Стальные трубыпредставляют собой длинные полые трубки, которые используются для различных целей. Их производят двумя разными методами, в результате чего получаются либо сварные, либо бесшовные трубы. В обоих методах необработанную сталь сначала отливают в более удобную исходную форму. Затем из нее делают трубу, растягивая сталь в бесшовную трубу или сжимая края вместе и герметизируя их сваркой. Первые методы производства стальных труб были внедрены в начале 1800-х годов и постепенно превратились в современные процессы, которые мы используем сегодня. Ежегодно производятся миллионы тонн стальных труб. Универсальность делает его наиболее часто используемым продуктом, производимым сталелитейной промышленностью.
История
Люди использовали трубы на протяжении тысячелетий. Возможно, впервые его использовали древние земледельцы, которые перенаправляли воду из ручьев и рек на свои поля. Археологические данные свидетельствуют о том, что китайцы использовали тростниковые трубки для транспортировки воды в нужные места еще в 2000 году до нашей эры. Были обнаружены глиняные трубки, 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 трубки. Колониальные американцы использовали древесину для аналогичной цели. В 1652 году в Бостоне был построен первый водопровод из полых бревен.
Сварная труба формируется путем прокатки стальных полос через ряд рифленых роликов, которые придают материалу круглую форму. Далее несварная труба проходит мимо сварочных электродов. Эти устройства герметизируют два конца трубы вместе.
Уже в 1840 году мастера по металлу уже могли производить бесшовные трубы. В одном методе отверстие просверливалось в твердой металлической круглой заготовке. Затем заготовку нагревали и протягивали через ряд матриц, которые удлиняли ее, образуя трубу. Этот метод оказался неэффективным, поскольку было сложно просверлить отверстие в центре. В результате труба получилась неровной: одна сторона оказалась толще другой. В 1888 году улучшенный метод был запатентован. В этом процессе твердая клюва была отлита вокруг сердцевины из огнеупорного кирпича. Когда он остыл, кирпич вынули, оставив отверстие посередине. С тех пор эти методы заменили новые роликовые техники.
Дизайн
Существует два типа стальных труб: одна бесшовная, а другая имеет одинарный сварной шов по всей длине. Оба имеют разное применение. Бесшовные трубы обычно более легкие и имеют более тонкие стенки. Их используют для велосипедов и транспортировки жидкостей. Шовные трубы тяжелее и жестче. Они имеют лучшую консистенцию и обычно более прямые. Они используются для таких вещей, как транспортировка газа, электропроводка и сантехника. Обычно их используют в тех случаях, когда труба не подвергается высокой степени нагрузки.
Сырье
Основным сырьем для производства труб является сталь. Сталь состоит в основном из железа. Другие металлы, которые могут присутствовать в сплаве, включают алюминий, марганец, титан, вольфрам, ванадий и цирконий. При производстве иногда используются некоторые отделочные материалы. Например, может быть краска.
Бесшовные трубы производятся с использованием процесса, при котором твердая заготовка нагревается и формуется до цилиндрической формы, а затем раскатывается до тех пор, пока она не растянется и не станет полой. Поскольку полый центр имеет неправильную форму, острие прокалывающего устройства в форме пули проталкивается через середину заготовки во время ее прокатки. Бесшовные трубы производятся с использованием процесса, который нагревает и формирует твердую заготовку в цилиндрическую форму, а затем прокатывает ее. пока он не растянется и не впадет. Поскольку полый центр имеет неправильную форму, острие прокалывающего устройства в форме пули проталкивается через середину заготовки во время ее прокатки. Используется, если труба имеет покрытие. Обычно небольшое количество масла наносится на стальные трубы в конце производственной линии. Это помогает защитить трубу. Хотя на самом деле серная кислота не является частью готового продукта, она используется на одном производственном этапе для очистки труб.
Производственный процесс
Стальные трубы производятся двумя разными процессами. Общий метод производства для обоих процессов включает три этапа. Во-первых, необработанная сталь преобразуется в более работоспособную форму. Далее трубу формируют на производственной линии непрерывного или полунепрерывного действия. Наконец, труба разрезается и модифицируется в соответствии с потребностями клиента.
Бесшовные трубы производятся с использованием процесса, при котором твердая заготовка нагревается и формуется до цилиндрической формы, а затем раскатывается до тех пор, пока она не растянется и не станет полой. Поскольку полый центр имеет неправильную форму, острие прокалывающего устройства в форме пули проталкивается через середину заготовки во время ее прокатки.
Производство слитков
1. Расплавленная сталь производится путем плавления железной руды и кокса (богатого углеродом вещества, образующегося при нагревании угля в отсутствие воздуха) в печи с последующим удалением большей части углерода путем вдувания кислорода в жидкость. Затем расплавленную сталь разливают в большие толстостенные железные формы, где она охлаждается в слитки.
2. Для формирования плоских изделий, таких как плиты и листы, или длинномерных изделий, таких 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 желобками, которые уложены друг на друга. Ролики такого типа называются «двувалковыми мельницами». В некоторых случаях используются три ролика. Ролики установлены так, что их канавки совпадают, и они движутся в противоположных направлениях. Это действие приводит к тому, что сталь сжимается и растягивается на более тонкие и длинные куски. Когда ролики переворачиваются оператором, сталь вытягивается назад, делая ее тоньше и длиннее. Этот процесс повторяется до тех пор, пока сталь не приобретет желаемую форму. Во время этого процесса машины, называемые манипуляторами, переворачивают сталь так, чтобы каждая сторона обрабатывалась равномерно.
4. Слитки также можно раскатывать в слябы, используя процесс, аналогичный процессу изготовления блюмов. Сталь пропускают через пару сложенных друг на друга роликов, которые растягивают ее. Однако сбоку установлены также ролики для контроля ширины плит. Когда сталь приобретает нужную форму, неровные концы срезаются, а слябы или блюмы разрезаются на более короткие куски.Дальнейшая обработка.
5. Блюмы обычно подвергаются дальнейшей обработке, прежде чем из них будут изготовлены трубы. Блюмы превращаются в заготовки, пропуская их через дополнительные устройства прокатки, которые делают их длиннее и уже. Заготовки разрезаются с помощью устройств, известных как летающие ножницы. Это пара синхронизированных ножниц, которые двигаются вместе с движущейся заготовкой и разрезают ее. Это позволяет осуществлять эффективную резку без остановки производственного процесса. Эти заготовки складываются друг в друга и в конечном итоге становятся бесшовными трубами.
6. Также переработаны плиты. Чтобы сделать их податливыми, их сначала нагревают до 2200° F (1204° C). Это приводит к образованию оксидного покрытия на поверхности плиты. Это покрытие удаляется с помощью разрушителя накипи и струи воды под высоким давлением. Затем слябы пропускают через ряд валков на стане горячей прокатки и превращают в тонкие узкие стальные полосы, называемые штрипсом. Длина этой мельницы может достигать полмили. Проходя через валки, плиты становятся тоньше и длиннее. В течение примерно трех минут одну плиту можно превратить из куска стали толщиной 6 дюймов (15,2 см) в тонкую стальную ленту длиной четверть мили.
7. После вытяжки сталь травят. Этот процесс включает в себя пропускание металла через ряд резервуаров, содержащих серную кислоту для очистки металла. В завершение его промывают холодной и горячей водой, сушат, затем скатывают на большие катушки и упаковывают для транспортировки на предприятие по производству труб. Изготовление труб
8. Для изготовления труб используются как заготовка, так и заготовка. Швеллер превращается в сварную трубу. Сначала его помещают на разматывающую машину. Когда стальная катушка разматывается, она нагревается. Затем сталь пропускают через ряд рифленых роликов. Когда он проходит мимо, ролики заставляют края заготовок скручиваться вместе. Это образует несварную трубу.
9. Далее сталь проходит сварочными электродами. Эти устройства герметизируют два конца трубы вместе. Затем сварной шов пропускается через ролик высокого давления, который помогает создать плотный сварной шов. Затем трубу разрезают на нужную длину и укладывают для дальнейшей обработки. Сварка стальных труб — это непрерывный процесс, и в зависимости от размера трубы скорость ее изготовления может достигать 1100 футов (335,3 м) в минуту.
10. При необходимости бесшовных труб для производства используются квадратные заготовки. Их нагревают и формуют, придавая им форму цилиндра, также называемого круглым. Затем раунд помещают в печь, где он нагревается добела. Затем нагретый круг раскатывают с большим давлением. В результате прокатки под высоким давлением заготовка растягивается и в центре образуется отверстие. Поскольку это отверстие имеет неправильную форму, острие прокалывающего устройства в форме пули проталкивается через середину заготовки во время ее прокатки. После этапа прошивки труба все еще может иметь неправильную толщину и форму. Чтобы исправить это, его пропускают через еще одну серию прокатных станов. Окончательная обработка.
11. После изготовления труб любого типа их можно пропустить через правильную машину. Они также могут быть оснащены соединениями, позволяющими соединить два или более куска трубы. Наиболее распространенным типом соединения труб меньшего диаметра является резьба — плотные канавки, прорезанные в конце трубы. Трубы также пропускаются через измерительную машину. Эта информация вместе с другими данными контроля качества автоматически наносится на трубу. Затем на трубу наносится легкий слой защитного масла. Большую часть труб обычно обрабатывают, чтобы предотвратить ржавчину. Это делается путем гальванизации или нанесения цинкового покрытия. В зависимости от назначения трубы могут использоваться другие краски или покрытия.
Контроль качества
Для обеспечения соответствия готовой стальной трубы техническим характеристикам принимаются различные меры. Например, рентгеновские датчики используются для регулирования толщины стали. Датчики работают за счет использования двух рентгеновских лучей. Один луч направлен на сталь известной толщины. Другой направлен на прохождение стали на производственной линии. Если между двумя лучами есть какое-либо отклонение, датчик автоматически изменит размер роликов для компенсации.
В конце процесса трубы также проверяются на наличие дефектов. Один из методов проверки трубы — использование специальной машины. Эта машина наполняет трубу водой, а затем увеличивает давление, чтобы проверить, держится ли она. Неисправные трубы сдаются на металлолом.