Πώς κατασκευάζεται η χαλύβδινη σωλήνωση;

Κατασκευασμένα από πρώτες ύλες όπως σίδηρος, αλουμίνιο, άνθρακας, μαγγάνιο, τιτάνιο, βανάδιο και ζιρκόνιο, οι χαλύβδινοι σωλήνες είναι κεντρικοί στην παραγωγή σωλήνων για εφαρμογές που καλύπτουν συστήματα θέρμανσης και υδραυλικών εγκαταστάσεων, μηχανική αυτοκινητοδρόμων, κατασκευή αυτοκινήτων και ακόμη και ιατρική (για χειρουργικά εμφυτεύματα και καρδιά βαλβίδες).

Με την ανάπτυξή τους να ανιχνεύει τις τεχνολογικές ανακαλύψεις που χρονολογούνται από τη δεκαετία του 1800, οι μέθοδοι κατασκευής τους ταιριάζουν στα διαφορετικά σχέδια για χιλιάδες σκοπούς.

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Οι χαλύβδινοι σωλήνες μπορούν να κατασκευαστούν με συγκόλληση ή χρησιμοποιώντας μια απρόσκοπτη διαδικασία για διάφορους σκοπούς. Η διαδικασία κατασκευής σωλήνων, η οποία έχει εφαρμοστεί εδώ και αιώνες, περιλαμβάνει τη χρήση υλικού από αλουμίνιο έως ζιρκόνιο μέσα από διάφορα στάδια από πρώτες ύλες έως ένα τελικό προϊόν που είχε εφαρμογές στην ιστορία από την ιατρική έως βιομηχανοποίηση.

Οι χαλύβδινοι σωλήνες, από την αυτοκινητοβιομηχανία έως τους αγωγούς αερίου, μπορούν είτε να συγκολληθούν από κράματα - μέταλλα κατασκευασμένα από διαφορετικά χημικά στοιχεία - είτε να κατασκευαστούν απρόσκοπτα από έναν κλίβανο τήξης.

Ενώ οι συγκολλημένοι σωλήνες ωθούνται μαζί μέσω μεθόδων όπως θέρμανση και ψύξη και χρησιμοποιούνται για βαρύτερες, πιο άκαμπτες εφαρμογές όπως υδραυλικά και αέρια μεταφορά, σωλήνες χωρίς ραφή δημιουργούνται μέσω τεντώματος και κοίλου για πιο ελαφρούς και λεπτότερους σκοπούς όπως ποδήλατα και υγρά Μεταφορά.

Η μέθοδος παραγωγής προσδίδει μεγάλη σημασία στα διάφορα σχέδια του χαλύβδινου σωλήνα. Η αλλαγή της διαμέτρου και του πάχους μπορεί να οδηγήσει σε διαφορές αντοχής και ευελιξίας για έργα μεγάλης κλίμακας όπως αγωγοί μεταφοράς φυσικού αερίου και ακριβή όργανα όπως υποδερμικά βελόνες.

Η κλειστή κατασκευή ενός σωλήνα, σε σχήμα στρογγυλό, τετράγωνο ή σε οποιοδήποτε σχήμα, μπορεί να ταιριάζει σε οποιαδήποτε εφαρμογή απαιτείται, από τη ροή υγρών έως την πρόληψη της διάβρωσης.

Η συνολική διαδικασία κατασκευής χαλύβδινων σωλήνων περιλαμβάνει τη μετατροπή ακατέργαστου χάλυβα σε πλινθώματα, άνθη, πλάκες και μπιγιέτες (όλα που είναι υλικά που μπορούν να συγκολληθούν), δημιουργώντας έναν αγωγό σε μια γραμμή παραγωγής και σχηματίζοντας τον σωλήνα σε ένα επιθυμητό προϊόν.

•••Σάιντ Χουσεΐν Άθερ

Το σιδηρομετάλλευμα και ο οπτάνθρακας, μια πλούσια σε άνθρακα ουσία από θερμαινόμενο άνθρακα, λιώνουν σε μια υγρή ουσία σε έναν κλίβανο και στη συνέχεια εκτοξεύονται με οξυγόνο για τη δημιουργία λιωμένου χάλυβα. Αυτό το υλικό ψύχεται σε πλινθώματα, μεγάλα χυτά χάλυβα για αποθήκευση και μεταφορά υλικών, που διαμορφώνονται μεταξύ κυλίνδρων υπό υψηλές ποσότητες πίεσης.

Μερικά πλινθώματα περνούν μέσω χαλύβδινων κυλίνδρων που τα τεντώνουν σε λεπτότερα, μακρύτερα κομμάτια για να δημιουργήσουν άνθη, ενδιάμεσα μεταξύ χάλυβα και σιδήρου. Επίσης τυλίγονται σε πλάκες, κομμάτια χάλυβα με ορθογώνιες διατομές, μέσα από στοιβαγμένους κυλίνδρους που κόβουν τις πλάκες σε σχήμα.

Περισσότερες κυλιόμενες συσκευές ισιώνονται - μια διαδικασία γνωστή ως επένδυση - ανθίζει σε μπιγιέτες. Πρόκειται για μεταλλικά τεμάχια με στρογγυλές ή τετράγωνες διατομές, οι οποίες είναι ακόμη μεγαλύτερες και λεπτότερες. Τα ψαλίδια κοπής κόβουν τα πρίσματα σε ακριβείς θέσεις, έτσι ώστε τα πρίσματα να μπορούν να στοιβάζονται και να διαμορφώνονται σε σωλήνες χωρίς ραφή.

Οι πλάκες θερμαίνονται σε περίπου 2.200 βαθμούς Φαρενάιτ (1.204 βαθμούς Κελσίου) έως ότου είναι ελαστικές και στη συνέχεια αραιώθηκε σε σκελετό, που είναι στενές λωρίδες κορδέλας έως 0,25 μίλια (0,4 χιλιόμετρα) μακρύς. Στη συνέχεια, ο χάλυβας καθαρίζεται χρησιμοποιώντας δεξαμενές θειικού οξέος ακολουθούμενο από κρύο και ζεστό νερό και μεταφέρεται σε εργοστάσια κατασκευής σωλήνων.

Για συγκολλημένους σωλήνες, ένα μηχάνημα ξετυλίγματος ξετυλίγει το κέλυφος και το περνά μέσα από κυλίνδρους για να αναγκάσει τις άκρες να κυρτώσουν και να δημιουργήσουν σχήματα σωλήνων. Τα ηλεκτρόδια συγκόλλησης χρησιμοποιούν ένα ηλεκτρικό ρεύμα για να σφραγίσουν τα άκρα μαζί προτού το σφίξει ένας κύλινδρος υψηλής πίεσης. Η διαδικασία μπορεί να παράγει σωλήνα όσο 1.100 πόδια (335,3 m) ανά λεπτό.

Για σωλήνες χωρίς συγκόλληση, μια διαδικασία θέρμανσης και κύλισης τετραγωνικών πινάκων υψηλής πίεσης τους αναγκάζει να τεντωθούν με μια τρύπα στο κέντρο. Οι κυλιόμενοι μύλοι διαπερνούν τον σωλήνα για το επιθυμητό πάχος και σχήμα.

Η περαιτέρω επεξεργασία μπορεί να περιλαμβάνει ίσιωμα, σπείρωμα (κοπή σφιχτών αυλακώσεων στα άκρα των σωλήνων) ή κάλυψη με προστατευτικό λάδι ψευδάργυρου ή γαλβανισμού για την αποφυγή σκουριάς (ή οτιδήποτε είναι απαραίτητο για τους σωλήνες σκοπός). Ο γαλβανισμός συνήθως περιλαμβάνει διεργασίες ηλεκτροχημικής και ηλεκτροαπόθεσης επικαλύψεων ψευδαργύρου για την προστασία του μετάλλου από διαβρωτικό υλικό όπως το αλμυρό νερό.

Η διαδικασία δρα για την αποτροπή επιβλαβών οξειδωτικών παραγόντων στο νερό και στον αέρα. Ο ψευδάργυρος δρα ως άνοδος του οξυγόνου για να σχηματίσει οξείδιο του ψευδαργύρου, το οποίο αντιδρά με το νερό για να σχηματίσει υδροξείδιο του ψευδαργύρου. Αυτά τα μόρια υδροξειδίου του ψευδαργύρου σχηματίζουν ανθρακικό ψευδάργυρο όταν εκτίθενται σε διοξείδιο του άνθρακα. Τέλος, ένα λεπτό, αδιαπέραστο, αδιάλυτο στρώμα ανθρακικού ψευδαργύρου κολλάει στον ψευδάργυρο για την προστασία του μετάλλου.

Μια λεπτότερη μορφή, ηλεκτρολογικός γαλβανισμός, χρησιμοποιείται γενικά σε εξαρτήματα αυτοκινήτων που απαιτούν βαφή από σκουριά, έτσι ώστε το hot-dip να μειώνει την αντοχή του βασικού μετάλλου. Οι ανοξείδωτοι χάλυβες δημιουργούνται όταν τα ανοξείδωτα μέρη είναι γαλβανισμένα σε ανθρακούχο χάλυβα.

•••Σάιντ Χουσεΐν Άθερ

Ενώ οι συγκολλημένοι χαλύβδινοι σωλήνες χρονολογούνται από την εφεύρεση του σκωτσέζου μηχανικού William Murdock για το σύστημα λαμπτήρων καύσης άνθρακα από βαρέλια μουσκέτων για τη μεταφορά φυσικού αερίου άνθρακα το 1815, οι σωλήνες χωρίς συγκόλληση δεν εισήχθησαν μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1880 για τη μεταφορά βενζίνης και λάδι.

Κατά τη διάρκεια του 19ου αιώνα, οι μηχανικοί δημιούργησαν καινοτομίες στην κατασκευή σωλήνων, συμπεριλαμβανομένου του μηχανικού James Russell's μέθοδος για να χρησιμοποιήσετε ένα σφυρί πτώσης για να διπλώσετε και να ενώσετε τις επίπεδες λωρίδες σιδήρου που θερμάνθηκαν μέχρι να μαλακώσουν μέσα 1824.

Ο επόμενος χρόνος μηχανικός Comenius Whitehouse δημιούργησε μια καλύτερη μέθοδο συγκόλλησης με πισινό που περιλάμβανε τη θέρμανση λεπτών φύλλων σιδήρου που ήταν κατσαρωμένα σε σωλήνα και συγκολλήθηκαν στα άκρα. Η Whitehouse χρησιμοποίησε ένα άνοιγμα σε σχήμα κώνου για να κυρτώσει τις άκρες σε σχήμα σωλήνα πριν τις συγκολλήσει σε σωλήνα.

Η τεχνολογία θα εξαπλωθεί εντός της αυτοκινητοβιομηχανίας και θα χρησιμοποιηθεί και για πετρέλαιο και φυσικό αέριο καινοτομίες όπως οι θερμικοί σχηματίζοντας αγκώνες σωλήνων για την παραγωγή προϊόντων σωλήνων λυγισμένα πιο αποτελεσματικά και συνεχής σχηματισμός σωλήνων σε σταθερά ρεύμα.

Το 1886, οι Γερμανοί μηχανικοί Reinhard και Max Mannesmann κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την πρώτη διαδικασία κύλισης για τη δημιουργία σωλήνων χωρίς συγκόλληση από διάφορα κομμάτια στο εργοστάσιο αρχείων του πατέρα τους στο Remscheid. Στη δεκαετία του 1890 το δίδυμο εφευρέθηκε η διαδικασία κύλισης με πιλότες, μια μέθοδος μείωσης της διαμέτρου και του πάχους τοιχώματος των χαλύβδινων σωλήνων για αυξημένη ανθεκτικότητα, που, με τις άλλες τεχνικές τους, θα αποτελούσαν τη "διαδικασία Mannesmann" για την επανάσταση του πεδίου του χαλύβδινου σωλήνα μηχανική.

Στη δεκαετία του 1960 η τεχνολογία Computer Numerical Control (CNC) επιτρέπει στους μηχανικούς να χρησιμοποιούν επαγωγική επαγωγή υψηλής συχνότητας μηχανήματα για πιο ακριβή αποτελέσματα χρησιμοποιώντας χάρτες σχεδιασμένους από υπολογιστή για πιο περίπλοκα σχέδια, πιο σφιχτές καμπύλες και λεπτότερες τοίχους. Το λογισμικό σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή θα συνεχίσει να κυριαρχεί στο πεδίο με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια.

Οι αγωγοί χάλυβα μπορούν γενικά να διαρκέσουν εκατοντάδες χρόνια με μεγάλη αντοχή σε ρωγμές από φυσικό αέριο και μολυσματικούς παράγοντες, καθώς και σε κρούσεις με χαμηλή διαπερατότητα στο μεθάνιο και το υδρογόνο. Μπορούν να μονωθούν με αφρό πολυουρεθάνης (PU) για εξοικονόμηση θερμικής ενέργειας ενώ παραμένουν ισχυρά.

Οι στρατηγικές ποιοτικού ελέγχου μπορούν να χρησιμοποιούν μεθόδους όπως η χρήση ακτίνων Χ για τη μέτρηση του μεγέθους των σωλήνων και την κατάλληλη προσαρμογή για οποιαδήποτε παρατηρούμενη διακύμανση ή διαφορά. Αυτό διασφαλίζει ότι οι αγωγοί είναι κατάλληλοι για την εφαρμογή τους ακόμη και σε ζεστό ή υγρό περιβάλλον.