Mae pibellau dur yn diwbiau hir, gwag a ddefnyddir at amrywiaeth o ddibenion. Fe'u cynhyrchir gan ddau ddull gwahanol sy'n arwain at bibell wedi'i weldio neu bibell ddi-dor. Yn y ddau ddull, caiff dur crai ei gastio yn gyntaf i ffurf gychwynnol fwy ymarferol. Yna caiff ei wneud yn bibell trwy ymestyn y dur allan yn diwb di-dor neu orfodi'r ymylon at ei gilydd a'u selio â weldiad. Cyflwynwyd y dulliau cyntaf ar gyfer cynhyrchu pibell ddur yn gynnar yn y 1800au, ac maent wedi esblygu'n raddol i'r prosesau modern a ddefnyddiwn heddiw. Bob blwyddyn, cynhyrchir miliynau o dunelli o bibell ddur. Mae ei hyblygrwydd yn ei wneud y cynnyrch a ddefnyddir amlaf gan y diwydiant dur.
Hanes
Mae pobl wedi defnyddio pibellau ers miloedd o flynyddoedd. Efallai mai'r defnydd cyntaf oedd gan amaethwyr hynafol a oedd yn dargyfeirio dŵr o nentydd ac afonydd i'w caeau. Mae tystiolaeth archaeolegol yn awgrymu bod y Tsieineaid wedi defnyddio pibell gorsen i gludo dŵr i leoliadau dymunol mor gynnar â 2000 CC. Darganfuwyd tiwbiau clai a ddefnyddiwyd gan wareiddiadau hynafol eraill. Yn ystod y ganrif gyntaf OC, adeiladwyd y pibellau plwm cyntaf yn Ewrop. Mewn gwledydd trofannol, defnyddiwyd tiwbiau bambŵ i gludo dŵr. Defnyddiodd Americanwyr trefedigaethol bren at ddiben tebyg. Ym 1652, gwnaed y gwaith dŵr cyntaf yn Boston gan ddefnyddio boncyffion gwag.
Mae pibell wedi'i weldio yn cael ei ffurfio trwy rolio stribedi dur trwy gyfres o roleri rhigol sy'n mowldio'r deunydd i siâp crwn. Nesaf, mae'r bibell heb ei weldio yn mynd heibio i electrodau weldio. Mae'r dyfeisiau hyn yn selio dau ben y bibell gyda'i gilydd.
Mor gynnar â 1840, roedd gweithwyr haearn eisoes yn gallu cynhyrchu tiwbiau di-dor. Mewn un dull, driliwyd twll trwy filed crwn metel solet. Yna cynheswyd y biled a'i dynnu trwy gyfres o fowldiau a'i ymestynnodd i ffurfio pibell. Roedd y dull hwn yn aneffeithlon oherwydd ei bod yn anodd drilio'r twll yn y canol. Arweiniodd hyn at bibell anwastad gydag un ochr yn fwy trwchus na'r llall. Ym 1888, dyfarnwyd patent i ddull gwell. Yn y broses hon, bwriwyd y biled solet o amgylch craidd brics gwrth-dân. Pan gafodd ei oeri, tynnwyd y fricsen gan adael twll yn y canol. Ers hynny mae technegau rholio newydd wedi disodli'r dulliau hyn.
Dylunio
Mae dau fath o bibell ddur, un yn ddi-dor ac mae gan y llall un sêm weldio ar ei hyd. Mae gan y ddau ddefnyddiau gwahanol. Mae tiwbiau di-dor fel arfer yn ysgafnach, ac mae ganddyn nhw waliau teneuach. Fe'u defnyddir ar gyfer beiciau a chludo hylifau. Mae tiwbiau wedi'u sêmio yn drymach ac yn fwy anhyblyg. Mae ganddyn nhw gysondeb gwell ac maen nhw fel arfer yn sythach. Fe'u defnyddir ar gyfer pethau fel cludo nwy, dwythell drydanol a phlymio. Yn nodweddiadol, fe'u defnyddir mewn achosion pan nad yw'r bibell yn cael ei rhoi o dan raddau uchel o straen.
Deunyddiau Crai
Y prif ddeunydd crai wrth gynhyrchu pibellau yw dur. Mae dur wedi'i wneud o haearn yn bennaf. Mae metelau eraill a all fod yn bresennol yn yr aloi yn cynnwys alwminiwm, manganîs, titaniwm, twngsten, fanadiwm, a sirconiwm. Defnyddir rhai deunyddiau gorffen weithiau yn ystod y broses gynhyrchu. Er enghraifft, gall paent fod.
Cynhyrchir pibell ddi-dor gan ddefnyddio proses sy'n cynhesu a mowldio biled solet i siâp silindrog ac yna'n ei rolio nes ei fod wedi'i ymestyn a'i wagio. Gan fod y canol gwag yn siâp afreolaidd, caiff pwynt tyllu siâp bwled ei wthio trwy ganol y biled wrth iddo gael ei rolio. Cynhyrchir pibell ddi-dor gan ddefnyddio proses sy'n cynhesu a mowldio biled solet i siâp silindrog ac yna'n ei rolio nes ei fod wedi'i ymestyn a'i wagio. Gan fod y canol gwag yn siâp afreolaidd, caiff pwynt tyllu siâp bwled ei wthio trwy ganol y biled wrth iddo gael ei rolio. Fe'i defnyddir os yw'r bibell wedi'i gorchuddio. Yn nodweddiadol, rhoddir ychydig bach o olew ar bibellau dur ar ddiwedd y llinell gynhyrchu. Mae hyn yn helpu i amddiffyn y bibell. Er nad yw mewn gwirionedd yn rhan o'r cynnyrch gorffenedig, defnyddir asid sylffwrig mewn un cam gweithgynhyrchu i lanhau'r bibell.
Y Broses Gweithgynhyrchu
Gwneir pibellau dur gan ddau broses wahanol. Mae'r dull cynhyrchu cyffredinol ar gyfer y ddau broses yn cynnwys tair cam. Yn gyntaf, caiff dur crai ei drawsnewid yn ffurf fwy ymarferol. Nesaf, caiff y bibell ei ffurfio ar linell gynhyrchu barhaus neu led-barhaus. Yn olaf, caiff y bibell ei thorri a'i haddasu i ddiwallu anghenion y cwsmer. Bydd rhai gweithgynhyrchu pibellau dur yn defnyddiopeiriant torri laser tiwbi dorri neu wagio'r tiwb o'r blaen i gynyddu cystadleurwydd y tiwbiau
Mae pibell ddi-dor yn cael ei chynhyrchu gan ddefnyddio proses sy'n cynhesu ac yn mowldio biled solet i siâp silindrog ac yna'n ei rolio nes ei fod wedi'i ymestyn a'i wagio. Gan fod y canol gwag wedi'i siapio'n afreolaidd, mae pwynt tyllu siâp bwled yn cael ei wthio trwy ganol y biled wrth iddo gael ei rolio.
Cynhyrchu ingotau
1. Gwneir dur tawdd trwy doddi mwyn haearn a golosg (sylwedd cyfoethog mewn carbon sy'n deillio o gynhesu glo heb aer) mewn ffwrnais, yna tynnu'r rhan fwyaf o'r carbon trwy chwythu ocsigen i'r hylif. Yna caiff y dur tawdd ei dywallt i fowldiau haearn mawr, trwchus eu waliau, lle mae'n oeri'n ingotau.
2. Er mwyn ffurfio cynhyrchion gwastad fel platiau a thaflenni, neu gynhyrchion hir fel bariau a gwiail, mae ingotau'n cael eu siapio rhwng rholeri mawr o dan bwysau enfawr. Cynhyrchu blodau a slabiau
3. I gynhyrchu blodyn, mae'r ingot yn cael ei basio trwy bâr o roleri dur rhigol sydd wedi'u pentyrru. Gelwir y mathau hyn o roleri yn "felinau dau-uchder". Mewn rhai achosion, defnyddir tri rholer. Mae'r rholeri wedi'u gosod fel bod eu rhigolau'n cyd-daro, ac maent yn symud i gyfeiriadau gyferbyniol. Mae'r weithred hon yn achosi i'r dur gael ei wasgu a'i ymestyn yn ddarnau teneuach, hirach. Pan fydd y rholeri'n cael eu gwrthdroi gan y gweithredwr dynol, mae'r dur yn cael ei dynnu'n ôl drwodd gan ei wneud yn deneuach ac yn hirach. Ailadroddir y broses hon nes bod y dur yn cyrraedd y siâp a ddymunir. Yn ystod y broses hon, mae peiriannau o'r enw trinwyr yn troi'r dur fel bod pob ochr yn cael ei phrosesu'n gyfartal.
4. Gellir rholio ingotau yn slabiau hefyd mewn proses sy'n debyg i'r broses gwneud blodau. Mae'r dur yn cael ei basio trwy bâr o roleri wedi'u pentyrru sy'n ei ymestyn. Fodd bynnag, mae rholeri hefyd wedi'u gosod ar yr ochr i reoli lled y slabiau. Pan fydd y dur yn caffael y siâp a ddymunir, caiff y pennau anwastad eu torri i ffwrdd a chaiff y slabiau neu'r blodau eu torri'n ddarnau byrrach. Prosesu pellach
5. Fel arfer, caiff blodau eu prosesu ymhellach cyn iddynt gael eu gwneud yn bibellau. Caiff blodau eu trosi'n filedau trwy eu rhoi trwy fwy o ddyfeisiau rholio sy'n eu gwneud yn hirach ac yn gulach. Caiff y biledau eu torri gan ddyfeisiau a elwir yn sisyrnau hedfan. Pâr o sisyrnau cydamserol yw'r rhain sy'n rasio ynghyd â'r biled symudol ac yn ei dorri. Mae hyn yn caniatáu toriadau effeithlon heb atal y broses weithgynhyrchu. Caiff y biledau hyn eu pentyrru a byddant yn y pen draw yn dod yn bibell ddi-dor.
6. Mae slabiau hefyd yn cael eu hailweithio. Er mwyn eu gwneud yn hyblyg, cânt eu cynhesu yn gyntaf i 2,200° F (1,204° C). Mae hyn yn achosi i haen ocsid ffurfio ar wyneb y slab. Mae'r haen hon yn cael ei thorri i ffwrdd gyda thorrwr graddfa a chwistrell dŵr pwysedd uchel. Yna anfonir y slabiau trwy gyfres o roleri ar felin boeth a'u gwneud yn stribedi tenau cul o ddur o'r enw skelp. Gall y felin hon fod mor hir â hanner milltir. Wrth i'r slabiau basio trwy'r rholeri, maent yn mynd yn deneuach ac yn hirach. Mewn tua thair munud gellir trosi un slab o ddarn o ddur 6 modfedd (15.2 cm) o drwch i ruban dur tenau a all fod yn chwarter milltir o hyd.
7. Ar ôl ymestyn, caiff y dur ei biclo. Mae'r broses hon yn cynnwys ei redeg trwy gyfres o danciau sy'n cynnwys asid sylffwrig i lanhau'r metel. I orffen, caiff ei rinsio â dŵr oer a phoeth, ei sychu ac yna ei rolio ar sbŵls mawr a'i becynnu i'w gludo i gyfleuster gwneud pibellau. Gwneud pibellau
8. Defnyddir ceilp a biledau i wneud pibellau. Gwneir ceilp yn bibell wedi'i weldio. Fe'i rhoddir yn gyntaf ar beiriant dad-weindio. Wrth i'r sbŵl o ddur gael ei ddad-weindio, caiff ei gynhesu. Yna caiff y dur ei basio trwy gyfres o roleri rhigol. Wrth iddo fynd heibio, mae'r rholeri yn achosi i ymylon y ceilp gyrlio at ei gilydd. Mae hyn yn ffurfio pibell heb ei weldio.
9. Nesaf, mae'r dur yn mynd heibio i electrodau weldio. Mae'r dyfeisiau hyn yn selio dau ben y bibell gyda'i gilydd. Yna mae'r sêm weldio yn cael ei basio trwy rholer pwysedd uchel sy'n helpu i greu weldiad tynn. Yna mae'r bibell yn cael ei thorri i'r hyd a ddymunir a'i phentyrru i'w phrosesu ymhellach. Mae pibell ddur wedi'i weldio yn broses barhaus ac yn dibynnu ar faint y bibell, gellir ei gwneud mor gyflym â 1,100 troedfedd (335.3 m) y funud.
10. Pan fo angen pibell ddi-dor, defnyddir biledau sgwâr ar gyfer cynhyrchu. Cânt eu cynhesu a'u mowldio i ffurfio siâp silindr, a elwir hefyd yn rownd. Yna rhoddir y rownd mewn ffwrnais lle caiff ei gynhesu'n wynboeth. Yna caiff y rownd wedi'i chynhesu ei rholio gyda phwysau mawr. Mae'r rholio pwysedd uchel hwn yn achosi i'r biled ymestyn allan a thwll ffurfio yn y canol. Gan fod y twll hwn o siâp afreolaidd, caiff pwynt tyllu siâp bwled ei wthio trwy ganol y biled wrth iddo gael ei rolio. Ar ôl y cam tyllu, gall y bibell fod o drwch a siâp afreolaidd o hyd. I gywiro hyn, caiff ei basio trwy gyfres arall o felinau rholio. Prosesu terfynol
11. Ar ôl i'r naill fath neu'r llall o bibell gael ei gwneud, gellir eu rhoi trwy beiriant sythu. Gellir hefyd ffitio cymalau arnynt fel y gellir cysylltu dau ddarn neu fwy o bibell. Y math mwyaf cyffredin o gymal ar gyfer pibellau â diamedrau llai yw edafu—rhychau tynn sy'n cael eu torri i ben y bibell. Anfonir y pibellau hefyd trwy beiriant mesur. Mae'r wybodaeth hon ynghyd â data rheoli ansawdd arall yn cael ei stensilio'n awtomatig ar y bibell. Yna caiff y bibell ei chwistrellu â haen ysgafn o olew amddiffynnol. Fel arfer, caiff y rhan fwyaf o bibellau eu trin i'w hatal rhag rhydu. Gwneir hyn trwy ei galfaneiddio neu roi haen o sinc iddi. Yn dibynnu ar ddefnydd y bibell, gellir defnyddio paentiau neu orchuddion eraill.
Rheoli Ansawdd
Cymerir amrywiaeth o fesurau i sicrhau bod y bibell ddur orffenedig yn bodloni'r manylebau. Er enghraifft, defnyddir mesuryddion pelydr-x i reoleiddio trwch y dur. Mae'r mesuryddion yn gweithio trwy ddefnyddio dau belydr-x. Mae un pelydr yn cael ei gyfeirio at ddur o drwch hysbys. Mae'r llall yn cael ei gyfeirio at y dur sy'n mynd heibio ar y llinell gynhyrchu. Os oes unrhyw amrywiad rhwng y ddau belydr, bydd y mesurydd yn sbarduno newid maint y rholeri yn awtomatig i wneud iawn am hynny.
Caiff pibellau eu harchwilio am ddiffygion ar ddiwedd y broses hefyd. Un dull o brofi pibell yw defnyddio peiriant arbennig. Mae'r peiriant hwn yn llenwi'r bibell â dŵr ac yna'n cynyddu'r pwysau i weld a yw'n dal. Caiff pibellau diffygiol eu dychwelyd i'w sgrapio.