Nahtloses 3Al-2,5V-Titanrohr - Inspektion und Prüfung

Bei kritischen Rohranwendungen, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, müssen die Rohre nicht nur von sehr hoher Qualität sein, sondern die Prüf- und Inspektionsmethoden müssen auch die Gewissheit bieten, dass alle Spezifikationsanforderungen erfüllt wurden. Die Test- und Prüfverfahren müssen den Industriestandards entsprechen, und die Messungen müssen präzise und genau sein. Um die Qualität der Rohre zu gewährleisten, müssen die Spezifikationen und Prüfverfahren im Qualitätssicherungsplan klar definiert sein, und die Aufzeichnungen müssen zu jeder Rohrcharge rückverfolgbar sein. Diese Aufzeichnungen werden viele Jahre lang aufbewahrt, um die Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten, falls während der Nutzungsdauer der Rohre Probleme auftreten sollten.

FD Titanium verfügt über mehr als 10 Jahre Erfahrung mit nahtlosen 3Al-2,5V-Rohren, die den Spezifikationen AMS4943 und AMS4945 entsprechen. Wenn Sie Fragen oder Anforderungen haben, kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail oder hinterlassen Sie eine Nachricht unten.

Inspektion für 3Al-2,5V-Röhre

Alle Die Rohre jeder Charge werden auf die Einhaltung der Maßtoleranzen, die Oberflächenbeschaffenheit und die Freiheit von offensichtlichen optischen Mängeln geprüft. Nahezu alle Spezifikationen verlangen heute, dass jedes Rohr in seiner gesamten Länge allen Aspekten des Prüfverfahrens unterzogen wird. Nur in seltenen Fällen wird bei Produkten der Hydraulikrohrqualität eine Stichprobenprüfung durchgeführt.

Sichtprüfung für 3Al-2.5V Röhre

Die Sichtprüfung der Schläuche ist der erste Schritt des Prüfverfahrens. Sie wird auch kurz vor dem Verpacken noch einmal durchgeführt, um die ordnungsgemäße Kennzeichnung, die Sauberkeit und eventuelle Handhabungsschäden, die nach der ersten Inspektion aufgetreten sein könnten, zu überprüfen.

Für die Prüfung der Rohrmaße gibt es verschiedene Methoden, darunter: Handmikrometer, Luftdruckmessgeräte, Lasermikrometer oder Ultraschallprüfung (UT). Die Wahl der Prüfmethode hängt von der Bedeutung der Abmessungen für die Anwendung der Rohre ab. Bei Hydraulikschläuchen für die Luft- und Raumfahrt, bei denen die Kontrolle der Abmessungen sowohl für die Leistung der Schläuche als auch für das Biegen und die Befestigung der Anschlussstücke wichtig ist, ist die beste Methode die dreidimensionale Ultraschallprüfung.

Ultraschall-Dimensionsprüfung für 3Al-2.5V-Rohr

Die Ultraschall-Dimensionsprüfung ermöglicht es, die gesamte Länge des Rohrs in einem engen Spiralmuster zu prüfen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Maßtoleranzen (Durchmesser und Wanddicke) über das gesamte Rohr eingehalten werden. Die Messung mit dem Mikrometer ist kostengünstiger als die UT-Dimensionsprüfung, ermöglicht jedoch nur eine punktuelle Überprüfung des Außendurchmessers und kann die Wanddicke nur an den Enden des Rohrs messen.

Bei der Ultraschallprüfung der Abmessungen wird das Rohr in einem Wasserbad auf einer spiralförmigen Bahn zwischen zwei gegenüberliegenden Wandlern hindurchgeführt. Der Außendurchmesser des Rohrs kann durch die genaue zeitliche Abstimmung der Reflexionen an den Außenflächen des Rohrs bestimmt werden. Die gleichen Schallstrahlen durchdringen auch die Rohrwand und messen die Wanddicke; auch hier wird das Intervall zwischen den Reflexionen von den beiden Seiten der Rohrwand genau getaktet. Ein kleiner Mikroprozessor in der Prüfanlage subtrahiert die beiden Messungen der Wanddicke auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrs von der OD-Messung, um den Innendurchmesser zu erhalten. Die Signale für den Außendurchmesser, den Innendurchmesser und die Wanddicke können auf einem CRT-Bildschirm angezeigt und auf Millimeterpapier oder einer Magnetplatte aufgezeichnet werden. Bei FD Titanium besprüht das Gerät außerdem automatisch jeden Teil des Rohrs, der von den festgelegten Grenzwerten abweicht, mit farbiger Tinte, die die Art der Abweichung kennzeichnet.

Die Fehlererkennung erfolgt durch den Ultraschallprüfkopf, da der größte zulässige Fehler an der Außenfläche viel zu klein ist, um visuell gesehen zu werden, und auch die Innenfläche abgetastet werden muss. Die zulässigen Fehler müssen kleiner als 0,05 mm (0,002 Zoll) in der Tiefe und weniger als 1,5 mm (0,060 Zoll) in der Länge sein. Die Fehlersuche erfolgt auf die gleiche Weise wie die Ultraschall-Maßprüfung und kann gleichzeitig durchgeführt werden. Bei der Fehlersuche werden jedoch vier Prüfköpfe eingesetzt: zwei in Längsrichtung, einer in jeder Richtung entlang des Rohrs, und zwei in Umfangsrichtung um das Rohr herum, ebenfalls in jeder Richtung.

Ultraschallgeräte werden anhand eines "Normals" kalibriert, d. h. eines Rohrabschnitts mit Kerben einer bestimmten Größe, die durch Funkenerosion hergestellt wurden. Diese Kerben im Normal erzeugen eine Schallreflexion, die vom Gerät gemessen wird. Die Amplitude dieser Standardreflexionen bildet die Grundlage für die Annahme oder Ablehnung des Rohrs. Bei der Fehlersuche ist die Spiralbahn so angeordnet, dass 100 Prozent der Rohroberfläche und des Volumens von Schallwellen in allen vier Richtungen abgetastet werden. Die von einem Fehler im Rohr reflektierte Schallmenge wird mit der Reflexion von der Kerbe in der Norm verglichen, und jede Anzeige, die den festgelegten Wert übersteigt, wird mit dem Farbspray markiert und beim Ablängen entfernt. Rohre können je nach Rohrgröße mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 Metern pro Stunde auf Abmessungen und Fehler geprüft werden. Rohre mit kleinen Oberflächenfehlern oder Maßabweichungen können manchmal nachbearbeitet werden, um den Zustand zu korrigieren, und werden dann vor der Abnahme erneut vollständig geprüft.

Losprüfung für 3Al-2,5V-Röhre

Die Proben für die zerstörende Prüfung werden dem Los entnommen, wie in der Spezifikation vorgeschrieben. Zur Feststellung der Konformität mit den Anforderungen wird eine Vielzahl von Prüfverfahren eingesetzt. Die Häufigkeit der Probenahme variiert je nach Test und Losgröße, aber im Allgemeinen werden zwei oder drei Proben aus jedem Los getestet, um die Konformität festzustellen.

Chemie für 3Al-2,5V-Röhre

Die chemische Chargenprüfung beschränkt sich im Allgemeinen auf die interstitiellen Gase: Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Die anderen Legierungselemente und Verunreinigungen werden an Proben aus dem Rohblock bestimmt, aus dem das Rohr hergestellt wurde.

Zugprüfung für 3Al-2,5V-Röhre

Längszugversuche, die bei Raumtemperatur durchgeführt werden, sind die am häufigsten verwendeten mechanischen Prüfungen. Bei dieser Prüfung werden die endgültige Zugfestigkeit, die 0,2 Prozent Offset-Streckgrenze und die Bruchdehnung bestimmt. Die strikte Einhaltung der Anforderungen an die Dehnungsgeschwindigkeit ist für die Erzielung korrekter Werte in diesem Test unerlässlich. Die Streckgrenze steigt mit zunehmender Dehnungsrate deutlich an. Die im Zugversuch beobachtete Dehnung nimmt mit abnehmendem Durchmesser des geprüften Rohrs ab, wenn die Messlänge, in der Regel 2 Zoll (50 mm), nicht ebenfalls verringert wird. Die meisten Spezifikationen berücksichtigen die Auswirkungen dieses Schlankheitsverhältnisses nicht und geben für alle Rohrdurchmesser den gleichen Dehnungswert an. Andere Spezifikationen, wie z. B. AMS 5561, geben unterschiedliche Werte für verschiedene Durchmesser an. Ein anderer Ansatz besteht darin, den Dehnungswert konstant zu lassen, aber die Messlänge zu variieren, mit der er bestimmt wird. In diesem Fall ist der Wert der Messlänge normalerweise das Vierfache des Rohrdurchmessers. Das Schlankheitsverhältnis ist in der ASTM E-8 anerkannt, in der das Verhältnis von Messlänge zu Probendurchmesser auf vier festgelegt ist. Rohre mit großem Durchmesser können mit einer aus der Rohrwand geschnittenen Zugprobe geprüft werden, wie in ASTM E-8 beschrieben. Proben dieses Typs liefern ein genaues Maß für die Bruch- und Streckgrenze, zeigen aber viel niedrigere Werte für die Dehnung als das gleiche Rohr, wenn der gesamte Querschnitt geprüft wird.

Biegetest für 3Al-2,5V-Röhre

Üblich ist eine Biegeprüfung, bei der das Rohr um 180 Grad um eine Matrize gebogen wird, um eine U-Form mit einem Mittellinienradius zu erzeugen, der dreimal so groß ist wie der Rohrdurchmesser. Risse oder eine übermäßige Ovalisierung des Rohrs im gebogenen Bereich sind nicht zulässig. Diese Prüfung erfordert sehr spezielle Werkzeuge für jede zu biegende Rohrgröße. Für jede zu prüfende Rohrgröße werden Matrizen zum Formen der Biegung und Dorne zum Abstützen der Rohrinnenseite während des Biegens benötigt. Ein zu großes Spiel zwischen Rohr und Dorn führt zu schlechten Biegungen. In einigen Fällen werden spezielle Kugel- oder Ringdorne benötigt, um die erforderlichen Biegungen durchzuführen. Auch die Schmierung ist wichtig, ebenso wie die Technik und die Werkzeugausstattung. Die Prüfung wird auf einer Anlage durchgeführt, wie sie auch zum Biegen von Hydraulikrohren in der Produktion verwendet wird.

Fackeltest für 3Al-2,5V-Röhre

Häufig wird ein Bördelversuch vorgeschrieben, bei dem am Ende der Rohrprobe ein konisches Ende geformt wird. Die übliche Anforderung besteht darin, dass eine bestimmte Durchmessererweiterung mit einem bestimmten Konuswinkel erreicht werden muss, ohne dass bei der Betrachtung der Probe mit 5-facher Vergrößerung Risse auftreten. Die für Stahl oder Aluminium entwickelten Flare-Konfigurationen wurden in frühen Titan-Spezifikationen herangezogen. Aufgrund der starken Anisotropie von Rohren aus Titanlegierungen unterscheiden sich die Konfigurationen, die Titan bei der Aufweitung auf einen Konus annimmt, jedoch erheblich von denen aus Stahl oder Aluminium. Der Radius an der Wurzel des Bördelkegels muss größer sein, um das anisotrope Verhalten von Titan zu berücksichtigen. Die Prüfung der Bördelung ist eine der Anforderungen, bei der die Wandstärke berücksichtigt werden muss. Das Bördeln kann mit einer Vielzahl von Techniken und Geräten durchgeführt werden, die jeweils eine andere Bewertung der Duktilität aufgrund der Art der Verformung des Metalls bei der Herstellung der Bördelung vornehmen. Da Bördelformstücke nicht mehr weit verbreitet sind, ist die Prüfung nur noch von begrenztem Interesse, obwohl sie immer noch Bestandteil vieler Spezifikationen ist.

Abflachungstest für 3Al-2,5V-Röhre

Ein Abflachungsversuch wird ebenfalls als Indikator für die Duktilität verwendet. Dabei wird entweder ein kompletter Querschnitt des Rohrs oder ein halber Abschnitt zwischen parallelen Platten abgeflacht, bis ein bestimmtes Maß zwischen den Platten erreicht ist. Auch in diesem Fall ist das Kriterium für die Akzeptanz die Abwesenheit von Rissen bei einer Betrachtung mit 5- bis 20-facher Vergrößerung. Wie der Flare-Test birgt auch dieser Test Probleme bei der Durchführung und Auswertung. Das Rohr bleibt nicht immer in Kontakt mit den parallelen Platten, während es abgeflacht wird, sondern neigt dazu, in der Mitte des Abschnitts eine umgekehrte Biegung zu bilden, wie in Abbildung 7-5 dargestellt. In diesem Bereich bilden sich Risse, und es ist gängige Praxis, das Abflachen zu beenden, wenn die Rückbiegung auftritt. Rohre mit relativ dicken Wänden sind besonders anfällig für das Phänomen der Rückwärtsbiegung. Auch die Schmierung und die Vorbereitung der Probenränder von geteilten Proben wirken sich stark auf die Ergebnisse dieser Prüfung aus, da sie die Dehnungsmuster in der Rohrprobe verändern.

Druckprüfung für 3Al-2,5V-Röhre

Druckfestigkeitsprüfungen sind eine weitere häufige Anforderung an Hydraulikschläuche. Bei dieser Prüfung wird eine Schlauchprobe von innen mit Druck beaufschlagt, um in den Schläuchen eine Spannung zu erzeugen, die weit über die im Betrieb auftretende Spannung hinausgeht. Nach der Druckbeaufschlagung wird die Probe auf Ausbeulungen oder andere örtliche Anzeichen für ein Nachgeben untersucht. Ein Bersten während der Prüfung stellt ganz offensichtlich ein Versagen dar. Eine Variante dieser Prüfung, bei der das Rohr bis zum Versagen unter Druck gesetzt und der Versagensdruck oder die berechnete Versagensspannung aufgezeichnet wird, wird seltener angewandt. Auch hier gilt, dass bei dickwandigen Proben der Druck auf etwa 138 MPa (20.000 psi) begrenzt werden muss, da einfache Endstücke keinen höheren Druck aushalten.

Sauberkeitstest für 3Al-2,5V-Röhre

Sauberkeitstests, bei denen eine Probe des fertigen Rohrs in Längsrichtung geteilt und dann eine Hälfte in Säure geätzt wird, um sie mit der Hälfte im Originalzustand zu vergleichen, sind ein üblicher Test für Oberflächenverunreinigungen. Dieser Test erinnert an frühere Zeiten, als Vakuumöfen nicht so zuverlässig die Oxidationsfreiheit während der Wärmebehandlung gewährleisteten wie heutige Vakuumöfen.

Kontraktiles Dehnungsverhältnis (CSR) für 3Al-2,5V-Röhre

Der große Einfluss der kristallographischen Textur auf die Eigenschaften von Rohren macht diese Eigenschaft sehr wichtig, wie in Abschnitt 5 erläutert wurde. Die Bestimmung des CSR ist ein relativ neuer Test, der jetzt zur Spezifizierung der Textur in Produktspezifikationen verwendet wird. Das kontraktile Dehnungsverhältnis oder CSR wird durch sorgfältige Messungen an einer Zugprobe bestimmt. Der Probekörper wird mit Layout-Tinte beschichtet, und in die Tinte werden in Abständen von einem Zoll Umfangslinien geritzt. Die Längslinien werden in 90-Grad-Schritten eingeritzt, um den Durchmesser zu bestimmen. Der Abstand zwischen den umlaufenden Ringen wird sorgfältig auf 0,0005 Zoll (0,01 mm) genau gemessen. Die Durchmesser werden auf 0,0025 mm (0,0001 Zoll) genau gemessen. Die Probe wird dann in einer Zugmaschine auf 4 % Dehnung gedehnt. Nach der Entnahme der Probe aus der Prüfmaschine werden die Messungen wiederholt. Die Genauigkeit beim Anreißen der Linien und bei der Durchführung der Messungen ist von entscheidender Bedeutung, wenn reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden sollen. In Abbildung 7-6 ist eine Vorrichtung zum Anreißen und Messen der Probe dargestellt. Ein Lasermikrometer ist eine sehr bequeme und genaue Methode, um den genauen durchschnittlichen Durchmesser der Probe zu bestimmen. Der Durchmesser muss auf 0,0025 mm (0,0001 Zoll) genau gemessen werden, da diese Messung den größten Einfluss auf den zusammengesetzten CSR-Wert hat. Messungen mit einem gewöhnlichen Handmikrometer sind für diesen Test nicht genau genug. Das kontraktile Dehnungsverhältnis ist die plastische Dehnung in Umfangsrichtung geteilt durch die plastische Dehnung in Dickenrichtung. Die Dehnung in Umfangsrichtung wird direkt als Änderung des Durchmessers gemessen, aber die Änderung der Wanddicke ist zu klein und schwer genau zu messen, so dass sie aus den Dehnungen in Längs- und Umfangsrichtung und der Annahme berechnet wird, dass das Volumen des Prüfkörpers konstant bleibt. Das CSR-Prüfverfahren ist in AS 4076 beschrieben.

Metallurgische Tests für 3Al-2,5V-Röhre

Das Mikrogefüge des Rohrmaterials wird manchmal entweder als Korngröße gemäß ASTM E-112 oder einfach als Test zur Identifizierung großer alphastabilisierter Körner angegeben, die auf eine Verunreinigung mit Sauerstoff hinweisen. Kaltverformte, spannungsarm gemachte Rohre aus Titanlegierungen haben ein komplexes, fließendes Gefüge, das sich nicht mit den ASTM-Korngrößentabellen oder den für andere Werkstoffe weit verbreiteten alternativen Methoden bewerten lässt. Das Gefüge der Rohre ist durch die Kaltverformung länglich und erschwert die Auswertung. Wenn das Gefüge eine wichtige Eigenschaft ist, sollte eine Reihe vergleichbarer Standardgefüge festgelegt werden, um sicherzustellen, dass die gewünschten Merkmale erhalten werden.

Auswahl der Tests für 3Al-2,5V-Röhre

Die Auswahl der Tests, die die Anforderungen der Anwendung korrekt widerspiegeln, ist eine komplexe Aufgabe, da viele Kombinationen angegeben werden können. Es liegt auf der Hand, dass sich die Duktilität mit zunehmender Festigkeit verringert. Die Duktilität, die mit dem Zugversuch, dem Bördelversuch und dem Abflachungstest gemessen wird, ist sehr unterschiedlich. Jeder Test zeigt die Duktilität in einer anderen Richtung an. Titan ist ein anisotropes Material, und die Herstellung von Rohren verstärkt diese Eigenschaft noch. Die mechanischen Eigenschaften sind in Längsrichtung ganz anders als in Umfangsrichtung. Die Prüfanforderungen müssen auf die Endanwendung zugeschnitten sein, um Rohre mit den besten Eigenschaften zu erhalten. Allzu oft wird dieser Aspekt bei der Beschaffung vernachlässigt, da eine einzige Spezifikation für viele verschiedene Anwendungen verwendet wird. Titanrohre können eine Vielzahl von Eigenschaften aufweisen, wenn die Anforderungen der Anwendung dem Rohrhersteller mitgeteilt werden.