Teräsputketovat pitkiä, onttoja putkia, joita käytetään monenlaisiin tarkoituksiin. Ne valmistetaan kahdella eri menetelmällä, joiden tuloksena on joko hitsattu tai saumaton putki. Molemmissa menetelmissä raakateräs valetaan ensin työstettävämpään lähtömuotoon. Siitä tehdään sitten putki venyttämällä teräs saumattomaksi putkeksi tai pakottamalla reunat yhteen ja tiivistämällä ne hitsauksella. Ensimmäiset menetelmät teräsputkien valmistukseen otettiin käyttöön 1800-luvun alussa, ja ne ovat jatkuvasti kehittyneet nykyaikaisiksi prosesseiksi, joita käytämme nykyään. Teräsputkia valmistetaan vuosittain miljoonia tonneja. Sen monipuolisuus tekee siitä terästeollisuuden eniten käytetyn tuotteen.
Historia
Ihmiset ovat käyttäneet putkia tuhansia vuosia. Ehkä muinaiset maanviljelijät käyttivät ensimmäistä kertaa vettä puroista ja joista pelloilleen. Arkeologiset todisteet viittaavat siihen, että kiinalaiset käyttivät ruokoputkea veden kuljettamiseen haluttuihin paikkoihin jo vuonna 2000 eKr. Muiden muinaisten sivilisaatioiden käyttämiä saviputkia on löydetty. Ensimmäisellä vuosisadalla jKr. Euroopassa rakennettiin ensimmäiset lyijyputket. Trooppisissa maissa bambuputkia käytettiin veden kuljettamiseen. Siirtomaa-amerikkalaiset käyttivät puuta samaan tarkoitukseen. Vuonna 1652 Bostonissa tehtiin ensimmäinen vesilaitos ontoista puusta.
Hitsattu putki muodostetaan valssaamalla teräsnauhoja uritettujen telojen läpi, jotka muovaavat materiaalin pyöreään muotoon. Seuraavaksi hitsaamaton putki kulkee hitsauselektrodien ohi. Nämä laitteet sulkevat putken kaksi päätä yhteen.
Jo vuonna 1840 rautatyöläiset pystyivät valmistamaan saumattomia putkia. Yhdessä menetelmässä reikä porattiin kiinteän metallisen, pyöreän aihion läpi. Sitten aihio kuumennettiin ja vedettiin useiden muottien läpi, jotka pitkittivät sitä putken muodostamiseksi. Tämä menetelmä oli tehoton, koska reiän poraaminen keskelle oli vaikeaa. Tämä johti epätasaiseen putkeen, jonka toinen puoli oli paksumpi kuin toinen. Vuonna 1888 parannettu menetelmä sai patentin. Tässä prosessissa kiintoaine valettiin tulenkestävän tiiliytimen ympärille. Kun se oli jäähtynyt, tiili poistettiin jättäen keskelle reiän. Siitä lähtien uudet rullatekniikat ovat korvanneet nämä menetelmät.
Design
Teräsputkia on kahta tyyppiä, joista toinen on saumaton ja toisessa on yksi hitsisauma sen pituudella. Molemmilla on eri käyttötarkoitukset. Saumattomat putket ovat tyypillisesti kevyempiä ja niissä on ohuemmat seinämät. Niitä käytetään polkupyöriin ja nesteiden kuljettamiseen. Saumatut putket ovat raskaampia ja jäykempiä. Niiden koostumus on parempi ja ne ovat yleensä suorempia. Niitä käytetään esimerkiksi kaasun kuljetukseen, sähköjohtoihin ja putkitöihin. Tyypillisesti niitä käytetään tapauksissa, joissa putkeen ei kohdistu suurta rasitusta.
Raaka-aineet
Putketuotannon pääraaka-aine on teräs. Teräs koostuu pääasiassa raudasta. Muita metalleja, joita seoksessa voi olla, ovat alumiini, mangaani, titaani, volframi, vanadiini ja zirkonium. Joitakin viimeistelymateriaaleja käytetään joskus tuotannon aikana. Esimerkiksi maali voi olla.
Saumaton putki valmistetaan prosessilla, jossa kiinteä aihio kuumennetaan ja muovataan lieriömäiseksi ja rullataan sitten, kunnes se venytetään ja koverretaan. Koska ontto keskikohta on epäsäännöllisen muotoinen, luodin muotoinen lävistyskärki työnnetään aihion keskeltä sitä valssattaessa. Saumaton putki valmistetaan prosessilla, joka kuumentaa ja muovataan kiinteä aihio lieriömäiseksi ja rullaa se sitten. kunnes se on venytetty ja koverrettu. Koska ontto keskiosa on epäsäännöllisen muotoinen, aihion keskeltä työnnetään luodin muotoinen lävistyskärki sitä rullattaessa. Käytetään, jos putki on pinnoitettu. Tyypillisesti teräsputkiin levitetään kevyt määrä öljyä tuotantolinjan lopussa. Tämä auttaa suojaamaan putkea. Vaikka rikkihappoa ei todellisuudessa ole osa lopputuotetta, sitä käytetään yhdessä valmistusvaiheessa putken puhdistamiseen.
Valmistusprosessi
Teräsputket valmistetaan kahdella eri prosessilla. Molempien prosessien kokonaistuotantomenetelmään kuuluu kolme vaihetta. Ensin raakateräs muunnetaan työstettävimpään muotoon. Seuraavaksi putki muodostetaan jatkuvalla tai puolijatkuvalla tuotantolinjalla. Lopuksi putki leikataan ja muokataan vastaamaan asiakkaan tarpeita.
Saumaton putki valmistetaan prosessilla, jossa kiinteä aihio kuumennetaan ja muovataan lieriömäiseksi ja rullataan sitten, kunnes se venytetään ja koverretaan. Koska ontto keskiosa on epäsäännöllisen muotoinen, aihion keskeltä työnnetään luodin muotoinen lävistyskärki sitä valssattaessa.
Harkon tuotanto
1. Sula teräs valmistetaan sulattamalla rautamalmia ja koksia (hiiltä sisältävä aine, joka syntyy, kun kivihiiltä kuumennetaan ilman ilmaa) uunissa, minkä jälkeen suurin osa hiilestä poistetaan puhaltamalla nesteeseen happea. Sula teräs kaadetaan sitten suuriin paksuseinäisiin rautamuotteihin, joissa se jäähtyy harkoiksi.
2. Tasaisten tuotteiden, kuten levyjen ja levyjen, tai pitkien tuotteiden, kuten tankojen ja tankojen muodostamiseksi harkot muotoillaan suurten telojen väliin valtavan paineen alaisena.
3. Kukinnan aikaansaamiseksi harkko johdetaan pinottujen uritettujen terästelojen läpi. Tämän tyyppisiä teloja kutsutaan "kaksikorkeiksi myllyiksi". Joissakin tapauksissa käytetään kolmea rullaa. Telat on asennettu siten, että niiden urat osuvat yhteen ja ne liikkuvat vastakkaisiin suuntiin. Tämä toiminta saa teräksen puristumaan ja venymään ohuemmiksi, pidemmiksi paloiksi. Kun käyttäjä kääntää rullat, teräs vedetään takaisin läpi, jolloin se on ohuempi ja pidempi. Tätä prosessia toistetaan, kunnes teräs saavuttaa halutun muodon. Tämän prosessin aikana manipulaattoreiksi kutsutut koneet kääntävät terästä niin, että molemmat puolet käsitellään tasaisesti.
4. Harkot voidaan myös valssata laatoiksi prosessissa, joka on samanlainen kuin kukintaprosessi. Teräs johdetaan pinottujen telojen läpi, jotka venyttävät sitä. Sivulle on kuitenkin asennettu myös telat, jotka ohjaavat laattojen leveyttä. Kun teräs saa halutun muodon, epätasaiset päät leikataan pois ja laatat tai kukinnot leikataan lyhyemmiksi paloiksi. Jatkokäsittely
5. Kukinnat jalostetaan tyypillisesti edelleen ennen kuin niistä tehdään putkia. Kukinnat muunnetaan aihioiksi asettamalla ne useamman rullaavan laitteen läpi, mikä tekee niistä pidempiä ja kapeampia. Aihiot leikataan lentäväksi leikkuriksi tunnetuilla laitteilla. Nämä ovat synkronoituja sakset, jotka kilpailevat liikkuvan aihion mukana ja leikkaavat sen. Tämä mahdollistaa tehokkaat leikkaukset pysäyttämättä valmistusprosessia. Nämä aihiot pinotaan ja niistä tulee lopulta saumaton putki.
6. Myös laatat työstetään uudelleen. Jotta ne olisivat muokattavia, ne kuumennetaan ensin 1 204 °C:seen. Tämä aiheuttaa oksidipinnoitteen muodostumisen laatan pinnalle. Tämä pinnoite irrotetaan kalkinpoistolaitteella ja korkeapainevesisuihkulla. Levyt lähetetään sitten telojen läpi kuumamyllyllä ja niistä tehdään ohuita kapeita teräsliuskoja, joita kutsutaan skelpiksi. Tämä mylly voi olla jopa puoli mailia pitkä. Kun laatat kulkevat telojen läpi, ne ohenevat ja pidempiä. Noin kolmessa minuutissa yksi laatta voidaan muuntaa 15,2 cm:n paksuisesta teräspalasta ohueksi teräsnauhaksi, joka voi olla neljäsosa mailia pitkä.
7. Venytyksen jälkeen teräs peitataan. Tämä prosessi sisältää sen ajamisen rikkihappoa sisältävien säiliöiden läpi metallin puhdistamiseksi. Lopuksi se huuhdellaan kylmällä ja kuumalla vedellä, kuivataan ja kääritään suurille keloille ja pakataan kuljetettavaksi putkenvalmistuslaitokseen. Putkenvalmistus
8. Putkien valmistukseen käytetään sekä lohta että aihiota. Skelpistä tehdään hitsattu putki. Se asetetaan ensin aukikelauskoneeseen. Kun teräspuola kelataan auki, se kuumenee. Teräs johdetaan sitten sarjan uritettujen telojen läpi. Kun se kulkee ohi, telat saavat kärryn reunat käpristymään yhteen. Tämä muodostaa hitsaamattoman putken.
9. Seuraavaksi teräs kulkee hitsauselektrodien ohi. Nämä laitteet sulkevat putken kaksi päätä yhteen. Hitsatussauma johdetaan sitten korkeapainetelan läpi, mikä auttaa luomaan tiiviin hitsin. Sitten putki leikataan haluttuun pituuteen ja pinotaan jatkokäsittelyä varten. Hitsattu teräsputki on jatkuva prosessi, ja putken koosta riippuen se voidaan valmistaa jopa 335,3 metrin nopeudella minuutissa.
10. Kun tarvitaan saumatonta putkia, tuotannossa käytetään neliömäisiä aihioita. Niitä kuumennetaan ja muovataan sylinterin muotoiseksi, jota kutsutaan myös pyöreäksi. Pyöreä laitetaan sitten uuniin, jossa se kuumennetaan kuumaksi. Kuumennettu pyöreä rullataan sitten suurella paineella. Tämä korkeapainevalssaus saa aihion venymään ja keskelle muodostumaan reiän. Koska tämä reikä on epäsäännöllisen muotoinen, luodin muotoinen lävistyskärki työnnetään aihion keskeltä sitä rullattaessa. Lävistysvaiheen jälkeen putki voi vielä olla epäsäännöllisen paksuinen ja muotoinen. Tämän korjaamiseksi se johdetaan toisen sarjan valssaamoihin. Lopullinen käsittely
11. Kun jompikumpi putkityyppi on valmistettu, ne voidaan laittaa oikaisukoneen läpi. Ne voidaan myös varustaa liitoksilla, jotta kaksi tai useampia putkikappaleita voidaan yhdistää. Yleisin halkaisijaltaan pienempien putkien liitostyyppi on kierteitys – tiukat urat, jotka leikataan putken päähän. Putket lähetetään myös mittauskoneen läpi. Nämä tiedot yhdessä muiden laadunvalvontatietojen kanssa stensiilevät automaattisesti putkeen. Sitten putki ruiskutetaan kevyellä suojaöljyllä. Suurin osa putkista on yleensä käsitelty ruostumisen estämiseksi. Tämä tehdään galvanoimalla se tai pinnoittamalla se sinkkipinnoitteella. Putken käytöstä riippuen voidaan käyttää muita maaleja tai pinnoitteita.
Laadunvalvonta
Erilaisia toimenpiteitä toteutetaan sen varmistamiseksi, että valmis teräsputki täyttää vaatimukset. Esimerkiksi röntgenmittareita käytetään teräksen paksuuden säätämiseen. Mittarit toimivat kahden röntgensäteen avulla. Yksi säde on suunnattu tunnetun paksuiseen teräkseen. Toinen on suunnattu tuotantolinjalla kulkevaan teräkseen. Jos näiden kahden säteen välillä on eroa, mittari käynnistää automaattisesti telojen koon muuttamisen kompensoidakseen.
Putket tarkastetaan myös vikojen varalta prosessin lopussa. Yksi tapa testata putkea on käyttää erityistä konetta. Tämä kone täyttää putken vedellä ja lisää sitten painetta nähdäkseen, kestääkö se. Vialliset putket palautetaan romuksi.