Изработени от суровини, включително желязо, алуминий, въглерод, манган, титан, ванадий и цирконий, стоманените тръби са от основно значение за производството на тръби за приложения, обхващащи отоплителни и водопроводни системи, магистрално инженерство, автомобилно производство и дори медицина (за хирургични импланти и сърце клапани).
Със своето развитие, проследяващо инженерните пробиви, датиращи от 1800-те, техните методи на изграждане отговарят на различните дизайни за безброй цели.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Стоманените тръби могат да бъдат конструирани със заваряване или чрез безпроблемен процес за различни цели. Процесът на производство на тръби, който се практикува от векове, включва използването на материал от алуминий до цирконий чрез различни стъпки от суровини до завършен продукт, който е имал приложения в историята от медицината до производство.
Заварени срещу Безпроблемно производство в процеса на производство на тръби
Стоманените тръби, от автомобилното производство до газовите тръби, могат да бъдат или заварени от сплави - метали, направени от различни химически елементи - или конструирани безпроблемно от топилна пещ.
Докато заварените тръби се принуждават заедно чрез методи като нагряване и охлаждане и се използват за по-тежки, по-твърди приложения като водопровод и газ транспорт, безшевни тръби се създават чрез разтягане и издълбаване за по-леки и по-тънки цели като велосипеди и течности транспорт.
Методът на производство се отдава много на различните конструкции на стоманената тръба. Промяната на диаметъра и дебелината може да доведе до разлики в здравината и гъвкавостта за мащабни проекти като газопроводи за пренос на газ и прецизни инструменти като подкожни игли.
Затворената структура на тръбата, била тя кръгла, квадратна или каквато и да е форма, може да отговаря на всяко приложение, което е необходимо, от потока на течности до предотвратяването на корозия.
Поетапният инженерен процес за заварени и безшевни стоманени тръби
Цялостният процес на производство на стоманени тръби включва превръщането на сурова стомана в блокове, цъфтеж, плочи и заготовки (всички от които са материали, които могат да бъдат заварени), създавайки тръбопровод на производствена линия и оформяйки тръбата в желана продукт.
•••Syed Hussain Ather
Създаване на блокове, цъфти, плочи и заготовки
Желязната руда и коксът, богато на въглерод вещество от нагретите въглища, се топят в течно вещество в пещ и след това се взривяват с кислород, за да се получи стопена стомана. Този материал се охлажда в блокове, големи отливки от стомана за съхранение и транспортиране на материали, които са оформени между ролките под голямо количество налягане.
Някои блокове се прекарват през стоманени ролки, които ги разтягат на по-тънки, по-дълги парчета, за да създадат цъфтеж, междинни продукти между стомана и желязо. Те също се валцуват в плочи, парчета стомана с правоъгълни напречни сечения, чрез подредени ролки, които режат плочите във форма.
Изработване на тези материали в тръби
Още валцуващи устройства се изравняват - процес, известен като коване - прецъфтява в заготовки. Това са метални парчета с кръгло или квадратно сечение, които са още по-дълги и по-тънки. Летящите ножици нарязват заготовките на точни позиции, така че заготовките могат да бъдат подредени и оформени в безшевна тръба.
Плочите се загряват до около 2200 градуса по Фаренхайт (1204 градуса по Целзий), докато станат податливи и след това се изтъняват в скоби, които са тесни ленти от лента до 0,4 километра дълго. След това стоманата се почиства с помощта на резервоари със сярна киселина, последвана от студена и гореща вода и се транспортира до фабриките за производство на тръби.
Разработване на заварени и безшевни тръби
За заварените тръби една машина за отвиване отвива скелпа и го прекарва през ролки, за да накара краищата да се извиват и да създават форми на тръби. Заваръчните електроди използват електрически ток, за да запечатат краищата заедно, преди ролката с високо налягане да го затегне. Процесът може да произведе тръба до 1100 фута (335,3 м) в минута.
За безшевните тръби процесът на нагряване и валцуването на квадратни заготовки под високо налягане ги кара да се разтягат с отвор в центъра. Валцовите мелници пробиват тръбата с желаната дебелина и форма.
По-нататъшна обработка и поцинковане
По-нататъшната обработка може да включва изправяне, резбоване (изрязване на стегнати канали в краищата на тръбите) или покриване със защитно масло от цинк или поцинковане за предотвратяване на ръжда (или каквото е необходимо за тръбите предназначение). Поцинковането обикновено включва електрохимични и електроосаждащи процеси на цинкови покрития за защита на метала от корозивен материал като солена вода.
Процесът действа за възпиране на вредните окислители във вода и въздух. Цинкът действа като анод към кислорода, образувайки цинков оксид, който реагира с вода, образувайки цинков хидроксид. Тези молекули цинков хидроксид образуват цинков карбонат, когато са изложени на въглероден диоксид. И накрая, тънък, непроницаем, неразтворим слой цинков карбонат се придържа към цинка, за да защити метала.
По-тънка форма, електрогалванизация, обикновено се използва в автомобилни части, които изискват боя, устойчива на ръжда, така че горещото потапяне намалява якостта на основния метал. Неръждаемите стомани се създават, когато неръждаемите части са поцинковани до въглеродна стомана.
Историята на производството на тръби
•••Syed Hussain Ather
Докато заварените стоманени тръби датират от изобретението на шотландския инженер Уилям Мърдок на лампата за изгаряне на въглища, направена от барели мускети за транспортиране на въглищен газ през 1815 г., безшевни тръби са въведени до края на 1880 г. за транспортиране на бензин и масло.
През 19 век инженерите създават иновации в производството на тръби, включително инженер Джеймс Ръсел метод за използване на чук за падане за сгъване и съединяване на плоски железни ленти, които се нагряват, докато станат податливи 1824.
Още на следващата година инженерът Коменски Уайтхаус създава по-добър метод за челно заваряване, който включва нагряване на тънки железни листове, които се навиват в тръба и се заваряват в краищата. Уайтхаус използва конусообразен отвор, за да навие краищата във форма на тръба, преди да ги завари в тръба.
Технологията ще се разпространи в автомобилната промишленост, а също така ще се използва и за транспорта на нефт и газ пробиви като лакти за горещо формиращи тръби за по-ефективно производство на огънати тръбни продукти и непрекъснато формиране на тръби в константа поток.
През 1886 г. германските инженери Райнхард и Макс Манесман патентоваха първия процес на валцуване за създаване на безшевни тръби от различни парчета във фабриката на баща им в Ремшайд. През 1890-те дуото изобретява процеса на валцуване на пилгер, метод за намаляване на диаметъра и дебелината на стената на стоманените тръби за повишена издръжливост, която, заедно с другите им техники, ще формира "процеса на Манесман", за да направи революция в областта на стоманената тръба инженерство.
През 60-те години технологията за компютърно цифрово управление (CNC) позволява на инженерите да използват високочестотни индукционни поправки машини за по-прецизни резултати, използвайки компютърно проектирани карти за по-сложен дизайн, по-тесни завои и по-тънки стени. Софтуерът за автоматизирано проектиране ще продължи да доминира в областта с още по-голяма точност.
Силата на стоманените тръби
Стоманените тръбопроводи обикновено могат да издържат стотици години с голяма устойчивост на пукнатини от природен газ и замърсители, както и на въздействия с ниска пропускливост на метан и водород. Те могат да бъдат изолирани с полиуретанова пяна (PU), за да запазят топлинната енергия, като същевременно останат здрави.
Стратегиите за контрол на качеството могат да използват методи като използване на рентгенови лъчи за измерване на размера на тръбите и съответно коригиране за всяка наблюдавана дисперсия или разлика. Това гарантира, че тръбопроводите са подходящи за тяхното приложение дори в гореща или мокра среда.