כיצד מייצרים צינורות פלדה?

עשוי מחומרי גלם כולל ברזל, אלומיניום, פחמן, מנגן, טיטניום, ונדיום וזירקוניום, צינורות פלדה הם מרכזיים בייצור הצינורות עבור יישומים המתפרשים על מערכות חימום ואינסטלציה, הנדסת כבישים, ייצור רכב ואפילו רפואה (להשתלות כירורגיות ולב שסתומים).

עם התפתחותם שנחשפו לפריצות דרך הנדסיות משנות ה 1800, שיטות הבנייה שלהם מתאימות לעיצובים השונים למספר מטרות.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

ניתן לבנות צינורות פלדה באמצעות ריתוך או באמצעות תהליך חלק למטרות מגוונות. תהליך ייצור הצינורות, שנהוג במשך מאות שנים, כולל שימוש בחומר מאלומיניום ועד זירקוניום דרך שלבים שונים מחומרי גלם למוצר מוגמר שהיה לו יישומים בהיסטוריה מרפואה ועד ייצור.

צינורות פלדה, החל מייצור רכב ועד צינורות גז, יכולים להיות מרותכים מסגסוגות - מתכות העשויות מאלמנטים כימיים שונים - או לבנות בצורה חלקה מכבשן התכה.

בעוד צינורות מרותכים נאלצים יחד באמצעות שיטות כגון חימום וקירור ומשמשים ליישומים כבדים וקשיחים יותר כמו אינסטלציה וגז תחבורה, צינורות חלקים נוצרים באמצעות מתיחה ונחלול למטרות קלות יותר ודקות יותר כמו אופניים ונוזל הוֹבָלָה.

שיטת הייצור מתאימה רבות לעיצובים השונים של צינור הפלדה. שינוי בקוטר ובעובי יכול להוביל להבדלים בחוזק ובגמישות עבור פרויקטים רחבי היקף כמו צינורות תחבורת גז ומכשירים מדויקים כמו היפודרמי מחטים.

המבנה הסגור של הצינור, שיהיה עגול, מרובע או צורה כלשהי, יכול להתאים לכל יישום שנדרש, החל מזרימת נוזלים וכלה במניעת קורוזיה.

התהליך הכולל של ייצור צינורות פלדה כולל המרת פלדה גולמית למטילים, פרחים, לוחות וגלילים (כולם שהם חומרים הניתנים לריתוך), יצירת צינור בקו ייצור ויוצרים את הצינור לרצוי מוצר.

•••סייד חוסיין את'ר

עפרות ברזל וקולה, חומר עשיר בפחמן מפחם מחומם, מומסים לחומר נוזלי בתנור ואז מפוצצים בחמצן ליצירת פלדה מותכת. חומר זה מקורר למטילים, יציקות גדולות של פלדה לאחסון ושינוע חומרים, המעוצבים בין גלילים בכמויות גבוהות של לחץ.

כמה מטילים מועברים דרך גלילי פלדה הממתחים אותם לחתיכות דקות וארוכות יותר ליצירת פריחות, ביניים בין פלדה לברזל. הם מגולגלים גם ללוחות, פיסות פלדה עם חתכים מלבניים, דרך גלילים מוערמים החותכים את הלוחות לצורה.

מכשירי גלגול נוספים משתטחים - תהליך המכונה מטבעות - פורח לביליונות. מדובר בחתיכות מתכת עם חתכים עגולים או מרובעים, שאורכים ודקים עוד יותר. מזמרה מעופפת חותכת את המסגרות במיקומים מדויקים, כך שניתן לערום את המקלות וליצור צינור חלק.

לוחות מחוממים לכ -2,200 מעלות פרנהייט (1,204 מעלות צלזיוס) עד שהם ניתנים לנחל. ואז דליל לתוך קליפה, שהם רצועות סרט צרות עד 0.4 ק"מ (0.25 ק"מ) ארוך. לאחר מכן מנקים את הפלדה באמצעות מיכלי חומצה גופרתית ואחריהם מים קרים וחמים ומועברים למפעלים לייצור צינורות.

עבור צינורות מרותכים, מכונה מתפתלת מסלקת את הקליפה ומעבירה אותה דרך גלילים כדי לגרום לקצוות להתכרבל וליצור צורות צינור. אלקטרודות ריתוך משתמשות בזרם חשמלי בכדי לאטום את הקצוות לפני שרולר בלחץ גבוה מהדק אותו. התהליך יכול לייצר צינור במהירות של 335.3 מ 'לדקה.

עבור צינורות חלקים, תהליך של חימום וגלגול בלחץ גבוה של פסים מרובעים גורם להם להימתח עם חור במרכז. טחנות גלגול נוקבות את הצינור בעובי ובצורה הרצויים.

עיבוד נוסף עשוי לכלול יישור, הברגה (חיתוך חריצים הדוקים בקצות הצינורות) או כיסוי בשמן מגן של אבץ או גלוון למניעת חלודה (או כל מה שנחוץ לצינורות מַטָרָה). גלוון בדרך כלל כרוך בתהליכים אלקטרוכימיים וירידות אלקטרודות של ציפויי אבץ כדי להגן על המתכת מפני חומר מאכל כגון מים מלוחים.

התהליך פועל להרתעת חומרים מחמצנים מזיקים במים ובאוויר. אבץ משמש כאנודה לחמצן ליצירת תחמוצת אבץ, אשר מגיבה עם מים ליצירת אבץ הידרוקסיד. מולקולות אבץ הידרוקסיד אלו יוצרות פחמן אבץ כאשר הן נחשפות לפחמן דו חמצני. לבסוף, שכבה דקה ובלתי חדירה ובלתי מסיסה של אבץ פחמתי נדבקת לאבץ כדי להגן על המתכת.

צורה דקה יותר, אלקטרולווניזציה, משמשת בדרך כלל בחלקי רכב הדורשים צבע הגנה מפני חלודה כך שהטבילה מפחיתה את חוזק המתכת הבסיסית. פלדות אל חלד נוצרות כאשר חלקים אל חלד מגולוונים לפלדת פחמן.

•••סייד חוסיין את'ר

בעוד צינורות פלדה מרותכים מתוארכים להמצאתו של המהנדס הסקוטי ויליאם מרדוק את מערכת המנורות הבוערות מפחם חביות מושקות להובלת גז פחם בשנת 1815, צינורות חלקים לא הוצגו בסוף שנות השמונים של המאה העשרים לצורך הובלת בנזין ושמן.

במהלך המאה ה -19, מהנדסים יצרו חידושים בייצור צינורות כולל המהנדס ג'יימס ראסל שיטה להשתמש בפטיש טיפה לקיפול והצטרפות של רצועות ברזל שטוחות שחוממו עד שהן ניתנות לנחל 1824.

בשנה הבאה ממש מהנדס קומניוס ווייטהאוס יצר שיטה טובה יותר לריתוך קתות שכללה חימום יריעות ברזל דקות שהיו מכורבלות בצינור ומולחמות בקצוות. ווייטהאוס השתמשה בפתח בצורת חרוט כדי לסלסל ​​את הקצוות לצורת צינור לפני שריתך אותם בצינור.

הטכנולוגיה תתפשט בתעשיית ייצור הרכב וכן תשמש להובלת נפט וגז עם עוד פריצות דרך כגון מרפקי צינור שנוצרים חמים כדי לייצר מוצרי צינור כפוף בצורה יעילה יותר, ויוצרים צינור רציף בקבוע זרם.

בשנת 1886, המהנדסים הגרמנים ריינהרד ומקס מאנסמן רשמו פטנט על תהליך הגלגול הראשון ליצירת צינורות חלקים מחלקים שונים במפעל התיקים של אביהם ברמשיד. בשנות ה -90 של המאה העשרים המציא הצמד את תהליך גלגול הפילגר, שיטה להפחתת קוטר ועובי הקיר של צינורות הפלדה עמידות מוגברת, שתהיה, עם הטכניקות האחרות שלהם, "תהליך מאנסמן" למהפכה בתחום צינור הפלדה הַנדָסָה.

בשנות השישים טכנולוגיית בקרת המספרים הממוחשבים (CNC) מאפשרת למהנדסים להשתמש בתיקון אינדוקציה בתדירות גבוהה מכונות לתוצאות מדויקות יותר באמצעות מפות מעוצבות על ידי מחשב לעיצוב מורכב יותר, כיפוף הדוק ודק יותר קירות. תוכנת תכנון בעזרת מחשב תמשיך לשלוט בתחום בדיוק רב עוד יותר.

צינורות פלדה יכולים בדרך כלל להימשך מאות שנים עם עמידות רבה בפני סדקים מגז טבעי ומזהמים וכן בפני פגיעות עם חדירה נמוכה למתאן ולמימן. הם יכולים להיות מבודדים עם קצף פוליאוריטן (PU) כדי לחסוך באנרגיה תרמית תוך שהם נשארים חזקים.

אסטרטגיות לבקרת איכות יכולות להשתמש בשיטות כגון שימוש בצילומי רנטגן כדי לאמוד את גודל הצינורות ולהתאים בהתאם לכל שונות או הבדל שנצפה. זה מבטיח כי הצינורות מתאימים ליישום שלהם גם בסביבות חמות או רטובות.