הבסיס החומרי: צינור ASTM A179
צינור האב להרחבה חמה הוא בדרך כלל צינור פחמן קר-נמשך ללא תפרים- המיוצר לפי ASTM A179/A179M, התקן עבור מחליף חום וצינור מעבה. הדרגה נמוכה במתכוון בפחמן, 0.06-0.18%, עם מנגן 0.27-0.63% וזרחן וגופרית כל אחד 0.035% לכל היותר. חוזק מתיחה מינימלי הוא 325 MPa, חוזק תפוקה מינימלי הוא 180 MPa, והתארכות מינימלית היא 35%, עם תקרת קשיות של 77 HRB עבור משפחת צינורות הדוודים. השילוב הזה של התארכות גבוהה וקשיות נמוכה הוא מה שהופך את הצינור למתאים לפעולת גיבוש ולא רק לשירות לחץ.
כיצד פועלת Push-Type Hot Expanding
התרחבות חמה מסוג Push- משתמשת בשלושה אלמנטים: ציר פנימי חרוטי, סליל חימום אינדוקציה המקיף את הצינור באזור העיוות, ודוחף הידראולי שמניע את הצינור קדימה. צינור ההורה הקר ממוקם מעל המדרל ונדחף דרך הסליל. ככל שהצינור מתקדם, החלק המחומם עובר על הקונוס המתרחב והקוטר גדל בהדרגה לגודל המדרל, כך שהדופן מעוותת ומדללת בזמן שהמתכת זורמת לאורך החרוט.
המנגנון שהופך את התהליך לעבודה הוא פיצוי זרימת מתכת. חומר דחוס על הקשת הפנימית זורם לכיוון האזור החיצוני הדק יותר, מה שמקזז חלקית את דילול הקיר שנגרם מהגידול בקוטר. ללא זרימה זו, הרחבה תדלדל את הקיר ביחס ישר לעלייה בקוטר והצינור המוגמר ייכשל בחובת הלחץ שעבורה הוזמן.
פרמטרי תהליך השולטים באיכות
| פָּרָמֶטֶר | השפעה על המוצר |
|---|---|
| יחס הרחבה | קובע את קוטר צינור האב ההתחלתי ואת כמות דילול הקיר שיש לפצות |
| טמפרטורת חימום אינדוקציה | שולט במתח הזרימה; נמוך מדי והמתכת נקרעת, גבוהה מדי וצמיחת גרגירים מפחיתה את הקשיחות |
| מהירות דחיפה | שולט בזמן ההשריה באזור המחומם ולכן אחידות הטמפרטורה סביב ההיקף |
| זווית חרוט מונדל | שולט בקצב המתח ליחידת אורך ובגימור פני השטח של החלק המורחב |
| אורך הגליל ומצב עצירה | שולט על אורך החלק המורחב ואזור המעבר |
יחס ההתרחבות הוא המספר היחיד החשוב ביותר. זהו היחס בין הקוטר החיצוני המוגמר לקוטר החיצוני של האב. תרגול סדנאות לפלדת פחמן שומר על יחס זה ברצועה מתונה, מכיוון שמנגנון הפיצוי מאבד אפקטיביות ככל שהיחס עולה וכבר לא ניתן לשחזר את דילול הקירות. כאשר יש צורך במדרגה גדולה- בקוטר, בטוח יותר לציין דופן אב עבה יותר ולקבל צינור גמור כבד יותר מאשר לדחוף צינור אב דק דרך התרחבות אגרסיבית.
גודל, סובלנות וכלי עבודה
מכיוון שערכת הכלים מורכבת רק מהדופן, הצינור ומתקני איתור, התהליך הופך במהירות בין גדלים. ראשי הליבה ניתנים להחלפה עבור-מפרט רב, אצווה קטנה ועבודה בזמן אספקה קצר, וזו הסיבה שצינור מורחב חם נפוץ בגדלים לא-סטנדרטיים של מחליפי חום. החיסרון- הוא שיש להסכים על סובלנות קוטר ועובי דופן בשרטוט: הקטע המורחב מתנהג בצורה שונה מההורה המצויר-קר, ואזור המעבר בין חלקים מורחבים לחלקים לא מורחבים צריך אורך מוגדר אם הצינור מתגלגל ליריעת צינור.
בדיקת הצינור המורחב המוגמר
הצינור המוגמר נבדק לאיתור עובי הדופן על ידי מדידה קולית במיקומים מוגדרים, מכיוון שלא ניתן לזהות כתם דק מקומי בבדיקת קוטר. בדיקה מכנית מאמתת כי חוזק מתיחה, חוזק תפוקה, התארכות וקשיות נשארים בתוך הדרישות של ASTM A179/A179M לאחר המחזור התרמי, והמבחן הבלתי-הרסני הוא מבחן הידרוסטטי או זרם מערבולת לפי הדרישות הכלליות של ASTM A1016/A1016M. ישרות וסגלגלות נמדדות לאחר הקירור, מכיוון ששניהם מושפעים מהמחזור התרמי ומהאיפוק המופעל במהלך הדחיפה.
שאלות נפוצות
Q:מהו צינור מורחב חם?
ת: צינור שנוצר על ידי דחיפה של צינור אב נמשך קר- מעל ציר חרוטי בזמן שסליל אינדוקציה מחמם את אזור העיוות, מגדיל את הקוטר לגודל מוגדר.
Q:איזה תקן מכסה את צינור האב?
ת: ASTM A179/A179M עבור מחליף חום פחמן וצינור מעובה-נמשך ללא תפרים-נמוך, עם דרישות כלליות של ASTM A1016/A1016M.
Q:מדוע עובי הדופן משתנה במהלך ההרחבה?
ת: הגדלת הקוטר מותחת את ההיקף ומדללת את הקיר; חלק מההפסד מוחזר על ידי זרימת מתכת לאורך קונוס המדרל, אך הפיצוי אינו שלם.
Q:מהי ההתארכות המינימלית של צינור A179?
ת: מינימום 35%, עם חוזק מתיחה מינימלי של 325 מגפ"ס וחוזק תפוקה מינימלי של 180 מג"פ, וזה מה שמאפשר את פעולת הגיבוש.
Q:כיצד מאומתים דילול קיר על צינור מוגמר?
ת: על ידי מדידת עובי דופן על-קולית במיקומים מוסכמים, בתוספת בדיקות מידות על ישרות וסגלגלות לאחר קירור.