Οι σωλήνες από χάλυβα είναι μεγάλοι, κοίλοι σωλήνες που χρησιμοποιούνται για διάφορους σκοπούς. Παράγονται από δύο ξεχωριστές μεθόδους που οδηγούν είτε σε συγκολλημένο είτε σε απρόσκοπτο σωλήνα. Και στις δύο μεθόδους, ο ακατέργαστος χάλυβας μεταδίδεται πρώτα σε μια πιο λειτουργική μορφή εκκίνησης. Στη συνέχεια γίνεται σε ένα σωλήνα με το τέντωμα του χάλυβα έξω σε ένα απρόσκοπτο σωλήνα ή αναγκάζοντας τις άκρες μαζί και σφραγίζοντας τα με συγκόλληση. Οι πρώτες μέθοδοι για την παραγωγή χαλύβδινων σωλήνων εισήχθησαν στις αρχές του 1800 και έχουν εξελιχθεί σταθερά στις σύγχρονες διαδικασίες που χρησιμοποιούμε σήμερα. Κάθε χρόνο παράγονται εκατομμύρια τόνοι χαλύβδινων σωλήνων. Η ευελιξία του καθιστά το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο προϊόν που παράγεται από τη βιομηχανία χάλυβα.
Ιστορία
Οι άνθρωποι έχουν χρησιμοποιήσει σωλήνες για χιλιάδες χρόνια. Ίσως η πρώτη χρήση ήταν από τους αρχαίους γεωργούς που εκτρέφονταν νερό από ρεύματα και ποτάμια στα χωράφια τους. Τα αρχαιολογικά στοιχεία υποδηλώνουν ότι οι Κινέζοι χρησιμοποίησαν σωλήνες καλαμιού για τη μεταφορά νερού σε επιθυμητές θέσεις ήδη από το 2000 π.Χ., έχουν ανακαλυφθεί σωλήνες που χρησιμοποιήθηκαν από άλλους αρχαίους πολιτισμούς. Κατά τον πρώτο αιώνα μ.Χ., οι πρώτοι σωλήνες μολύβδου κατασκευάστηκαν στην Ευρώπη. Στις τροπικές χώρες χρησιμοποιήθηκαν σωλήνες μπαμπού για τη μεταφορά νερού. Οι αποικιακοί Αμερικανοί χρησιμοποίησαν ξύλο για παρόμοιο σκοπό. Το 1652, το πρώτο υδάτινο έργο έγινε στη Βοστώνη χρησιμοποιώντας κοίλα κούτσουρα.
Ο συγκολλημένος σωλήνας σχηματίζεται με λωρίδες τροχού μέσω μιας σειράς αυλακωτικών κυλίνδρων που διαμορφώνουν το υλικό σε κυκλικό σχήμα. Στη συνέχεια, ο ανεπιφύλακτος σωλήνας περνάει με ηλεκτρόδια συγκόλλησης. Αυτές οι συσκευές σφραγίζουν τα δύο άκρα του σωλήνα μαζί.
Ήδη από το 1840, οι εργαζόμενοι σιδήρου θα μπορούσαν ήδη να παράγουν απρόσκοπτους σωλήνες. Σε μια μέθοδο, μια τρύπα διατρύνθηκε μέσα από ένα συμπαγές μέταλλο, στρογγυλό μπιλιάρδο. Στη συνέχεια, το μπιλιάνθηκε και τραβήχτηκε μέσα από μια σειρά από μήτρες που το επιμηκύνθηκαν για να σχηματίσουν ένα σωλήνα. Αυτή η μέθοδος ήταν αναποτελεσματική επειδή ήταν δύσκολο να τρυπήσει την τρύπα στο κέντρο. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα ένα ανομοιογενές σωλήνα με τη μία πλευρά να είναι παχύτερη από την άλλη. Το 1888, μια βελτιωμένη μέθοδος έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Σε αυτή τη διαδικασία, το στερεό τιμολογούμενο χυτεύθηκε γύρω από έναν πυροσβέστη πυρήνα από τούβλα. Όταν ψύχθηκε, το τούβλο αφαιρέθηκε αφήνοντας μια τρύπα στη μέση. Από τότε οι νέες τεχνικές κυλίνδρων έχουν αντικαταστήσει αυτές τις μεθόδους.
Σχέδιο
Υπάρχουν δύο τύποι χαλύβδινων σωλήνων, ο ένας είναι απρόσκοπτος και ένας άλλος έχει μια ενιαία συγκολλημένη ραφή κατά μήκος του. Και οι δύο έχουν διαφορετικές χρήσεις. Οι σωλήνες χωρίς απρόσκοπτα είναι συνήθως πιο ελαφρύ βάρος και έχουν λεπτότερους τοίχους. Χρησιμοποιούνται για ποδήλατα και μεταφέροντας υγρά. Οι ραμμένοι σωλήνες είναι βαρύτεροι και πιο άκαμπτοι. Έχουν καλύτερη συνέπεια και είναι συνήθως πιο ίσια. Χρησιμοποιούνται για πράγματα όπως η μεταφορά αερίου, ο ηλεκτρικός αγωγός και οι υδραυλικές εγκαταστάσεις. Συνήθως, χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις που ο σωλήνας δεν τοποθετείται σε υψηλό βαθμό στρες.
Πρώτες ύλες
Η πρωταρχική πρώτη ύλη στην παραγωγή σωλήνων είναι ο χάλυβας. Ο χάλυβας αποτελείται από κυρίως σίδηρο. Άλλα μέταλλα που μπορεί να υπάρχουν στο κράμα περιλαμβάνουν αλουμίνιο, μαγγάνιο, τιτάνιο, βολφράμιο, βανάδιο και ζιρκόνιο. Ορισμένα υλικά φινιρίσματος χρησιμοποιούνται μερικές φορές κατά τη διάρκεια της παραγωγής. Για παράδειγμα, το χρώμα μπορεί να είναι.
Το Semless Pipe κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που θερμαίνει και καλύπτει ένα συμπαγές πέλμα σε κυλινδρικό σχήμα και στη συνέχεια το κυλά μέχρι να τεντωθεί και να κοίταξε. Δεδομένου ότι το κοίλο κέντρο είναι ακανόνιστα διαμορφωμένο, ένα σημείο διάτρησης σε σχήμα σφαίρας ωθείται μέσα από τη μέση του κιβωτίου, καθώς είναι τυλιγμένο. Ο άψογος σωλήνας κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που θερμαίνει και καλύπτει ένα συμπαγές πέλμα σε κυλινδρικό σχήμα και στη συνέχεια το κυλάει μέχρι να τεντωθεί και να κοίταξε. Δεδομένου ότι το κοίλο κέντρο είναι ακανόνιστα διαμορφωμένο, ένα σημείο διάτρησης σε σχήμα σφαίρας ωθείται μέσα από τη μέση του κιβωτίου, καθώς είναι τυλιγμένο. Χρησιμοποιείται εάν ο σωλήνας είναι επικαλυμμένος. Συνήθως, μια ελαφριά ποσότητα λαδιού εφαρμόζεται στους σωλήνες από χάλυβα στο τέλος της γραμμής παραγωγής. Αυτό βοηθά στην προστασία του σωλήνα. Ενώ δεν είναι στην πραγματικότητα μέρος του τελικού προϊόντος, το θειικό οξύ χρησιμοποιείται σε ένα βήμα κατασκευής για τον καθαρισμό του σωλήνα.
Η διαδικασία κατασκευής
Οι σωλήνες από χάλυβα κατασκευάζονται από δύο διαφορετικές διαδικασίες. Η συνολική μέθοδος παραγωγής και για τις δύο διαδικασίες περιλαμβάνει τρία βήματα. Πρώτον, ο ακατέργαστος χάλυβας μετατρέπεται σε πιο λειτουργική μορφή. Στη συνέχεια, ο σωλήνας σχηματίζεται σε μια συνεχή ή ημιτελική γραμμή παραγωγής. Τέλος, ο σωλήνας κόβεται και τροποποιείται για να καλύψει τις ανάγκες του πελάτη. Θα χρησιμοποιήσει κάποια κατασκευή χαλύβδινων σωλήνωνΜηχανή κοπής λέιζερ σωλήνασε προηγούμενη περικοπή ή κοίωση του σωλήνα για να αυξηθεί ο ανταγωνιστικός των σωλήνων
Το Semless Pipe κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που θερμαίνει και καλύπτει ένα συμπαγές πέλμα σε κυλινδρικό σχήμα και στη συνέχεια το κυλά μέχρι να τεντωθεί και να κοίταξε. Δεδομένου ότι το κοίλο κέντρο είναι ακανόνιστα διαμορφωμένο, ένα σημείο διάτρησης σε σχήμα σφαίρας ωθείται μέσα από τη μέση του μπιλιάρδου καθώς είναι τυλιγμένο.
Παραγωγή κιβωτίων
1. Ο τετηγμένος χάλυβας κατασκευάζεται με τήξη σιδηρομεταλλεύματος και οπτάνθρακα (πλούσια σε άνθρακα ουσία που προκύπτει όταν ο άνθρακας θερμαίνεται απουσία αέρα) σε φούρνο και στη συνέχεια αφαιρώντας το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα ανατινάξε το οξυγόνο στο υγρό. Στη συνέχεια, ο τετηγμένος χάλυβας χύνεται σε μεγάλα, παχύ τοιχώματα σιδήρου, όπου ψύχεται σε πλινθώσεις.
2. Προκειμένου να σχηματιστούν επίπεδη προϊόντα όπως πλάκες και φύλλα, ή μακρά προϊόντα όπως μπαρ και ράβδοι, οι πλινθώσεις διαμορφώνονται μεταξύ μεγάλων κυλίνδρων υπό τεράστια πίεση.
3. Για να παραχθεί μια άνθιση, η πλούσια περάσει από ένα ζευγάρι αυλακωμένων κυλίνδρων χάλυβα που στοιβάζονται. Αυτοί οι τύποι κυλίνδρων ονομάζονται "μύλοι δύο υψηλού επιπέδου". Σε ορισμένες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται τρεις κύλινδροι. Οι κύλινδροι είναι τοποθετημένοι έτσι ώστε οι αυλακώσεις τους να συμπίπτουν και να κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αυτή η ενέργεια προκαλεί τη συμπίεση και την τεντωμένη του χάλυβα σε λεπτότερα, μακρύτερα κομμάτια. Όταν οι κύλινδροι αντιστραφούν από τον ανθρώπινο χειριστή, ο χάλυβας τραβιέται πίσω, καθιστώντας το λεπτότερο και περισσότερο. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται έως ότου ο χάλυβας επιτύχει το επιθυμητό σχήμα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, οι μηχανές που ονομάζονται χειριστές αναστρέφουν τον χάλυβα, έτσι ώστε κάθε πλευρά να επεξεργάζεται ομοιόμορφα.
4. Τα ingots μπορούν επίσης να μετατραπούν σε πλάκες σε μια διαδικασία που είναι παρόμοια με τη διαδικασία κατασκευής ανθοφορίας. Ο χάλυβας περνάει μέσα από ένα ζευγάρι στοιβαγμένων κυλίνδρων που το τεντώνουν. Ωστόσο, υπάρχουν επίσης κυλίνδρους τοποθετημένοι στο πλάι για να ελέγχουν το πλάτος των πλακών. Όταν ο χάλυβας αποκτά το επιθυμητό σχήμα, τα ανομοιογενή άκρα κόβονται και οι πλάκες ή τα άνθη κόβονται σε μικρότερα κομμάτια.
5. Οι άνθους συνήθως υποβάλλονται σε επεξεργασία περαιτέρω πριν από την παρακολούθηση σωλήνων. Οι άνθους μετατρέπονται σε μπαστούνια τοποθετώντας τους μέσω περισσότερων κυλιόμενων συσκευών που τους καθιστούν μακρύτερα και πιο στενά. Οι μπάλες κόβονται από συσκευές γνωστές ως πετώντας ψαλίδια. Αυτά είναι ένα ζευγάρι συγχρονισμένων ψαλιδιών που αγωνίζονται μαζί με το κινούμενο billet και το κόβουν. Αυτό επιτρέπει αποτελεσματικές περικοπές χωρίς να σταματήσει η διαδικασία κατασκευής. Αυτές οι μπάλες στοιβάζονται και τελικά θα γίνουν απρόσκοπτοι σωλήνες.
6. Οι πλάκες αναδιαμορφώνονται επίσης. Για να τους καταστήσουν εύπλαστα, αρχικά θερμαίνονται στους 2.200 ° F (1.204 ° C). Αυτό προκαλεί σχηματισμό επίστρωσης οξειδίου στην επιφάνεια της πλάκας. Αυτή η επικάλυψη σπάει με σπρέι κλίμακας και ψεκασμό νερού υψηλής πίεσης. Οι πλάκες στέλνονται στη συνέχεια μέσω μιας σειράς κυλίνδρων σε ένα ζεστό μύλο και φτιάχνονται σε λεπτές στενές λωρίδες χάλυβα που ονομάζεται Skelp. Αυτός ο μύλος μπορεί να είναι όσο μισό μίλι. Καθώς οι πλάκες περνούν από τους κυλίνδρους, γίνονται λεπτότεροι και μακρύτεροι. Κατά τη διάρκεια περίπου τριών λεπτών μπορεί να μετατραπεί μια ενιαία πλάκα από ένα κομμάτι χάλυβα πάχους 6 in (15,2 cm) σε μια λεπτή κορδέλα χάλυβα που μπορεί να έχει μήκος τέταρτης μίλι.
7. Μετά το τέντωμα, ο χάλυβας είναι τουρσί. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη λειτουργία της μέσω μιας σειράς δεξαμενών που περιέχουν θειικό οξύ για τον καθαρισμό του μετάλλου. Για να τελειώσει, ξεπλύνεται με κρύο και ζεστό νερό, αποξηραμένο και στη συνέχεια έλασης σε μεγάλα καρούλια και συσκευασμένα για μεταφορά σε μια μονάδα παραγωγής σωλήνων.
8. Και οι δύο skelp και οι billets χρησιμοποιούνται για την κατασκευή σωλήνων. Το Skelp γίνεται σε συγκολλημένο σωλήνα. Τοποθετείται για πρώτη φορά σε μια μηχανή εκκαθάρισης. Καθώς το καρούλι του χάλυβα είναι ξετυλιγμένο, θερμαίνεται. Ο χάλυβας διέρχεται στη συνέχεια μια σειρά από αυλακωτούς κυλίνδρους. Καθώς περνάει, οι κύλινδροι προκαλούν τα άκρα του skelp να κουράζουν μαζί. Αυτό σχηματίζει ένα αγωγό.
9. Ο χάλυβας επόμενο περνά με ηλεκτρόδια συγκόλλησης. Αυτές οι συσκευές σφραγίζουν τα δύο άκρα του σωλήνα μαζί. Στη συνέχεια, η συγκολλημένη ραφή διέρχεται από έναν κύλινδρο υψηλής πίεσης που βοηθά στη δημιουργία μιας σφιχτής συγκόλλησης. Στη συνέχεια ο σωλήνας κόβεται σε ένα επιθυμητό μήκος και στοιβάζεται για περαιτέρω επεξεργασία. Ο σωλήνας συγκολλημένου χάλυβα είναι μια συνεχής διαδικασία και ανάλογα με το μέγεθος του σωλήνα, μπορεί να γίνει τόσο γρήγορα όσο 1.100 πόδια (335,3 m) ανά λεπτό.
10. Όταν απαιτείται απρόσκοπτος σωλήνας, χρησιμοποιούνται τετράγωνα δρομολόγια για παραγωγή. Είναι θερμαίνονται και διαμορφώνονται για να σχηματίσουν ένα σχήμα κυλίνδρου, που ονομάζεται επίσης γύρος. Ο γύρος στη συνέχεια τοποθετείται σε ένα φούρνο όπου είναι θερμαινόμενο λευκό ζεστό. Ο θερμαινόμενος γύρος στη συνέχεια έλασης με μεγάλη πίεση. Αυτή η κυλινδρική υψηλή πίεση αναγκάζει το μπιλιάρδο να τεντώσει και μια τρύπα να σχηματιστεί στο κέντρο. Δεδομένου ότι αυτή η τρύπα είναι ακανόνιστα διαμορφωμένη, ένα σημείο διάτρησης με σχήμα σφαίρας ωθείται μέσα από το μέσο του μπιλιάρδου καθώς είναι τυλιγμένο. Μετά το στάδιο της διάτρησης, ο σωλήνας μπορεί να εξακολουθεί να είναι ακανόνιστου πάχους και σχήματος. Για να διορθωθεί αυτό, περνά μέσα από μια άλλη σειρά κυλιόμενων μύλων.
11. Μετά από κάθε τύπο σωλήνα γίνεται, μπορεί να τοποθετηθεί μέσω μιας μηχανής ισιώματος. Μπορούν επίσης να είναι εξοπλισμένα με αρθρώσεις, ώστε να μπορούν να συνδεθούν δύο ή περισσότερα κομμάτια σωλήνα. Ο πιο συνηθισμένος τύπος άρθρωσης για σωλήνες με μικρότερες διαμέτρους είναι οι αυλάκωση που διαθέτουν σπειρώματα που κόβονται στο τέλος του σωλήνα. Οι σωλήνες αποστέλλονται επίσης μέσω μιας μηχανής μέτρησης. Αυτές οι πληροφορίες μαζί με άλλα δεδομένα ελέγχου ποιότητας είναι αυτόματα στρεβλωμένα στο σωλήνα. Ο σωλήνας στη συνέχεια ψεκάζεται με ελαφριά επικάλυψη προστατευτικού ελαίου. Οι περισσότεροι σωλήνες συνήθως αντιμετωπίζονται για να αποφευχθεί η σκουριά. Αυτό γίνεται με γαλβανισμό ή δίνοντάς του μια επίστρωση ψευδαργύρου. Ανάλογα με τη χρήση του σωλήνα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν άλλα χρώματα ή επικαλύψεις.
Ποιοτικός έλεγχος
Λαμβάνονται μια ποικιλία μέτρων για να διασφαλιστεί ότι ο τελικός σωλήνας χαλύβδινου σωλήνα πληροί τις προδιαγραφές. Για παράδειγμα, οι μετρητές ακτίνων Χ χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση του πάχους του χάλυβα. Οι μετρητές λειτουργούν χρησιμοποιώντας δύο ακτίνες Χ. Μια ακτίνα κατευθύνεται σε ένα χάλυβα γνωστού πάχους. Το άλλο απευθύνεται στον χάλυβα που περνάει στη γραμμή παραγωγής. Εάν υπάρχει κάποια διακύμανση μεταξύ των δύο ακτίνων, ο μετρητής θα ενεργοποιήσει αυτόματα την αλλαγή μεγέθους των κυλίνδρων για να αντισταθμίσει.
Οι σωλήνες επιθεωρούνται επίσης για ελαττώματα στο τέλος της διαδικασίας. Μια μέθοδος δοκιμής ενός σωλήνα είναι η χρήση ενός ειδικού μηχανήματος. Αυτό το μηχάνημα γεμίζει το σωλήνα με νερό και στη συνέχεια αυξάνει την πίεση για να διαπιστώσει αν διατηρεί. Οι ελαττωματικοί σωλήνες επιστρέφονται για θραύσματα.