鋼管さまざまな目的に使用される長い中空の管です。これらは 2 つの異なる方法で製造され、溶接パイプまたはシームレスパイプになります。どちらの方法でも、まず生の鋼をより加工しやすい出発形状に鋳造します。次に、鋼を継ぎ目のない管に引き伸ばすか、端を押し合わせて溶接でシールすることにより、パイプが作成されます。鋼管を製造するための最初の方法は 1800 年代初頭に導入され、今日私たちが使用している現代的なプロセスへと着実に進化してきました。毎年、数百万トンの鋼管が生産されます。その多用途性により、鉄鋼業界で最も頻繁に使用される製品となっています。
歴史
人々は何千年もの間パイプを使用してきました。おそらく最初に使用したのは、川や川から田畑に水を迂回させた古代の農夫たちでした。考古学的証拠は、中国人が紀元前 2000 年頃に水を目的の場所に運ぶために葦管を使用していたことを示唆しています。他の古代文明で使用されていた粘土管が発見されています。西暦 1 世紀に、最初の鉛パイプがヨーロッパで建設されました。熱帯諸国では、水を輸送するために竹筒が使用されました。植民地時代のアメリカ人も同様の目的で木材を使用しました。 1652 年、ボストンで中空の丸太を使用して最初の水道施設が建設されました。
溶接パイプは、材料を円形に成形する一連の溝付きローラーを通して鋼ストリップを圧延することによって形成されます。次に、未溶接のパイプが溶接電極を通過します。これらの装置はパイプの両端を一緒にシールします。
1840 年にはすでに、鉄工はシームレス管を製造できました。 1 つの方法では、固体金属の丸いビレットに穴を開けました。次にビレットを加熱し、一連のダイスを通して引き伸ばしてパイプを形成しました。この方法では中心に穴を開けるのが難しく、非効率でした。その結果、一方の側がもう一方の側よりも厚くなる不均一なパイプができました。 1888 年に改良された方法が特許を取得しました。このプロセスでは、固体ビルドが耐火レンガコアの周りに鋳造されました。冷えた後、レンガを取り除き、中央に穴を残しました。それ以来、新しいローラー技術がこれらの方法に取って代わりました。
デザイン
鋼管には 2 つのタイプがあり、1 つは継ぎ目なし、もう 1 つは長さに沿って 1 つの溶接継ぎ目があります。どちらも用途が異なります。シームレスチューブは通常、より軽量で、壁が薄いです。自転車や液体の輸送に使用されます。継ぎ目のあるチューブはより重く、より剛性があります。一貫性が高く、通常はより真っ直ぐです。ガス輸送、電線管、配管などに使用されます。通常、パイプに高度な応力がかからない場合に使用されます。
原材料
パイプ製造の主原料は鋼です。鋼は主に鉄で構成されています。合金中に存在する可能性のある他の金属には、アルミニウム、マンガン、チタン、タングステン、バナジウム、およびジルコニウムが含まれます。製造中に一部の仕上げ材が使用される場合があります。例えば、ペイントがそうであるかもしれない。
シームレスパイプは、固体のビレットを加熱して円筒形に成形し、引き伸ばして中空にするまで圧延するプロセスを使用して製造されます。中心部が不規則に空洞になっているため、ビレットを圧延しながら中央に弾丸状のピアサーポイントを押し込みます。シームレスパイプは、固体のビレットを加熱して円筒状に成型し、圧延するプロセスで製造されます。伸びて空洞になるまで。中空の中心が不規則な形状であるため、パイプをコーティングする場合に、弾丸型のピアサー ポイントをビレットを圧延しながら中央に押し込みます。通常、生産ラインの最後で鋼管に少量の油が塗布されます。これはパイプの保護に役立ちます。硫酸は実際には完成品の一部ではありませんが、パイプを洗浄するために製造段階の 1 つで使用されます。
製造工程
鋼管は 2 つの異なるプロセスで製造されます。どちらのプロセスの全体的な製造方法には 3 つのステップが含まれます。まず、生の鋼をより加工しやすい形に変換します。次に、パイプは連続または半連続の生産ラインで形成されます。最後に、顧客のニーズに合わせてパイプを切断および修正します。
シームレスパイプは、固体のビレットを加熱して円筒形に成形し、引き伸ばして中空にするまで圧延するプロセスを使用して製造されます。中空の中心は不規則な形状であるため、圧延中にビレットの中央に弾丸型のピアサー ポイントが押し込まれます。
インゴットの製造
1. 溶鋼は、鉄鉱石とコークス（空気のない状態で石炭を加熱したときに生じる炭素が豊富な物質）を炉内で溶かし、液体に酸素を吹き込むことによって炭素の大部分を除去することによって作られます。次に、溶けた鋼は大きくて壁の厚い鉄の型に注がれ、そこで冷却されてインゴットになります。
2. 板やシートなどの平らな製品や、棒や棒などの長尺製品を成形するには、インゴットを大きなローラーの間で大きな圧力をかけながら成形します。ブルームとスラブの製造
3. ブルームを生成するには、インゴットを積み重ねた一対の溝付きスチールローラーを通過させます。このタイプのローラーは「ツーハイミル」と呼ばれます。場合によっては、3 つのローラーが使用されます。ローラーは溝が一致するように取り付けられており、反対方向に動きます。この作用により、鋼が圧迫され、より薄く長い部分に引き伸ばされます。人間のオペレータがローラーを逆転させると、鋼材は引き戻され、鋼材はより薄く、より長くなります。このプロセスは、鋼が所望の形状になるまで繰り返されます。このプロセスでは、マニピュレーターと呼ばれる機械が鋼材を裏返し、各面が均等に加工されるようにします。
4. ブルーム作成プロセスと同様のプロセスで、インゴットを圧延してスラブにすることもできます。鋼材は積み重ねられた一対のローラーを通過し、引き伸ばされます。ただし、スラブの幅を制御するために側面に取り付けられたローラーもあります。鋼が希望の形状になったら、不均一な端が切り取られ、スラブまたはブルームがより短い部分に切断されます。さらなる加工
5. ブルームは通常、パイプに加工される前にさらに処理されます。ブルームは、より長く、より幅の狭い圧延装置に通すことによってビレットに変換されます。ビレットはフライングハサミとして知られる装置で切断されます。これらは、移動するビレットに沿って走行して切断する一対の同期剪断機です。これにより、製造プロセスを停止することなく効率的な切断が可能になります。これらのビレットは積み重ねられ、最終的にシームレスパイプになります。
6. スラブも再加工されます。展性を持たせるために、まず 2,200°F (1,204°C) に加熱します。これにより、スラブの表面に酸化皮膜が形成されます。このコーティングは、スケールブレーカーと高圧水スプレーによって除去されます。次に、スラブはホットミル上の一連のローラーを通って送られ、スケルプと呼ばれる薄く細い鋼のストリップに加工されます。この製材所の長さは 0.5 マイルにもなります。スラブがローラーを通過すると、スラブはより薄く、より長くなります。約 3 分間で、1 枚のスラブを厚さ 6 インチ (15.2 cm) の鋼片から長さ 400 メートルにもなる薄い鋼帯に変えることができます。
7. 延伸後、酸洗を行います。このプロセスには、金属を洗浄するために硫酸を含む一連のタンクを通過させることが含まれます。仕上げに、冷水と温水ですすぎ、乾燥させた後、大きなスプールに巻き取り、パイプ製造施設に輸送するために梱包します。パイプ製造
8. パイプの製造にはスケルプとビレットの両方が使用されます。スケルプを溶接パイプに加工します。それは最初に巻き戻し機に置かれます。スチール製のスプールは巻き戻されると加熱されます。次に、鋼は一連の溝付きローラーを通過します。通過する際、ローラーによってスケルプの端がカールします。これにより、未溶接のパイプが形成されます。
9. 次に鋼材が溶接電極を通過します。これらの装置はパイプの両端を一緒にシールします。次に、溶接された継ぎ目を高圧ローラーに通し、しっかりとした溶接を実現します。その後、パイプは必要な長さに切断され、さらなる加工のために積み重ねられます。鋼管の溶接は連続プロセスであり、パイプのサイズに応じて、毎分 1,100 フィート (335.3 m) もの速さで溶接できます。
10. シームレスパイプが必要な場合は、角ビレットを使用して製造されます。加熱して円柱状（ラウンドとも呼ばれます）に成形します。次に、弾丸は炉に入れられ、白熱して加熱されます。加熱された丸は強い圧力で回転させられます。この高圧圧延によりビレットが伸び、中央に穴が形成されます。この穴は不規則な形状であるため、圧延中にビレットの中央に弾丸型のピアサー ポイントが押し込まれます。穿孔段階の後でも、パイプの厚さと形状が不均一になる場合があります。これを修正するために、別の一連の圧延機を通過させます。最終処理
11. いずれのタイプのパイプも製造した後、矯正機にかけることができます。ジョイントを取り付けて、2 本以上のパイプを接続できるようにすることもできます。より小さな直径のパイプの最も一般的なタイプの継手はねじ込みです。つまり、パイプの端にきつい溝が刻まれています。パイプも測定機を通って送られます。この情報は、他の品質管理データとともにパイプ上に自動的にステンシルされます。次に、パイプに保護オイルを軽くスプレーします。ほとんどのパイプは通常、錆びないように処理されています。これは、亜鉛メッキまたは亜鉛コーティングを施すことによって行われます。パイプの用途に応じて、他の塗料やコーティングが使用される場合があります。
品質管理
完成した鋼管が仕様を満たしていることを確認するために、さまざまな対策が講じられます。たとえば、X 線ゲージは鋼の厚さを調整するために使用されます。ゲージは 2 つの X 線を利用して機能します。 1 つの光線は既知の厚さの鋼に向けられます。もう 1 つは、生産ラインを通過する鋼材に向けられています。 2 つの光線の間に差異がある場合、ゲージは自動的にローラーのサイズ変更をトリガーして補正します。
プロセスの最後にはパイプに欠陥がないか検査されます。パイプをテストする方法の 1 つは、特別な機械を使用することです。この機械はパイプに水を満たし、圧力を上げて圧力が維持されるかどうかを確認します。欠陥のあるパイプはスクラップとして返却されます。