Wie werden Stahlrohre hergestellt?

Stahlrohre werden aus Rohstoffen wie Eisen, Aluminium, Kohlenstoff, Mangan, Titan, Vanadium und Zirkonium hergestellt und sind für die Rohrproduktion von zentraler Bedeutung Anwendungen von Heizungs- und Sanitärsystemen, Straßenbau, Automobilbau und sogar Medizin (für chirurgische Implantate und Herz- Ventile).

Mit ihrer Entwicklung, die auf technische Durchbrüche aus dem 19. Jahrhundert zurückgeht, passen ihre Konstruktionsmethoden zu den verschiedenen Designs für eine Vielzahl von Zwecken.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Stahlrohre können für eine Vielzahl von Zwecken durch Schweißen oder in einem nahtlosen Verfahren hergestellt werden. Bei der über Jahrhunderte praktizierten Rohrherstellung werden Materialien von Aluminium bis Zirkon verwendet durch verschiedene Schritte vom Rohstoff bis zum fertigen Produkt, das in der Geschichte von der Medizin bis zum Herstellung.

Stahlrohre, vom Automobilbau bis hin zu Gasrohren, können entweder aus Legierungen – Metallen aus unterschiedlichen chemischen Elementen – geschweißt oder nahtlos aus einem Schmelzofen hergestellt werden.

Während geschweißte Rohre durch Methoden wie Heizen und Kühlen zusammengepresst und für schwerere, steifere Anwendungen wie Sanitär- und Gasanwendungen verwendet werden Transport, nahtlose Rohre werden durch Strecken und Aushöhlen für leichtere und dünnere Zwecke wie Fahrräder und Flüssigkeiten hergestellt Transport.

Das Herstellungsverfahren trägt viel zu den verschiedenen Designs des Stahlrohrs bei. Eine Änderung des Durchmessers und der Dicke kann zu Unterschieden in Festigkeit und Flexibilität führen für Großprojekte wie Gastransportpipelines und präzise Instrumente wie hypodermic Nadeln.

Die geschlossene Struktur eines Rohres, sei es rund, eckig oder in anderer Form, passt sich jeder Anwendung an, vom Durchfluss von Flüssigkeiten bis zum Korrosionsschutz.

Der Gesamtprozess der Herstellung von Stahlrohren umfasst die Umwandlung von Rohstahl in Barren, Vorblöcke, Brammen und Knüppel (alle das sind schweißbare Materialien), Erstellen einer Rohrleitung auf einer Produktionslinie und Formen des Rohres in eine gewünschte Produkt.

•••Syed Hussain Ather

Eisenerz und Koks, eine kohlenstoffreiche Substanz aus erhitzter Kohle, werden in einem Ofen zu einer flüssigen Substanz geschmolzen und anschließend mit Sauerstoff gestrahlt, um geschmolzenen Stahl zu erzeugen. Dieses Material wird zu Barren, großen Gussstücken aus Stahl zum Lagern und Transportieren von Materialien, abgekühlt, die zwischen Walzen unter hohem Druck geformt werden.

Einige Barren werden durch Stahlwalzen geführt, die sie in dünnere, längere Stücke strecken, um Vorblöcke zu erzeugen, Zwischenprodukte zwischen Stahl und Eisen. Sie werden auch durch gestapelte Walzen, die die Brammen in Form schneiden, zu Brammen, Stahlstücken mit rechteckigem Querschnitt, gewalzt.

Weitere Walzvorrichtungen glätten – ein Prozess, der als Prägen bekannt ist – zu Knüppeln. Dies sind Metallstücke mit rundem oder quadratischem Querschnitt, die noch länger und dünner sind. Fliegende Scheren schneiden die Knüppel an präzisen Positionen, sodass die Knüppel gestapelt und zu nahtlosen Rohren geformt werden können.

Brammen werden auf etwa 2.200 Grad Fahrenheit (1.204 Grad Celsius) erhitzt, bis sie formbar sind und dann zu Skelp ausgedünnt, bei dem es sich um schmale Bandstreifen von bis zu 0,4 Kilometern (0,25 Meilen) handelt lange. Der Stahl wird dann in Tanks mit Schwefelsäure, gefolgt von kaltem und heißem Wasser gereinigt und zu Rohrfabriken transportiert.

Bei geschweißten Rohren wickelt eine Abwickelmaschine Skelp ab und führt es durch Rollen, um die Kanten zu kräuseln und Rohrformen zu erzeugen. Schweißelektroden verwenden einen elektrischen Strom, um die Enden miteinander zu versiegeln, bevor eine Hochdruckrolle sie festzieht. Der Prozess kann Rohre mit einer Geschwindigkeit von bis zu 335,3 m (1100 Fuß) pro Minute herstellen.

Bei nahtlosen Rohren führt ein Prozess des Erhitzens und Hochdruckwalzens von Vierkantknüppeln dazu, dass sie sich mit einem Loch in der Mitte strecken. Walzwerke durchstechen das Rohr für die gewünschte Dicke und Form.

Die Weiterverarbeitung kann durch Richten, Einfädeln (Schneiden enger Nuten in die Rohrenden) oder Überziehen mit einem Schutzöl aus Zink oder Verzinkung, um ein Rosten zu verhindern (oder was auch immer für die Rohr Zweck). Die Galvanisierung umfasst normalerweise elektrochemische und elektrochemische Abscheidungsprozesse von Zinkbeschichtungen, um das Metall vor korrosiven Materialien wie Salzwasser zu schützen.

Das Verfahren wirkt, um schädliche Oxidationsmittel in Wasser und Luft abzuschrecken. Zink wirkt als Anode für Sauerstoff, um Zinkoxid zu bilden, das mit Wasser reagiert, um Zinkhydroxid zu bilden. Diese Zinkhydroxidmoleküle bilden Zinkcarbonat, wenn sie Kohlendioxid ausgesetzt werden. Schließlich haftet eine dünne, undurchdringliche, unlösliche Schicht aus Zinkcarbonat an Zink, um das Metall zu schützen.

Eine dünnere Form, die Elektrogalvanisierung, wird im Allgemeinen bei Automobilteilen verwendet, die einen Rostschutzanstrich erfordern, so dass das Schmelztauchen die Festigkeit des Grundmetalls verringert. Rostfreie Stähle entstehen, wenn rostfreie Teile zu Kohlenstoffstahl verzinkt werden.

•••Syed Hussain Ather

Während geschweißte Stahlrohre auf die Erfindung des kohlebefeuerten Lampensystems aus Fässer Musketen zum Transport von Kohlegas im Jahr 1815, nahtlose Rohre wurden erst Ende der 1880er Jahre für den Transport von Benzin eingeführt introduced und Öl.

Im 19. Jahrhundert schufen Ingenieure Innovationen im Pfeifenbau, darunter die des Ingenieurs James Russell Russell Methode, einen Fallhammer zu verwenden, um flache Eisenstreifen zu falten und zu verbinden, die erhitzt wurden, bis sie formbar waren 1824.

Bereits im nächsten Jahr entwickelte der Ingenieur Comenius Whitehouse eine bessere Methode zum Stumpfschweißen, bei der dünne Eisenbleche erhitzt wurden, die zu einem Rohr zusammengerollt und an den Enden verschweißt wurden. Whitehouse verwendete eine kegelförmige Öffnung, um die Kanten zu einer Rohrform zu kräuseln, bevor sie zu einem Rohr geschweißt wurden.

Die Technologie würde sich in der Automobilindustrie verbreiten sowie für den Öl- und Gastransport mit weiteren Durchbrüche wie das Warmumformen von Rohrbögen zur effizienteren Herstellung von gebogenen Rohrprodukten und die kontinuierliche Rohrumformung in einer konstanten Strom.

1886 patentierten die deutschen Ingenieure Reinhard und Max Mannesmann in der Feilenfabrik ihres Vaters in Remscheid das erste Walzverfahren zur Herstellung nahtloser Rohre aus verschiedenen Teilen. In den 1890er Jahren erfand das Duo das Pilgerwalzverfahren, ein Verfahren zur Reduzierung des Durchmessers und der Wandstärke von Stahlrohren für erhöhte Haltbarkeit, die mit ihren anderen Techniken den "Mannesmann-Prozess" bilden würde, um den Bereich der Stahlrohre zu revolutionieren Ingenieurwesen.

In den 1960er Jahren ermöglichte die Computer Numerical Control (CNC)-Technologie Ingenieuren die Verwendung von Hochfrequenz-Induktionsreparaturen Maschinen für präzisere Ergebnisse mit computererstellten Karten für komplexere Designs, engere Biegungen und dünnere Wände. Computergestützte Konstruktionssoftware würde das Feld weiterhin mit noch größerer Präzision dominieren.

Stahlrohrleitungen können in der Regel Hunderte von Jahren halten und sind sehr widerstandsfähig gegen Risse durch Erdgas und Verunreinigungen sowie gegen Stöße mit geringer Permeation für Methan und Wasserstoff. Sie können mit Polyurethanschaum (PU) isoliert werden, um Wärmeenergie zu sparen und gleichzeitig stark zu bleiben.

Qualitätskontrollstrategien können Methoden wie die Verwendung von Röntgenstrahlen verwenden, um die Größe der Rohre zu messen und entsprechend für jede beobachtete Varianz oder Differenz anzupassen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Rohrleitungen auch in heißen oder nassen Umgebungen für ihren Einsatz geeignet sind.