Stahlrohresind lange, hohle Rohre, die für verschiedene Zwecke verwendet werden. Sie werden nach zwei unterschiedlichen Methoden hergestellt, die entweder zu einem geschweißten oder einem nahtlosen Rohr führen. Bei beiden Verfahren wird Rohstahl zunächst in eine besser bearbeitbare Ausgangsform gegossen. Anschließend wird es zu einem Rohr verarbeitet, indem der Stahl zu einem nahtlosen Rohr ausgestreckt oder die Kanten zusammengepresst und mit einer Schweißnaht versiegelt werden. Die ersten Methoden zur Herstellung von Stahlrohren wurden im frühen 19. Jahrhundert eingeführt und haben sich stetig zu den modernen Verfahren weiterentwickelt, die wir heute verwenden. Jedes Jahr werden Millionen Tonnen Stahlrohre produziert. Aufgrund seiner Vielseitigkeit ist es das am häufigsten verwendete Produkt der Stahlindustrie.
Geschichte
Seit Tausenden von Jahren nutzen Menschen Pfeifen. Die erste Nutzung erfolgte möglicherweise durch alte Landwirte, die Wasser aus Bächen und Flüssen auf ihre Felder umleiteten. Archäologische Beweise deuten darauf hin, dass die Chinesen bereits im Jahr 2000 v. Chr. Schilfrohre zum Transport von Wasser zu gewünschten Orten verwendeten. Es wurden Tonrohre entdeckt, die auch von anderen antiken Zivilisationen verwendet wurden. Im ersten Jahrhundert n. Chr. wurden in Europa die ersten Bleirohre gebaut. In tropischen Ländern wurden Bambusrohre zum Transport von Wasser verwendet. Die amerikanischen Kolonialherren nutzten Holz für einen ähnlichen Zweck. Im Jahr 1652 wurde in Boston das erste Wasserwerk aus hohlen Baumstämmen errichtet.
Geschweißte Rohre werden geformt, indem Stahlbänder durch eine Reihe von Rillenwalzen gerollt werden, die das Material in eine kreisförmige Form bringen. Anschließend wird das ungeschweißte Rohr an Schweißelektroden vorbeigeführt. Diese Geräte dichten die beiden Rohrenden miteinander ab.
Bereits 1840 konnten Hüttenarbeiter nahtlose Rohre herstellen. Bei einer Methode wurde ein Loch durch einen massiven runden Metallbarren gebohrt. Anschließend wurde der Barren erhitzt und durch eine Reihe von Matrizen gezogen, die ihn zu einem Rohr verlängerten. Diese Methode war ineffizient, da es schwierig war, das Loch in der Mitte zu bohren. Dies führte zu einem unebenen Rohr, bei dem eine Seite dicker war als die andere. 1888 wurde ein verbessertes Verfahren zum Patent angemeldet. Dabei wurde der Massivblock um einen feuerfesten Ziegelkern gegossen. Als er abgekühlt war, wurde der Ziegel entfernt, wobei in der Mitte ein Loch zurückblieb. Seitdem haben neue Walzentechniken diese Methoden ersetzt.
Design
Es gibt zwei Arten von Stahlrohren: eines ist nahtlos und ein anderes hat entlang seiner Länge eine einzelne Schweißnaht. Beide haben unterschiedliche Verwendungszwecke. Nahtlose Rohre sind typischerweise leichter und haben dünnere Wände. Sie werden für Fahrräder und den Transport von Flüssigkeiten verwendet. Gesäumte Rohre sind schwerer und steifer. Sie haben eine bessere Konsistenz und sind typischerweise gerader. Sie werden für Dinge wie den Gastransport, elektrische Leitungen und Sanitärinstallationen verwendet. Typischerweise werden sie dort eingesetzt, wo das Rohr keiner hohen Belastung ausgesetzt ist.
Rohstoffe
Der Hauptrohstoff bei der Rohrproduktion ist Stahl. Stahl besteht hauptsächlich aus Eisen. Andere Metalle, die in der Legierung vorhanden sein können, umfassen Aluminium, Mangan, Titan, Wolfram, Vanadium und Zirkonium. Einige Veredelungsmaterialien werden manchmal während der Produktion verwendet. Zum Beispiel kann es sich um Farbe handeln.
Nahtlose Rohre werden mit einem Verfahren hergestellt, bei dem ein massiver Barren erhitzt und in eine zylindrische Form gebracht und dann gerollt wird, bis er gedehnt und ausgehöhlt wird. Da die ausgehöhlte Mitte unregelmäßig geformt ist, wird beim Walzen eine kugelförmige Lochspitze durch die Mitte des Knüppels geschoben. Nahtlose Rohre werden mithilfe eines Verfahrens hergestellt, bei dem ein massiver Knüppel erhitzt und in eine zylindrische Form geformt und dann gerollt wird bis es gedehnt und ausgehöhlt ist. Da die ausgehöhlte Mitte unregelmäßig geformt ist, wird beim Walzen eine kugelförmige Durchstechspitze durch die Mitte des Knüppels geschoben. Wird verwendet, wenn das Rohr beschichtet ist. Typischerweise wird am Ende der Produktionslinie eine geringe Menge Öl auf Stahlrohre aufgetragen. Dies trägt zum Schutz des Rohrs bei. Schwefelsäure ist zwar kein Bestandteil des Endprodukts, wird jedoch in einem Herstellungsschritt zur Reinigung des Rohrs verwendet.
Der Herstellungsprozess
Stahlrohre werden nach zwei unterschiedlichen Verfahren hergestellt. Die Gesamtproduktionsmethode für beide Prozesse umfasst drei Schritte. Zunächst wird Rohstahl in eine besser bearbeitbare Form umgewandelt. Anschließend wird das Rohr auf einer kontinuierlichen oder halbkontinuierlichen Produktionslinie geformt. Abschließend wird das Rohr zugeschnitten und an die Bedürfnisse des Kunden angepasst.
Nahtlose Rohre werden mit einem Verfahren hergestellt, bei dem ein massiver Barren erhitzt und in eine zylindrische Form gebracht und dann gerollt wird, bis er gedehnt und ausgehöhlt wird. Da die ausgehöhlte Mitte unregelmäßig geformt ist, wird beim Walzen eine kugelförmige Durchstechspitze durch die Mitte des Knüppels geschoben.
Barrenproduktion
1. Geschmolzener Stahl wird hergestellt, indem Eisenerz und Koks (eine kohlenstoffreiche Substanz, die beim Erhitzen von Kohle unter Luftabschluss entsteht) in einem Ofen geschmolzen und anschließend der Großteil des Kohlenstoffs durch Einblasen von Sauerstoff in die Flüssigkeit entfernt wird. Anschließend wird der geschmolzene Stahl in große, dickwandige Eisenformen gegossen, wo er zu Barren abkühlt.
2. Um flache Produkte wie Platten und Bleche oder lange Produkte wie Stangen und Stangen zu formen, werden zwischen großen Walzen unter enormem Druck Barren geformt. Es entstehen Vorblöcke und Brammen
3. Um einen Block zu erzeugen, wird der Barren durch ein Paar gerillter Stahlwalzen geführt, die übereinander angeordnet sind. Diese Art von Walzen werden „Two-High-Mühlen“ genannt. Teilweise kommen auch drei Rollen zum Einsatz. Die Rollen sind so montiert, dass ihre Rillen übereinstimmen und sie sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Durch diesen Vorgang wird der Stahl gequetscht und in dünnere, längere Stücke gedehnt. Wenn der menschliche Bediener die Rollen umkehrt, wird der Stahl nach hinten gezogen, wodurch er dünner und länger wird. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis der Stahl die gewünschte Form erreicht. Während dieses Vorgangs drehen Maschinen, sogenannte Manipulatoren, den Stahl um, sodass jede Seite gleichmäßig bearbeitet wird.
4. Barren können auch in einem Verfahren, das dem Blockherstellungsverfahren ähnelt, zu Brammen gerollt werden. Der Stahl wird durch ein Paar gestapelter Walzen geführt, die ihn strecken. Allerdings gibt es auch seitlich angebrachte Rollen, um die Breite der Platten zu steuern. Wenn der Stahl die gewünschte Form annimmt, werden die unebenen Enden abgeschnitten und die Brammen oder Vorblöcke in kürzere Stücke geschnitten. Weiterverarbeitung
5. Blüten werden typischerweise weiterverarbeitet, bevor sie zu Pfeifen verarbeitet werden. Die Blüten werden in Knüppel umgewandelt, indem man sie durch mehrere Rollvorrichtungen führt, die sie länger und schmaler machen. Die Knüppel werden mit sogenannten fliegenden Scheren geschnitten. Dabei handelt es sich um zwei synchronisierte Scheren, die mit dem sich bewegenden Werkstück mitlaufen und es schneiden. Dies ermöglicht effiziente Schnitte, ohne den Herstellungsprozess zu stoppen. Diese Knüppel werden gestapelt und werden schließlich zu nahtlosen Rohren.
6. Auch Platten werden nachbearbeitet. Um sie formbar zu machen, werden sie zunächst auf 2.200 °F (1.204 °C) erhitzt. Dadurch bildet sich auf der Oberfläche der Bramme eine Oxidschicht. Diese Beschichtung wird mit einem Zunderbrecher und einem Hochdruckwasserstrahl abgebrochen. Die Brammen werden dann durch eine Reihe von Walzen in einem Heißwalzwerk geschickt und zu dünnen, schmalen Stahlstreifen, sogenannten Skelp, verarbeitet. Diese Mühle kann bis zu einer halben Meile lang sein. Während die Platten durch die Walzen laufen, werden sie dünner und länger. Innerhalb von etwa drei Minuten kann eine einzelne Platte von einem 15,2 cm dicken Stück Stahl in ein dünnes Stahlband umgewandelt werden, das eine Viertelmeile lang sein kann.
7. Nach dem Strecken wird der Stahl gebeizt. Bei diesem Prozess wird es durch eine Reihe von Tanks geleitet, die Schwefelsäure enthalten, um das Metall zu reinigen. Zum Abschluss wird es mit kaltem und heißem Wasser gespült, getrocknet und dann auf große Spulen aufgerollt und für den Transport zu einer Pfeifenfabrik verpackt.Pfeifenherstellung
8. Zur Herstellung von Rohren werden sowohl Skelp als auch Knüppel verwendet. Skelp wird zu geschweißten Rohren verarbeitet. Es wird zunächst auf eine Abwickelmaschine gelegt. Beim Abwickeln der Stahlspule wird diese erhitzt. Anschließend wird der Stahl durch eine Reihe von Rillenwalzen geführt. Beim Vorbeifahren bewirken die Rollen, dass sich die Kanten des Kelps zusammenrollen. Dadurch entsteht ein ungeschweißtes Rohr.
9. Der Stahl passiert als nächstes die Schweißelektroden. Diese Geräte dichten die beiden Rohrenden miteinander ab. Anschließend wird die Schweißnaht durch eine Hochdruckwalze geführt, die dabei hilft, eine dichte Schweißnaht zu erzeugen. Anschließend wird das Rohr auf die gewünschte Länge zugeschnitten und zur weiteren Verarbeitung gestapelt. Geschweißte Stahlrohre sind ein kontinuierlicher Prozess und können je nach Rohrgröße mit einer Geschwindigkeit von bis zu 335,3 m pro Minute hergestellt werden.
10. Wenn nahtlose Rohre benötigt werden, werden für die Produktion quadratische Knüppel verwendet. Sie werden erhitzt und zu einer Zylinderform, auch Rundform genannt, geformt. Anschließend wird die Kugel in einen Ofen gegeben, wo sie bis zur Weißglut erhitzt wird. Anschließend wird das erhitzte Rund mit großem Druck gewalzt. Durch das Walzen mit hohem Druck dehnt sich der Barren aus und in der Mitte bildet sich ein Loch. Da dieses Loch unregelmäßig geformt ist, wird beim Walzen eine kugelförmige Durchstechspitze durch die Mitte des Knüppels geschoben. Nach dem Durchstechen kann das Rohr immer noch eine unregelmäßige Dicke und Form aufweisen. Um dies zu korrigieren, wird es durch eine weitere Reihe von Walzwerken geleitet. Endbearbeitung
11. Nachdem beide Rohrtypen hergestellt wurden, können sie durch eine Richtmaschine geführt werden. Sie können auch mit Verbindungsstücken ausgestattet sein, sodass zwei oder mehr Rohrstücke verbunden werden können. Die gebräuchlichste Verbindungsart für Rohre mit kleineren Durchmessern ist die Gewindeverbindung – enge Nuten, die in das Rohrende geschnitten werden. Die Rohre werden zusätzlich durch eine Messmaschine geschickt. Diese Informationen werden zusammen mit anderen Qualitätskontrolldaten automatisch auf das Rohr aufgedruckt. Anschließend wird das Rohr mit einer dünnen Schicht Schutzöl besprüht. Die meisten Rohre werden normalerweise behandelt, um Rost zu verhindern. Dies geschieht durch Verzinken oder Verzinken. Je nach Verwendungszweck des Rohres können auch andere Farben oder Beschichtungen verwendet werden.
Qualitätskontrolle
Um sicherzustellen, dass das fertige Stahlrohr den Spezifikationen entspricht, werden verschiedene Maßnahmen ergriffen. Beispielsweise werden Röntgenmessgeräte verwendet, um die Dicke des Stahls zu regulieren. Die Messgeräte nutzen zwei Röntgenstrahlen. Ein Strahl wird auf einen Stahl bekannter Dicke gerichtet. Der andere ist auf den vorbeilaufenden Stahl in der Produktionslinie gerichtet. Bei Abweichungen zwischen den beiden Strahlen löst das Messgerät automatisch eine Größenänderung der Walzen aus, um dies auszugleichen.
Am Ende des Prozesses werden die Rohre auch auf Mängel überprüft. Eine Methode zum Testen eines Rohrs ist die Verwendung einer speziellen Maschine. Diese Maschine füllt das Rohr mit Wasser und erhöht dann den Druck, um zu sehen, ob er hält. Defekte Rohre werden zur Verschrottung zurückgeschickt.