W warunkach przemysłowych materiał nigdy nie jest wybierany przypadkiem. Podczas fazy projektowania należy dokładnie przeanalizować i ustalić charakterystykę materiałów, aby uniknąć późniejszych komplikacji w trakcie używania oraz uniknąć niepotrzebnych kosztów.
W warunkach przemysłowych materiał nigdy nie jest wybierany przypadkiem. Podczas fazy projektowania należy dokładnie przeanalizować i ustalić charakterystykę materiałów, aby uniknąć późniejszych komplikacji w trakcie używania oraz uniknąć niepotrzebnych kosztów. Jest to szczególnie istotne przy wyborze materiału, który ma być używany w rurze. Dzieje się tak, ponieważ niektóre rury podlegają znacznym naprężeniom mechanicznym, cieplnym lub chemicznym, w zależności od rodzaju przenoszonego medium, przy czym ciśnienie i temperatura odgrywają decydującą rolę. Materiał używany do produkcji rur ma wpływ na wszystkie operacje produkcyjne, w tym obróbkę skrawaniem. Skrawalność rury zależy bezpośrednio od materiału użytego do produkcji rury, a dla każdego materiału należy podjąć szczególne środki ostrożności w celu zapewnienia dobrej obróbki.
Obróbka jest wspólną operacją przy przygotowywaniu kawałka do spawania, gdzie na przykład końcówka rury musi być obrabiana pod określonymi kątami, tak że spaw może penetrować całą grubość materiału rurowego.
Standardowe rury stalowe są najczęściej stosowanymi rodzajami rur z powodu ich niskich kosztów i właściwości mechanicznych, które nadają się do szerokiego zakresu zastosowań. Rury stalowe są odporne, długotrwałe i odkształcalne. Oznacza to, że mogą być używane do zastosowań o znacznej temperaturze lub zmianach ciśnienia. Standardowe rury stalowe są również powszechnie stosowane w sytuacjach, w których uderzenia lub drgania mogą wpływać na rurociąg (na przykład drogi). Ponadto rury stalowe są dość łatwe do produkcji, zgięcia i cięcia.
Rury stalowe są jednak bardzo podatne na korozję, jeśli nie ma zastosowania profilaktyczna obróbka. Galwanizacja jest powszechnym zabiegiem antykorozyjnym; polega to na nakładaniu powłoki cynkowej na stalową rurę. Powłoka ta następnie utlenia się w miejscu, w którym stal się chroni, z tą jednak najważniejszą różnicą, że cynk bardzo szybko się utlenia.
Można łatwo obrobić stal niskostopową (tzn. o niskim poziomie węgla między 0,008% a 2,14%). Gdy tempo wzrostu węgla wzrasta, właściwości materiału (takie jak twardość lub odporność mechaniczna) mają tendencję do znacznego wzrostu. Jednakże obróbka stali o wysokim poziomie węgla jest trudniejsza.
Stal P91 jest stalą stopową o wysokiej zawartości chromu (9%) i molibdenu (1%). Dodanie chromu zwiększa mechaniczną wytrzymałość w wysokich temperaturach, a także odporność na korozję, a dodanie molibdenu poprawia odporność na pełzanie. Dla zwiększenia twardości materiału dodaje się małą ilość niklu i manganu. Stal P91 jest bardzo wrażliwa na zmiany w mikrostrukturze, które mogą wystąpić podczas nadmiernego nagrzewania. Te odmiany mikrostruktury mają tendencję do osłabienia materiału. Z tego powodu obróbka na zimno jest często preferowana przy cięciu tego materiału.
P91 została początkowo opracowana do produkcji rurociągów w elektrociepłowniach konwencjonalnych lub jądrowych, gdzie para opuszcza przegrzewacz kotła w nowoczesnej konwencjonalnej/ termalnej instalacji w temperaturze pomiędzy 570°C a 600°C pod ciśnieniem w zakresie od 170 do 230 barów. Oznacza to, że końcowe etapy przegrzania i rurociągów dostarczających parę do turbin muszą być w stanie wytrzymać te ekstremalne warunki. W takim przypadku duża odporność mechaniczna P91, stała w czasie, sprawia, że jest to właściwy wybór.
Wykorzystując P91 w takich okolicznościach, inżynierowie mogli zredukować grubość rurociągów, jednocześnie zwiększając temperaturę roboczą; z których wszystkie zwiększają ogólną skuteczność termodynamiczną takich obiektów przemysłowych.
Wysoka odporność mechaniczna stali P91 sprawia, że obróbka jej jest trudna. Dlatego narzędzia powinny być regularnie zmieniane w celu zapewnienia ich ostrości zaś prędkości cięcia powinny być niskie. Głębokość przejścia można również regulować, aby zwiększyć prędkość obróbki.
Stal nierdzewna dupleks składa się z nierdzewnej stali chromowej z dodanym niklem. Matryca zawiera zarówno ferryt, jak i austenit, stąd nazwa dupleks. Ten stop został zaprojektowany tak, aby zapewnić odporność na korozję i wytrzymałość na rozciąganie. Rury ze stali dupleks są powszechnie stosowane w platformach gazowych i naftowych, gdzie rurociągi są poddawane wysokiemu ciśnieniu i elementom solnym. Rury ze stali dupleksowej można także znaleźć w przemyśle z chlorowanymi produktami i kwasami, jak np. w przemyśle chemicznym lub farmaceutycznym. W ostatnich latach pojawiły się silniejsze stopnie stali dupleks pod nazwą super dupleks lub hiper dupleks.
Rury stalowe duplex są stosunkowo trudne w obróbce ze względu na ich wytrzymałość na rozciąganie i dużą plastyczność. Może to prowadzić do bardzo wysokich temperatur skrawania i odkształcenia plastycznego rury. W każdym przypadku oprzyrządowanie i zaciski muszą być wystarczająco sztywne i stabilne, aby obrabiać rurę ze stali dupleks.
Podobnie jak stal standardowa, stal nierdzewna składa się z żelaza i węgla, do którego dodano chromu. Po przekroczeniu pewnej proporcji chromu (10,5%) na powierzchni stali tworzy się warstwa tlenku chromu. Ta tak zwana „warstwa pasywna” jest chemicznie obojętna, odporna na korozję i stabilna.
Do poprawienia wytrzymałości mechanicznej (niklu) lub wysokiej temperatury (molibden, tytan, wanad, wolfram) można dodać inne pierwiastki.
Chociaż droższe niż standardowe rury stalowe, rury ze stali nierdzewnej są powszechnie stosowane w wielu gałęziach przemysłu (chemikalia, ropa naftowa, farmaceutyka, spożywczy, aeronautyka, stoczniowy itp.).
Ich popularność wynika z odporności na korozję i stabilności chemicznej, która sprawia, że rury ze stali nierdzewnej są odpowiednie do płynów, które nie mogą być zanieczyszczone (przemysł farmaceutyczny, przemysł spożywczy itp.) oraz do płynów korozyjnych (w szczególności przemysł chemiczny).
Skrawalność stali nierdzewnej jest w dużej mierze zależna od proporcji pierwiastków stopowych. Szczególnie wysoki udział chromu, niklu lub tytanu sprawia, że obróbka staje się trudniejsza, podczas gdy dodanie węgla lub siarki ułatwia obróbkę.
Krawędź tnąca musi być ostra, aby ułatwić oderwanie materiału i zmniejszyć siłę skrawania.
Narzędzie tnące musi być wystarczająco dobrze zmontowane, a sama maszyna musi być wystarczająco sztywna, aby podtrzymywać siły spowodowane przez cięcie; co do zasady, siły stosowane podczas cięcia stali nierdzewnej mogą być o ponad 50% wyższe niż w przypadku standardowej stali węglowej.
Większość nadstopów stosowanych do produkcji rur należy do zakresu superstopów opartych na niklu. Ten zakres obejmuje inconel i austenit, nazwany tak od producenta stopu.
Dlatego podstawą stopu jest nikiel, który może być stopiony z chromem, żelazem, tytanem lub aluminium. Stopy te mają te same zalety, co stale nierdzewne, ale w większym stopniu. W szczególności ich opór cieplny jest wyższy (około 900°C), podobnie jak ich odporność na korozję (korozja w jonach chloru, czystej wodzie i ośrodku kaustycznym). Są one znacznie droższe od standardowych stopów, ale jest to uzasadnione w zastosowaniach, w których bezpieczeństwo operatora stanowi podstawowe kryterium.
Rury wykonane z nadstopów opartych na niklu są stosowane w aeronautyce (np. w komorach spalania), w przemyśle chemicznym (ze względu na ich odporność na korozję), w inżynierii nuklearnej i w mniejszym stopniu w przemyśle spożywczym.
Nadstopy są uważane za bardzo trudne w obróbce. Można to przypisać kilku czynnikom. Po pierwsze należy pamiętać, że 70% ciepła jest zwracane bezpośrednio do narzędzia tnącego (w przeciwieństwie do 15% w przypadku stali standardowych). Dlatego ważne jest zachowanie ostrzenia ostrza podczas obróbki. Drugą komplikacją jest twardość materiału; w rzeczywistości żywotność narzędzia tnącego używanego do obróbki nadstopu może zostać skrócona do kilku minut, jeśli narzędzie nie ma wymaganej mocy lub jeśli prędkości i narzędzia są nieodpowiednie.
Tytan jest niezwykle interesującym metalem dla przemysłu. Tytan może być wykorzystywany do produkcji rur, które są lekkie, a jednocześnie wysoce odporne na korozję i mogą wytrzymać bardzo wysokie temperatury (600°C). Doceniane są również jego właściwości mechaniczne (odporność, zmęczenie i odejmowalność). Tytan jest jednak kosztowny, a to ogranicza jego wykorzystanie do konkretnych zastosowań. Generalnie tytan stosuje się w przemyśle lotniczym, gdzie jego niska gęstość w połączeniu z atrakcyjnymi właściwościami mechanicznymi sprawia, że jest to niezbędny materiał.
Ponieważ przewodność cieplna tytanu jest bardzo niska (około 10 razy niższa od stali), rozproszenie ciepła podczas obróbki jest stosunkowo słabe. Dlatego krawędź tnąca musi być odpowiednio schłodzona w celu uniknięcia wad obróbki.
W celu ułatwienia oderwania materiału należy zastosować ostre narzędzia, a tym samym zmniejszyć siłę skrawania.
Obróbka jest jeszcze trudniejsza w przypadku obróbki tytanu (np. obróbka przez strącanie, obecność chromu).
Aluminium jest bardzo powszechnie stosowane w przemyśle. Rury aluminiowe są niedrogie, łatwe w formowaniu i montażu. Są także lekkie i odporne na korozję, co czyni je naturalnym wyborem w przemyśle lotniczym, transportowym i budowlanym. Rury aluminiowe są również wykorzystywane do budowy rurociągów sprężonego powietrza.
Rury aluminiowe mają bardzo niski poziom twardości, a zatem są stosunkowo łatwe w obróbce. Kowalność aluminium może jednak powodować problemy (np. opiłki mogą powodować zacięcie maszyny). W takim przypadku najlepszą odpowiedzią jest zwiększenie prędkości cięcia, głębokości przebiegu i szybkości posuwu. Istnieje ryzyko odkształcania się rur aluminiowych podczas obróbki skrawaniem, jeśli narzędzie, w szczególności szczęki zaciskowe, nie jest prawidłowo wybrane.
Wysoka przewodność cieplna aluminium umożliwia dobre rozpraszanie ciepła. W ten sposób prędkość cięcia może być zwiększona bez zmniejszenia trwałości narzędzi.
Français 
English USA 
Deutsch 
Español 
Pусский 
中国 