Jeklene ceviso dolge, votle cevi, ki se uporabljajo za različne namene. Proizvajajo se z dvema različnima metodama, katerih rezultat je varjena ali brezšivna cev. Pri obeh metodah se surovo jeklo najprej ulije v bolj uporabno začetno obliko. Nato se naredi cev tako, da se jeklo raztegne v brezšivno cev ali pa se robovi stisnejo skupaj in jih zapre z zvarom. Prve metode za proizvodnjo jeklenih cevi so bile uvedene v začetku 19. stoletja in so se vztrajno razvijale v sodobne postopke, ki jih uporabljamo danes. Vsako leto se proizvede na milijone ton jeklenih cevi. Zaradi svoje vsestranskosti je najpogosteje uporabljen izdelek v jeklarski industriji.
Zgodovina
Ljudje že tisočletja uporabljajo cevi. Morda so jo prvi uporabili starodavni poljedelci, ki so preusmerjali vodo iz potokov in rek na svoja polja. Arheološki dokazi kažejo, da so Kitajci že leta 2000 pr. n. št. za transport vode na želene lokacije uporabljali trstične cevi. Odkrite so bile glinene cevi, ki so jih uporabljale druge starodavne civilizacije. V prvem stoletju našega štetja so bile v Evropi zgrajene prve svinčene cevi. V tropskih državah so bambusove cevi uporabljali za transport vode. Kolonialni Američani so za podoben namen uporabljali les. Leta 1652 so v Bostonu zgradili prvi vodovod iz votlih hlodov.
Varjena cev se oblikuje z valjanjem jeklenih trakov skozi vrsto valjev z utori, ki oblikujejo material v krožno obliko. Nato gre nezavarjena cev mimo varilnih elektrod. Te naprave tesnijo oba konca cevi skupaj.
Že leta 1840 so železarji že lahko izdelovali brezšivne cevi. Pri eni metodi je bila luknja izvrtana skozi trdno kovinsko okroglo gredico. Gredica je bila nato segreta in vlečena skozi vrsto matric, ki so jo podaljšale, da je oblikovala cev. Ta metoda je bila neučinkovita, ker je bilo težko izvrtati luknjo v sredini. Posledica tega je bila neravna cev, pri kateri je bila ena stran debelejša od druge. Leta 1888 je bila izboljšana metoda patentirana. Pri tem postopku je bil masivni del ulit okrog ognjevarnega opečnega jedra. Ko je bila ohlajena, so opeko odstranili in na sredini naredili luknjo. Od takrat so te metode nadomestile nove valjčne tehnike.
Oblikovanje
Obstajata dve vrsti jeklenih cevi, ena je brezšivna, druga pa ima po svoji dolžini en sam varjen šiv. Oba imata različno uporabo. Brezšivne cevi so običajno lažje in imajo tanjše stene. Uporabljajo se za kolesa in prevoz tekočin. Šivane cevi so težje in bolj toge. Imajo boljšo konsistenco in so običajno bolj ravni. Uporabljajo se za stvari, kot so transport plina, električni vodi in vodovodne instalacije. Običajno se uporabljajo v primerih, ko cev ni izpostavljena visoki stopnji obremenitve.
Surovine
Primarna surovina pri proizvodnji cevi je jeklo. Jeklo je sestavljeno predvsem iz železa. Druge kovine, ki so lahko prisotne v zlitini, vključujejo aluminij, mangan, titan, volfram, vanadij in cirkonij. Med proizvodnjo se včasih uporabljajo nekateri zaključni materiali. Na primer, barva je lahko.
Brezšivne cevi se proizvajajo s postopkom, ki segreva in oblikuje trdno gredico v valjasto obliko, nato pa jo valja, dokler ni raztegnjena in izdolbena. Ker je izdolbeno središče nepravilne oblike, se konica prebadanja v obliki krogle potisne skozi sredino gredice med valjanjem. Brezšivna cev je izdelana s postopkom, ki trdno gredico segreje in oblikuje v valjasto obliko ter jo nato valja dokler se ne raztegne in izdolbe. Ker je izdolbeno središče nepravilne oblike, se skozi sredino gredice med valjanjem potisne prebodna konica v obliki krogle. Uporablja se, če je cev prevlečena. Običajno se majhna količina olja nanese na jeklene cevi na koncu proizvodne linije. To pomaga zaščititi cev. Čeprav dejansko ni del končnega izdelka, se žveplova kislina uporablja v enem koraku proizvodnje za čiščenje cevi.
Proizvodni proces
Jeklene cevi so izdelane po dveh različnih postopkih. Celotna proizvodna metoda za oba procesa vključuje tri korake. Prvič, surovo jeklo se pretvori v bolj uporabno obliko. Nato se cev oblikuje na neprekinjeni ali polkontinuirani proizvodni liniji. Na koncu je cev razrezana in prilagojena potrebam kupca.
Brezšivne cevi se proizvajajo s postopkom, ki segreva in oblikuje trdno gredico v valjasto obliko, nato pa jo valja, dokler ni raztegnjena in izdolbena. Ker je izdolbeno središče nepravilne oblike, se med valjanjem skozi sredino gredice potisne vbodna konica v obliki krogle.
Proizvodnja ingotov
1. Staljeno jeklo se izdela s taljenjem železove rude in koksa (z ogljikom bogate snovi, ki nastane pri segrevanju premoga brez zraka) v peči, nato pa se večina ogljika odstrani z vpihavanjem kisika v tekočino. Staljeno jeklo se nato vlije v velike železne kalupe z debelimi stenami, kjer se ohladi v ingote.
2. Za oblikovanje ploščatih izdelkov, kot so plošče in listi, ali dolgih izdelkov, kot so palice in palice, se ingoti oblikujejo med velikimi valji pod ogromnim pritiskom. Izdelava bloomov in plošč
3. Za izdelavo blooma se ingot spusti skozi par jeklenih valjev z utori, ki so zloženi. Te vrste valjev se imenujejo "mlini z dvema višinama". V nekaterih primerih se uporabljajo trije valji. Valji so nameščeni tako, da njihovi utori sovpadajo in se premikajo v nasprotnih smereh. To dejanje povzroči, da se jeklo stisne in raztegne v tanjše, daljše kose. Ko upravljavec obrne valje, se jeklo potegne nazaj, zaradi česar postane tanjše in daljše. Ta postopek se ponavlja, dokler jeklo ne doseže želene oblike. Med tem postopkom stroji, imenovani manipulatorji, obračajo jeklo, tako da je vsaka stran enakomerno obdelana.
4. Ingote je mogoče tudi valjati v plošče v postopku, ki je podoben postopku izdelave blooma. Jeklo gre skozi par zloženih valjev, ki ga raztegnejo. Vendar pa so ob strani nameščeni tudi valji za nadzor širine plošč. Ko jeklo dobi želeno obliko, neravne konce odrežemo in plošče ali bloome razrežemo na krajše kose. Nadaljnja obdelava
5. Cvetovi se običajno dodatno obdelajo, preden se izdelajo v cevi. Cvetovi se pretvorijo v gredice tako, da jih potisnemo skozi več kotalnih naprav, ki jih naredijo daljše in ožje. Gredice režejo naprave, znane kot leteče škarje. To je par sinhroniziranih škarij, ki dirkajo skupaj s premikajočo se gredico in jo režejo. To omogoča učinkovite reze brez zaustavitve proizvodnega procesa. Te gredice so zložene in bodo sčasoma postale brezšivne cevi.
6. Plošče so tudi predelane. Da bi postali voljni, jih najprej segrejemo na 2200° F (1204° C). To povzroči nastanek oksidne prevleke na površini plošče. Ta premaz se odlomi z lomilcem vodnega kamna in vodnim pršenjem pod visokim pritiskom. Plošče se nato pošljejo skozi vrsto valjev na vročem mlinu in iz njih naredijo tanke ozke jeklene trakove, imenovane skelp. Ta mlin je lahko dolg tudi pol milje. Ko gredo plošče skozi valje, postanejo tanjše in daljše. V približno treh minutah je mogoče eno samo ploščo pretvoriti iz 6 in (15,2 cm) debelega kosa jekla v tanek jeklen trak, ki je lahko dolg četrt milje.
7. Po raztezanju se jeklo luži. Ta postopek vključuje vodenje skozi vrsto rezervoarjev, ki vsebujejo žveplovo kislino za čiščenje kovine. Za zaključek se spere s hladno in vročo vodo, posuši in nato zvije na velike kolute ter zapakira za prevoz v obrat za izdelavo cevi. Izdelava cevi
8. Tako skelp kot gredice se uporabljajo za izdelavo cevi. Skelp je narejen v varjene cevi. Najprej se namesti na stroj za odvijanje. Ko je jekleni kolut odvit, se segreje. Jeklo se nato spusti skozi vrsto valjev z utori. Ko gre mimo, valji povzročijo, da se robovi lupine zvijejo skupaj. Tako nastane nezavarjena cev.
9. Jeklo gre nato skozi varilne elektrode. Te naprave tesnijo oba konca cevi skupaj. Varjeni šiv se nato spusti skozi visokotlačni valj, ki pomaga ustvariti tesen zvar. Cev se nato razreže na želeno dolžino in zloži za nadaljnjo obdelavo. Varjene jeklene cevi so neprekinjen proces in odvisno od velikosti cevi se lahko izdelajo s hitrostjo 1100 ft (335,3 m) na minuto.
10. Kadar je potrebna brezšivna cev, se za proizvodnjo uporabljajo kvadratne gredice. Segrevajo se in oblikujejo v obliko valja, imenovano tudi okrogla. Okrog nato damo v peč, kjer ga segrejemo. Segret krog se nato valja z velikim pritiskom. To visokotlačno valjanje povzroči, da se gredica raztegne in v sredini nastane luknja. Ker je ta luknja nepravilne oblike, se konica preboda v obliki krogle potisne skozi sredino gredice med valjanjem. Po fazi prebadanja je lahko cev še vedno nepravilne debeline in oblike. Da bi to popravili, gre skozi drugo serijo valjarn. Končna obdelava
11. Ko je katera koli vrsta cevi izdelana, se lahko dajo skozi ravnalni stroj. Lahko so opremljeni tudi s spoji, tako da je mogoče povezati dva ali več kosov cevi. Najpogostejša vrsta spojev za cevi z manjšimi premeri je navoj - tesni utori, ki so vrezani na koncu cevi. Cevi se pošljejo tudi skozi merilni stroj. Te informacije se skupaj z drugimi podatki o kontroli kakovosti samodejno vnesejo na cev s šablono. Cev nato poškropimo z lahkim premazom zaščitnega olja. Večina cevi je običajno obdelanih, da preprečijo rjavenje. To naredimo tako, da ga pocinkamo ali prevlečemo s cinkom. Odvisno od uporabe cevi se lahko uporabijo druge barve ali premazi.
Kontrola kakovosti
Sprejeti so številni ukrepi, da se zagotovi, da končna jeklena cev ustreza specifikacijam. Na primer, rentgenski merilniki se uporabljajo za uravnavanje debeline jekla. Merilniki delujejo z uporabo dveh rentgenskih žarkov. En žarek je usmerjen na jeklo znane debeline. Drugi je usmerjen na mimoidoče jeklo na proizvodni liniji. Če obstaja kakršna koli razlika med obema žarkoma, bo merilnik samodejno sprožil spremembo velikosti valjev za izravnavo.
Cevi se na koncu postopka tudi pregledajo glede napak. Eden od načinov testiranja cevi je uporaba posebnega stroja. Ta stroj napolni cev z vodo in nato poveča tlak, da preveri, ali drži. Okvarjene cevi se vrnejo v odpad.