Стальные трубы — это длинные полые трубы, которые используются для различных целей. Они производятся двумя различными способами, в результате чего получается либо сварная, либо бесшовная труба. В обоих способах сырая сталь сначала отливается в более пригодную для обработки исходную форму. Затем она превращается в трубу путем растягивания стали в бесшовную трубу или сдавливания краев и герметизации их сваркой. Первые методы производства стальных труб были введены в начале 1800-х годов, и они неуклонно развивались в современные процессы, которые мы используем сегодня. Каждый год производятся миллионы тонн стальных труб. Благодаря своей универсальности они являются наиболее часто используемым продуктом, производимым сталелитейной промышленностью.
История
Люди используют трубы уже тысячи лет. Возможно, первыми их использовали древние земледельцы, которые отводили воду из ручьев и рек на свои поля. Археологические данные свидетельствуют о том, что китайцы использовали тростниковые трубы для транспортировки воды в нужные места еще в 2000 году до нашей эры. Были обнаружены глиняные трубы, которые использовались другими древними цивилизациями. В первом веке нашей эры в Европе были построены первые свинцовые трубы. В тропических странах для транспортировки воды использовались бамбуковые трубы. Колониальные американцы использовали дерево для аналогичной цели. В 1652 году в Бостоне была построена первая водопроводная станция с использованием полых бревен.
Сварная труба формируется путем прокатки стальных полос через ряд рифленых роликов, которые придают материалу круглую форму. Затем несварная труба проходит через сварочные электроды. Эти устройства герметизируют два конца трубы вместе.
Еще в 1840 году металлурги уже могли производить бесшовные трубы. В одном методе отверстие просверливалось в цельной металлической круглой заготовке. Затем заготовку нагревали и протягивали через ряд штампов, которые удлиняли ее, образуя трубу. Этот метод был неэффективным, поскольку было трудно просверлить отверстие в центре. Это приводило к неровной трубе, одна сторона которой была толще другой. В 1888 году был выдан патент на усовершенствованный метод. В этом процессе твердая заготовка отливалась вокруг огнеупорного кирпичного сердечника. Когда он охлаждался, кирпич удалялся, оставляя отверстие в середине. С тех пор новые методы прокатки заменили эти методы.
Дизайн
Существует два типа стальных труб: бесшовные и имеющие один сварной шов по всей длине. Оба имеют разное применение. Бесшовные трубы обычно более легкие и имеют более тонкие стенки. Они используются для велосипедов и транспортировки жидкостей. Шовные трубы тяжелее и более жесткие. Они имеют лучшую консистенцию и обычно более прямые. Они используются для таких вещей, как транспортировка газа, электропроводка и сантехника. Обычно они используются в случаях, когда труба не подвергается высокой степени нагрузки.
Сырье
Основным сырьем для производства труб является сталь. Сталь в основном состоит из железа. Другие металлы, которые могут присутствовать в сплаве, включают алюминий, марганец, титан, вольфрам, ванадий и цирконий. Некоторые отделочные материалы иногда используются в процессе производства. Например, может быть краска.
Бесшовная труба изготавливается с использованием процесса, который нагревает и формует сплошную заготовку в цилиндрическую форму, а затем прокатывает ее до тех пор, пока она не растянется и не станет полой. Поскольку полый центр имеет неправильную форму, пулеобразный наконечник прокалывает середину заготовки во время прокатки. Бесшовная труба изготавливается с использованием процесса, который нагревает и формует сплошную заготовку в цилиндрическую форму, а затем прокатывает ее до тех пор, пока она не растянется и не станет полой. Поскольку полый центр имеет неправильную форму, пулеобразный наконечник прокалывает середину заготовки во время прокатки. используется, если труба имеет покрытие. Обычно на стальные трубы в конце производственной линии наносится небольшое количество масла. Это помогает защитить трубу. Хотя это фактически не является частью готового продукта, серная кислота используется на одном из этапов производства для очистки трубы.
Производственный процесс
Стальные трубы изготавливаются двумя различными способами. Общий метод производства для обоих процессов включает три этапа. Сначала сырая сталь преобразуется в более рабочую форму. Затем труба формируется на непрерывной или полунепрерывной производственной линии. Наконец, труба разрезается и модифицируется в соответствии с потребностями заказчика. Некоторые производители стальных труб будут использоватьстанок для лазерной резки трубпредварительно вырезать или выдолбить трубу, чтобы повысить конкурентоспособность труб
Бесшовная труба изготавливается с использованием процесса, который нагревает и формует сплошную заготовку в цилиндрическую форму, а затем прокатывает ее до тех пор, пока она не растянется и не станет полой. Поскольку полый центр имеет неправильную форму, пулеобразный наконечник прокалывателя проталкивается через середину заготовки во время прокатки.
Производство слитков
1. Расплавленная сталь производится путем плавки железной руды и кокса (богатого углеродом вещества, которое получается при нагревании угля без доступа воздуха) в печи, затем большая часть углерода удаляется путем вдувания кислорода в жидкость. Затем расплавленная сталь разливается в большие толстостенные чугунные формы, где она охлаждается в слитки.
2. Для того чтобы сформировать плоские изделия, такие как пластины и листы, или длинные изделия, такие как прутки и стержни, слитки формуются между большими валками под огромным давлением. Производство блюмов и слябов
3. Для получения блюма слиток пропускают через пару стальных роликов с канавками, которые сложены друг на друга. Такие ролики называются «двухвалковыми станами». В некоторых случаях используются три ролика. Ролики устанавливаются так, чтобы их канавки совпадали, и они движутся в противоположных направлениях. Это действие заставляет сталь сжиматься и растягиваться в более тонкие, длинные куски. Когда оператор-человек поворачивает ролики в обратную сторону, сталь протягивается назад, делая ее тоньше и длиннее. Этот процесс повторяется до тех пор, пока сталь не достигнет желаемой формы. Во время этого процесса машины, называемые манипуляторами, переворачивают сталь так, чтобы каждая сторона обрабатывалась равномерно.
4. Слитки также могут быть прокатаны в слябы в процессе, который похож на процесс изготовления блюмов. Сталь пропускается через пару сложенных друг на друга роликов, которые ее растягивают. Однако есть также ролики, установленные сбоку, чтобы контролировать ширину слябов. Когда сталь приобретает желаемую форму, неровные концы обрезаются, а слябы или блюмы разрезаются на более короткие куски. Дальнейшая обработка
5. Блюмы обычно подвергаются дальнейшей обработке, прежде чем из них делают трубы. Блюмы преобразуются в заготовки, пропуская их через большее количество прокатных устройств, которые делают их длиннее и уже. Заготовки режутся устройствами, известными как летучие ножницы. Это пара синхронизированных ножниц, которые мчатся вместе с движущейся заготовкой и режут ее. Это позволяет выполнять эффективные разрезы без остановки производственного процесса. Эти заготовки укладываются друг на друга и в конечном итоге станут бесшовной трубой.
6. Слябы также подвергаются повторной обработке. Чтобы сделать их ковкими, их сначала нагревают до 2200 °F (1204 °C). Это приводит к образованию оксидного покрытия на поверхности сляба. Это покрытие отламывается с помощью окалиноломателя и распыления воды под высоким давлением. Затем слябы отправляются через ряд роликов на горячем стане и превращаются в тонкие узкие полосы стали, называемые штрипсом. Этот стан может быть длиной до полумили. По мере того, как слябы проходят через ролики, они становятся тоньше и длиннее. В течение примерно трех минут один сляб может быть преобразован из куска стали толщиной 6 дюймов (15,2 см) в тонкую стальную ленту длиной четверть мили.
7. После растяжки сталь травят. Этот процесс включает в себя прогонку ее через ряд ванн, содержащих серную кислоту для очистки металла. В завершение ее промывают холодной и горячей водой, сушат, а затем наматывают на большие катушки и упаковывают для транспортировки на завод по производству труб.Производство труб
8. Для изготовления труб используются как штрипс, так и заготовки. Штрипс сваривается в трубу. Сначала его помещают на разматывающую машину. Когда катушка стали разматывается, она нагревается. Затем сталь пропускается через ряд рифленых роликов. По мере прохождения ролики заставляют края штрипса скручиваться вместе. Это образует несварную трубу.
9. Затем сталь проходит через сварочные электроды. Эти устройства запечатывают два конца трубы вместе. Затем сварной шов проходит через ролик высокого давления, который помогает создать плотный шов. Затем трубу разрезают на куски нужной длины и укладывают для дальнейшей обработки. Сварка стальной трубы — это непрерывный процесс, и в зависимости от размера трубы ее можно производить со скоростью до 1100 футов (335,3 м) в минуту.
10. Когда нужна бесшовная труба, для производства используются квадратные заготовки. Их нагревают и формуют, чтобы сформировать цилиндрическую форму, также называемую круглой. Затем круглое изделие помещают в печь, где оно раскаляется добела. Затем нагретое круглое изделие прокатывают под большим давлением. Эта прокатка под высоким давлением заставляет заготовку растягиваться и в центре образуется отверстие. Поскольку это отверстие имеет неправильную форму, пулеобразный наконечник прокалывающего устройства проталкивается через середину заготовки во время прокатки. После этапа прокалывания труба все еще может иметь неправильную толщину и форму. Чтобы исправить это, ее пропускают через еще одну серию прокатных станов.Окончательная обработка
11. После изготовления любого типа труб их можно пропустить через выпрямляющую машину. Они также могут быть снабжены соединениями, чтобы можно было соединить два или более кусков трубы. Наиболее распространенным типом соединения для труб с меньшим диаметром является резьба — узкие канавки, которые прорезаются на конце трубы. Трубы также проходят через измерительную машину. Эта информация вместе с другими данными контроля качества автоматически наносится на трубу. Затем трубу покрывают тонким слоем защитного масла. Большинство труб обычно обрабатывают, чтобы предотвратить их ржавление. Это делается путем оцинкования или нанесения цинкового покрытия. В зависимости от использования трубы могут использоваться другие краски или покрытия.
Контроль качества
Для обеспечения соответствия готовой стальной трубы спецификациям принимаются различные меры. Например, рентгеновские датчики используются для регулирования толщины стали. Датчики работают, используя два рентгеновских луча. Один луч направлен на сталь известной толщины. Другой направлен на проходящий стальной прокат на производственной линии. Если между двумя лучами есть какие-либо расхождения, датчик автоматически инициирует изменение размера роликов для компенсации.
Трубы также проверяются на наличие дефектов в конце процесса. Один из методов проверки труб — использование специальной машины. Эта машина наполняет трубу водой, а затем увеличивает давление, чтобы проверить, выдерживает ли она. Дефектные трубы возвращаются на металлолом.