Hvordan fremstilles stålrør?

Fremstillet af råmaterialer, herunder jern, aluminium, kulstof, mangan, titanium, vanadium og zirconium, stålrør er centrale for rørproduktion til applikationer, der spænder over varme- og VVS-systemer, motorvejsteknik, bilproduktion og endda medicin (til kirurgiske implantater og hjerte ventiler).

Med deres udvikling, der sporer tilbage til tekniske gennembrud fra 1800'erne, passer deres konstruktionsmetoder til de forskellige designs til et utal af formål.

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

Stålrør kan konstrueres med svejsning eller ved hjælp af en problemfri proces til en række formål. Rørfremstillingsprocessen, som har været praktiseret gennem århundreder, involverer brug af materiale fra aluminium til zirconium gennem forskellige trin fra råvarer til et færdigt produkt, der har haft anvendelser i historien fra medicin til fremstilling.

Stålrør, fra bilproduktion til gasrør, kan enten svejses af legeringer - metaller fremstillet af forskellige kemiske grundstoffer - eller konstrueres problemfrit fra en smelteovn.

Mens svejsede rør tvinges sammen gennem metoder såsom opvarmning og køling og bruges til tungere, mere stive applikationer såsom VVS og gas transport, sømløse rør skabes gennem strækning og udhulning til mere lette og tyndere formål såsom cykler og væske transport.

Produktionsmetoden giver meget til stålrørets forskellige designs. Ændring af diameter og tykkelse kan føre til forskelle i styrke og fleksibilitet for store projekter såsom gastransportrørledninger og præcise instrumenter såsom hypodermisk nåle.

Den lukkede struktur af et rør, hvad enten det er rundt, firkantet eller hvilken som helst form, kan passe til enhver anvendelse, der er nødvendig, fra væskestrømmen til forebyggelse af korrosion.

Den overordnede proces til fremstilling af stålrør involverer omdannelse af rå stål til barrer, blomster, plader og stænger (alle som er materialer, der kan svejses), hvilket skaber en rørledning på en produktionslinje og danner røret til et ønsket produkt.

•••Syed Hussain Ather

Jernmalm og koks, et kulstofrigt stof fra opvarmet kul, smeltes i et flydende stof i en ovn og sprænges derefter med ilt for at skabe smeltet stål. Dette materiale afkøles til barrer, store støbegods af stål til opbevaring og transport af materialer, der er formet mellem ruller under høje trykmængder.

Nogle barrer føres gennem stålruller, der strækker dem i tyndere, længere stykker for at skabe blomster, mellemprodukter mellem stål og jern. De rulles også i plader, stykker af stål med rektangulære tværsnit, gennem stablede ruller, der skærer pladerne i form.

Flere rullende enheder flader - en proces kendt som møntning - blomstrer ind i stænger. Disse er metalstykker med runde eller firkantede tværsnit, som er endnu længere og tyndere. Flyvende saks klipper stængerne i præcise positioner, så stængerne kan stables og formes til sømløse rør.

Plader opvarmes til ca. 2.200 grader Fahrenheit (1.204 grader Celsius), indtil de kan formes og derefter fortyndet i skelp, som er smalle strimler med bånd op til 0,4 kilometer lang. Stålet rengøres derefter med svovlsyrebeholdere efterfulgt af koldt og varmt vand og transporteres til rørfabrikker.

For svejste rør afvikler en afviklingsmaskine skelp og fører den gennem ruller for at få kanterne til at krølle og skabe rørformer. Svejseelektroder bruger en elektrisk strøm til at forsegle enderne sammen, før en højtryksrulle strammer den. Processen kan producere rør så hurtigt som 1.100 fod (335,3 m) pr. Minut.

Til sømløse rør får en proces til opvarmning og højtryksrulning af firkantede billets dem til at strække sig med et hul i midten. Valseværker gennemborer røret for den ønskede tykkelse og form.

Yderligere behandling kan omfatte glatning, gevindskæring (skæring af tætte riller i enderne af rørene) eller belægning med en beskyttende olie af zink eller galvanisering for at forhindre rustning (eller hvad der er nødvendigt for rørets formål). Galvanisering involverer normalt elektrokemiske og elektroaflejringsprocesser af zinkbelægninger for at beskytte metallet mod ætsende materiale, såsom saltvand.

Processen virker til at afskrække skadelige oxidationsmidler i vand og luft. Zink fungerer som en anode til ilt for at danne zinkoxid, som reagerer med vand til dannelse af zinkhydroxid. Disse zinkhydroxidmolekyler danner zinkcarbonat, når de udsættes for kuldioxid. Endelig klæber et tyndt, uigennemtrængeligt, uopløseligt lag af zinkcarbonat til zink for at beskytte metallet.

En tyndere form, elektrogalvanisering, anvendes generelt i bildele, der kræver rustbeskyttende maling, således at neddypningen reducerer basismetalets styrke. Rustfrit stål oprettes, når rustfrie dele er galvaniseret til kulstofstål.

•••Syed Hussain Ather

Mens svejste stålrør dateres tilbage til den skotske ingeniør William Murdocks opfindelse af det kulfyrede lampesystem fremstillet af tønder musketter til transport af kulgas i 1815, sømløse rør blev først introduceret i slutningen af ​​1880'erne til transport af benzin og olie.

I løbet af det 19. århundrede skabte ingeniører innovationer inden for rørfremstilling, herunder ingeniør James Russells metode til at bruge en dråbehammer til at folde og sammenføje flade jernstrimler, der blev opvarmet, indtil de kunne formes ind 1824.

Det næste år skabte ingeniør Comenius Whitehouse en bedre metode til stuksvejsning, der involverede opvarmning af tynde jernplader, der blev krøllet ind i et rør og svejset i enderne. Whitehouse brugte en kegleformet åbning til at krølle kanterne til en rørform, inden de svejses ind i et rør.

Teknologien spredte sig inden for bilindustrien såvel som olie- og gastransport med yderligere gennembrud såsom varmformende røralbuer for at producere bøjede rørprodukter mere effektivt og kontinuerlig rørdannelse i en konstant strøm.

I 1886 patenterede de tyske ingeniører Reinhard og Max Mannesmann den første rullende proces til oprettelse af sømløse rør fra forskellige stykker på deres fars arkivfabrik i Remscheid. I 1890'erne opfandt duoen pilgervalsningsprocessen, en metode til at reducere stålrørens diameter og vægtykkelse til øget holdbarhed, der sammen med deres andre teknikker ville danne "Mannesmann-processen" for at revolutionere stålrørfeltet ingeniørarbejde.

I 1960'erne lader ingeniører bruge Computer Numerical Control (CNC) -teknologi med højfrekvent induktionsreparation maskiner til mere præcise resultater ved hjælp af computerdesignede kort til mere komplekse designs, strammere bøjninger og tyndere vægge. Computerstøttet designsoftware ville fortsætte med at dominere feltet med endnu større præcision.

Stålrørledninger kan generelt vare hundreder af år med stor modstandsdygtighed over for revner fra naturgas og forurenende stoffer samt mod stød med lav gennemtrængning over for metan og brint. De kan isoleres med polyurethanskum (PU) for at spare på termisk energi, mens de forbliver stærke.

Kvalitetskontrolstrategier kan bruge metoder såsom at bruge røntgenstråler til at måle rørernes størrelse og justere i overensstemmelse hermed for enhver observeret variation eller forskel. Dette sikrer, at rørledningerne er egnede til deres anvendelse, selv i varme eller våde omgivelser.