ES2294013T3 - Tuberia de suministro de petroleo de acero inoxidable. - Google Patents

Tuberia de suministro de petroleo de acero inoxidable. Download PDF

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Abstract

Un método para producir un tubo de llenado de combustible que tiene un extremo de suministro de combustible con una parte expandida hecha de una tubería de acero inoxidable austenítico con una dureza Vickers de 180 HV o menor y un coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n) de 0, 49 o menor, en el que dicha parte expandida está formada por múltiples etapas de compresión con punzón. 1 14

Description

Tubería de suministro de petróleo de acero inoxidable.
Aplicación industrial
La presente invención se refiere a un tubo de llenado de combustible para un automóvil, que está formado por una tubería de acero inoxidable expandida sin grietas para reservar el combustible sin difusión a largo plazo.
Antecedentes de la invención
Un tubo de llenado de combustible para un automóvil se ha hecho de una tubería de acero soldada, y se forma en su extremo una abertura de suministro de combustible. La abertura de suministro de combustible se forma presionando con un proceso de punzonado o abombado para expandir un extremo de una tubería de acero soldada, aunque la tubería de acero a menudo se agrieta en la parte formada. Como consecuencia, hay una gran demanda para proporcionar una tubería de acero soldada con una buena conformabilidad.
El tubo de llenado de combustible se instala en un automóvil, en el estado en el que se acopla con un tanque de combustible. Si el tubo de llenado de combustible es poco hermético, la gasolina evaporada se difunde al aire libre. La difusión de gasolina se evitará para el mantenimiento de una atmósfera limpia, pero no puede inhibirse usando un tubo de llenado de combustible convencional hecho de resina sintética. Otro tipo de tubo de llenado de combustible, que está hecho de una tubería expandida de acero no aleado en su extremo, recubierta con una capa de cromo y recubierta adicionalmente con una película de pintura, no siempre se protege de la corrosión, cuando se expone a una atmósfera corrosiva tal como una zona salada. La corrosión ocurre también dentro del tubo de llenado de combustible, que se expone a una atmósfera corrosiva que contiene un ácido orgánico tal como gasolina desnaturalizada o combustible alcohólico, y provoca la aparición de picaduras y agujeros abiertos en el extremo. Por consiguiente, el tubo de llenado de combustible pierde drásticamente su estanqueidad.
Para superar estas desventajas, se ha investigado y examinado la aplicabilidad del acero inoxidable, es decir, un material resistente a corrosión representativo a un tubo de llenado de combustible, para el mantenimiento de la estanqueidad a largo plazo. El acero inoxidable es muy resistente a corrosión sin necesidad de metalizarlo o pintarlo, aunque es duro y fácilmente endurecible por acritud comparado con el acero no aleado. Debido a las características materiales, una tubería de acero inoxidable es difícil de formar a una forma predeterminada sin grietas en su parte expandida.
En el documento EP 0 727 502 una lámina de acero cromado con excelente conformabilidad por presión se sugiere para la embutición profunda de un tanque de combustible de automóvil.
Por cierto, los tubos de llenado de combustible, que están hechos de una tubería de acero expandida con pequeño diámetro, se usan en ocasiones como respuesta a automóviles más ligeros. Sin embargo, una abertura de suministro de combustible no cambia de tamaño con un diámetro interno de 50 mm aproximadamente, independientemente del tamaño de una lámina de acero. Como una tubería de acero necesariamente se forma en su extremo con una gran proporción de expansión en este caso, se demanda encarecidamente un material de acero de excelente conformabilidad.
Sin embargo, no hay una propuesta para proporcionar una tubería de acero inoxidable, que presente una buena expansibilidad suficiente para formarse con una forma de producto así como la resistencia a corrosión necesaria para el propósito.
Sumario de la invención
La presente invención pretende proporcionar un tubo de llenado de combustible de acero inoxidable, que tiene una buena resistencia a corrosión y tiene una abertura de suministro de combustible formada con una alta precisión dimensional, seleccionando una clase de acero inoxidable austenítico en base a la dureza y la capacidad de endurecimiento por acritud.
Este objeto se consigue mediante un método para producir un tubo de llenado de combustible de acuerdo con la reivindicación 1.
Breve descripción de la invención
La Figura 1 es un gráfico que muestra la dureza de una parte expandida en cada etapa de formación, cuando un extremo de una tubería de acero se forma con una forma de una abertura de suministro de combustible mediante un proceso multi-etapa.
La Figura 2 es un gráfico que muestra el cambio de una carga aplicada a una tubería de acero a lo largo de una dirección axial en cada etapa de formación.
Descripción detallada de la invención
Como un acero inoxidable es un material más duro que el acero no aleado, es necesaria una carga mayor para expandir una tubería soldada de acero inoxidable, y una tubería de acero inoxidable a menudo se comba al aumentar la proporción de expansión. La carga de formación se hace cada vez mayor según avanzan las etapas durante un proceso de formación multi-etapa, ya que la lámina de acero inoxidable se endurece por acritud fácilmente. Aunque el combado de una tubería de acero inoxidable se evita aumentando el número de etapas de formación con una pequeña proporción de expansión en cada etapa, el aumento de las etapas de formación complica un proceso de fabricación y eleva el coste de fabricación. Además, cuando una tubería de acero inoxidable formada se endurece por acritud por encima de 500 HV, apenas se deforma plásticamente más y se agrieta fácilmente en su extremo expandido durante la siguiente etapa de formación. Especialmente, una tubería de acero inoxidable ferrítico a menudo se agrieta en su extremo expandido, ya que su alargamiento y valor de Lankford son menores que los de una tubería de acero no aleado.
Los inventores han investigado los efectos de las propiedades físicas de una lámina de acero inoxidable usada como material para un tubo de llenado de combustible durante la expansión.
El acero inoxidable austenítico es el material, que se endurece fácilmente comparado con el acero no aleado, debido a una transformación de la matriz a martensita inducida por una tensión mecánica provocada por deformación plástica. Incluso si es inicialmente blando, el estado endurecido por acritud requiere una gran carga de formación en la siguiente etapa de trabajado, y a menudo se agrieta y se comba debido al aumento de la carga de formación. La tendencia a endurecimiento de la lámina de acero inoxidable austenítico originada en la generación de martensita inducida por una tensión mecánica está representado por un coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n).
La dureza inicial a un alto nivel significa formación difícil de una tubería soldada y requiere una gran carga de formación. En este caso, una proporción de expansión se determina inevitablemente a un valor bajo para inhibir el combado de una tubería de acero inoxidable o su sinterización con un punzón. Como una tubería de acero inoxidable generalmente tiene una mala ductilidad al aumentar la dureza inicial, se agrieta fácilmente durante la formación.
Desde este punto de vista, los inventores han investigado la dureza y un coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n) de un material de partida para buscar una lámina de acero inoxidable adecuada para expandirse a una forma de un tubo de llenado de combustible, y descubrieron que una lámina de acero inoxidable austenítico con dureza de 180 HV o menor y un coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n) de 0,49 o menor es adecuado como material de partida para fabricar un tubo de llenado de combustible con un número relativamente pequeño de etapas de formación con una pequeña carga de formación en cada etapa. El coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n) se mide mediante un ensayo de tracción de la siguiente manera: una lámina de acero inoxidable se muestrea a lo largo de su dirección de laminado, se conforma a una pieza de ensayo Nº 13B regulada bajo JIS Z2201 y se somete a tensión. Una curva de verdadera tensión de tracción con alargamiento logarítmico se dibuja a partir de los resultados de ensayo para calcular un gradiente de la curva como un coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n). Cuanto mayor es el valor-n, un acero inoxidable se considera como un material más fácil de endurecer por acritud.
Por otro lado, el acero inoxidable ferrítico es más duro con menor alargamiento que el acero no aleado, debido al alto contenido de Cr. Sin embargo, en el caso en el que una tubería se expanda por aplicación de una tensión de tracción a lo largo de una dirección circunferencial y una tensión de compresión a lo largo de una dirección axial, no puede esperarse una mejora de la expansibilidad debido a la mala ductilidad del acero inoxidable.
El valor de Lankford (valor-r) es útil para evaluar el flujo metálico a lo largo de una dirección axial con pequeña reducción de espesor. En este aspecto, los inventores han investigado varias láminas de acero inoxidable ferrítico para que formen correctamente una forma de producto, y descubrieron que una lámina de acero inoxidable ferrítico, que tiene un alargamiento del 30% o mayor y un valor de Lankford (valor-r) de 1,2 o mayor, es un material óptimo para formarlo a una forma predeterminada que tiene una abertura de suministro de combustible en su extremo sin que aparezcan grietas u otros defectos. El valor de Lankford (valor-r) se mide mediante un ensayo de tracción de la siguiente manera: una lámina de acero inoxidable ferrítico se muestrea a lo largo de su dirección de laminado, se conforma a una pieza de ensayo Nº 13B regulada bajo JIS Z2201 y se tensa a una velocidad de 20 mm/minuto. Se mide el espesor y la anchura de la pieza de ensayo después de la aplicación de una carga de tensión del 15%, y el logaritmo natural de la velocidad de reducción de la anchura se divide por el logaritmo natural de la velocidad de reducción del espesor para calcular un cociente considerado el valor de Lankford (valor-r). Adicionalmente, las piezas de ensayo se tensan hasta fractura, y las piezas fracturadas se juntan a tope para medir el alargamiento entre las marcas predeterminadas. El alargamiento medido se considera alargamiento de fractura.
De acuerdo con la invención, cuando una lámina de acero inoxidable austenítico con dureza de 180 HV o menor y un coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n) de 0,49 o menor se usa como material para un tubo de llenado de combustible, puede formarse con alta expansibilidad. Por lo tanto, una tubería de acero soldada, que aún es de menor tamaño, puede expandirse a una forma de producto que tiene una abertura de suministro de combustible con un tamaño predeterminado. La tubería soldada se fabrica dimensionando la lámina de acero inoxidable a la anchura predeterminada, formando la lámina dimensionada a una forma cilíndrica, y soldando por arco, láser o resistencia ambos lados de la lámina juntos. Una tubería sin costuras se expande también a un tubo de llenado de combustible que tiene una abertura de suministro de combustible en su extremo, siempre y cuando su dureza y su coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n) sean menores de 180 HV y 0,49, respectivamente.
Las otras características de la presente invención resultarán más evidentes a partir de los siguientes ejemplos con los dibujos, aunque los ejemplos no limitan el alcance de la presente invención.
Ejemplo 1
Piezas soldadas de 25,4 mm de diámetro externo, 0,5 mm de espesor y 350 mm de longitud se fabricaron a partir de las diversas láminas de acero inoxidable mostradas en la Tabla 1. Se formó una parte expandida de 51,4 mm de diámetro externo en el extremo de cada tubería soldada repitiendo la expansión, para buscar los efectos de la dureza y un coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n) sobre la conformabilidad de la tubería soldada.
Una tubería soldada L se comba fácilmente durante la expansión, ya que era dura (185 HV) con un gran coeficiente de endurecimiento por acritud de 0,52. Su proceso de formación se dividió necesariamente en muchas etapas con una pequeña proporción de expansión, pero con un diámetro externo de la parte expandida que era de 42,4 mm como máximo. Otra tubería soldada M de un acero inoxidable ferrítico se formó con una gran reducción de espesor, puesto que tenía una mala ductilidad con un alargamiento del 28% y un valor de Lankford de 1,16. Por lo tanto, su proporción de expansión sin grietas fue de 42,4 mm como mucho.
Por otro lado, cualquier tubería soldada, que se hizo de un acero inoxidable austenítico con dureza y coeficiente de endurecimiento por acritud controlados, se expandió a un diámetro externo de 51,4 mm (en otras palabras, un diámetro interno suficiente para una abertura de suministro de combustible) en su extremo. Especialmente, una tubería soldada de un acero inoxidable austenítico Cr-Ni que contiene Cu se formó a un diámetro externo objetivo en cinco etapas, y se formó también a 53,0 mm de diámetro externo sin grietas. Las tuberías soldadas de acero inoxidable ferrítico con alargamiento y valor de Lankford controlados se formaron también a un diámetro externo de 51,4 mm sin
grietas.
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La dureza seccional de una parte expandida de cada tubería soldada se midió en cada etapa de formación, para investigar el cambio de dureza por adelantando de las etapas de formación. Los resultados se muestran en la Figura 1. Se observa que una tubería soldada L se endureció excesivamente hasta 550 HV cuando su extremo se expandió a 42,4 mm de diámetro externo.
Por otro lado, las tuberías soldadas A y D se endurecieron ligeramente a 460 HV y 315 HV, respectivamente, aunque estaban hechas del mismo tipo de acero inoxidable austenítico. Estos resultados demuestran que los aceros inoxidables austeníticos para las tuberías soldadas A y D eran materiales apenas endurecidos por acritud. Otras tubería soldada J de un acero inoxidable ferrítico era más blanda en un estado expandido comparado con el acero inoxidable austenítico, ya que su coeficiente de endurecimiento por acritud era tan bajo como 0,21.
Adicionalmente, una tubería soldada a alta frecuencia de 25,4 mm de diámetro externo, 1,0 mm de espesor y 350 mm de longitud se expandió a un diámetro externo de 52.4 mm en su extremo en las tres etapas mostradas en la Tabla 3. Una tubería soldada, que estaba hecha de un acero inoxidable austenítico con dureza y un coeficiente de endurecimiento por acritud controlados de acuerdo con la presente invención, se expandió a un diámetro externo de 52,4 mm sin grietas o combado. La reducción de espesor era suficientemente pequeña para usar como abertura de suministro de combustible con buenas propiedades. Pero, las tuberías soldadas L y M se rompieron en sus extremos durante la tercera etapa.
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Adicionalmente, una carga aplicada a cada tubería soldada a lo largo de su dirección axial se midió en cada etapa de formación. Los resultados mostrados en la Figura 2 demuestran que una carga aplicada a la tubería soldada, que estaba hecha de un acero inoxidable austenítico definido mediante la presente invención, era relativamente pequeña. Cuando una parte expandida de una tubería soldada J hecha de un acero inoxidable ferrítico apenas endurecido por acritud se formó adicionalmente, una carga aplicada a lo largo de una dirección axial se mantuvo a un nivel menor comparado con el acero inoxidable austenítico. La disminución de la carga significa la supresión del calor generado durante la formación e inhibe la sinterización de una tubería soldada con un punzón. Como resultado, la vida útil de un punzón se prolongó, y la tubería soldada se formó también a una forma de producto que tiene una superficie interna sin defectos.
Ventajas industriales de la invención
El tubo de llenado de combustible de acuerdo con la presente invención como se ha mencionado anteriormente se hace a partir de una tubería soldada de una lámina de acero inoxidable austenítico con dureza de 180 HV o menor y un coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n) de 0,49 o menor. Como la tubería soldada puede expandirse a una forma de producto que tiene una abertura expandida de suministro de combustible en su extremo sin grietas o combado incluso en condiciones muy rigurosas. Una tubería soldada de pequeño diámetro puede formarse también a una forma de producto que tiene una abertura de suministro de combustible en un extremo con alta precisión dimensional, con alta proporción de expansión. En consecuencia, se proporciona un tubo de llenado de combustible de pequeño tamaño como una pieza aligerada para un automóvil con resistencia a corrosión.

Claims (1)

1. Un método para producir un tubo de llenado de combustible que tiene un extremo de suministro de combustible con una parte expandida hecha de una tubería de acero inoxidable austenítico con una dureza Vickers de 180 HV o menor y un coeficiente de endurecimiento por acritud (valor-n) de 0,49 o menor, en el que dicha parte expandida está formada por múltiples etapas de compresión con punzón.
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