Как изготавливаются стальные трубы?

Стальные трубы, изготовленные из сырья, включая железо, алюминий, углерод, марганец, титан, ванадий и цирконий, занимают центральное место в производстве труб для приложения, охватывающие системы отопления и водопровода, дорожное строительство, автомобилестроение и даже медицину (для хирургических имплантатов и сердца клапаны).

Поскольку их разработка восходит к инженерным открытиям 1800-х годов, их методы строительства подходят для различных конструкций для множества целей.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Стальные трубы могут быть изготовлены сваркой или бесшовным способом для различных целей. Процесс изготовления трубок, который практикуется на протяжении веков, включает использование материалов от алюминия до циркония. через различные этапы от сырья до готового продукта, который использовался в истории от медицины до изготовление.

Стальные трубы, от автомобилестроения до газовых труб, могут быть сварены из сплавов - металлов, изготовленных из различных химических элементов, - или изготовлены без швов из плавильной печи.

В то время как сварные трубы сжимаются друг с другом с помощью таких методов, как нагрев и охлаждение, и используются для более тяжелых и жестких применений, таких как водопровод и газ. транспортировка, бесшовные трубы создаются путем растягивания и выдавливания для более легких и тонких целей, таких как велосипеды и жидкости. транспорт.

Метод производства во многом позволяет использовать различные конструкции стальных труб. Изменение диаметра и толщины может привести к различиям в прочности и гибкости для крупномасштабные проекты, такие как газопроводы и точные инструменты, такие как подкожные иглы.

Замкнутая структура трубы, будь то круглая, квадратная или любой другой формы, может использоваться для любого применения, от потока жидкости до предотвращения коррозии.

Общий процесс производства стальных труб включает преобразование необработанной стали в слитки, блюмы, слябы и заготовки (все которые являются материалами, которые можно сваривать), создавая трубопровод на производственной линии и формируя трубу в желаемый продукт.

•••Сайед Хуссейн Атер

Железная руда и кокс, богатое углеродом вещество из нагретого угля, плавятся в жидкое вещество в печи, а затем продуваются кислородом для получения расплавленной стали. Этот материал охлаждается в слитки, большие стальные отливки для хранения и транспортировки материалов, которые формируются между валками под высоким давлением.

Некоторые слитки пропускаются через стальные ролики, которые растягивают их в более тонкие и длинные куски для создания блюмов, промежуточных звеньев между сталью и железом. Их также раскатывают в слябы, куски стали с прямоугольным поперечным сечением, через уложенные друг на друга ролики, которые вырезают слябы по форме.

Все больше прокатных устройств сплющивают - процесс, известный как чеканка - превращается в заготовки. Это металлические детали круглого или квадратного сечения, которые еще длиннее и тоньше. Летучие ножницы разрезают заготовки в точном положении, чтобы из них можно было сложить стопку и сформировать бесшовную трубу.

Плиты нагревают примерно до 2200 градусов по Фаренгейту (1204 градуса по Цельсию), пока они не станут пластичными. а затем превращаются в скелп, которые представляют собой узкие полоски ленты длиной до 0,25 мили (0,4 километра) длинный. Затем сталь очищается в резервуарах с серной кислотой, затем подается холодная и горячая вода и транспортируется на фабрики по производству труб.

Для сварных труб разматывающая машина разматывает скелп и пропускает его через ролики, чтобы края загибались и создавали форму трубы. Сварочные электроды используют электрический ток, чтобы склеить концы вместе, прежде чем ролик высокого давления затянет их. Этот процесс позволяет производить трубу со скоростью 1100 футов (335,3 м) в минуту.

Для бесшовных труб процесс нагрева и прокатки под высоким давлением квадратных заготовок заставляет их растягиваться с отверстием в центре. Прокатные станы протыкают трубу до нужной толщины и формы.

Дальнейшая обработка может включать правку, нарезание резьбы (нарезание плотных канавок на концах труб) или покрытие защитным маслом из цинка или гальваники для предотвращения ржавчины (или того, что необходимо для труб цель). Гальванизация обычно включает электрохимические процессы и процессы электроосаждения цинковых покрытий для защиты металла от коррозионных материалов, таких как соленая вода.

Этот процесс удерживает вредные окислители в воде и воздухе. Цинк действует как анод для кислорода, образуя оксид цинка, который реагирует с водой с образованием гидроксида цинка. Эти молекулы гидроксида цинка образуют карбонат цинка при воздействии диоксида углерода. Наконец, тонкий, непроницаемый, нерастворимый слой карбоната цинка прилипает к цинку, чтобы защитить металл.

Более тонкая форма, электрогальванизация, обычно используется в автомобильных деталях, требующих антикоррозийной окраски, так что горячее погружение снижает прочность основного металла. Нержавеющие стали создаются, когда нержавеющие детали оцинковываются до углеродистой стали.

•••Сайед Хуссейн Атер

Сварные стальные трубы восходят к шотландскому инженеру Уильяму Мердоку, изобретавшему угольную ламповую систему, изготовленную из стволы мушкетов для транспортировки угольного газа в 1815 году, бесшовные трубы не использовались до конца 1880-х годов для транспортировки бензина. и масло.

В 19 веке инженеры создали инновации в производстве труб, в том числе инженер Джеймс Рассел. метод использования молотка для сгибания и соединения плоских железных полос, которые нагревали до тех пор, пока они не стали пластичными. 1824.

Уже в следующем году инженер Комениус Уайтхаус создал лучший метод стыковой сварки, который включал нагрев тонких листов железа, которые скручивались в трубу и сваривались на концах. Уайтхаус использовал конусообразное отверстие, чтобы загибать края в форму трубы, прежде чем приваривать их к трубе.

Технология будет распространяться в автомобильной промышленности, а также использоваться для транспортировки нефти и газа с дальнейшим такие прорывы, как горячее формование трубных колен для более эффективного производства гнутых трубных изделий и непрерывное формование труб при постоянном поток.

В 1886 году немецкие инженеры Райнхард и Макс Маннесманн запатентовали первый процесс прокатки для создания бесшовных труб из различных деталей на фабрике своего отца в Ремшайде. В 1890-х годах дуэт изобрел процесс прокатки пильгером, метод уменьшения диаметра и толщины стенок стальных труб для повышенная долговечность, которая, вместе с другими их методами, составила бы «процесс Маннесманна», который произвел революцию в области производства стальных труб. инженерное дело.

В 1960-х годах технология числового программного управления (ЧПУ) позволила инженерам использовать высокочастотный индукционный ремонт. машины для получения более точных результатов с использованием компьютерных карт для более сложных конструкций, более крутых изгибов и более тонких стены. Программное обеспечение для автоматизированного проектирования продолжит доминировать в этой области с еще большей точностью.

Стальные трубопроводы, как правило, могут служить сотни лет с высокой устойчивостью к трещинам от природного газа и загрязняющих веществ, а также к ударам с низкой проницаемостью для метана и водорода. Их можно изолировать пенополиуретаном (ПУ) для сохранения тепловой энергии и сохранения прочности.

Стратегии контроля качества могут использовать такие методы, как использование рентгеновских лучей для измерения размера труб и соответствующей корректировки для любых наблюдаемых отклонений или различий. Это гарантирует, что трубопроводы пригодны для использования даже в горячей или влажной среде.