Stålrør er lange, hule rør, der bruges til en række forskellige formål. De produceres ved to forskellige metoder, som resulterer i enten et svejset eller sømløst rør. I begge metoder støbes råstål først til en mere bearbejdelig udgangsform. Det laves derefter til et rør ved at strække stålet ud til et sømløst rør eller tvinge kanterne sammen og forsegle dem med en svejsning. De første metoder til produktion af stålrør blev introduceret i begyndelsen af 1800-tallet, og de har støt udviklet sig til de moderne processer, vi bruger i dag. Hvert år produceres der millioner af tons stålrør. Dets alsidighed gør det til det mest anvendte produkt, der produceres af stålindustrien.
Historie
Folk har brugt rør i tusinder af år. Måske blev de første brugt af oldtidens landbrugere, der ledte vand fra vandløb og floder ind på deres marker. Arkæologiske fund tyder på, at kineserne brugte rør af siv til at transportere vand til ønskede steder så tidligt som år 2000 f.Kr. Lerrør, der blev brugt af andre gamle civilisationer, er blevet opdaget. I det første århundrede e.Kr. blev de første blyrør konstrueret i Europa. I tropiske lande blev bambusrør brugt til at transportere vand. Kolonitidens amerikanere brugte træ til et lignende formål. I 1652 blev det første vandværk bygget i Boston ved hjælp af hule træstammer.
Et svejset rør dannes ved at rulle stålstrimler gennem en række rillede ruller, der former materialet til en cirkulær form. Derefter passerer det usvejsede rør forbi svejseelektroder. Disse enheder forsegler de to ender af røret sammen.
Allerede i 1840 kunne jernarbejdere fremstille sømløse rør. Med én metode blev der boret et hul gennem en massiv, rund metalbarre. Barren blev derefter opvarmet og trukket gennem en række matricer, som forlængede den for at danne et rør. Denne metode var ineffektiv, fordi det var vanskeligt at bore hullet i midten. Dette resulterede i et ujævnt rør, hvor den ene side var tykkere end den anden. I 1888 blev en forbedret metode patenteret. I denne proces blev den massive barre støbt omkring en brandsikker murstenskerne. Når den var afkølet, blev murstenen fjernet, hvilket efterlod et hul i midten. Siden da har nye valseteknikker erstattet disse metoder.
Design
Der findes to typer stålrør, en er sømløs, og en anden har en enkelt svejset søm langs hele længden. Begge har forskellige anvendelser. Sømløse rør er typisk lettere og har tyndere vægge. De bruges til cykler og transport af væsker. Falsede rør er tungere og mere stive. De har en bedre konsistens og er typisk mere lige. De bruges til ting som gastransport, elektriske rør og VVS. Typisk bruges de i tilfælde, hvor røret ikke udsættes for en høj grad af belastning.
Råvarer
Det primære råmateriale i rørproduktion er stål. Stål består primært af jern. Andre metaller, der kan være til stede i legeringen, omfatter aluminium, mangan, titanium, wolfram, vanadium og zirconium. Nogle efterbehandlingsmaterialer anvendes undertiden under produktionen. For eksempel kan maling være.
Sømløse rør fremstilles ved hjælp af en proces, der opvarmer og støber en massiv barre til en cylindrisk form og derefter ruller den, indtil den er strakt og udhulet. Da den udhulede midte er uregelmæssigt formet, skubbes en kugleformet gennemboringspunkt gennem midten af barren, mens den valses. Sømløse rør fremstilles ved hjælp af en proces, der opvarmer og støber en massiv barre til en cylindrisk form og derefter ruller den, indtil den er strakt og udhulet. Da den udhulede midte er uregelmæssigt formet, skubbes en kugleformet gennemboringspunkt gennem midten af barren, mens den valses. Dette bruges, hvis røret er belagt. Typisk påføres en let mængde olie på stålrør i slutningen af produktionslinjen. Dette hjælper med at beskytte røret. Selvom det faktisk ikke er en del af det færdige produkt, bruges svovlsyre i et fremstillingstrin til at rengøre røret.
Fremstillingsprocessen
Stålrør fremstilles ved to forskellige processer. Den overordnede produktionsmetode for begge processer involverer tre trin. Først omdannes råstål til en mere bearbejdelig form. Derefter formes røret på en kontinuerlig eller semikontinuerlig produktionslinje. Endelig skæres og modificeres røret for at imødekomme kundens behov. Nogle stålrørsproducenter vil brugerørlaserskæremaskineat forudgående skære eller udhule røret for at øge rørenes konkurrenceevne
Sømløse rør fremstilles ved hjælp af en proces, hvor en massiv barre opvarmes og støbes til en cylindrisk form og derefter rulles, indtil den er strakt og udhulet. Da den udhulede midte er uregelmæssigt formet, skubbes en kugleformet gennemboringsspids gennem midten af barren, mens den rulles.
Produktion af barrer
1. Smeltet stål fremstilles ved at smelte jernmalm og koks (et kulstofrigt stof, der dannes, når kul opvarmes i fravær af luft) i en ovn, hvorefter det meste af kulstoffet fjernes ved at indblæse ilt i væsken. Det smeltede stål hældes derefter i store, tykvæggede jernforme, hvor det afkøles til barrer.
2. For at danne flade produkter såsom plader og ark, eller lange produkter såsom stænger og stænger, formes barrer mellem store valser under enormt tryk. Produktion af blooms og slabs
3. For at producere en bloom føres barren gennem et par rillede stålvalser, der er stablet. Disse typer valser kaldes "to-høje møller". I nogle tilfælde anvendes tre valser. Valserne er monteret, så deres riller falder sammen, og de bevæger sig i modsatte retninger. Denne handling får stålet til at blive presset og strakt i tyndere, længere stykker. Når valserne vendes af den menneskelige operatør, trækkes stålet tilbage, hvilket gør det tyndere og længere. Denne proces gentages, indtil stålet opnår den ønskede form. Under denne proces vender maskiner kaldet manipulatorer stålet, så hver side bearbejdes jævnt.
4. Ingots kan også valses til plader i en proces, der ligner bloom-fremstillingsprocessen. Stålet føres gennem et par stablede valser, der strækker det. Der er dog også valser monteret på siden for at kontrollere pladernes bredde. Når stålet får den ønskede form, skæres de ujævne ender af, og pladerne eller bloomene skæres i kortere stykker. Yderligere forarbejdning
5. Blooms bearbejdes typisk yderligere, før de laves til rør. Blooms omdannes til billets ved at føres gennem flere valseanordninger, der gør dem længere og smallere. Billets skæres af anordninger kendt som flyvende sakse. Disse er et par synkroniserede sakse, der kører langs den bevægelige billet og skærer den. Dette muliggør effektive snit uden at stoppe fremstillingsprocessen. Disse billets stables og vil til sidst blive til sømløse rør.
6. Plader bearbejdes også. For at gøre dem formbare opvarmes de først til 1204 °C. Dette forårsager dannelse af en oxidbelægning på overfladen af pladen. Denne belægning brækkes af med en skalbryder og højtryksvandsspray. Pladerne sendes derefter gennem en række valser på en varmvalse og laves til tynde, smalle stålstrimler kaldet skelp. Denne valse kan være op til en halv mil lang. Når pladerne passerer gennem valserne, bliver de tyndere og længere. I løbet af cirka tre minutter kan en enkelt plade omdannes fra et 15,2 cm tykt stykke stål til et tyndt stålbånd, der kan være en kvart mil langt.
7. Efter strækning bejdses stålet. Denne proces involverer at køre det gennem en række tanke, der indeholder svovlsyre for at rense metallet. Til sidst skylles det med koldt og varmt vand, tørres og rulles derefter op på store spoler og pakkes til transport til et rørfremstillingsanlæg. Rørfremstilling
8. Både skelp og billets bruges til at fremstille rør. Skelp laves til svejsede rør. Det placeres først på en afrulningsmaskine. Når stålspolen afvikles, opvarmes den. Stålet føres derefter gennem en række rillede ruller. Når det passerer forbi, får rullerne skelpens kanter til at krølle sammen. Dette danner et usvejset rør.
9. Stålet passerer derefter forbi svejseelektroder. Disse anordninger forsegler de to ender af røret sammen. Svejsesømmen føres derefter gennem en højtryksvalse, der hjælper med at skabe en tæt svejsning. Røret skæres derefter til en ønsket længde og stables til videre bearbejdning. Svejste stålrør er en kontinuerlig proces, og afhængigt af rørets størrelse kan det fremstilles så hurtigt som 335,3 m i minuttet.
10. Når der er behov for sømløse rør, anvendes firkantede emner til produktionen. De opvarmes og støbes til en cylinderform, også kaldet en rund rør. Røret placeres derefter i en ovn, hvor det opvarmes hvidglødende. Det opvarmede runde emne valses derefter med stort tryk. Denne højtryksvalsning får emnet til at strække sig ud, og der dannes et hul i midten. Da dette hul er uregelmæssigt formet, skubbes en kugleformet gennemboringsspids gennem midten af emnet, mens det valses. Efter gennemboringsfasen kan røret stadig have en uregelmæssig tykkelse og form. For at korrigere dette føres det gennem en anden serie valseværker. Slutbehandling
11. Når begge typer rør er fremstillet, kan de føres gennem en rettemaskine. De kan også udstyres med samlinger, så to eller flere rørstykker kan forbindes. Den mest almindelige type samling til rør med mindre diametre er gevindsamling – tætte riller, der skæres i enden af røret. Rørene sendes også gennem en målemaskine. Disse oplysninger sammen med andre kvalitetskontroldata stencileres automatisk på røret. Røret sprøjtes derefter med et tyndt lag beskyttelsesolie. De fleste rør behandles typisk for at forhindre rust. Dette gøres ved at galvanisere det eller give det et lag zink. Afhængigt af rørets anvendelse kan andre malinger eller belægninger anvendes.
Kvalitetskontrol
Der træffes en række foranstaltninger for at sikre, at det færdige stålrør opfylder specifikationerne. For eksempel bruges røntgenmålere til at regulere stålets tykkelse. Målerne fungerer ved hjælp af to røntgenstråler. Den ene stråle er rettet mod et stål med kendt tykkelse. Den anden er rettet mod det passerende stål på produktionslinjen. Hvis der er nogen variation mellem de to stråler, vil måleren automatisk udløse en ændring af størrelsen på valserne for at kompensere.
Rør inspiceres også for defekter i slutningen af processen. En metode til at teste et rør er ved hjælp af en speciel maskine. Denne maskine fylder røret med vand og øger derefter trykket for at se, om det holder. Defekte rør returneres til skrot.