Oceľové rúry sú dlhé duté rúry, ktoré sa používajú na rôzne účely. Vyrábajú sa dvoma odlišnými metódami, ktorých výsledkom je buď zváraná alebo bezšvová rúra. Pri oboch metódach sa surová oceľ najskôr odleje do spracovateľnejšej východiskovej formy. Potom sa z nej vyrobí rúra natiahnutím ocele do bezšvovej rúrky alebo pritlačením okrajov k sebe a ich utesnením zvarom. Prvé metódy výroby oceľových rúr boli zavedené na začiatku 19. storočia a postupne sa vyvinuli do moderných procesov, ktoré používame dnes. Každý rok sa vyrobia milióny ton oceľových rúr. Vďaka svojej všestrannosti je najčastejšie používaným výrobkom oceliarskeho priemyslu.
História
Ľudia používajú fajky už tisíce rokov. Možno prvé použitie bolo starými poľnohospodármi, ktorí odvádzali vodu z potokov a riek na svoje polia. Archeologické dôkazy naznačujú, že Číňania používali trstinové potrubie na prepravu vody na požadované miesta už v roku 2000 pred Kristom. Boli objavené hlinené rúrky, ktoré používali iné staroveké civilizácie. Počas prvého storočia nášho letopočtu boli v Európe skonštruované prvé olovené rúry. V tropických krajinách sa na prepravu vody používali bambusové rúrky. Koloniálni Američania používali drevo na podobný účel. V roku 1652 bola v Bostone vytvorená prvá vodáreň s použitím dutých kmeňov.
Zváraná rúrka je tvorená valcovaním oceľových pásov cez rad drážkovaných valcov, ktoré formujú materiál do kruhového tvaru. Ďalej nezvárané potrubie prechádza zváracími elektródami. Tieto zariadenia navzájom utesňujú dva konce potrubia.
Už v roku 1840 mohli železiari vyrábať bezšvíkové rúry. Pri jednej metóde sa vyvŕtala diera cez pevný kovový okrúhly predvalok. Predvalok sa potom zahrial a ťahal cez sériu lisovníc, ktoré ho predĺžili, aby vytvorili rúrku. Táto metóda bola neefektívna, pretože bolo ťažké vyvŕtať otvor v strede. To malo za následok nerovnomerné potrubie s jednou stranou hrubšou ako druhou. V roku 1888 bol vylepšený spôsob udelený patentom. V tomto procese sa masívna hmota odlievala okolo ohňovzdorného tehlového jadra. Keď sa ochladila, tehla sa odstránila a v strede zostala diera. Odvtedy tieto metódy nahradili nové techniky valcovania.
Dizajn
Existujú dva typy oceľových rúr, jedna je bezšvíková a druhá má po celej dĺžke jeden zvarový šev. Obe majú iné využitie. Bezšvíkové rúry sú zvyčajne ľahšie a majú tenšie steny. Používajú sa na bicykle a prepravu tekutín. Zašívané rúry sú ťažšie a tuhšie. Majú lepšiu konzistenciu a sú zvyčajne rovnejšie. Používajú sa na veci, ako je preprava plynu, elektrické vedenie a inštalatérske práce. Zvyčajne sa používajú v prípadoch, keď potrubie nie je vystavené vysokému stupňu namáhania.
Suroviny
Primárnou surovinou pri výrobe rúr je oceľ. Oceľ sa skladá predovšetkým zo železa. Ďalšie kovy, ktoré môžu byť prítomné v zliatine, zahŕňajú hliník, mangán, titán, volfrám, vanád a zirkónium. Počas výroby sa niekedy používajú niektoré dokončovacie materiály. Napríklad farba môže byť.
Bezšvíková rúra sa vyrába procesom, pri ktorom sa ohrieva a formuje pevný predvalok do valcového tvaru a potom sa valcuje, kým nie je natiahnutý a vydutý. Pretože vyhĺbený stred má nepravidelný tvar, prepichnutý hrot v tvare guľky sa pri valcovaní pretláča cez stred predvalku. Bezšvíková rúra sa vyrába procesom, pri ktorom sa zohrieva a formuje pevný predvalok do valcového tvaru a potom sa valcuje. kým nie je natiahnutý a vyhĺbený. Pretože dutý stred je nepravidelne tvarovaný, prepichnutý hrot v tvare guľky sa pretláča stredom predvalku pri jeho valcovaní. Používa sa, ak je rúra potiahnutá. Typicky sa na oceľové rúry na konci výrobnej linky aplikuje malé množstvo oleja. To pomáha chrániť potrubie. Aj keď v skutočnosti nie je súčasťou hotového výrobku, kyselina sírová sa používa v jednom výrobnom kroku na čistenie potrubia.
Výrobný proces
Oceľové rúry sa vyrábajú dvoma rôznymi procesmi. Celková výrobná metóda pre oba procesy zahŕňa tri kroky. Najprv sa surová oceľ premení na spracovateľnejšiu formu. Ďalej sa rúra formuje na kontinuálnej alebo polokontinuálnej výrobnej linke. Nakoniec sa potrubie nareže a upraví tak, aby vyhovovalo potrebám zákazníka. Niektorí výrobcovia oceľových rúr budú používaťrúrkový laserový rezací strojna predchádzajúce rezanie alebo vyhĺbenie rúry, aby sa zvýšila konkurencieschopnosť rúr
Bezšvíková rúra sa vyrába procesom, pri ktorom sa ohrieva a formuje pevný predvalok do valcového tvaru a potom sa valcuje, kým nie je natiahnutý a vydutý. Pretože vyhĺbený stred má nepravidelný tvar, prerážací hrot v tvare guľky sa pretláča stredom sochoru pri jeho valcovaní.
Výroba ingotov
1. Roztavená oceľ sa vyrába tavením železnej rudy a koksu (látka bohatá na uhlík, ktorá vzniká pri zahrievaní uhlia v neprítomnosti vzduchu) v peci a následným odstránením väčšiny uhlíka vháňaním kyslíka do kvapaliny. Roztavená oceľ sa potom naleje do veľkých hrubostenných železných foriem, kde sa ochladí na ingoty.
2. Aby sa vytvorili ploché výrobky, ako sú dosky a plechy, alebo dlhé výrobky, ako sú tyče a prúty, ingoty sa tvarujú medzi veľkými valcami pod obrovským tlakom. Výroba blokov a dosiek
3. Na vytvorenie bloku prechádza ingot cez dvojicu drážkovaných oceľových valcov, ktoré sú naskladané. Tieto typy valcov sa nazývajú „dvojité mlyny“. V niektorých prípadoch sa používajú tri valce. Valce sú namontované tak, že ich drážky sa zhodujú a pohybujú sa v opačných smeroch. Táto činnosť spôsobí, že oceľ sa stlačí a natiahne na tenšie, dlhšie kusy. Keď ľudský operátor obráti valčeky, oceľ sa stiahne späť, čím sa stane tenšou a dlhšou. Tento proces sa opakuje, kým oceľ nedosiahne požadovaný tvar. Počas tohto procesu stroje nazývané manipulátory prevracajú oceľ tak, aby bola každá strana opracovaná rovnomerne.
4. Ingoty môžu byť tiež valcované do plátov v procese, ktorý je podobný procesu výroby bloku. Oceľ prechádza cez pár na seba naskladaných valcov, ktoré ju napínajú. Existujú však aj valce namontované na boku na ovládanie šírky dosiek. Keď oceľ získa požadovaný tvar, nerovné konce sa odrežú a dosky alebo bloky sa narežú na kratšie kusy. Ďalšie spracovanie
5. Kvety sa zvyčajne ďalej spracúvajú predtým, ako sa z nich vyrobia rúry. Kvety sa premieňajú na predvalky tak, že ich prechádzajú viacerými valcovacími zariadeniami, vďaka ktorým sú dlhšie a užšie. Predvalky sú rezané zariadeniami známymi ako lietajúce nožnice. Ide o pár synchronizovaných nožníc, ktoré sa pohybujú spolu s pohybujúcim sa polotovarom a strihajú ho. To umožňuje efektívne rezy bez zastavenia výrobného procesu. Tieto predvalky sú stohované a nakoniec sa stanú bezšvovými rúrami.
6. Dosky sú tiež prepracované. Aby boli kujné, najprv sa zahrejú na 2 200 ° F (1 204 ° C). To spôsobí, že sa na povrchu dosky vytvorí oxidový povlak. Tento povlak sa odlomí lámačom vodného kameňa a vysokotlakovým postrekom vodou. Dosky sa potom posielajú cez sériu valcov na horúcom mlyne a vyrábajú sa z nich tenké úzke pásy ocele nazývané kelp. Tento mlyn môže byť dlhý až pol míle. Keď dosky prechádzajú cez valce, stávajú sa tenšie a dlhšie. V priebehu asi troch minút sa dá jedna doska premeniť zo 6 palcov (15,2 cm) hrubého kusu ocele na tenký oceľový pásik, ktorý môže byť dlhý štvrť míle.
7. Po natiahnutí je oceľ morená. Tento proces zahŕňa prechod cez sériu nádrží, ktoré obsahujú kyselinu sírovú na čistenie kovu. Na dokončenie sa opláchne studenou a horúcou vodou, vysuší a potom navinie na veľké cievky a zabalí na prepravu do zariadenia na výrobu rúr. Výroba rúr
8. Na výrobu rúr sa používajú šalpy aj predvalky. Skelp je vyrobený do zváranej rúry. Najprv sa umiestni na odvíjací stroj. Keď sa cievka z ocele odvíja, zahrieva sa. Oceľ potom prechádza radom drážkovaných valcov. Ako prechádza okolo, valce spôsobujú, že okraje mihalnice sa zvlňujú. Toto tvorí nezvarené potrubie.
9. Oceľ ďalej prechádza zváracími elektródami. Tieto zariadenia navzájom utesňujú dva konce potrubia. Zvarový šev potom prechádza cez vysokotlakový valec, ktorý pomáha vytvoriť tesný zvar. Rúrka sa potom odreže na požadovanú dĺžku a stohuje na ďalšie spracovanie. Zvárané oceľové rúry sú kontinuálny proces a v závislosti od veľkosti rúry môžu byť vyrobené rýchlosťou až 1 100 stôp (335,3 m) za minútu.
10. Keď je potrebná bezšvíková rúra, na výrobu sa používajú štvorcové predvalky. Zahrievajú sa a formujú do tvaru valca, ktorý sa tiež nazýva guľatý. Guľatina sa potom vloží do pece, kde sa zohreje na bielo. Zahriata guľatina sa potom valcuje veľkým tlakom. Toto vysokotlakové valcovanie spôsobuje, že sa predvalok natiahne a v strede sa vytvorí diera. Pretože tento otvor má nepravidelný tvar, prepichovací hrot v tvare guľky sa pretláča cez stred polotovaru, keď sa valcuje. Po fáze prepichovania môže mať rúrka stále nepravidelnú hrúbku a tvar. Aby sa to napravilo, prechádza cez ďalšiu sériu valcovní. Finálne spracovanie
11. Potom, čo je vyrobený ktorýkoľvek typ rúr, môžu byť pretiahnuté vyrovnávacím strojom. Môžu byť tiež vybavené spojmi, takže je možné spojiť dva alebo viac kusov potrubia. Najbežnejším typom spoja pre rúry s menším priemerom je závitovanie – tesné drážky, ktoré sú vyrezané do konca rúry. Rúry sa tiež posielajú cez merací stroj. Tieto informácie spolu s ďalšími údajmi kontroly kvality sa automaticky vytlačia na potrubie. Potrubie sa potom nastrieka jemným náterom ochranného oleja. Väčšina rúr je zvyčajne ošetrená, aby sa zabránilo jej hrdzaveniu. To sa vykonáva galvanizáciou alebo potiahnutím zinkom. V závislosti od použitia potrubia sa môžu použiť iné farby alebo nátery.
Kontrola kvality
Na zabezpečenie toho, aby hotová oceľová rúra spĺňala špecifikácie, sa prijímajú rôzne opatrenia. Napríklad na reguláciu hrúbky ocele sa používajú röntgenové meradlá. Meradlá pracujú s využitím dvoch röntgenových lúčov. Jeden lúč smeruje na oceľ známej hrúbky. Druhá je nasmerovaná na prechádzajúcu oceľ na výrobnej linke. Ak medzi týmito dvoma lúčmi existuje nejaký rozdiel, meradlo automaticky spustí zmenu veľkosti valcov, aby sa kompenzovalo.
Potrubie sa tiež kontroluje na chyby na konci procesu. Jednou z metód testovania potrubia je použitie špeciálneho stroja. Tento stroj naplní potrubie vodou a potom zvýši tlak, aby zistil, či drží. Chybné rúry sa vracajú do šrotu.