كيف تصنع الأنابيب الفولاذية؟

مصنوعة من المواد الخام بما في ذلك الحديد والألمنيوم والكربون والمنغنيز والتيتانيوم والفاناديوم والزركونيوم ، والأنابيب الفولاذية أساسية لإنتاج الأنابيب من أجل التطبيقات التي تشمل أنظمة التدفئة والسباكة وهندسة الطرق السريعة وتصنيع السيارات وحتى الطب (للزراعة الجراحية والقلب الصمامات).

مع تطورها الذي يعود إلى الاختراقات الهندسية التي يعود تاريخها إلى القرن التاسع عشر ، فإن أساليب البناء الخاصة بهم تتناسب مع التصميمات المختلفة لعدد لا يحصى من الأغراض.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يمكن إنشاء الأنابيب الفولاذية باللحام أو باستخدام عملية غير ملحومة لمجموعة متنوعة من الأغراض. تتضمن عملية صنع الأنبوب ، التي مورست على مدى قرون ، استخدام مادة من الألمنيوم إلى الزركونيوم من خلال خطوات مختلفة من المواد الخام إلى المنتج النهائي الذي له تطبيقات في التاريخ من الطب إلى تصنيع.

يمكن أن تكون الأنابيب الفولاذية ، من تصنيع السيارات إلى أنابيب الغاز ، إما ملحومة من السبائك - معادن مصنوعة من عناصر كيميائية مختلفة - أو يتم بناؤها بسلاسة من فرن الصهر.

بينما يتم إجبار الأنابيب الملحومة معًا من خلال طرق مثل التسخين والتبريد واستخدامها في تطبيقات أثقل وأكثر صلابة مثل السباكة والغاز النقل ، يتم إنشاء الأنابيب غير الملحومة من خلال التمدد والتفريغ لأغراض أخف وزنًا ونحافة مثل الدراجات والسائل نقل.

طريقة الإنتاج تضفي الكثير من التصاميم المختلفة للأنابيب الفولاذية. يمكن أن يؤدي تغيير القطر والسماكة إلى اختلافات في القوة والمرونة لـ مشاريع واسعة النطاق مثل خطوط أنابيب نقل الغاز والأدوات الدقيقة مثل تحت الجلد الإبر.

يمكن أن يناسب الهيكل المغلق للأنبوب ، سواء كان دائريًا أو مربعًا أو أيًا كان الشكل ، أي تطبيق مطلوب ، من تدفق السوائل إلى منع التآكل.

تتضمن العملية الشاملة لتصنيع الأنابيب الفولاذية تحويل الفولاذ الخام إلى سبائك وأزهار وألواح وقضبان (جميع وهي المواد التي يمكن لحامها) ، وإنشاء خط أنابيب على خط الإنتاج وتشكيل الأنبوب إلى المطلوب منتج.

•••سيد حسين أثير

يتم صهر خام الحديد وفحم الكوك ، وهي مادة غنية بالكربون من الفحم المسخن ، في مادة سائلة في فرن ثم يتم تفجيرها بالأكسجين لإنتاج الفولاذ المصهور. يتم تبريد هذه المادة إلى سبائك ، مصبوبات كبيرة من الفولاذ لتخزين ونقل المواد ، والتي يتم تشكيلها بين بكرات تحت ضغط كميات عالية.

يتم تمرير بعض السبائك عبر بكرات فولاذية تمدها إلى قطع أرق وأطول لتكوين أزهار ، وسيطة بين الفولاذ والحديد. يتم دحرجتها أيضًا إلى ألواح ، وهي قطع من الصلب ذات مقاطع عرضية مستطيلة ، من خلال بكرات مكدسة تقطع الألواح إلى شكل.

يتم تسطيح المزيد من أجهزة الدرفلة - وهي عملية تعرف باسم النقش - تتفتح في كتل. هذه قطع معدنية ذات مقاطع عرضية مستديرة أو مربعة ، وهي أطول وأرق. تقوم المقصات المتطايرة بقطع الكتل المعدنية في مواضع دقيقة بحيث يمكن تكديس القطع المعدنية وتشكيلها في أنبوب غير ملحوم.

يتم تسخين الألواح إلى حوالي 2200 درجة فهرنهايت (1204 درجة مئوية) حتى تصبح قابلة للطرق ثم ترقق لتصبح سكلب ، وهي شرائط ضيقة من الشريط يصل طولها إلى 0.25 ميل (0.4 كيلومتر) طويل. ثم يتم تنظيف الفولاذ باستخدام خزانات من حامض الكبريتيك متبوعًا بالماء البارد والساخن ونقله إلى مصانع تصنيع الأنابيب.

بالنسبة للأنابيب الملحومة ، تقوم آلة فك اللف بفك الأسطوانة وتمريرها عبر بكرات لتتسبب في تجعد الحواف وإنشاء أشكال الأنابيب. تستخدم أقطاب اللحام تيارًا كهربائيًا لإغلاق الأطراف معًا قبل أن تقوم أسطوانة الضغط العالي بشدها. يمكن أن تنتج العملية أنبوبًا بسرعة تصل إلى 1100 قدم (335.3 م) في الدقيقة.

بالنسبة للأنابيب غير الملحومة ، تؤدي عملية التسخين والدرفلة ذات الضغط العالي للكتل المربعة إلى تمددها مع وجود ثقب في المركز. تعمل ماكينات الدرفلة على ثقب الأنبوب للحصول على السماكة والشكل المطلوبين.

قد تشمل المعالجة الإضافية الاستقامة والخيوط (قطع الأخاديد الضيقة في نهايات الأنابيب) أو تغطية بزيت واقي من الزنك أو الجلفنة لمنع الصدأ (أو كل ما هو ضروري للأنابيب غرض). تتضمن عملية الجلفنة عادةً عمليات كهروكيميائية وترسيب كهربائيًا لطلاء الزنك لحماية المعدن من المواد المسببة للتآكل مثل الماء المالح.

تعمل هذه العملية على ردع العوامل المؤكسدة الضارة في الماء والهواء. يعمل الزنك كقطب موجب للأكسجين لتكوين أكسيد الزنك ، والذي يتفاعل مع الماء ليشكل هيدروكسيد الزنك. تشكل جزيئات هيدروكسيد الزنك كربونات الزنك عند تعرضها لثاني أكسيد الكربون. أخيرًا ، تلتصق طبقة رقيقة غير قابلة للاختراق وغير قابلة للذوبان من كربونات الزنك بالزنك لحماية المعدن.

يستخدم شكل أرق ، الجلفنة الكهربائية ، بشكل عام في أجزاء السيارات التي تتطلب طلاء مقاوم للصدأ بحيث يقلل الغمس الساخن من قوة المعدن الأساسي. يتم إنشاء الفولاذ المقاوم للصدأ عندما يتم جلفنة الأجزاء غير القابلة للصدأ بالفولاذ الكربوني.

•••سيد حسين أثير

بينما يعود تاريخ الأنابيب الفولاذية الملحومة إلى اختراع المهندس الاسكتلندي ويليام موردوك لنظام مصابيح حرق الفحم المصنوع من براميل من البنادق لنقل غاز الفحم في عام 1815 ، ولم يتم إدخال الأنابيب غير الملحومة حتى أواخر ثمانينيات القرن التاسع عشر لنقل البنزين والنفط.

خلال القرن التاسع عشر ، ابتكر المهندسون ابتكارات في صناعة الأنابيب بما في ذلك المهندس جيمس راسل طريقة استخدام المطرقة المسقطة لطي وربط شرائح الحديد المسطحة التي تم تسخينها حتى تصبح قابلة للطرق 1824.

في العام التالي ، ابتكر المهندس كومينيوس وايتهاوس طريقة أفضل للحام التناكبي التي تضمنت تسخين صفائح حديدية رقيقة يتم لفها في أنبوب ولحامها في النهايات. استخدم Whitehouse فتحة على شكل مخروطي لتجعيد الحواف إلى شكل أنبوب قبل لحامها في أنبوب.

ستنتشر التكنولوجيا داخل صناعة تصنيع السيارات بالإضافة إلى استخدامها لنقل النفط والغاز مع المزيد اختراقات مثل أكواع الأنبوب الساخنة لإنتاج منتجات الأنابيب المثنية بشكل أكثر فعالية ، وتشكيل الأنبوب المستمر بشكل ثابت مجرى.

في عام 1886 ، حصل المهندسون الألمان رينهارد وماكس مانسمان على براءة اختراع لأول عملية درفلة لإنشاء أنابيب غير ملحومة من قطع مختلفة في مصنع ملفات والدهم في Remscheid. في تسعينيات القرن التاسع عشر اخترع الثنائي عملية دلفنة بيلجر ، وهي طريقة لتقليل قطر وسمك جدار الأنابيب الفولاذية زيادة المتانة ، والتي ، مع تقنياتها الأخرى ، من شأنها أن تشكل "عملية مانسمان" لإحداث ثورة في مجال الأنابيب الفولاذية هندسة.

في الستينيات من القرن الماضي ، سمحت تقنية التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) للمهندسين باستخدام إصلاح الحث عالي التردد آلات للحصول على نتائج أكثر دقة باستخدام خرائط مصممة بالحاسوب للحصول على تصميمات أكثر تعقيدًا وانحناءات أكثر إحكامًا وأرق الجدران. ستستمر برامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر في السيطرة على المجال بدقة أكبر.

يمكن أن تدوم خطوط الأنابيب الفولاذية بشكل عام مئات السنين بمقاومة كبيرة للتشققات من الغاز الطبيعي والملوثات وكذلك للتأثيرات مع نفاذ منخفض للميثان والهيدروجين. يمكن عزلها باستخدام رغوة البولي يوريثان (PU) للحفاظ على الطاقة الحرارية مع بقائها قوية

يمكن أن تستخدم استراتيجيات مراقبة الجودة طرقًا مثل استخدام الأشعة السينية لقياس حجم الأنابيب وضبطها وفقًا لأي تباين أو اختلاف ملحوظ. هذا يضمن أن خطوط الأنابيب مناسبة لتطبيقها حتى في البيئات الحارة أو الرطبة.