS)를 결정하기 위해 인장 하중 하에서 테스트됩니다. 세 가지 유압 튜빙 사양 모두 UTS 310MPa(45,000PSI)라는 비슷한 요구 사항을 갖습니다.

압력튜빙은 수압에 견딜 수 있는 능력이 필요하기 때문에 별도의 계산과 파괴시험인 파열시험이 필요할 수 있습니다. 계산을 통해 벽 두께, 재료의 UTS 및 OD를 고려한 이론적 최종 파열 압력을 결정할 수 있습니다. J525 튜브와 J356A 튜브는 동일한 치수를 가질 수 있으므로 유일한 변수는 UTS입니다. 일반적인 인장 값인 50,000PSI를 제공하며 예상 파열 압력은 0.500 x 0.049인치입니다. 튜브는 두 제품 모두 동일합니다: 10,908 PSI.

계산을 통해 동일한 결과가 예측되지만 실제 적용 시 한 가지 차이점은 실제 벽 두께와 관련됩니다. J356A에서 ID 용접 플래시는 사양에 설명된 대로 튜브 직경을 기준으로 최대 치수로 제어됩니다. 플래시가 제거된 제품인 J525의 경우 플래시 스카핑 공정에서 의도적으로 ID를 약 0.002인치 정도 줄여 용접 영역의 국부적인 벽이 얇아지는 경우가 많습니다. 나중에 냉간 가공을 통해 벽 두께가 채워지더라도 잔류 응력 및 결정 방향은 모재와 다를 수 있으며 벽 두께는 J356A로 지정된 유사한 튜브보다 약간 얇을 수 있습니다.

이는 실제로 J356A에 비해 J525에 대해 더 낮은 버스트 압력 시나리오를 생성할 수 있습니다.

튜브의 최종 용도에 따라 주로 단일 벽 플레어 엔드 형태의 경우 잠재적인 누출 경로를 제거하기 위해 ID 플래시를 제거하거나 평평하게(또는 매끄럽게) 만들어야 합니다. J525는 매끄러운 ID를 갖고 있으므로 누출 경로가 발생할 가능성이 없다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있지만 이는 오해입니다. J525 튜브는 부적절한 냉간 가공으로 인해 ID 줄무늬가 생겨 연결부에서 누출 경로가 발생할 수 있습니다.

플래시 제거는 ID 벽에서 용접 비드를 자르는 것(또는 긁는 것)으로 시작됩니다. 롤러로 지지되는 맨드렐에 고정된 스카핑 도구는 용접 스테이션을 지나 튜브 내부에 위치합니다. 스카핑 도구가 용접 비드를 제거하는 동안 롤러는 용접 스패터 조각을 부주의하게 굴려 튜브 ID 표면으로 밀어 넣습니다(그림 2 참조). 이는 스카이브 또는 연마된 튜빙과 같이 가볍게 가공된 튜빙의 경우 문제입니다.