Ocelové trubky jsou dlouhé duté trubky, které se používají k různým účelům. Vyrábějí se dvěma odlišnými metodami, které vedou k buď svařované, nebo bezešvé trubce. U obou metod se surová ocel nejprve odlévá do lépe zpracovatelného výchozího tvaru. Poté se z ní vyrobí trubka natažením oceli do bezešvé trubky nebo spojením okrajů k sobě a jejich utěsněním svarem. První metody výroby ocelových trubek byly zavedeny na počátku 19. století a postupně se vyvíjely do moderních procesů, které používáme dnes. Každý rok se vyrobí miliony tun ocelových trubek. Díky své všestrannosti je nejčastěji používaným produktem vyráběným ocelářským průmyslem.
Dějiny
Lidé používají potrubí po tisíce let. První použití bylo pravděpodobně u starověkých zemědělců, kteří odváděli vodu z potoků a řek na svá pole. Archeologické důkazy naznačují, že Číňané používali rákosové potrubí k přepravě vody na požadovaná místa již v roce 2000 př. n. l. Byly objeveny hliněné trubky, které používaly i jiné starověké civilizace. Během prvního století n. l. byly v Evropě postaveny první olověné trubky. V tropických zemích se k přepravě vody používaly bambusové trubky. Koloniální Američané používali dřevo k podobnému účelu. V roce 1652 byl v Bostonu postaven první vodovod s použitím dutých klád.
Svařovaná trubka se vyrábí válcováním ocelových pásů přes řadu drážkovaných válců, které tvarují materiál do kruhového tvaru. Poté nesvařená trubka prochází svařovacími elektrodami. Tato zařízení spojují oba konce trubky k sobě.
Již v roce 1840 uměli železáři vyrábět bezešvé trubky. Při jedné metodě se do plného kovového kulatého ingotu vyvrtal otvor. Ingot se poté zahřál a protáhl řadou zápustek, které ho protáhly a vytvořily trubku. Tato metoda byla neefektivní, protože bylo obtížné vyvrtat otvor uprostřed. Výsledkem byla nerovná trubka, jejíž jedna strana byla silnější než druhá. V roce 1888 byl vylepšený postup patentován. V tomto procesu se plný ingot odlil kolem žáruvzdorného cihlového jádra. Po ochlazení se cihla vyjmula a uprostřed zůstal otvor. Od té doby tyto metody nahradily nové techniky válcování.
Design
Existují dva typy ocelových trubek, jedna je bezešvá a druhá má po celé délce jeden svarový šev. Oba mají různé využití. Bezešvé trubky jsou obvykle lehčí a mají tenčí stěny. Používají se pro jízdní kola a přepravu kapalin. Svařované trubky jsou těžší a tužší. Mají lepší konzistenci a jsou obvykle rovnější. Používají se pro věci, jako je přeprava plynu, elektrické potrubí a instalatérské práce. Obvykle se používají v případech, kdy trubka není vystavena vysokému stupni namáhání.
Suroviny
Hlavní surovinou pro výrobu trubek je ocel. Ocel se skládá převážně ze železa. Mezi další kovy, které mohou být ve slitině přítomny, patří hliník, mangan, titan, wolfram, vanad a zirkonium. Během výroby se někdy používají některé povrchové materiály. Například barvy.
Bezešvé trubky se vyrábějí procesem, při kterém se plný ingot zahřeje a vytvaruje do válcového tvaru a poté se válcuje, dokud se nenatáhne a nevydlabe. Protože dutý střed má nepravidelný tvar, je během válcování středem ingotu protlačen prorážecí hrot ve tvaru střely. Používá se, pokud je trubka potažena. Obvykle se na ocelové trubky na konci výrobní linky nanáší malé množství oleje. To pomáhá chránit trubku. I když ve skutečnosti není součástí hotového výrobku, kyselina sírová se používá v jednom výrobním kroku k čištění trubky.
Výrobní proces
Ocelové trubky se vyrábějí dvěma různými procesy. Celková výrobní metoda u obou procesů zahrnuje tři kroky. Nejprve se surová ocel přemění na zpracovatelnější formu. Poté se trubka tvaruje na kontinuální nebo polokontinuální výrobní lince. Nakonec se trubka řeže a upravuje tak, aby splňovala potřeby zákazníka. Někteří výrobci ocelových trubek používajílaserový řezací stroj na trubkyk předchozímu řezání nebo vydlabávání trubky pro zvýšení konkurenceschopnosti trubek
Bezešvé trubky se vyrábějí procesem, při kterém se plný polotovar zahřeje a vytvaruje do válcového tvaru a poté se válcuje, dokud se nenatáhne a nevydlabe. Protože vydlabaný střed má nepravidelný tvar, je během válcování středem polotovaru protlačen prorážecí hrot ve tvaru střely.
Výroba ingotů
1. Roztavená ocel se vyrábí tavením železné rudy a koksu (látky bohaté na uhlík, která vzniká při zahřívání uhlí bez přístupu vzduchu) v peci, přičemž se většina uhlíku odstraní vháněním kyslíku do kapaliny. Roztavená ocel se poté nalije do velkých, silnostěnných železných forem, kde se ochladí do ingotů.
2. Za účelem výroby plochých výrobků, jako jsou desky a plechy, nebo dlouhých výrobků, jako jsou tyče a pruty, se ingoty tvarují mezi velkými válci pod obrovským tlakem. Výroba bloků a bram
3. Pro vytvoření bloomu prochází ingot dvojicí drážkovaných ocelových válců, které jsou naskládány na sebe. Tyto typy válců se nazývají „dvoustupňové mlýny“. V některých případech se používají tři válce. Válce jsou uloženy tak, aby se jejich drážky shodovaly, a pohybují se v opačných směrech. Tato akce způsobuje, že se ocel stlačuje a natahuje na tenčí a delší kusy. Když lidská obsluha obrátí válce, ocel se protáhne zpět, čímž se ztenčí a prodlužuje. Tento proces se opakuje, dokud ocel nedosáhne požadovaného tvaru. Během tohoto procesu stroje zvané manipulátory obracejí ocel tak, aby byla každá strana zpracována rovnoměrně.
4. Ingoty lze také válcovat do bram procesem, který je podobný procesu výroby bloků. Ocel prochází dvojicí naskládaných válců, které ji natahují. Na boku jsou však také válce namontované pro regulaci šířky bram. Když ocel získá požadovaný tvar, nerovné konce se odříznou a bramy nebo bloky se nařežou na kratší kusy. Další zpracování
5. Před výrobou trubek se bloky obvykle dále zpracovávají. Bloky se přeměňují na sochory tak, že se protlačí větším počtem válcovacích zařízení, která je prodlužují a zužují. Sochory se řežou zařízeními známými jako letmé nůžky. Jedná se o dvojici synchronizovaných nůžek, které se pohybují společně s pohybujícím se sochorem a řežou ho. To umožňuje efektivní řezání bez zastavení výrobního procesu. Tyto sochory se stohují a nakonec se z nich stanou bezešvé trubky.
6. Desky se také znovu opracovávají. Aby se staly tvárnými, nejprve se zahřejí na 1 204 °C (2 200 °F). To způsobí, že se na povrchu desky vytvoří oxidový povlak. Tento povlak se odstraní pomocí drtiče okujů a vysokotlaké vodní sprchy. Desky se poté protlačí řadou válců na horkém válci a zpracují se na tenké úzké ocelové pásy zvané skelp. Tento válcovna může být dlouhá až půl míle (800 metrů). Jak desky procházejí válci, ztenčují se a prodlužují. Během přibližně tří minut lze jednu desku přeměnit z kusu oceli o tloušťce 15,2 cm (6 palců) na tenký ocelový pás, který může být dlouhý až čtvrt míle (400 metrů).
7. Po natažení se ocel moře. Tento proces zahrnuje průchod oceli řadou nádrží, které obsahují kyselinu sírovou, aby se kov vyčistil. Nakonec se ocel opláchne studenou a horkou vodou, vysuší a poté se navine na velké cívky a zabalí pro přepravu do závodu na výrobu trubek. Výroba trubek
8. K výrobě trubek se používá jak skelp, tak i sochory. Ze skelpu se vyrábí svařovaná trubka. Nejprve se umístí na odvíjecí stroj. Při odvíjení ocelové cívky se zahřívá. Ocel poté prochází řadou drážkovaných válců. Při průchodu válci se okraje skelpu kroutí k sobě. Vznikne tak nesvařovaná trubka.
9. Ocel dále prochází svařovacími elektrodami. Tato zařízení spojují oba konce trubky k sobě. Svarový šev pak prochází vysokotlakým válcem, který pomáhá vytvořit těsný svar. Trubka se poté nařeže na požadovanou délku a stohuje se pro další zpracování. Svařování ocelových trubek je kontinuální proces a v závislosti na velikosti trubky ji lze vyrobit rychlostí až 335,3 m za minutu.
10. Pokud je potřeba bezešvá trubka, používají se k výrobě čtvercové sochory. Ty se zahřívají a tvarují do válcového tvaru, nazývaného také kruh. Kruh se poté vloží do pece, kde se rozžhaví do běla. Zahřátý kruh se poté válcuje pod velkým tlakem. Toto válcování pod vysokým tlakem způsobí, že se sochor natáhne a uprostřed se vytvoří otvor. Protože tento otvor má nepravidelný tvar, protlačí se během válcování středem sochoru průrazný hrot ve tvaru střely. Po fázi proražení může mít trubka stále nepravidelnou tloušťku a tvar. Aby se to napravilo, prochází další řadou válcovacích stolic. Konečné zpracování
11. Po výrobě obou typů trubek mohou být nechat projít rovnacím strojem. Mohou být také opatřeny spoji, takže lze spojit dva nebo více kusů trubek. Nejběžnějším typem spoje pro trubky s menšími průměry je závitování – těsné drážky, které jsou vyříznuty na konci trubky. Trubky jsou také odeslány měřicím strojem. Tyto informace spolu s dalšími údaji o kontrole kvality jsou automaticky vyryty na trubku pomocí šablony. Trubka je poté nastříkána tenkou vrstvou ochranného oleje. Většina trubek je obvykle ošetřena proti korozi. To se provádí zinkováním nebo nanesením zinkového povlaku. V závislosti na použití trubky lze použít i jiné barvy nebo nátěry.
Kontrola kvality
Pro zajištění toho, aby hotová ocelová trubka splňovala specifikace, se přijímá řada opatření. Například rentgenové měřiče se používají k regulaci tloušťky oceli. Měřiče fungují na principu dvou rentgenových paprsků. Jeden paprsek je namířen na ocel o známé tloušťce. Druhý je namířen na ocel procházející výrobní linkou. Pokud se mezi těmito dvěma paprsky vyskytne jakákoli odchylka, měřidlo automaticky spustí změnu velikosti válců, aby se tato odchylka kompenzovala.
Na konci procesu se potrubí také kontroluje na vady. Jednou z metod testování potrubí je použití speciálního stroje. Tento stroj naplní potrubí vodou a poté zvýší tlak, aby se zjistilo, zda drží. Vadné potrubí se vrací do šrotu.