Izrađene od sirovina, uključujući željezo, aluminij, ugljik, mangan, titan, vanadij i cirkonij, čelične cijevi su ključne za proizvodnju cijevi za primjene koje obuhvaćaju sustave grijanja i vodovoda, inženjerstvo autocesta, proizvodnju automobila, pa čak i medicinu (za kirurške implantate i srce ventili).
Sa svojim razvojem koji seže do inženjerskih otkrića iz 1800-ih, njihove metode gradnje odgovaraju različitim dizajnom za bezbroj svrha.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Čelične cijevi mogu se izraditi zavarivanjem ili pomoću bešavnog postupka u razne svrhe. Postupak izrade cijevi, koji se prakticirao stoljećima, uključuje upotrebu materijala od aluminija do cirkonija kroz razne korake od sirovina do gotovog proizvoda koji je u povijesti imao primjenu od medicine do proizvodnja.
Zavareni vs. Besprijekorna proizvodnja u procesu izrade cijevi
Čelične cijevi, od proizvodnje automobila do plinskih cijevi, mogu se ili zavariti od legura - metala izrađenih od različitih kemijskih elemenata - ili neprimjetno izrađivati od peći za taljenje.
Dok se zavarene cijevi međusobno prisiljavaju metodama poput zagrijavanja i hlađenja i koriste se za teže, krutije primjene poput vodovoda i plina u transportu, bešavne cijevi nastaju istezanjem i udubljenjem za lakše, tanke svrhe kao što su bicikli i tekućina prijevoz.
Metoda proizvodnje mnogo je prikladna za različite izvedbe čeličnih cijevi. Promjena promjera i debljine može dovesti do razlika u čvrstoći i fleksibilnosti za veliki projekti poput cjevovoda za transport plina i precizni instrumenti poput hipodermičkih iglice.
Zatvorena struktura cijevi, bila ona okrugla, četvrtasta ili bilo kojeg oblika, može odgovarati bilo kojoj primjeni koja je potrebna, od protoka tekućina do sprečavanja korozije.
Postupni inženjerski postupak za zavarene i bešavne čelične cijevi
Cjelokupni postupak izrade čeličnih cijevi uključuje pretvaranje sirovog čelika u ingote, blomove, ploče i gredice (sve koji su materijali koji se mogu zavariti), stvarajući cjevovod na proizvodnoj liniji i oblikujući cijev u željenu proizvod.
•••Syed Hussain Ather
Stvaranje ingota, cvjetova, ploča i gredica
Željezna ruda i koks, tvar bogata ugljikom iz zagrijanog ugljena, stope se u tekućoj tvari u peći, a zatim se miniraju kisikom kako bi se dobio rastaljeni čelik. Ovaj se materijal hladi u ingote, velike odljevke od čelika za skladištenje i transport materijala, koji se oblikuju između valjaka pod visokim pritiskom.
Neki ingoti prolaze kroz čelične valjke koji ih istežu u tanje, duže komade kako bi stvorili cvjetove, međuprodukte između čelika i željeza. Također se valjaju u ploče, komade čelika pravokutnih presjeka, kroz naslagane valjke koji režu ploče u oblik.
Izrada ovih materijala u cijevi
Više valjačkih uređaja se izravnava - postupak poznat kao kovanje - cvjeta u gredice. To su metalni dijelovi okruglog ili četvrtastog presjeka, koji su još duži i tanji. Leteće škare režu gredice na preciznim položajima, tako da se gredice mogu slagati i oblikovati u bešavne cijevi.
Ploče se zagrijavaju na oko 2.200 stupnjeva Fahrenheita (1.204 Celzijevih stupnjeva) dok ne postanu kovne a zatim se razrjeđuju u skelp, koji su uske trake vrpce do 0,4 kilometara dugo. Zatim se čelik čisti spremnicima sa sumpornom kiselinom, zatim hladnom i vrućom vodom i transportira u tvornice za izradu cijevi.
Razvoj zavarenih i bešavnih cijevi
Za zavarene cijevi stroj za odmotavanje odmotava kolut i provlači ga kroz valjke da bi se rubovi uvili i stvorili oblike cijevi. Elektrode za zavarivanje koriste električnu struju za brtvljenje krajeva prije nego što ih valjak pod visokim pritiskom stegne. Postupak može proizvesti cijev čak 335,3 m u minuti u minuti.
Za bešavne cijevi, proces zagrijavanja i visokotlačnog valjanja četvrtastih gredica uzrokuje njihovo rastezanje s rupom u sredini. Valjaonice probuše cijev željene debljine i oblika.
Daljnja obrada i pocinčavanje
Daljnja obrada može uključivati ravnanje, navoja (urezivanje uskih žljebova na krajevima cijevi) ili prekrivanje zaštitnim uljem od cinka ili pocinčavanja radi sprječavanja hrđanja (ili onoga što je potrebno za cijevi Svrha). Galvanizacija obično uključuje elektrokemijske procese i postupke elektroodlaganja taloženja cinka radi zaštite metala od korozivnih materijala kao što je slana voda.
Postupak odvraća štetna oksidirajuća sredstva u vodi i zraku. Cink djeluje kao anoda kisiku pri čemu nastaje cink-oksid, koji reagira s vodom i stvara cink-hidroksid. Te molekule cinkovog hidroksida tvore cinkov karbonat kada su izložene ugljičnom dioksidu. Napokon, tanki, neprobojni, netopivi sloj cinkovog karbonata lijepi se za cink kako bi zaštitio metal.
Tanji oblik, elektro galvanizacija, obično se koristi u automobilskim dijelovima koji zahtijevaju boju za zaštitu od hrđe, tako da vruće umakanje smanjuje čvrstoću osnovnog metala. Nerđajući čelici nastaju kada su nehrđajući dijelovi pocinčani na ugljični čelik.
Povijest proizvodnje cijevi
•••Syed Hussain Ather
Dok zavarene čelične cijevi datiraju još od izuma škotskog inženjera Williama Murdocka sustava svjetiljki za sagorijevanje ugljena izrađenog od bačve mušketa za transport plina ugljena 1815. godine, bešavne cijevi uvedene su tek kasnih 1880-ih za transport benzina i ulje.
Tijekom 19. stoljeća inženjeri su stvorili inovacije u proizvodnji cijevi, uključujući inženjera Jamesa Russella metoda za korištenje čekića za preklapanje i spajanje ravnih željeznih traka koje su se zagrijavale dok nisu postale kovne 1824.
Već sljedeće godine inženjer Comenius Whitehouse stvorio je bolju metodu čeonog zavarivanja koja je uključivala zagrijavanje tankih željeznih limova koji su bili uvijeni u cijev i zavareni na krajevima. Whitehouse je otvor u obliku konusa uvio rubove u oblik cijevi prije nego što ih je zavario u cijev.
Tehnologija bi se širila unutar automobilske industrije, a također bi se dalje koristila za transport nafte i plina otkrića poput koljena za vruće oblikovanje cijevi za učinkovitiju proizvodnju savijenih proizvoda i kontinuirano oblikovanje cijevi u konstantnom potok.
1886. njemački inženjeri Reinhard i Max Mannesmann patentirali su prvi postupak valjanja za stvaranje bešavnih cijevi od raznih dijelova u tvornici očevih datoteka u Remscheidu. Dvojac je 1890-ih izumio postupak valjanja pilgerima, metodu smanjenja promjera i debljine stijenke čeličnih cijevi za povećana trajnost, koja bi, zajedno s njihovim ostalim tehnikama, stvorila "Mannesmannov postupak" koji bi revolucionirao područje čeličnih cijevi inženjering.
1960-ih tehnologija računalnog numeričkog upravljanja (CNC) omogućila je inženjerima da koriste visokofrekventno indukcijsko popravljanje strojevi za preciznije rezultate pomoću računalno dizajniranih karata za složenije dizajne, čvršće zavoje i tanje zidovi. Softver za računalno potpomognuto dizajniranje nastavit će dominirati na terenu s još većom preciznošću.
Snaga čeličnih cijevi
Čelični cjevovodi općenito mogu trajati stotine godina s velikom otpornošću na pukotine prirodnog plina i onečišćenja, kao i na udare s malom propusnošću za metan i vodik. Mogu se izolirati poliuretanskom pjenom (PU) radi uštede toplinske energije, a da pritom ostanu jaki.
Strategije kontrole kvalitete mogu se koristiti metodama poput korištenja rendgenskih zraka za mjerenje veličine cijevi i prilagodbom u skladu s bilo kojom uočenom varijancom ili razlikom. To osigurava da su cjevovodi pogodni za njihovu primjenu čak i u vrućim ili mokrim okruženjima.