स्टील पाइप कैसे बनता है?

स्टील पाइप लंबी, खोखली नलियाँ होती हैं जिनका उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। इनका उत्पादन दो अलग-अलग विधियों से किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वेल्डेड या सीमलेस पाइप बनते हैं। दोनों ही विधियों में, कच्चे स्टील को पहले एक अधिक कार्यशील प्रारंभिक रूप में ढाला जाता है। फिर स्टील को खींचकर सीमलेस ट्यूब में ढाला जाता है या किनारों को एक साथ जोड़कर और उन्हें वेल्ड करके सील करके पाइप बनाया जाता है। स्टील पाइप बनाने की पहली विधियाँ 1800 के दशक के आरंभ में शुरू की गईं, और वे धीरे-धीरे आधुनिक प्रक्रियाओं में विकसित हुईं जिनका हम आज उपयोग करते हैं। हर साल, लाखों टन स्टील पाइप का उत्पादन होता है। इसकी बहुमुखी प्रतिभा इसे स्टील उद्योग द्वारा उत्पादित सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला उत्पाद बनाती है।
इतिहास

लोग हज़ारों सालों से पाइप का इस्तेमाल करते आ रहे हैं। शायद सबसे पहला इस्तेमाल प्राचीन कृषकों ने किया था, जो नालों और नदियों के पानी को अपने खेतों में मोड़ते थे। पुरातात्विक साक्ष्य बताते हैं कि चीनियों ने 2000 ईसा पूर्व से ही पानी को इच्छित स्थानों तक पहुँचाने के लिए सरकंडे के पाइप का इस्तेमाल किया था। अन्य प्राचीन सभ्यताओं द्वारा इस्तेमाल की जाने वाली मिट्टी की नलियाँ भी मिली हैं। पहली शताब्दी ईस्वी के दौरान, यूरोप में पहली सीसे की पाइप का निर्माण किया गया था। उष्णकटिबंधीय देशों में, पानी के परिवहन के लिए बाँस की नलियों का इस्तेमाल किया जाता था। औपनिवेशिक अमेरिकियों ने इसी तरह के उद्देश्य के लिए लकड़ी का इस्तेमाल किया। 1652 में, बोस्टन में खोखले लट्ठों का इस्तेमाल करके पहला जल-संचालन बनाया गया था।

वेल्डेड पाइप स्टील की पट्टियों को खांचेदार रोलर्स की एक श्रृंखला से घुमाकर बनाया जाता है जो सामग्री को एक गोलाकार आकार देते हैं। इसके बाद, बिना वेल्डेड पाइप को वेल्डिंग इलेक्ट्रोड से गुज़ारा जाता है। ये उपकरण पाइप के दोनों सिरों को एक साथ सील कर देते हैं।
1840 की शुरुआत में ही, लोहार सीमलेस ट्यूब बनाने में सक्षम हो गए थे। एक विधि में, एक ठोस धातु के गोल बिलेट में एक छेद किया जाता था। फिर बिलेट को गर्म किया जाता था और कई डाइज़ से गुजारा जाता था जिससे वह लंबा होकर एक पाइप बन जाता था। यह विधि अकुशल थी क्योंकि बीच में छेद करना मुश्किल था। इसके परिणामस्वरूप एक असमान पाइप बनता था जिसका एक किनारा दूसरे से मोटा होता था। 1888 में, एक बेहतर विधि को पेटेंट प्रदान किया गया। इस प्रक्रिया में, ठोस बिलेट को अग्निरोधी ईंटों के कोर के चारों ओर ढाला जाता था। ठंडा होने पर, ईंट को बीच में एक छेद छोड़कर हटा दिया जाता था। तब से, नई रोलर तकनीकों ने इन विधियों का स्थान ले लिया है।
डिज़ाइन

स्टील पाइप दो प्रकार के होते हैं, एक सीमलेस और दूसरा जिसकी पूरी लंबाई में एक ही वेल्डेड सीम होती है। दोनों के अलग-अलग उपयोग हैं। सीमलेस ट्यूब आमतौर पर हल्के होते हैं और उनकी दीवारें पतली होती हैं। इनका उपयोग साइकिल और तरल पदार्थ परिवहन के लिए किया जाता है। सीम्ड ट्यूब भारी और अधिक कठोर होते हैं। इनकी एकरूपता बेहतर होती है और ये आमतौर पर सीधे होते हैं। इनका उपयोग गैस परिवहन, विद्युत नलिका और प्लंबिंग जैसे कार्यों के लिए किया जाता है। आमतौर पर, इनका उपयोग तब किया जाता है जब पाइप पर बहुत अधिक दबाव न हो।

कच्चा माल

पाइप उत्पादन में मुख्य कच्चा माल स्टील है। स्टील मुख्यतः लोहे से बना होता है। इस मिश्रधातु में मौजूद अन्य धातुओं में एल्युमिनियम, मैंगनीज़, टाइटेनियम, टंगस्टन, वैनेडियम और ज़िरकोनियम शामिल हो सकते हैं। उत्पादन के दौरान कभी-कभी कुछ परिष्करण सामग्री का भी उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, पेंट।
सीमलेस पाइप का निर्माण एक ऐसी प्रक्रिया का उपयोग करके किया जाता है जो एक ठोस बिलेट को गर्म करके बेलनाकार आकार में ढालती है और फिर इसे तब तक रोल करती है जब तक कि यह खिंच कर खोखला न हो जाए। चूंकि खोखले केंद्र का आकार अनियमित होता है, एक गोली के आकार का छेदक बिंदु बिलेट के बीच से होकर धकेला जाता है क्योंकि इसे रोल किया जा रहा है।सीमलेस पाइप का निर्माण एक ऐसी प्रक्रिया का उपयोग करके किया जाता है जो एक ठोस बिलेट को गर्म करके बेलनाकार आकार में ढालती है और फिर इसे तब तक रोल करती है जब तक कि यह खिंच कर खोखला न हो जाए। चूंकि खोखले केंद्र का आकार अनियमित होता है, एक गोली के आकार का छेदक बिंदु बिलेट के बीच से होकर धकेला जाता है क्योंकि इसे रोल किया जा रहा है।

विनिर्माण प्रक्रिया

स्टील पाइप दो अलग-अलग प्रक्रियाओं से बनते हैं। दोनों प्रक्रियाओं की समग्र उत्पादन विधि में तीन चरण शामिल हैं। सबसे पहले, कच्चे स्टील को अधिक कार्यशील रूप में परिवर्तित किया जाता है। इसके बाद, पाइप को एक सतत या अर्ध-सतत उत्पादन लाइन पर बनाया जाता है। अंत में, पाइप को ग्राहक की ज़रूरतों के अनुसार काटा और संशोधित किया जाता है। कुछ स्टील पाइप निर्माता इसका उपयोग करेंगे।ट्यूब लेजर काटने की मशीनट्यूबों की प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ाने के लिए ट्यूब को पहले से काटा या खोखला किया जाता है

सीमलेस पाइप का निर्माण एक ऐसी प्रक्रिया का उपयोग करके किया जाता है जिसमें एक ठोस बिलेट को गर्म करके बेलनाकार आकार दिया जाता है और फिर उसे तब तक रोल किया जाता है जब तक वह खिंचकर खोखला न हो जाए। चूँकि खोखला केंद्र अनियमित आकार का होता है, इसलिए रोल करते समय बिलेट के बीच से एक गोली के आकार का छेदक बिंदु डाला जाता है।
पिंड उत्पादन

1. पिघला हुआ इस्पात लौह अयस्क और कोक (एक कार्बन-युक्त पदार्थ जो हवा की अनुपस्थिति में कोयले को गर्म करने पर बनता है) को एक भट्टी में पिघलाकर बनाया जाता है, फिर तरल में ऑक्सीजन का विस्फोट करके अधिकांश कार्बन हटा दिया जाता है। फिर पिघले हुए इस्पात को बड़े, मोटी दीवारों वाले लोहे के सांचों में डाला जाता है, जहाँ यह ठंडा होकर सिल्लियों का रूप ले लेता है।

2. प्लेट और शीट जैसे चपटे उत्पाद, या बार और छड़ जैसे लंबे उत्पाद बनाने के लिए, बड़े रोलर्स के बीच भारी दबाव में सिल्लियों को आकार दिया जाता है। ब्लूम और स्लैब का निर्माण

3. ब्लूम बनाने के लिए, पिंड को एक के ऊपर एक रखे हुए खांचेदार स्टील रोलर्स की एक जोड़ी से गुज़ारा जाता है। इस प्रकार के रोलर्स को "टू-हाई मिल्स" कहा जाता है। कुछ मामलों में, तीन रोलर्स का उपयोग किया जाता है। रोलर्स को इस प्रकार लगाया जाता है कि उनके खांचे एक-दूसरे से मिलते-जुलते हों, और वे विपरीत दिशाओं में गति करते हों। इस क्रिया के कारण स्टील को निचोड़ा जाता है और पतले, लंबे टुकड़ों में खींचा जाता है। जब मानव ऑपरेटर रोलर्स को उलटता है, तो स्टील को पीछे की ओर खींचकर पतला और लंबा कर दिया जाता है। यह प्रक्रिया तब तक दोहराई जाती है जब तक कि स्टील वांछित आकार प्राप्त नहीं कर लेता। इस प्रक्रिया के दौरान, मैनिपुलेटर्स नामक मशीनें स्टील को पलटती हैं ताकि दोनों तरफ समान रूप से प्रक्रिया हो।

4. सिल्लियों को भी ब्लूम बनाने की प्रक्रिया के समान ही स्लैब में रोल किया जा सकता है। स्टील को एक साथ रखे गए रोलर्स के एक जोड़े से गुज़ारा जाता है जो इसे फैलाते हैं। हालाँकि, स्लैब की चौड़ाई को नियंत्रित करने के लिए किनारे पर रोलर्स भी लगे होते हैं। जब स्टील वांछित आकार ले लेता है, तो असमान सिरों को काट दिया जाता है और स्लैब या ब्लूम को छोटे टुकड़ों में काट दिया जाता है। आगे की प्रक्रिया

5. ब्लूम्स को आमतौर पर पाइप बनाने से पहले और अधिक संसाधित किया जाता है। ब्लूम्स को और अधिक रोलिंग उपकरणों से गुज़ारकर बिलेट्स में परिवर्तित किया जाता है जिससे वे लंबे और संकरे हो जाते हैं। बिलेट्स को फ्लाइंग शियर्स नामक उपकरणों से काटा जाता है। ये सिंक्रोनाइज़्ड शियर्स की एक जोड़ी होती है जो गतिमान बिलेट के साथ दौड़कर उसे काटती है। इससे निर्माण प्रक्रिया को रोके बिना कुशल कटाई संभव हो जाती है। इन बिलेट्स को एक के ऊपर एक रखा जाता है और अंततः सीमलेस पाइप बन जाते हैं।

6. स्लैब को भी दोबारा तैयार किया जाता है। उन्हें लचीला बनाने के लिए, उन्हें पहले 2,200° F (1,204° C) तक गर्म किया जाता है। इससे स्लैब की सतह पर ऑक्साइड की परत जम जाती है। इस परत को स्केल ब्रेकर और उच्च दाब वाले पानी के स्प्रे से तोड़ा जाता है। फिर स्लैब को एक गर्म चक्की पर रोलर्स की एक श्रृंखला से गुज़ारा जाता है और स्टील की पतली, संकरी पट्टियों, जिन्हें स्केल्प कहा जाता है, में बनाया जाता है। यह चक्की आधे मील तक लंबी हो सकती है। जैसे-जैसे स्लैब रोलर्स से गुज़रते हैं, वे पतले और लंबे होते जाते हैं। लगभग तीन मिनट में एक स्लैब 6 इंच (15.2 सेमी) मोटे स्टील के टुकड़े से एक पतली स्टील की पट्टी में बदल सकता है जो एक चौथाई मील लंबी हो सकती है।

7. खींचने के बाद, स्टील को पिकल किया जाता है। इस प्रक्रिया में इसे धातु को साफ़ करने के लिए सल्फ्यूरिक एसिड युक्त कई टैंकों से गुज़ारा जाता है। अंत में, इसे ठंडे और गर्म पानी से धोया जाता है, सुखाया जाता है और फिर बड़े स्पूल में लपेटकर पाइप बनाने वाली सुविधा तक पहुँचाने के लिए पैक किया जाता है। पाइप बनाना

8. पाइप बनाने के लिए स्केल्प और बिलेट दोनों का उपयोग किया जाता है। स्केल्प से वेल्डेड पाइप बनाया जाता है। इसे पहले एक अनवाइंडिंग मशीन पर रखा जाता है। जैसे ही स्टील का स्पूल खुलता है, उसे गर्म किया जाता है। फिर स्टील को खांचेदार रोलर्स की एक श्रृंखला से गुज़ारा जाता है। जैसे ही यह गुजरता है, रोलर्स स्केल्प के किनारों को एक साथ मोड़ देते हैं। इस प्रकार एक अनवेल्डेड पाइप बनता है।

9. इसके बाद, स्टील को वेल्डिंग इलेक्ट्रोड से गुज़ारा जाता है। ये उपकरण पाइप के दोनों सिरों को एक साथ सील कर देते हैं। फिर वेल्डेड सीम को एक उच्च दाब रोलर से गुज़ारा जाता है जो एक मज़बूत वेल्ड बनाने में मदद करता है। फिर पाइप को वांछित लंबाई में काटा जाता है और आगे की प्रक्रिया के लिए एक साथ रखा जाता है। वेल्डेड स्टील पाइप एक सतत प्रक्रिया है और पाइप के आकार के आधार पर, इसे 1,100 फीट (335.3 मीटर) प्रति मिनट की गति से बनाया जा सकता है।

10. जब सीमलेस पाइप की आवश्यकता होती है, तो उत्पादन के लिए चौकोर बिलेट का उपयोग किया जाता है। इन्हें गर्म करके बेलनाकार आकार दिया जाता है, जिसे गोल बिलेट भी कहते हैं। फिर गोल बिलेट को भट्टी में डालकर उसे श्वेत-तप्त किया जाता है। गर्म गोल बिलेट को फिर उच्च दाब के साथ रोल किया जाता है। इस उच्च दाब रोलिंग के कारण बिलेट खिंच जाता है और बीच में एक छेद बन जाता है। चूँकि यह छेद अनियमित आकार का होता है, इसलिए इसे रोल करते समय बिलेट के बीच से एक गोली के आकार का छेदक बिंदु डाला जाता है। छेद करने के चरण के बाद, पाइप अभी भी अनियमित मोटाई और आकार का हो सकता है। इसे ठीक करने के लिए, इसे रोलिंग मिलों की एक और श्रृंखला से गुजारा जाता है। अंतिम प्रसंस्करण

11. किसी भी प्रकार के पाइप के बनने के बाद, उन्हें एक सीधी मशीन से गुजारा जा सकता है। उनमें जोड़ भी लगाए जा सकते हैं ताकि पाइप के दो या दो से अधिक टुकड़ों को जोड़ा जा सके। छोटे व्यास वाले पाइपों के लिए सबसे आम जोड़ थ्रेडिंग है—पाइप के सिरे पर काटे गए तंग खांचे। पाइपों को एक मापने वाली मशीन से भी गुज़ारा जाता है। यह जानकारी, अन्य गुणवत्ता नियंत्रण डेटा के साथ, स्वचालित रूप से पाइप पर अंकित हो जाती है। फिर पाइप पर सुरक्षात्मक तेल की एक हल्की परत का छिड़काव किया जाता है। ज़्यादातर पाइपों को जंग लगने से बचाने के लिए आमतौर पर उपचारित किया जाता है। यह गैल्वनाइज़ करके या उस पर जिंक की परत चढ़ाकर किया जाता है। पाइप के उपयोग के आधार पर, अन्य पेंट या कोटिंग का उपयोग किया जा सकता है।

गुणवत्ता नियंत्रण

यह सुनिश्चित करने के लिए कि तैयार स्टील पाइप विनिर्देशों के अनुरूप हो, कई उपाय किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, स्टील की मोटाई को नियंत्रित करने के लिए एक्स-रे गेज का उपयोग किया जाता है। ये गेज दो एक्स-रे का उपयोग करके काम करते हैं। एक किरण ज्ञात मोटाई वाले स्टील पर निर्देशित होती है। दूसरी उत्पादन लाइन पर गुजरने वाले स्टील पर निर्देशित होती है। यदि दोनों किरणों के बीच कोई अंतर होता है, तो गेज स्वचालित रूप से रोलर्स के आकार को बदलकर उसकी भरपाई कर देगा।

प्रक्रिया के अंत में पाइपों की खराबी की भी जाँच की जाती है। पाइप की जाँच का एक तरीका एक विशेष मशीन का उपयोग करना है। यह मशीन पाइप में पानी भरती है और फिर दबाव बढ़ाकर देखती है कि वह पानी पकड़ रहा है या नहीं। खराब पाइपों को स्क्रैप के लिए वापस कर दिया जाता है।