Plieniniai vamzdžiai yra ilgi, tuščiaviduriai vamzdžiai, naudojami įvairiems tikslams. Jie gaminami dviem skirtingais būdais, dėl kurių gaunamas suvirintas arba besiūlis vamzdis. Abiem būdais žaliavinis plienas pirmiausia išliejamas į patogesnę pradinę formą. Tada iš jo gaminamas vamzdis, ištempiant plieną į besiūlį vamzdį arba suspaudžiant kraštus ir sandarinant juos suvirinimo siūle. Pirmieji plieninių vamzdžių gamybos metodai buvo pristatyti XX a. pradžioje ir jie nuolat vystėsi į šiuolaikinius procesus, kuriuos naudojame šiandien. Kiekvienais metais pagaminama milijonai tonų plieninių vamzdžių. Dėl savo universalumo tai dažniausiai naudojamas plieno pramonės gaminys.
Istorija
Žmonės vamzdžius naudojo tūkstančius metų. Galbūt pirmą kartą naudojo senovės žemdirbiai, nukreipę vandenį iš upelių ir upių į savo laukus. Archeologiniai įrodymai rodo, kad kinai naudojo nendrinį vamzdį vandeniui transportuoti į norimas vietas jau 2000 m. pr. Kr. Buvo aptikti moliniai vamzdžiai, kuriuos naudojo kitos senovės civilizacijos. Pirmajame mūsų eros amžiuje Europoje buvo pastatyti pirmieji švino vamzdžiai. Atogrąžų šalyse vandeniui gabenti buvo naudojami bambukiniai vamzdžiai. Kolonijiniai amerikiečiai naudojo medieną panašiam tikslui. 1652 m. Bostone, naudojant tuščiavidurius rąstus, buvo pastatyti pirmieji vandentiekio įrenginiai.
Suvirintas vamzdis formuojamas plienines juosteles valcuojant per ritininius su grioveliais, kurie formuoja medžiagą į apskritą formą. Toliau nesuvirintas vamzdis praeina pro suvirinimo elektrodus. Šie įtaisai užsandarina du vamzdžio galus.
Jau 1840 m. geležies apdirbėjai jau galėjo gaminti besiūlius vamzdžius. Vienu būdu per tvirtą metalinį apvalų ruošinį buvo išgręžta skylė. Tada ruošinys buvo šildomas ir ištrauktas per daugybę štampų, kurie jį pailgino, kad susidarytų vamzdis. Šis metodas buvo neefektyvus, nes buvo sunku išgręžti skylę centre. Dėl to vamzdis buvo netolygus, o viena pusė buvo storesnė už kitą. 1888 metais patobulintam metodui buvo suteiktas patentas. Šiame procese kieta medžiaga buvo išlieta aplink ugniai atsparią plytų šerdį. Kai ji atvėso, plyta buvo pašalinta, paliekant skylę viduryje. Nuo tada šiuos metodus pakeitė nauji ritinėlių metodai.
Dizainas
Yra dviejų tipų plieniniai vamzdžiai: vienas yra besiūlis, o kitas turi vieną suvirintą siūlę per visą ilgį. Abu turi skirtingą paskirtį. Besiūliai vamzdžiai paprastai yra lengvesni, o sienelės plonesnės. Jie naudojami dviračiams ir skysčiams gabenti. Siūlomi vamzdžiai yra sunkesni ir standesni. Jie turi geresnę konsistenciją ir paprastai yra tiesesni. Jie naudojami tokiems dalykams kaip dujų transportavimas, elektros vamzdynas ir vandentiekis. Paprastai jie naudojami tais atvejais, kai vamzdis nėra veikiamas didelio įtempimo.
Žaliavos
Pagrindinė vamzdžių gamybos žaliava yra plienas. Plienas daugiausia sudarytas iš geležies. Kiti metalai, kurių gali būti lydinyje, yra aliuminis, manganas, titanas, volframas, vanadis ir cirkonis. Gamybos metu kartais naudojamos kai kurios apdailos medžiagos. Pavyzdžiui, dažai gali būti.
Besiūliai vamzdžiai gaminami naudojant procesą, kai kietas ruošinys šildomas ir formuojamas į cilindro formą, o po to sukamas, kol jis ištempiamas ir ištuštinamas. Kadangi tuščiaviduris centras yra netaisyklingos formos, kulkos formos pradurimo taškas stumiamas per ruošinio vidurį, kol jis valcuojamas. Besiūlis vamzdis gaminamas naudojant procesą, kai kietas ruošinys šildomas ir formuojamas į cilindro formą, o tada suvyniojamas. kol bus ištemptas ir įdubęs. Kadangi tuščiaviduris centras yra netaisyklingos formos, valcavimo metu per ruošinio vidurį įstumiamas kulkos formos pradurimo taškas.Naudojamas, jei vamzdis yra padengtas. Paprastai ant plieninių vamzdžių gamybos linijos pabaigoje tepamas nedidelis alyvos kiekis. Tai padeda apsaugoti vamzdį. Nors sieros rūgštis iš tikrųjų nėra gatavo produkto dalis, viename gamybos etape vamzdžiui valyti naudojama sieros rūgštis.
Gamybos procesas
Plieniniai vamzdžiai gaminami dviem skirtingais procesais. Bendras abiejų procesų gamybos metodas apima tris etapus. Pirma, žaliavinis plienas paverčiamas labiau tinkama forma. Toliau vamzdis formuojamas ištisinėje arba pusiau ištisinėje gamybos linijoje. Galiausiai vamzdis nupjaunamas ir modifikuojamas, kad atitiktų kliento poreikius. Kai kurie plieno vamzdžių gamintojai naudosvamzdžių pjovimo lazeriu mašinaį ankstesnį vamzdžio pjūvį arba tuštinimą, kad padidėtų vamzdžių konkurencingumas
Besiūliai vamzdžiai gaminami naudojant procesą, kai kietas ruošinys šildomas ir formuojamas į cilindro formą, o po to sukamas, kol jis ištempiamas ir ištuštinamas. Kadangi tuščiaviduris centras yra netaisyklingos formos, valcavimo metu per ruošinio vidurį įstumiamas kulkos formos pradurimo taškas.
Luitų gamyba
1. Išlydytas plienas gaminamas lydant geležies rūdą ir koksą (medžiagą, kurioje gausu anglies, kuri susidaro kaitinant anglį nesant oro) krosnyje, o tada didžioji anglies dalis pašalinama į skystį paskleidžiant deguonį. Tada išlydytas plienas supilamas į dideles storasienes geležies formas, kuriose jis atvėsta į luitus.
2. Norint suformuoti plokščius gaminius, pvz., plokštes ir lakštus, arba ilgus gaminius, tokius kaip strypai ir strypai, tarp didelių volų, veikiant didžiuliam slėgiui, formuojami luitai.
3. Kad žydėtų, luitas praleidžiamas per porą sukrautų plieninių ritinėlių. Tokio tipo volai vadinami „dviejų aukštų malūnais“. Kai kuriais atvejais naudojami trys ritinėliai. Volai sumontuoti taip, kad jų grioveliai sutaptų ir judėtų priešingomis kryptimis. Dėl šio veiksmo plienas suspaudžiamas ir ištempiamas į plonesnius, ilgesnius gabalus. Kai operatorius apverčia volelius, plienas traukiamas atgal, todėl jis plonesnis ir ilgesnis. Šis procesas kartojamas tol, kol plienas įgauna norimą formą. Šio proceso metu mašinos, vadinamos manipuliatoriais, apverčia plieną taip, kad kiekviena pusė būtų apdorojama tolygiai.
4. Luitai taip pat gali būti susukti į plokštes tokiu būdu, kuris panašus į žydėjimo procesą. Plienas praleidžiamas per porą sukrautų ritinėlių, kurie jį ištempia. Tačiau yra ir šone sumontuoti ritinėliai, leidžiantys valdyti plokščių plotį. Kai plienas įgauna norimą formą, nupjaunami nelygūs galai, o plokštės arba žiedai supjaustomi į trumpesnius gabalus.
5. Žydintys augalai paprastai apdorojami toliau, kol iš jų gaminami vamzdžiai. Žiedai paverčiami ruošiniais, perkeliant juos per daugiau riedėjimo įtaisų, todėl jie tampa ilgesni ir siauresni. Ruošiniai supjaustomi prietaisais, vadinamais skraidančiomis žirklėmis. Tai yra poros sinchronizuotų žirklių, kurios lenktyniauja kartu su judančiu ruošiniu ir ją pjauna. Tai leidžia efektyviai pjauti nestabdant gamybos proceso. Šie ruošiniai yra sukrauti ir ilgainiui taps besiūliais vamzdžiais.
6. Perdirbamos ir plokštės. Kad jie būtų kali, pirmiausia jie pašildomi iki 2200 °F (1204 °C). Dėl to plokštės paviršiuje susidaro oksidinė danga. Ši danga nulaužiama nuosėdų laužikliu ir aukšto slėgio vandens purškimu. Tada plokštės siunčiamos per daugybę ritinėlių ant karšto malūno ir pagaminamos plonos siauros plieno juostelės, vadinamos skelpėmis. Šis malūnas gali būti net pusės mylios ilgio. Kai plokštės praeina per volus, jos tampa plonesnės ir ilgesnės. Per maždaug tris minutes vieną plokštę galima paversti iš 6 colių (15,2 cm) storio plieno gabalo į ploną plieninę juostelę, kurios ilgis gali būti ketvirčio mylios.
7. Po tempimo plienas marinuojamas. Šis procesas apima metalo valymui per kelias talpyklas, kuriose yra sieros rūgšties. Pabaigoje jis nuplaunamas šaltu ir karštu vandeniu, išdžiovinamas, tada suvyniojamas ant didelių ričių ir supakuojamas transportavimui į vamzdžių gamybos įrenginį. Vamzdžių gamyba
8. Vamzdžiams gaminti naudojami ir šermukšniai, ir ruošiniai. Skelp yra pagamintas į suvirintą vamzdį. Pirmiausia jis dedamas ant išvyniojimo mašinos. Kadangi plieno ritė išvyniojama, ji įkaista. Tada plienas praleidžiamas per ritinėlius su grioveliais. Kai jis eina pro šalį, voleliai sujungia stuburo kraštus. Taip susidaro nesuvirintas vamzdis.
9. Toliau plienas praeina pro suvirinimo elektrodus. Šie įtaisai užsandarina du vamzdžio galus. Tada suvirinta siūlė praleidžiama per aukšto slėgio volelį, kuris padeda sukurti sandarią siūlę. Tada vamzdis supjaustomas iki norimo ilgio ir sukraunamas tolesniam apdorojimui. Suvirintas plieninis vamzdis yra nenutrūkstamas procesas ir, priklausomai nuo vamzdžio dydžio, jį galima pagaminti net 1100 pėdų (335,3 m) per minutę greičiu.
10. Kai reikalingas besiūlis vamzdis, gamybai naudojami kvadratiniai ruošiniai. Jie kaitinami ir formuojami, kad susidarytų cilindro forma, dar vadinama apvaliu. Tada raundas dedamas į krosnį, kur jis šildomas iki baltumo. Tada įkaitintas ratas susukamas dideliu spaudimu. Dėl šio aukšto slėgio valcavimo ruošinys išsitiesia ir centre susidaro skylė. Kadangi ši skylė yra netaisyklingos formos, kulkos formos pradūrimo taškas įstumiamas per ruošinio vidurį, kai jis yra valcuojamas. Po pradūrimo etapo vamzdis vis dar gali būti netaisyklingo storio ir formos. Norėdami tai ištaisyti, jis praleidžiamas per kitą valcavimo staklių seriją.Galutinis apdorojimas
11. Pagaminus bet kurio tipo vamzdžius, juos galima prakišti per tiesinimo mašiną. Juose taip pat gali būti sujungimų, kad būtų galima sujungti du ar daugiau vamzdžių dalių. Labiausiai paplitęs mažesnio skersmens vamzdžių jungčių tipas yra sriegiavimas - sandarūs grioveliai, kurie išpjaunami vamzdžio gale. Vamzdžiai taip pat siunčiami per matavimo mašiną. Ši informacija kartu su kitais kokybės kontrolės duomenimis automatiškai trafaretuojama ant vamzdžio. Tada vamzdis apipurškiamas lengva apsaugine alyva. Dauguma vamzdžių paprastai yra apdorojami, kad jie nerūdytų. Tai atliekama cinkuojant arba padengiant cinku. Priklausomai nuo vamzdžio naudojimo, gali būti naudojami kiti dažai arba dangos.
Kokybės kontrolė
Siekiant užtikrinti, kad baigtas plieninis vamzdis atitiktų specifikacijas, imamasi įvairių priemonių. Pavyzdžiui, plieno storiui reguliuoti naudojami rentgeno matuokliai. Matuokliai veikia naudojant du rentgeno spindulius. Vienas spindulys nukreiptas į žinomo storio plieną. Kitas yra nukreiptas į plieną, einantį gamybos linijoje. Jei yra kokių nors skirtumų tarp dviejų spindulių, matuoklis automatiškai pakeis ritinėlių dydį, kad kompensuotų.
Taip pat proceso pabaigoje vamzdžiai apžiūrimi, ar nėra defektų. Vienas iš vamzdžių bandymo būdų yra naudoti specialią mašiną. Ši mašina užpildo vamzdį vandeniu ir padidina slėgį, kad pamatytų, ar jis laikosi. Sugedę vamzdžiai grąžinami į metalo laužą.