لوله های فولادیلوله های دراز و توخالی هستند که برای اهداف مختلفی استفاده می شوند.آنها با دو روش مجزا تولید می شوند که منجر به یک لوله جوشی یا بدون درز می شود.در هر دو روش، ابتدا فولاد خام به شکل اولیه کارآمدتری ریخته می شود.سپس با کشش فولاد به داخل لوله بدون درز یا فشار دادن لبه ها به هم و مهر و موم کردن آنها با جوش، به لوله تبدیل می شود.اولین روش برای تولید لوله فولادی در اوایل دهه 1800 معرفی شد و به طور پیوسته به فرآیندهای مدرنی که امروزه استفاده می کنیم تبدیل شده اند.سالانه میلیون ها تن لوله فولادی تولید می شود.تطبیق پذیری آن، آن را به پرمصرف ترین محصول تولید شده در صنعت فولاد تبدیل می کند.
تاریخ
هزاران سال است که مردم از لوله ها استفاده می کنند.شاید اولین استفاده توسط کشاورزان باستانی باشد که آب را از نهرها و رودخانه ها به مزارع خود منحرف می کردند.شواهد باستان شناسی نشان می دهد که چینی ها از لوله نی برای انتقال آب به مکان های مورد نظر در اوایل 2000 قبل از میلاد استفاده می کردند لوله های سفالی که توسط سایر تمدن های باستانی استفاده می شد کشف شده است.در قرن اول پس از میلاد، اولین لوله های سربی در اروپا ساخته شد.در کشورهای گرمسیری از لوله های بامبو برای انتقال آب استفاده می شد.آمریکایی های مستعمره از چوب برای اهداف مشابهی استفاده می کردند.در سال 1652، اولین آبرسانی در بوستون با استفاده از کنده های توخالی ساخته شد.
لوله های جوش داده شده با نورد نوارهای فولادی از طریق یک سری غلتک شیاردار که مواد را به شکل دایره ای در می آورند، تشکیل می شود.در مرحله بعد، لوله جوش نشده از الکترودهای جوش عبور می کند.این دستگاه ها دو سر لوله را به هم آب بندی می کنند.
در اوایل سال 1840، کارگران آهن می توانستند لوله های بدون درز تولید کنند.در یک روش، یک سوراخ از طریق یک شمش گرد و فلزی جامد حفر شد.سپس شمش حرارت داده شد و از طریق یک سری قالب ها کشیده شد که آن را دراز کرد تا یک لوله تشکیل شود.این روش ناکارآمد بود زیرا سوراخ کردن در مرکز دشوار بود.این منجر به یک لوله ناهموار با یک طرف ضخیم تر از طرف دیگر شد.در سال 1888، یک روش بهبود یافته حق ثبت اختراع اعطا شد.در این فرآیند، منحنی جامد در اطراف یک هسته آجر نسوز ریخته می شد.وقتی خنک شد، آجر را جدا کردند و وسط آن سوراخ شد.از آن زمان به بعد تکنیک های جدید غلتکی جایگزین این روش ها شده است.
طرح
دو نوع لوله فولادی وجود دارد، یکی بدون درز و دیگری دارای یک درز تک جوشی در طول آن است.هر دو کاربرد متفاوتی دارند.لوله های بدون درز معمولا وزن سبک تری دارند و دیواره های نازک تری دارند.از آنها برای دوچرخه و حمل مایعات استفاده می شود.لوله های درزدار سنگین تر و سفت تر هستند.قوام بهتری دارند و معمولا صاف تر هستند.آنها برای مواردی مانند حمل و نقل گاز، مجرای برق و لوله کشی استفاده می شوند.به طور معمول، آنها در مواردی استفاده می شوند که لوله تحت تنش بالایی قرار نگیرد.
مواد خام
ماده اولیه اولیه در تولید لوله فولاد است.فولاد عمدتاً از آهن تشکیل شده است.سایر فلزاتی که ممکن است در آلیاژ وجود داشته باشند عبارتند از آلومینیوم، منگنز، تیتانیوم، تنگستن، وانادیم و زیرکونیوم.برخی از مواد تکمیل شده گاهی اوقات در طول تولید استفاده می شود.به عنوان مثال، رنگ ممکن است.
لوله بدون درز با استفاده از فرآیندی تولید می‌شود که یک بیلت جامد را گرم کرده و به شکل استوانه‌ای در می‌آورد و سپس آن را رول می‌کند تا کشیده و توخالی شود.از آنجایی که مرکز توخالی شکل نامنظم دارد، یک نقطه سوراخ‌کننده گلوله‌ای شکل از وسط شمش در حین نورد شدن فشار داده می‌شود. لوله بدون درز با استفاده از فرآیندی تولید می‌شود که یک شمش جامد را گرم می‌کند و به شکل استوانه‌ای در می‌آورد و سپس آن را رول می‌کند. تا زمانی که کشیده و توخالی شود.از آنجایی که مرکز توخالی شکل نامنظمی دارد، یک نقطه سوراخ‌کننده گلوله‌ای شکل از وسط شمش در هنگام نورد شدن فشار داده می‌شود. اگر لوله روکش شده باشد، از آن استفاده می‌شود.به طور معمول، مقدار کمی روغن روی لوله های فولادی در انتهای خط تولید اعمال می شود.این به محافظت از لوله کمک می کند.در حالی که در واقع بخشی از محصول نهایی نیست، اسید سولفوریک در یک مرحله تولید برای تمیز کردن لوله استفاده می شود.
فرآیند تولید
لوله های فولادی با دو فرآیند متفاوت ساخته می شوند.روش تولید کلی برای هر دو فرآیند شامل سه مرحله است.ابتدا فولاد خام به شکل کارآمدتر تبدیل می شود.سپس لوله بر روی خط تولید پیوسته یا نیمه پیوسته تشکیل می شود.در نهایت لوله بریده شده و برای رفع نیازهای مشتری اصلاح می شود.
لوله بدون درز با استفاده از فرآیندی تولید می‌شود که یک بیلت جامد را گرم کرده و به شکل استوانه‌ای در می‌آورد و سپس آن را رول می‌کند تا کشیده و توخالی شود.از آنجایی که مرکز توخالی شکل نامنظم دارد، یک نقطه سوراخ‌کننده گلوله‌ای شکل از وسط شمش در حین غلتش فشار داده می‌شود.
تولید شمش
1. فولاد مذاب از ذوب سنگ آهن و کک (ماده ای غنی از کربن که هنگام گرم شدن زغال سنگ در غیاب هوا حاصل می شود) در کوره ساخته می شود و سپس بیشتر کربن را با انفجار اکسیژن در مایع خارج می کند.سپس فولاد مذاب در قالب‌های آهنی با دیواره‌های ضخیم ریخته می‌شود و در آنجا به شکل شمش سرد می‌شود.
2. به منظور تشکیل محصولات مسطح مانند صفحات و ورق ها یا محصولات بلند مانند میله ها و میله ها، شمش ها بین غلتک های بزرگ تحت فشار بسیار زیاد شکل می گیرند. تولید شکوفه ها و دال ها
3. برای تولید شکوفه، شمش را از یک جفت غلتک فولادی شیاردار که روی هم چیده شده اند عبور می دهند.به این نوع غلتک ها "آسیاب دو بلند" می گویند.در برخی موارد از سه غلتک استفاده می شود.غلتک ها طوری نصب می شوند که شیارهای آنها بر هم منطبق باشد و در جهت مخالف حرکت می کنند.این عمل باعث می شود که فولاد فشرده شود و به قطعات نازک تر و طولانی تر کشیده شود.هنگامی که غلتک ها توسط اپراتور انسانی معکوس می شوند، فولاد از طریق عقب کشیده می شود و آن را نازک تر و طولانی تر می کند.این روند تا زمانی که فولاد به شکل دلخواه برسد تکرار می شود.در طی این فرآیند، ماشین‌هایی به نام دستکاری‌کننده فولاد را برمی‌گردانند تا هر طرف به طور یکنواخت پردازش شود.
4. شمش ها همچنین ممکن است در فرآیندی شبیه به فرآیند شکوفه سازی به صورت اسلب درآورند.فولاد از میان یک جفت غلتک انباشته عبور داده می شود که آن را کش می دهد.با این حال، غلتک هایی نیز برای کنترل عرض دال ها در کناره نصب شده اند.هنگامی که فولاد شکل مورد نظر را به دست آورد، انتهای ناهموار بریده می شود و اسلب ها یا شکوفه ها به قطعات کوتاه تر بریده می شوند. پردازش بیشتر
5. شکوفه ها معمولاً قبل از تبدیل شدن به لوله ها بیشتر پردازش می شوند.شکوفه ها با قرار دادن آنها در دستگاه های غلتشی بیشتر به بیلت ها تبدیل می شوند که آنها را طولانی تر و باریک تر می کند.بیلت ها توسط دستگاه هایی به نام قیچی پرنده بریده می شوند.اینها یک جفت قیچی هماهنگ هستند که با شمش متحرک مسابقه داده و آن را برش می دهند.این امکان برش های کارآمد را بدون توقف فرآیند تولید فراهم می کند.این بیلت ها روی هم چیده می شوند و در نهایت به لوله بدون درز تبدیل می شوند.
6. اسلب ها نیز دوباره کار می شوند.برای اینکه آنها را چکش خوار کنند، ابتدا آنها را تا دمای 2200 درجه فارنهایت (1204 درجه سانتیگراد) گرم می کنند.این امر باعث ایجاد یک پوشش اکسید روی سطح دال می شود.این پوشش با رسوب شکن و اسپری آب فشار قوی قطع می شود.سپس اسلب ها از طریق یک سری غلتک روی آسیاب داغ فرستاده می شوند و به صورت نوارهای باریک فولادی به نام اسکلپ ساخته می شوند.طول این آسیاب می تواند تا نیم مایل باشد.همانطور که اسلب ها از میان غلتک ها عبور می کنند، نازک تر و طولانی تر می شوند.در طول حدود سه دقیقه می توان یک تخته تکی را از یک قطعه فولادی با ضخامت 6 اینچ (15.2 سانتی متر) به یک نوار فولادی نازک تبدیل کرد که می تواند یک چهارم مایل طول داشته باشد.
7. پس از کشش، فولاد را ترشی می کنند.این فرآیند شامل عبور دادن آن از طریق یک سری مخازن حاوی اسید سولفوریک برای تمیز کردن فلز است.برای اتمام، آن را با آب سرد و گرم شسته، خشک می کنند و سپس روی قرقره های بزرگ می پیچند و برای انتقال به مرکز لوله سازی بسته بندی می کنند.
8. برای ساخت لوله از اسکلپ و بیلت هر دو استفاده می شود.Skelp به لوله های جوش داده شده ساخته می شود.ابتدا روی دستگاه بازکنی قرار می گیرد.همانطور که قرقره فولادی باز می شود، گرم می شود.سپس فولاد از میان یک سری غلتک شیاردار عبور داده می شود.با عبور از کنار، غلتک ها باعث می شوند که لبه های اسکلت به هم بپیچند.این یک لوله جوش نشده را تشکیل می دهد.
9. فولاد در مرحله بعد از الکترودهای جوشکاری عبور می کند.این دستگاه ها دو سر لوله را به هم آب بندی می کنند.سپس درز جوش داده شده از یک غلتک فشار قوی عبور داده می شود که به ایجاد یک جوش محکم کمک می کند.سپس لوله به طول دلخواه بریده شده و برای پردازش بیشتر روی هم چیده می شود.لوله فولادی جوش داده شده یک فرآیند پیوسته است و بسته به اندازه لوله، می توان آن را با سرعت 1100 فوت (335.3 متر) در دقیقه ساخت.
10. در صورت نیاز به لوله بدون درز، از بیلت های مربعی برای تولید استفاده می شود.آنها را گرم می کنند و به شکل استوانه ای در می آورند که به آن گرد نیز می گویند.سپس گرد را در یک کوره قرار می دهند و در آنجا گرم می شود.سپس دور گرم شده با فشار زیاد رول می شود.این غلتش با فشار بالا باعث کشیده شدن شمش و ایجاد سوراخ در مرکز می شود.از آنجایی که این سوراخ به شکل نامنظم است، یک نقطه سوراخ کننده گلوله ای شکل از وسط شمش در حین غلت خوردن آن رانده می شود.پس از مرحله سوراخ کردن، ممکن است لوله همچنان دارای ضخامت و شکل نامنظم باشد.برای تصحیح این، آن را از طریق یک سری دیگر از آسیاب های نورد عبور می دهند. پردازش نهایی
11. پس از ساخت هر یک از انواع لوله ها، آنها را می توان از طریق دستگاه صاف کننده قرار داد.آنها همچنین ممکن است با اتصالات مجهز شوند تا بتوان دو یا چند قطعه لوله را به هم متصل کرد.متداول ترین نوع اتصال برای لوله های با قطر کمتر، رزوه کشی است - شیارهای محکمی که در انتهای لوله بریده می شوند.لوله ها نیز از طریق دستگاه اندازه گیری ارسال می شوند.این اطلاعات همراه با سایر داده های کنترل کیفیت به طور خودکار بر روی لوله استنسیل می شود.سپس لوله با یک پوشش سبک از روغن محافظ اسپری می شود.بیشتر لوله ها معمولاً برای جلوگیری از زنگ زدگی آن درمان می شوند.این کار با گالوانیزه کردن آن یا پوشش روی آن انجام می شود.بسته به استفاده از لوله، ممکن است از رنگ ها یا پوشش های دیگری استفاده شود.
کنترل کیفیت
اقدامات مختلفی برای اطمینان از مطابقت لوله فولادی تمام شده با مشخصات انجام می شود.به عنوان مثال، گیج اشعه ایکس برای تنظیم ضخامت فولاد استفاده می شود.سنج ها با استفاده از دو اشعه ایکس کار می کنند.یک پرتو به سمت فولادی با ضخامت مشخص هدایت می شود.دیگری به سمت فولاد عبوری در خط تولید هدایت می شود.اگر بین دو پرتو اختلاف وجود داشته باشد، گیج به طور خودکار تغییر اندازه غلتک ها را برای جبران ایجاد می کند.
لوله ها نیز در پایان فرآیند از نظر نقص بررسی می شوند.یکی از روش های آزمایش لوله استفاده از دستگاه مخصوص است.این دستگاه لوله را با آب پر می کند و سپس فشار را افزایش می دهد تا ببیند آیا ثابت می کند یا خیر.لوله های معیوب برای ضایعات برگردانده می شوند.