Les tuyaux en acier sont de longs tubes creux utilisés à diverses fins. Ils sont produits par deux méthodes distinctes qui se traduisent par un tuyau soudé ou transparent. Dans les deux méthodes, l'acier brut est d'abord jeté dans une forme de départ plus réalisable. Il est ensuite transformé en un tuyau en étirant l'acier dans un tube sans couture ou en forçant les bords ensemble et en les scellant avec une soudure. Les premières méthodes de production de tuyaux en acier ont été introduites au début des années 1800, et elles ont régulièrement évolué les processus modernes que nous utilisons aujourd'hui. Chaque année, des millions de tonnes de tuyaux en acier sont produits. Sa polyvalence en fait le produit le plus souvent utilisé par l'industrie sidérurgique.
Histoire
Les gens utilisent des tuyaux depuis des milliers d'années. La première utilisation a peut-être été des anciens agriculteurs qui détournaient l'eau des ruisseaux et des rivières dans leurs champs. Les preuves archéologiques suggèrent que les Chinois ont utilisé des tuyaux à roseaux pour transporter l'eau vers les emplacements souhaités dès 2000 avant JC, des tubes en argile qui ont été utilisés par d'autres civilisations anciennes ont été découverts. Au cours du premier siècle après JC, les premiers tuyaux de plomb ont été construits en Europe. Dans les pays tropicaux, des tubes en bambou ont été utilisés pour transporter l'eau. Les Américains coloniaux ont utilisé du bois dans un but similaire. En 1652, le premier Waterworks a été fabriqué à Boston en utilisant des journaux creux.
Le tuyau soudé est formé par des bandes en acier à travers une série de rouleaux rainurés qui façonnent le matériau en forme circulaire. Ensuite, le tuyau indépendant passe par des électrodes de soudage. Ces appareils scellent ensemble les deux extrémités du tuyau.
Dès 1840, les ferronneurs pouvaient déjà produire des tubes sans couture. Dans une méthode, un trou a été foré à travers une billette rond en métal solide. La billette a ensuite été chauffée et dessinée à travers une série de matrices qui l'ont allongé pour former un tuyau. Cette méthode était inefficace car il était difficile de percer le trou au centre. Cela a entraîné un tuyau inégal avec un côté étant plus épais que l'autre. En 1888, une méthode améliorée a obtenu un brevet. Dans ce processus, le solide facturé a été jeté autour d'un noyau de briques ignifuges. Quand il a été refroidi, la brique a été retirée en laissant un trou au milieu. Depuis lors, de nouvelles techniques de rouleaux ont remplacé ces méthodes.
Conception
Il existe deux types de tuyaux en acier, l'un est transparent et un autre a une seule couture soudée sur sa longueur. Les deux ont des utilisations différentes. Les tubes sans couture sont généralement plus légers et ont des murs plus fins. Ils sont utilisés pour les vélos et le transport de liquides. Les tubes coulés sont plus lourds et plus rigides. Ils ont une meilleure cohérence et sont généralement plus droits. Ils sont utilisés pour des choses telles que le transport de gaz, les conduits électriques et la plomberie. En règle générale, ils sont utilisés dans les cas où le tuyau n'est pas placé sous un degré élevé de stress.
Matières premières
La principale matière première dans la production de tuyaux est l'acier. L'acier est composé principalement de fer. Les autres métaux qui peuvent être présents dans l'alliage comprennent l'aluminium, le manganèse, le titane, le tungstène, le vanadium et le zirconium. Certains matériaux de finition sont parfois utilisés pendant la production. Par exemple, la peinture peut l'être.
Un tuyau transparent est fabriqué en utilisant un processus qui chauffe et moule une billette solide en forme cylindrique, puis la roule jusqu'à ce qu'elle soit étirée et creusée. Étant donné que le centre évidé est de forme irrégulière, un point de perceur en forme de balle est poussé au milieu de la billette lors de son roule jusqu'à ce qu'il soit étiré et creusé. Étant donné que le centre évidé est de forme irrégulière, un point de perceur en forme de balle est poussé au milieu de la billette lorsqu'il est roulé. Utilisé si le tuyau est enduit. En règle générale, une quantité légère d'huile est appliquée aux tuyaux en acier à la fin de la ligne de production. Cela aide à protéger le tuyau. Bien qu'il ne fasse pas réellement partie du produit fini, l'acide sulfurique est utilisé dans une étape de fabrication pour nettoyer le tuyau.
Le processus de fabrication
Les tuyaux en acier sont fabriqués par deux processus différents. La méthode de production globale pour les deux processus implique trois étapes. Tout d'abord, l'acier brut est converti en une forme plus réalisable. Ensuite, le tuyau est formé sur une ligne de production continue ou semi-contournée. Enfin, le tuyau est coupé et modifié pour répondre aux besoins du client. Une fabrication de tuyaux en acier utiliseraMachine de coupe laser tubepour découper ou creuser le tube pour augmenter la compétition des tubes
Un tuyau transparent est fabriqué en utilisant un processus qui chauffe et moule une billette solide en forme cylindrique, puis la roule jusqu'à ce qu'elle soit étirée et creusée. Étant donné que le centre évidé est de forme irrégulière, un point de perceur en forme de balle est poussé au milieu de la billette lorsqu'il est roulé.
Production de lingots
1. L'acier fondu est fabriqué en faisant fondre le minerai de fer et le coke (une substance riche en carbone qui se traduit lorsque le charbon est chauffé en l'absence d'air) dans un four, puis en éliminant la majeure partie du carbone en faisant exploser l'oxygène dans le liquide. L'acier en fusion est ensuite versé dans de grands moules en fer à parois épaisses, où il refroidit en lingots.
2. Afin de former des produits plats tels que des assiettes et des feuilles, ou de longs produits tels que des barres et des tiges, les lingots sont façonnés entre de grands rouleaux sous une pression énorme. Produisant des fleurs et des dalles
3. Pour produire une floraison, le lingot passe à travers une paire de rouleaux en acier rainurés qui sont empilés. Ces types de rouleaux sont appelés «moulins à deux hauteurs». Dans certains cas, trois rouleaux sont utilisés. Les rouleaux sont montés pour que leurs rainures coïncident et qu'ils se déplacent dans des directions opposées. Cette action fait serrer l'acier et étiré en morceaux plus fins et plus longs. Lorsque les rouleaux sont inversés par l'opérateur humain, l'acier est retiré en le rendant plus mince et plus long. Ce processus est répété jusqu'à ce que l'acier atteigne la forme souhaitée. Au cours de ce processus, les machines appelées manipulateurs retournent l'acier pour que chaque côté soit traité uniformément.
4. Les lingots peuvent également être roulés dans des dalles dans un processus similaire au processus de fabrication de la floraison. L'acier passe à travers une paire de rouleaux empilés qui l'étirent. Cependant, il y a aussi des rouleaux montés sur le côté pour contrôler la largeur des dalles. Lorsque l'acier acquiert la forme souhaitée, les extrémités inégales sont coupées et les dalles ou les fleurs sont coupées en pièces plus courtes.
5. Les fleurs sont généralement traitées plus loin avant qu'elles ne soient transformées en tuyaux. Les fleurs sont converties en billettes en les mettant à travers plus de dispositifs roulants qui les rendent plus longs et plus étroits. Les billettes sont coupées par des appareils connus sous le nom de cisaillements volants. Ce sont une paire de cisaillements synchronisés qui courent avec la billette en mouvement et le coupent. Cela permet des coupes efficaces sans arrêter le processus de fabrication. Ces billettes sont empilées et deviendront éventuellement une pipe transparente.
6. Les dalles sont également retravaillées. Pour les rendre malléables, ils sont d'abord chauffés à 2 200 ° F (1 204 ° C). Cela fait former un revêtement d'oxyde à la surface de la dalle. Ce revêtement est rompu avec un disjoncteur à l'échelle et un spray d'eau à haute pression. Les dalles sont ensuite envoyées à travers une série de rouleaux sur un moulin chaud et transformées en fines bandes d'acier étroites appelées skelp. Ce moulin peut être aussi long qu'un demi-mile. Au fur et à mesure que les dalles traversent les rouleaux, ils deviennent plus minces et plus longs. Au cours d'environ trois minutes, une seule dalle peut être convertie d'un morceau d'acier de 6 pouces (15,2 cm) d'épaisseur en un ruban en acier mince qui peut mesurer un quart de mile.
7. Après l'étirement, l'acier est mariné. Ce processus consiste à le faire passer à travers une série de réservoirs qui contiennent de l'acide sulfurique pour nettoyer le métal. Pour terminer, il est rincé à l'eau froide et chaude, séché puis enroulé sur de grandes bobines et emballé pour le transport vers une installation de fabrication de tuyaux.
8. Skelp et billettes sont utilisées pour fabriquer des tuyaux. Skelp est transformé en tuyau soudé. Il est d'abord placé sur une machine de détention. Comme la bobine d'acier est déroulée, elle est chauffée. L'acier passe ensuite à travers une série de rouleaux rainurés. Au fur et à mesure qu'il passe, les rouleaux font en sorte que les bords du skelp se recroquevillent. Cela forme un tuyau non mérité.
9. L'acier passe ensuite par des électrodes de soudage. Ces appareils scellent ensemble les deux extrémités du tuyau. La couture soudée est ensuite passée à travers un rouleau haute pression qui aide à créer une soudure serrée. Le tuyau est ensuite coupé sur une longueur souhaitée et empilé pour un traitement ultérieur. Le tuyau en acier soudé est un processus continu et selon la taille du tuyau, il peut être fabriqué aussi rapidement que 1 100 pieds (335,3 m) par minute.
10. Lorsque des tuyaux sans couture sont nécessaires, des billettes carrées sont utilisées pour la production. Ils sont chauffés et moulés pour former une forme de cylindre, également appelée rond. Le rond est ensuite placé dans un four où il est chauffé au blanc. Le rond chauffé est ensuite roulé avec une grande pression. Ce roulement à haute pression fait que la billette s'étire et un trou se forme au centre. Étant donné que ce trou est de forme irrégulière, un point de perceur en forme de balle est poussé au milieu de la billette lorsqu'il est roulé. Après l'étape de perçage, le tuyau peut encore être d'une épaisseur et d'une forme irrégulières. Pour corriger cela, il est passé à travers une autre série de meubles roulants. Traitement final
11. Après que l'un ou l'autre type de tuyau est fabriqué, ils peuvent être placés à travers une machine de redressement. Ils peuvent également être équipés de joints afin que deux ou plusieurs morceaux de tuyau puissent être connectés. Le type de joint le plus courant pour les tuyaux à diamètre plus petit est le filetage - des rainures entendues qui sont coupées à l'extrémité du tuyau. Les tuyaux sont également envoyés via une machine de mesure. Ces informations ainsi que d'autres données de contrôle de la qualité sont automatiquement au pochoir sur le tuyau. Le tuyau est ensuite pulvérisé avec un léger revêtement d'huile de protection. La plupart des tuyaux sont généralement traités pour l'empêcher de rouiller. Cela se fait en le galvanisant ou en lui donnant un revêtement de zinc. Selon l'utilisation du tuyau, d'autres peintures ou revêtements peuvent être utilisés.
Contrôle de qualité
Diverses mesures sont prises pour garantir que le tuyau en acier fini répond aux spécifications. Par exemple, les jauges à rayons X sont utilisées pour réguler l'épaisseur de l'acier. Les jauges fonctionnent en utilisant deux rayons X. Un rayon s'adresse à un acier d'épaisseur connue. L'autre s'adresse à l'acier qui passe sur la ligne de production. S'il y a une variance entre les deux rayons, la jauge déclenchera automatiquement une redimensionnement des rouleaux pour compenser.
Les tuyaux sont également inspectés pour les défauts à la fin du processus. Une méthode pour tester un tuyau consiste à utiliser une machine spéciale. Cette machine remplit le tuyau avec de l'eau, puis augmente la pression pour voir si elle tient. Les tuyaux défectueux sont retournés pour la ferraille.