Rury staloweto długie, puste w środku rurki wykorzystywane do różnych celów. Są produkowane dwoma różnymi metodami, w wyniku których powstają rury spawane lub bezszwowe. W obu metodach surową stal najpierw odlewa się w bardziej wykonalną formę wyjściową. Następnie przekształca się go w rurę, rozciągając stal w rurę bez szwu lub dociskając krawędzie do siebie i uszczelniając je spoiną. Pierwsze metody produkcji rur stalowych zostały wprowadzone na początku XIX wieku i stopniowo ewoluowały do nowoczesnych procesów, które stosujemy dzisiaj. Każdego roku produkowane są miliony ton rur stalowych. Jego wszechstronność sprawia, że jest to najczęściej stosowany produkt wytwarzany przez przemysł stalowy.
Historia
Ludzie używali rur od tysięcy lat. Być może po raz pierwszy zastosowali ją starożytni rolnicy, którzy kierowali wodę ze strumieni i rzek na swoje pola. Dowody archeologiczne sugerują, że Chińczycy używali rur trzcinowych do transportu wody do wybranych miejsc już w 2000 roku p.n.e. Odkryto gliniane rurki, których używały inne starożytne cywilizacje. W pierwszym wieku naszej ery zbudowano w Europie pierwsze rury ołowiane. W krajach tropikalnych do transportu wody używano rur bambusowych. Amerykanie kolonialni używali drewna do podobnych celów. W 1652 roku w Bostonie zbudowano pierwszy wodociąg z wykorzystaniem pustych bali.
Spawana rura jest formowana poprzez walcowanie stalowych pasków przez szereg rowkowanych rolek, które formują materiał w okrągły kształt. Następnie niespawana rura przechodzi przez elektrody spawalnicze. Urządzenia te uszczelniają ze sobą dwa końce rury.
Już w roku 1840 hutnicy mogli produkować rury bez szwu. W jednej metodzie wywiercono otwór w okrągłym kęsie z litego metalu. Kęs następnie podgrzano i przeciągnięto przez szereg matryc, które wydłużyły go, tworząc rurę. Metoda ta była nieefektywna, gdyż trudno było wywiercić otwór w środku. W rezultacie powstała nierówna rura, przy czym jedna strona była grubsza od drugiej. W 1888 roku opatentowano ulepszoną metodę. W tym procesie materiał stały został odlany wokół ognioodpornego ceglanego rdzenia. Po ostygnięciu cegłę usunięto, pozostawiając pośrodku otwór. Od tego czasu nowe techniki walcowe zastąpiły te metody.
Projekt
Istnieją dwa rodzaje rur stalowych, jedna jest bezszwowa, a druga ma pojedynczy szew spawany na całej długości. Oba mają różne zastosowania. Rury bez szwu są zazwyczaj lżejsze i mają cieńsze ścianki. Wykorzystywane są do rowerów i transportu płynów. Rury ze szwem są cięższe i sztywniejsze. Mają lepszą konsystencję i są zazwyczaj prostsze. Stosowane są do takich celów, jak transport gazu, przewody elektryczne i hydraulika. Zwykle stosuje się je w przypadkach, gdy rura nie jest poddawana dużym naprężeniom.
Surowce
Podstawowym surowcem do produkcji rur jest stal. Stal składa się głównie z żelaza. Inne metale, które mogą występować w stopie, obejmują aluminium, mangan, tytan, wolfram, wanad i cyrkon. Niektóre materiały wykończeniowe są czasami wykorzystywane podczas produkcji. Może to być na przykład farba.
Rura bez szwu jest wytwarzana w procesie podgrzewania i formowania stałego kęsa w kształt cylindryczny, a następnie zwijania go do momentu rozciągnięcia i wydrążenia. Ponieważ wydrążony środek ma nieregularny kształt, punkt przebijaka w kształcie kuli jest przepychany przez środek kęsa podczas jego walcowania. Bezszwowa rura jest wytwarzana w procesie, który podgrzewa i formuje pełny kęs w kształt cylindryczny, a następnie go zwija. aż będzie rozciągnięty i wydrążony. Ponieważ wydrążony środek ma nieregularny kształt, punkt przebijaka w kształcie kuli jest przepychany przez środek kęsa podczas jego walcowania. Stosowany w przypadku powlekania rury. Zwykle na końcu linii produkcyjnej na rury stalowe nakładana jest niewielka ilość oleju. Pomaga to chronić rurę. Chociaż w rzeczywistości nie jest on częścią gotowego produktu, kwas siarkowy jest używany w jednym etapie produkcyjnym do czyszczenia rury.
Proces produkcyjny
Rury stalowe są wytwarzane w dwóch różnych procesach. Ogólna metoda produkcji w przypadku obu procesów obejmuje trzy etapy. Po pierwsze, surowa stal jest przekształcana w bardziej wykonalną formę. Następnie rura jest formowana na ciągłej lub półciągłej linii produkcyjnej. Na koniec rura jest cięta i modyfikowana pod potrzeby klienta.
Rura bez szwu jest wytwarzana w procesie podgrzewania i formowania stałego kęsa w kształt cylindryczny, a następnie zwijania go do momentu rozciągnięcia i wydrążenia. Ponieważ wydrążony środek ma nieregularny kształt, punkt przebijaka w kształcie kuli jest przepychany przez środek kęsa podczas jego walcowania.
Produkcja wlewków
1. Roztopioną stal wytwarza się poprzez topienie rudy żelaza i koksu (substancji bogatej w węgiel, która powstaje podczas podgrzewania węgla przy braku powietrza) w piecu, a następnie usunięcie większości węgla poprzez wdmuchnięcie tlenu do cieczy. Stopioną stal wlewa się następnie do dużych, grubościennych form żelaznych, gdzie schładza się, tworząc wlewki.
2. Aby uformować produkty płaskie, takie jak płyty i arkusze, lub produkty długie, takie jak sztaby i pręty, wlewki są kształtowane pomiędzy dużymi walcami pod ogromnym ciśnieniem. Produkcja wykwitów i płyt
3. Aby wytworzyć nalot, wlewek przepuszcza się przez parę ułożonych jeden na drugim rowkowanych stalowych walców. Tego typu walce nazywane są „młynami o dwóch wysokościach”. W niektórych przypadkach stosuje się trzy rolki. Rolki są zamontowane w taki sposób, że ich rowki pokrywają się i poruszają się w przeciwnych kierunkach. Działanie to powoduje ściskanie i rozciąganie stali na cieńsze, dłuższe kawałki. Kiedy rolki są odwracane przez operatora, stal jest cofana, dzięki czemu jest cieńsza i dłuższa. Proces ten powtarza się, aż stal osiągnie pożądany kształt. Podczas tego procesu maszyny zwane manipulatorami przewracają stal tak, aby każda strona została obrobiona równomiernie.
4. Wlewki można również walcować w bloki w procesie podobnym do procesu wytwarzania zakwitów. Stal przechodzi przez parę ułożonych w stos walców, które ją rozciągają. Istnieją jednak również rolki zamontowane z boku, które umożliwiają kontrolę szerokości płyt. Gdy stal uzyska pożądany kształt, nierówne końce są odcinane, a płyty lub wykwity cięte na krótsze kawałki. Dalsza obróbka
5. Kwiaty są zazwyczaj poddawane dalszej obróbce, zanim zostaną przetworzone na rury. Kwiaty przekształcane są w kęsy poprzez przepuszczenie ich przez większą liczbę urządzeń toczących, co czyni je dłuższymi i węższymi. Kęsy są cięte za pomocą urządzeń zwanych latającymi nożycami. To para zsynchronizowanych nożyc, które poruszają się wraz z poruszającym się kęsem i przecinają go. Umożliwia to wydajne cięcie bez zatrzymywania procesu produkcyjnego. Te kęsy są układane w stosy i ostatecznie staną się rurą bez szwu.
6. Przeróbce podlegają również płyty. Aby uczynić je plastycznymi, najpierw podgrzewa się je do temperatury 2200°F (1204°C). Powoduje to utworzenie się powłoki tlenkowej na powierzchni płyty. Powłokę tę usuwa się za pomocą odkamieniacza i natrysku wody pod wysokim ciśnieniem. Płyty są następnie przepuszczane przez szereg walców w gorącym młynie i formowane w cienkie, wąskie paski stali zwane skelp. Ten młyn może mieć nawet pół mili. W miarę przechodzenia płyt przez rolki stają się one cieńsze i dłuższe. W ciągu około trzech minut pojedynczą płytę można przekształcić z kawałka stali o grubości 6 cali (15,2 cm) w cienką stalową wstęgę o długości ćwierć mili.
7. Po rozciąganiu stal jest trawiona. Proces ten polega na przepuszczeniu go przez szereg zbiorników zawierających kwas siarkowy w celu oczyszczenia metalu. Na koniec płucze się go zimną i gorącą wodą, suszy, a następnie zwija na duże szpule i pakuje do transportu do wytwórni rur. Produkcja rur
8. Do produkcji rur wykorzystuje się zarówno skelp, jak i kęsy. Skelp jest wykonany ze spawanej rury. Najpierw umieszcza się go na maszynie odwijającej. Podczas rozwijania szpuli stali jest ona podgrzewana. Następnie stal przechodzi przez szereg rowkowanych rolek. W miarę upływu czasu rolki powodują zwijanie się krawędzi skelp. Tworzy to niespawaną rurę.
9. Następnie stal przechodzi przez elektrody spawalnicze. Urządzenia te uszczelniają ze sobą dwa końce rury. Zgrzany szew przechodzi następnie przez wałek o wysokim docisku, który pomaga uzyskać szczelne spoiny. Następnie rurę przycina się na żądaną długość i układa w stosy w celu dalszej obróbki. Spawana rura stalowa jest procesem ciągłym i w zależności od rozmiaru rury może być wykonana z szybkością nawet 1100 stóp (335,3 m) na minutę.
10. Gdy potrzebna jest rura bez szwu, do produkcji stosuje się kęsy kwadratowe. Są podgrzewane i formowane w kształt cylindra, zwanego także okrągłym. Następnie nabój umieszcza się w piecu, gdzie jest podgrzewany do białości. Ogrzany krążek jest następnie walcowany pod dużym ciśnieniem. Walcowanie pod wysokim ciśnieniem powoduje rozciąganie kęsa i tworzenie się otworu w jego środku. Ponieważ otwór ten ma nieregularny kształt, punkt przebijający w kształcie kuli jest przepychany przez środek kęsa podczas jego walcowania. Po etapie przebijania rura może nadal mieć nieregularną grubość i kształt. Aby to skorygować, przechodzi przez kolejną serię walcarek. Obróbka końcowa
11. Po wykonaniu dowolnego rodzaju rur można je poddać prostownicy. Można je również wyposażyć w złącza umożliwiające połączenie dwóch lub więcej odcinków rur. Najpopularniejszym rodzajem złącza rur o mniejszych średnicach jest gwintowanie — ciasne rowki wycinane na końcu rury. Rury są również przesyłane przez maszynę pomiarową. Informacje te wraz z innymi danymi dotyczącymi kontroli jakości są automatycznie nanoszone na rurę. Następnie rurę spryskuje się lekką powłoką oleju ochronnego. Większość rur jest zwykle poddawana obróbce, aby zapobiec rdzewieniu. Odbywa się to poprzez cynkowanie lub nakładanie powłoki cynkowej. W zależności od przeznaczenia rury można zastosować inne farby lub powłoki.
Kontrola jakości
Podejmowane są różne środki, aby zapewnić, że gotowa rura stalowa spełnia specyfikacje. Na przykład mierniki rentgenowskie służą do regulacji grubości stali. Wskaźniki działają w oparciu o dwa promienie rentgenowskie. Jeden promień jest skierowany na stal o znanej grubości. Drugi skierowany jest na stal przechodzącą na linii produkcyjnej. Jeśli istnieje jakakolwiek rozbieżność między dwoma promieniami, miernik automatycznie uruchomi zmianę rozmiaru rolek w celu kompensacji.
Rury są również sprawdzane pod kątem wad na końcu procesu. Jedną z metod testowania rur jest użycie specjalnej maszyny. Maszyna ta napełnia rurę wodą, a następnie zwiększa ciśnienie, aby sprawdzić, czy wytrzyma. Wadliwe rury zwracane są na złom.