Bagaimana Pipa Baja Dibuat?

Terbuat dari bahan baku termasuk besi, aluminium, karbon, mangan, titanium, vanadium dan zirkonium, tabung baja merupakan pusat produksi pipa untuk aplikasi yang mencakup sistem pemanas dan pipa ledeng, teknik jalan raya, manufaktur mobil, dan bahkan obat-obatan (untuk implan bedah dan jantung katup).

Dengan perkembangan mereka menelusuri kembali ke terobosan teknik yang berasal dari tahun 1800-an, metode konstruksi mereka sesuai dengan desain yang berbeda untuk berbagai tujuan.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Pipa baja dapat dibangun dengan pengelasan atau menggunakan proses yang mulus untuk berbagai tujuan. Proses pembuatan tabung, yang telah dipraktikkan selama berabad-abad, melibatkan penggunaan bahan dari aluminium hingga zirkonium melalui berbagai langkah dari bahan mentah hingga produk jadi yang telah memiliki aplikasi dalam sejarah dari obat-obatan hingga manufaktur.

Tabung baja, dari manufaktur mobil hingga pipa gas, dapat dilas dari paduan – logam yang dibuat dari berbagai elemen kimia – atau dibuat dengan mulus dari tungku peleburan.

Sementara tabung yang dilas dipaksa bersama melalui metode seperti pemanasan dan pendinginan dan digunakan untuk aplikasi yang lebih berat dan lebih kaku seperti pipa ledeng dan gas transportasi, tabung mulus dibuat melalui peregangan dan pelubangan untuk tujuan yang lebih ringan dan lebih tipis seperti sepeda dan cairan angkutan.

Metode produksi cocok untuk berbagai desain pipa baja. Mengubah diameter dan ketebalan dapat menyebabkan perbedaan kekuatan dan fleksibilitas untuk proyek skala besar seperti pipa transportasi gas dan instrumen presisi seperti hipodermik jarum.

Struktur tabung yang tertutup, baik itu bulat, persegi atau bentuk apa pun, dapat disesuaikan dengan aplikasi apa pun yang diperlukan, mulai dari aliran cairan hingga pencegahan korosi.

Keseluruhan proses pembuatan tabung baja melibatkan pengubahan baja mentah menjadi ingot, bloom, slab, dan billet (semua yang merupakan bahan yang dapat dilas), membuat pipa pada jalur produksi dan membentuk pipa menjadi yang diinginkan produk.

•••Syed Hussain Ather

Bijih besi dan kokas, zat kaya karbon dari batubara yang dipanaskan, dilebur menjadi zat cair dalam tungku dan kemudian diledakkan dengan oksigen untuk membuat baja cair. Bahan ini didinginkan menjadi ingot, baja tuang besar untuk menyimpan dan mengangkut bahan, yang dibentuk di antara rol di bawah tekanan tinggi.

Beberapa ingot dilewatkan melalui rol baja yang meregangkannya menjadi potongan yang lebih tipis dan lebih panjang untuk menciptakan bunga, perantara antara baja dan besi. Mereka juga digulung menjadi lembaran, potongan baja dengan penampang persegi panjang, melalui rol bertumpuk yang memotong lembaran menjadi bentuk.

Lebih banyak perangkat bergulir yang rata – sebuah proses yang dikenal sebagai coining – berkembang menjadi billet. Ini adalah potongan logam dengan penampang bulat atau persegi, yang bahkan lebih panjang dan lebih tipis. Gunting terbang memotong billet pada posisi yang tepat sehingga billet dapat ditumpuk dan dibentuk menjadi pipa yang mulus.

Lembaran dipanaskan hingga sekitar 2.200 derajat Fahrenheit (1.204 derajat Celcius) sampai dapat ditempa dan kemudian ditipiskan menjadi skelp, yang berupa pita sempit hingga 0,25 mil (0,4 kilometer) panjang. Baja kemudian dibersihkan menggunakan tangki asam sulfat diikuti dengan air dingin dan panas dan diangkut ke pabrik pembuatan pipa.

Untuk pipa yang dilas, mesin pelepas melepas skelp dan melewatinya melalui rol untuk menyebabkan tepi melengkung dan membuat bentuk pipa. Elektroda las menggunakan arus listrik untuk menutup ujungnya bersama-sama sebelum roller bertekanan tinggi mengencangkannya. Proses tersebut dapat menghasilkan pipa secepat 1.100 ft (335,3 m) per menit.

Untuk pipa tanpa sambungan, proses pemanasan dan penggulungan billet persegi dengan tekanan tinggi menyebabkannya meregang dengan lubang di tengahnya. Pabrik penggilingan menembus pipa untuk ketebalan dan bentuk yang diinginkan.

Pemrosesan lebih lanjut mungkin termasuk pelurusan, threading (memotong alur yang rapat ke ujung pipa) atau ditutup dengan minyak pelindung dari seng atau galvanis untuk mencegah karat (atau apa pun yang diperlukan untuk pipa) tujuan). Galvanisasi biasanya melibatkan proses elektrokimia dan elektrodeposisi lapisan seng untuk melindungi logam dari bahan korosif seperti air garam.

Proses ini bertindak untuk mencegah zat pengoksidasi berbahaya dalam air dan udara. Seng bertindak sebagai anoda oksigen untuk membentuk seng oksida, yang bereaksi dengan air untuk membentuk seng hidroksida. Molekul seng hidroksida ini membentuk seng karbonat ketika terkena karbon dioksida. Akhirnya, lapisan seng karbonat yang tipis, tidak dapat ditembus, tidak larut menempel pada seng untuk melindungi logam.

Bentuk yang lebih tipis, elektrogalvanisasi, umumnya digunakan pada suku cadang mobil yang membutuhkan cat anti karat sehingga celup panas mengurangi kekuatan logam dasar. Baja tahan karat dibuat ketika bagian tahan karat digalvanis menjadi baja karbon.

•••Syed Hussain Ather

Sementara pipa baja yang dilas berasal dari penemuan insinyur Skotlandia William Murdock tentang sistem lampu pembakaran batu bara yang terbuat dari barel senapan untuk mengangkut gas batubara pada tahun 1815, pipa mulus tidak diperkenalkan sampai akhir 1880-an untuk mengangkut bensin dan minyak.

Selama abad ke-19, para insinyur menciptakan inovasi dalam pembuatan pipa termasuk karya insinyur James Russell Russell metode untuk menggunakan palu jatuh untuk melipat dan menggabungkan strip besi datar yang dipanaskan sampai dapat ditempa 1824.

Insinyur tahun berikutnya Comenius Whitehouse menciptakan metode pengelasan butt yang lebih baik yang melibatkan pemanasan lembaran besi tipis yang digulung menjadi pipa dan dilas di ujungnya. Whitehouse menggunakan bukaan berbentuk kerucut untuk menggulung ujung-ujungnya menjadi bentuk pipa sebelum mengelasnya menjadi pipa.

Teknologi ini akan menyebar dalam industri manufaktur mobil serta digunakan untuk transportasi minyak dan gas dengan lebih lanjut terobosan seperti siku tabung pembentuk panas untuk menghasilkan produk tabung bengkok lebih efektif, dan pembentukan tabung kontinu secara konstan aliran.

Pada tahun 1886, insinyur Jerman Reinhard dan Max Mannesmann mematenkan proses penggulungan pertama untuk membuat tabung mulus dari berbagai bagian di pabrik arsip ayah mereka di Remscheid. Pada tahun 1890-an, duo ini menemukan proses pilger-rolling, sebuah metode untuk mengurangi diameter dan ketebalan dinding tabung baja untuk peningkatan daya tahan, yang, dengan teknik mereka yang lain, akan membentuk "proses Mannesmann" untuk merevolusi bidang tabung baja teknik.

Pada tahun 1960-an teknologi Computer Numerical Control (CNC) memungkinkan para insinyur menggunakan perbaikan induksi frekuensi tinggi mesin untuk hasil yang lebih presisi menggunakan peta yang dirancang komputer untuk desain yang lebih kompleks, tikungan yang lebih rapat dan lebih tipis dinding. Perangkat lunak desain berbantuan komputer akan terus mendominasi bidang ini dengan presisi yang lebih tinggi.

Pipa baja umumnya dapat bertahan ratusan tahun dengan ketahanan yang tinggi terhadap retakan dari gas alam dan kontaminan serta dampak dengan permeasi rendah terhadap metana dan hidrogen. Mereka dapat diisolasi dengan busa poliuretan (PU) untuk menghemat energi panas sambil tetap kuat.

Strategi kontrol kualitas dapat menggunakan metode seperti menggunakan sinar-x untuk mengukur ukuran pipa dan menyesuaikannya untuk setiap varians atau perbedaan yang diamati. Ini memastikan pipa cocok untuk aplikasinya bahkan di lingkungan yang panas atau basah.