स्टील पाइप कैसे बनता है

स्टील के पाइप लंबी, खोखली नलियाँ होती हैं जिनका उपयोग कई उद्देश्यों के लिए किया जाता है। इनका उत्पादन दो अलग-अलग विधियों से होता है, जिनसे वेल्डेड या सीमलेस पाइप बनते हैं। दोनों विधियों में, कच्चे स्टील को पहले एक अधिक उपयुक्त आकार में ढाला जाता है। फिर स्टील को खींचकर सीमलेस नली का रूप दिया जाता है या किनारों को आपस में जोड़कर वेल्डिंग द्वारा सील किया जाता है। स्टील पाइप उत्पादन की पहली विधियाँ 1800 के दशक की शुरुआत में प्रस्तुत की गईं और समय के साथ विकसित होकर आज हम जिन आधुनिक प्रक्रियाओं का उपयोग करते हैं, उनमें परिवर्तित हो गईं। हर साल लाखों टन स्टील पाइप का उत्पादन होता है। इसकी बहुमुखी प्रतिभा इसे इस्पात उद्योग द्वारा उत्पादित सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उत्पाद बनाती है।
इतिहास

हजारों वर्षों से मनुष्य पाइपों का उपयोग करते आ रहे हैं। संभवतः इसका पहला उपयोग प्राचीन कृषकों द्वारा किया गया था, जो नदियों और नालों से पानी को अपने खेतों में मोड़ते थे। पुरातात्विक साक्ष्य बताते हैं कि चीनी लोग 2000 ईसा पूर्व से ही पानी को वांछित स्थानों तक पहुंचाने के लिए सरकंडे के पाइपों का उपयोग करते थे। अन्य प्राचीन सभ्यताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली मिट्टी की नलियाँ भी खोजी गई हैं। पहली शताब्दी ईस्वी में, यूरोप में पहली सीसे की पाइपें बनाई गईं। उष्णकटिबंधीय देशों में, पानी के परिवहन के लिए बांस की नलियों का उपयोग किया जाता था। औपनिवेशिक अमेरिकी इसी उद्देश्य के लिए लकड़ी का उपयोग करते थे। 1652 में, बोस्टन में खोखले लट्ठों का उपयोग करके पहली जल प्रणाली बनाई गई थी।

वेल्डेड पाइप बनाने के लिए स्टील की पट्टियों को खांचेदार रोलर्स की एक श्रृंखला से गुजारा जाता है, जो सामग्री को गोलाकार आकार में ढालते हैं। इसके बाद, बिना वेल्ड किया हुआ पाइप वेल्डिंग इलेक्ट्रोड से गुजरता है। ये उपकरण पाइप के दोनों सिरों को आपस में सील कर देते हैं।
सन् 1840 के आसपास ही लोहार बिना जोड़ वाली नलियाँ बना सकते थे। एक विधि में, ठोस धातु के गोल टुकड़े में छेद किया जाता था। फिर टुकड़े को गर्म करके कई सांचों से गुजारा जाता था जिससे वह लंबा होकर पाइप का आकार ले लेता था। यह विधि कारगर नहीं थी क्योंकि बीच में छेद करना मुश्किल था। इसके परिणामस्वरूप पाइप असमान बनता था, एक तरफ दूसरी तरफ से मोटा होता था। 1888 में, एक बेहतर विधि का पेटेंट कराया गया। इस प्रक्रिया में ठोस टुकड़े को अग्निरोधी ईंट के कोर के चारों ओर ढाला जाता था। ठंडा होने पर ईंट को हटा दिया जाता था जिससे बीच में एक छेद रह 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 जिसमें लंबाई के साथ एक सिंगल वेल्डेड सीम होती है। दोनों के उपयोग अलग-अलग हैं। सीमलेस पाइप आमतौर पर हल्के होते हैं और इनकी दीवारें पतली होती हैं। इनका उपयोग साइकिलों और तरल पदार्थों के परिवहन में किया जाता है। सीम वाले पाइप भारी और अधिक कठोर होते हैं। इनमें बेहतर स्थिरता होती है और ये आमतौर पर सीधे होते हैं। इनका उपयोग गैस परिवहन, विद्युत पाइप और प्लंबिंग जैसी चीजों में किया जाता है। आमतौर पर, इनका उपयोग उन स्थितियों में किया जाता है जहां पाइप पर अधिक दबाव नहीं पड़ता है।

कच्चा माल

पाइप उत्पादन में मुख्य कच्चा माल इस्पात है। इस्पात मुख्य रूप से लोहे से बना होता है। मिश्रधातु में मौजूद अन्य धातुओं में एल्युमीनियम, मैंगनीज, टाइटेनियम, टंगस्टन, वैनेडियम और जिरकोनियम 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 से किया जाता है जिसमें ठोस बिलेट को गर्म करके बेलनाकार आकार में ढाला जाता है और फिर उसे तब तक रोल किया जाता है जब तक वह खिंच कर खोखला न हो जाए। चूंकि खोखला केंद्र अनियमित आकार का होता है, इसलिए रोलिंग के दौरान बिलेट के मध्य में एक बुलेट के आकार का छेदक बिंदु डाला जाता है। पाइप पर कोटिंग होने पर आमतौर पर स्टील पाइपों पर थोड़ी मात्रा में तेल लगाया जाता है। इससे पाइप की सुरक्षा होती है। हालांकि यह तैयार उत्पाद का हिस्सा नहीं है, लेकिन पाइप को साफ करने के लिए एक निर्माण चरण में सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता है।

विनिर्माण प्रक्रिया

स्टील पाइप दो अलग-अलग प्रक्रियाओं द्वारा बनाए जाते हैं। दोनों प्रक्रियाओं की समग्र उत्पादन विधि में तीन चरण शामिल हैं। सबसे पहले, कच्चे स्टील को अधिक कार्ययोग्य रूप में परिवर्तित किया जाता है। इसके बाद, पाइप को निरंतर या अर्ध-निरंतर उत्पादन लाइन पर आकार दिया जाता है। अंत में, ग्राहक की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पाइप को काटा और संशोधित किया जाता है। कुछ स्टील पाइप निर्माता इसका उपयोग करते हैं।ट्यूब लेजर कटिंग मशीनट्यूबों की प्रतिस्पर्धात्मकता बढ़ाने के लिए पहले से ही ट्यूब को काटना या खोखला करना।

सीमलेस पाइप का निर्माण एक ऐसी प्रक्रिया से किया जाता है जिसमें ठोस धातु के टुकड़े को गर्म करके बेलनाकार आकार में ढाला जाता है और फिर उसे तब तक रोल किया जाता है जब तक वह खिंचकर खोखला न हो जाए। चूंकि खोखला केंद्र अनियमित आकार का होता है, इसलिए रोलिंग के दौरान धातु के टुकड़े के बीचोंबीच एक बुलेट के आकार का छिद्र डाला जाता है।
पिंड उत्पादन

1. पिघला हुआ इस्पात लौह अयस्क और कोक (हवा की अनुपस्थिति में कोयले को गर्म करने से उत्पन्न कार्बन युक्त पदार्थ) को भट्टी में पिघलाकर बनाया जाता है, फिर तरल में ऑक्सीजन प्रवाहित करके अधिकांश कार्बन को हटा दिया जाता है। इसके बाद पिघले हुए इस्पात को बड़े, मोटी दीवारों वाले लोहे के सांचों में डाला जाता है, जहां यह ठंडा होकर पिंडों में परिवर्तित हो जाता है।

2. प्लेट और शीट जैसे सपाट उत्पाद, या बार और रॉड जैसे लंबे उत्पाद बनाने के लिए, पिंडों को अत्यधिक दबाव में बड़े रोलर्स के बीच आकार दिया जाता है। इस प्रकार ब्लूम और स्लैब का उत्पादन होता है।

3. ब्लूम बनाने के लिए, पिंड को खांचेदार स्टील रोलर्स की एक जोड़ी से गुजारा जाता है जो एक के ऊपर एक लगे होते हैं। इस प्रकार के रोलर्स को "दो-ऊँची मिलें" कहा जाता है। कुछ मामलों में, तीन रोलर्स का उपयोग किया जाता है। रोलर्स को इस प्रकार लगाया जाता है कि उनके खांचे आपस में मिल जाएं और वे विपरीत दिशाओं में चलें। इस क्रिया के कारण स्टील सिकुड़ता और खिंचता है जिससे पतले और लंबे टुकड़े बनते हैं। जब मानव संचालक द्वारा रोलर्स को उलट दिया जाता है, तो स्टील को वापस खींच लिया जाता है जिससे वह और पतला और लंबा हो जाता है। यह प्रक्रिया तब तक दोहराई जाती है जब तक कि स्टील वांछित आकार प्राप्त न कर ले। इस प्रक्रिया के दौरान, मैनिपुलेटर नामक मशीनें स्टील को पलटती हैं ताकि प्रत्येक तरफ समान रूप से प्रसंस्करण हो सके।

4. पिंडों को स्लैब में रोल करने की प्रक्रिया भी ब्लूम बनाने की प्रक्रिया के समान होती है। स्टील को दो स्टैक्ड रोलर्स से गुजारा जाता है जो इसे फैलाते हैं। हालांकि, स्लैब की चौड़ाई को नियंत्रित करने के लिए किनारों पर भी रोलर्स लगे होते हैं। जब स्टील वांछित आकार प्राप्त कर 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. पाइप बनाने से पहले ब्लूम्स को आमतौर पर आगे संसाधित किया जाता है। ब्लूम्स को रोलिंग मशीनों से गुजारकर बिलेट्स में परिवर्तित किया जाता है, जिससे वे लंबे और पतले हो जाते हैं। बिलेट्स को फ्लाइंग शीयर नामक उपकरणों द्वारा काटा जाता है। ये सिंक्रनाइज़्ड शीयर की एक जोड़ी होती है जो चलते हुए बिलेट के साथ-साथ चलती है और उसे काट देती है। इससे निर्माण प्रक्रिया को रोके बिना कुशल कटाई संभव हो पाती है। इन बिलेट्स को एक के ऊपर एक रखा जाता है और अंततः ये सीमलेस पाइप बन जाते हैं।

6. स्लैबों को भी पुनर्संसाधित किया जाता है। उन्हें लचीला बनाने के लिए, पहले उन्हें 2,200°F (1,204°C) तक गर्म किया जाता है। इससे स्लैब की सतह पर ऑक्साइड की परत बन जाती है। इस परत को स्केल ब्रेकर और उच्च दबाव वाले पानी के स्प्रे से हटाया जाता है। फिर स्लैबों को एक गर्म चक्की में लगे रोलर्स की एक श्रृंखला से गुजारा जाता है और उन्हें पतली, संकरी स्टील की पट्टियों में ढाला जाता है जिन्हें स्केल्प कहा जाता है। यह चक्की आधा मील तक लंबी हो सकती है। जैसे-जैसे स्लैब रोलर्स से गुजरते हैं, वे पतले और लंबे होते जाते हैं। लगभग तीन मिनट के भीतर एक स्लैब को 6 इंच (15.2 सेमी) मोटे स्टील के टुकड़े से एक पतली स्टील की पट्टी में बदला जा सकता है जो एक चौथाई मील लंबी हो सकती है।

7. खींचने के बाद, स्टील को पिकलिंग प्रक्रिया से गुज़ारा जाता है। इस प्रक्रिया में धातु को साफ करने के लिए इसे सल्फ्यूरिक एसिड से भरे कई टैंकों से गुज़ारा जाता है। अंत में, इसे ठंडे और गर्म पानी से धोया जाता है, सुखाया जाता है और फिर बड़े स्पूल पर लपेटकर पाइप बनाने की सुविधा के लिए पैक किया जाता है।

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-जैसे स्टील का स्पूल खुलता है, वह गर्म होता जाता है। फिर स्टील को खांचेदार रोलर्स की एक श्रृंखला से गुजारा जाता है। गुजरते समय, रोलर्स स्केल्प के किनारों को आपस में मोड़ देते हैं। इस प्रकार एक अनवेल्डेड पाइप बनता है।

9. इसके बाद स्टील को वेल्डिंग इलेक्ट्रोड से गुजारा जाता है। ये उपकरण पाइप के दोनों सिरों को आपस में सील कर देते हैं। वेल्ड किए गए जोड़ को फिर एक उच्च दबाव वाले रोलर से गुजारा जाता है, जिससे मजबूत वेल्डिंग होती है। इसके बाद पाइप को वांछित लंबाई में काटकर आगे की प्रक्रिया के लिए ढेर लगा दिया जाता है। वेल्डेड स्टील पाइप एक निरंतर 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 वर्गाकार बिलेट्स का उपयोग किया जाता है। इन्हें गर्म करके बेलनाकार आकार में ढाला जाता है, जिसे राउंड भी कहा जाता है। फिर राउंड को भट्टी में रखा जाता है जहाँ इसे सफेद-गर्म होने तक गर्म किया जाता है। गर्म राउंड को फिर अत्यधिक दबाव से रोल किया जाता है। इस उच्च दबाव वाले रोलिंग के कारण बिलेट खिंच जाता है और केंद्र में एक छेद बन जाता है। चूंकि यह छेद अनियमित आकार का होता है, इसलिए रोलिंग के दौरान बिलेट के मध्य में एक बुलेट के आकार का पियर्सर पॉइंट डाला जाता है। पियर्सिंग चरण के बाद भी, पाइप की मोटाई और आकार अनियमित हो सकता है। इसे ठीक करने के लिए इसे रोलिंग मिलों की एक और श्रृंखला से गुजारा जाता है। अंतिम प्रसंस्करण

11. दोनों प्रकार के पाइप बनने के बाद, उन्हें सीधा करने वाली मशीन से गुजारा जा सकता है। उनमें जोड़ भी लगाए जा सकते हैं ताकि पाइप के दो या दो से अधिक टुकड़े आपस में जुड़ सकें। छोटे व्यास वाले पाइपों के लिए सबसे आम प्रकार का जोड़ थ्रेडिंग होता है—पाइप के सिरे पर खांचे काटकर बनाए जाते हैं। पाइपों को मापने वाली मशीन से भी गुजारा जाता है। यह जानकारी, अन्य गुणवत्ता नियंत्रण डेटा के साथ, स्वचालित रूप से पाइप पर अंकित हो जाती है। इसके बाद पाइप पर सुरक्षात्मक तेल की हल्की परत का छिड़काव किया जाता है। अधिकांश पाइपों को जंग से बचाने के लिए उपचारित किया जाता है। यह गैल्वनाइजिंग या जस्ता की परत चढ़ाकर किया जाता है। पाइप के उपयोग के आधार पर, अन्य पेंट या कोटिंग का भी उपयोग किया जा सकता है।

गुणवत्ता नियंत्रण

तैयार स्टील पाइप की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए 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 किरणों का उपयोग करते हैं। एक किरण ज्ञात मोटाई वाले स्टील पर डाली जाती है, जबकि दूसरी किरण उत्पादन लाइन पर चल रहे स्टील पर डाली जाती है। यदि दोनों किरणों की मोटाई में कोई अंतर होता है, तो गेज स्वचालित रूप से रोलर्स के आकार को समायोजित कर देता है।

प्रक्रिया के अंत में पाइपों की जांच भी की जाती है। पाइप की जांच करने का एक तरीका एक विशेष मशीन का उपयोग करना है। यह मशीन पाइप को पानी से भर देती है और फिर दबाव बढ़ाकर देखती है कि पाइप पानी को झेल पाता है या नहीं। खराब पाइपों को स्क्रैप के लिए वापस भेज दिया जाता है।