Čelične cijevi su duge, šuplje cijevi koje se koriste u razne svrhe. Proizvode se dvjema različitim metodama, što rezultira zavarenom ili bešavnom cijevi. U obje metode, sirovi čelik se prvo lijeva u obradiviji početni oblik. Zatim se prerađuje u cijev istezanjem čelika u bešavnu cijev ili spajanjem rubova i brtvljenjem zavarom. Prve metode za proizvodnju čeličnih cijevi uvedene su početkom 19. stoljeća i postupno su se razvijale u moderne procese koje danas koristimo. Svake se godine proizvedu milijuni tona čeličnih cijevi. Njegova svestranost čini ga najčešće korištenim proizvodom koji proizvodi čelična industrija.
Povijest
Ljudi koriste cijevi tisućama godina. Možda su ih prvi put koristili drevni poljoprivrednici koji su preusmjeravali vodu iz potoka i rijeka na svoja polja. Arheološki dokazi upućuju na to da su Kinezi koristili cijevi od trske za transport vode do željenih lokacija još 2000. godine prije Krista. Otkrivene su glinene cijevi koje su koristile i druge drevne civilizacije. Tijekom prvog stoljeća nove ere, prve olovne cijevi izgrađene su u Europi. U tropskim zemljama, bambusove cijevi korištene su za transport vode. Kolonijalni Amerikanci koristili su drvo u sličnu svrhu. Godine 1652. u Bostonu je izgrađen prvi vodovod pomoću šupljih trupaca.
Zavarena cijev se formira valjanjem čeličnih traka kroz niz užljebljenih valjaka koji oblikuju materijal u kružni oblik. Zatim, nezavarena cijev prolazi pored elektroda za zavarivanje. Ovi uređaji brtve dva kraja cijevi zajedno.
Već 1840. godine, željezari su mogli proizvoditi bešavne cijevi. U jednoj metodi, rupa se bušila kroz čvrsti metalni, okrugli komad. Kosi komad se zatim zagrijavao i provlačio kroz niz kalupa koji su ga izduživali kako bi se formirala cijev. Ova metoda je bila neučinkovita jer je bilo teško izbušiti rupu u sredini. To je rezultiralo neravnom cijevi s jednom stranom debljom od druge. Godine 1888. poboljšana metoda dobila je patent. U ovom procesu, čvrsti komad se lijevao oko vatrootporne jezgre od opeke. Kada se ohladila, opeka je uklonjena, ostavljajući rupu u sredini. Od tada su nove tehnike valjanja zamijenile ove metode.
Dizajn
Postoje dvije vrste čeličnih cijevi, jedna je bešavna, a druga ima jedan zavareni šav duž cijele duljine. Obje imaju različitu namjenu. Bešavne cijevi su obično lakše i imaju tanje stijenke. Koriste se za bicikle i prijevoz tekućina. Šavne cijevi su teže i kruće. Imaju bolju konzistenciju i obično su ravnije. Koriste se za stvari kao što su transport plina, električne cijevi i vodovod. Obično se koriste u slučajevima kada cijev nije izložena visokom stupnju naprezanja.
Sirovine
Primarna sirovina u proizvodnji cijevi je čelik. Čelik se sastoji prvenstveno od željeza. Ostali metali koji mogu biti prisutni u leguri uključuju aluminij, mangan, titan, volfram, vanadij i cirkonij. Tijekom proizvodnje ponekad se koriste i neki materijali za završnu obradu. Na primjer, može se koristiti boja.
Bešavne cijevi proizvode se postupkom zagrijavanja i oblikovanja čvrste gredice u cilindrični oblik, a zatim valjanjem dok se ne rastegne i izdubi. Budući da je šuplja sredina nepravilnog oblika, probijač u obliku metka probija se kroz sredinu gredice dok se valja. Bešavne cijevi proizvode se postupkom zagrijavanja i oblikovanja čvrste gredice u cilindrični oblik, a zatim valjanja dok se ne rastegne i izdubi. Budući da je šuplja sredina nepravilnog oblika, probijač u obliku metka probija se kroz sredinu gredice dok se valja. Koristi se ako je cijev premazana. Obično se na čelične cijevi na kraju proizvodne linije nanosi mala količina ulja. To pomaže u zaštiti cijevi. Iako zapravo nije dio gotovog proizvoda, sumporna kiselina se koristi u jednom koraku proizvodnje za čišćenje cijevi.
Proizvodni proces
Čelične cijevi se proizvode dvama različitim procesima. Ukupna metoda proizvodnje za oba procesa uključuje tri koraka. Prvo, sirovi čelik se pretvara u obradiviji oblik. Zatim se cijev oblikuje na kontinuiranoj ili polukontinuiranoj proizvodnoj liniji. Konačno, cijev se reže i modificira kako bi zadovoljila potrebe kupca. Neki proizvođači čeličnih cijevi koristit ćestroj za lasersko rezanje cijeviprethodnom rezanju ili izdubljivanju cijevi radi povećanja konkurentnosti cijevi
Bešavne cijevi proizvode se postupkom zagrijavanja i oblikovanja čvrste gredice u cilindrični oblik, a zatim valjanjem dok se ne rastegne i izdubi. Budući da je šuplja sredina nepravilnog oblika, probijajući vrh u obliku metka probija se kroz sredinu gredice dok se valja.
Proizvodnja ingota
1. Rastaljeni čelik proizvodi se topljenjem željezne rude i koksa (tvari bogate ugljikom koja nastaje zagrijavanjem ugljena u odsutnosti zraka) u peći, a zatim uklanjanjem većine ugljika upuhivanjem kisika u tekućinu. Rastaljeni čelik se zatim ulijeva u velike, debelozidne željezne kalupe, gdje se hladi u ingote.
2. Kako bi se oblikovali ravni proizvodi poput ploča i limova ili dugi proizvodi poput šipki i štapova, ingoti se oblikuju između velikih valjaka pod ogromnim pritiskom. Proizvodnja blumova i ploča
3. Za proizvodnju bluma, ingot se propušta kroz par žljebljenih čeličnih valjaka koji su složeni jedan na drugi. Ove vrste valjaka nazivaju se "dvostruki mlinovi". U nekim slučajevima koriste se tri valjka. Valjci su postavljeni tako da se njihovi žljebovi podudaraju i kreću se u suprotnim smjerovima. Ova radnja uzrokuje stiskanje i istezanje čelika u tanje, duže komade. Kada ljudski operater okrene valjke, čelik se povlači natrag, čineći ga tanjim i duljim. Ovaj se postupak ponavlja sve dok čelik ne postigne željeni oblik. Tijekom ovog postupka, strojevi koji se nazivaju manipulatori okreću čelik tako da se svaka strana ravnomjerno obrađuje.
4. Ingoti se također mogu valjati u ploče postupkom sličnim procesu izrade blumova. Čelik se propušta kroz par naslaganih valjaka koji ga rastežu. Međutim, postoje i valjci postavljeni sa strane za kontrolu širine ploča. Kada čelik poprimi željeni oblik, neravni krajevi se režu, a ploče ili blumovi se režu na kraće komade. Daljnja obrada
5. Cjeloviti komadi se obično dalje obrađuju prije nego što se od njih naprave cijevi. Cjeloviti komadi se pretvaraju u gredice propuštanjem kroz više valjačkih uređaja koji ih čine duljima i užima. Gredice se režu uređajima poznatim kao leteće škare. To je par sinkroniziranih škara koje se kreću zajedno s pomičućom gredicom i režu je. To omogućuje učinkovito rezanje bez zaustavljanja proizvodnog procesa. Ove gredice se slažu i na kraju će postati bešavne cijevi.
6. Ploče se također prerađuju. Da bi postale kovane, prvo se zagrijavaju na 1204 °C. To uzrokuje stvaranje oksidnog premaza na površini ploče. Ovaj premaz se lomi razbijačem kamenca i prskanjem vode pod visokim tlakom. Ploče se zatim šalju kroz niz valjaka na vrućem mlinu i prerađuju u tanke uske trake čelika koje se nazivaju "skelp". Ovaj mlin može biti dug i do pola milje. Kako ploče prolaze kroz valjke, postaju tanje i duže. U roku od otprilike tri minute jedna ploča može se pretvoriti iz komada čelika debljine 15,2 cm u tanku čeličnu vrpcu koja može biti dugačka četvrt milje.
7. Nakon istezanja, čelik se kiseli. Ovaj proces uključuje propuštanje kroz niz spremnika koji sadrže sumpornu kiselinu kako bi se metal očistio. Za kraj se ispire hladnom i vrućom vodom, suši, a zatim se mota na velike kaleme i pakira za transport u pogon za proizvodnju cijevi. Izrada cijevi
8. Za izradu cijevi koriste se i kostura i gredice. Kostura se prerađuje u zavarene cijevi. Prvo se stavlja na stroj za odmotavanje. Dok se kalem čelika odmotava, zagrijava se. Čelik zatim prolazi kroz niz užljebljenih valjaka. Dok prolazi, valjci uzrokuju uvijanje rubova kosture. To formira nezavarenu cijev.
9. Čelik zatim prolazi pored elektroda za zavarivanje. Ovi uređaji brtve dva kraja cijevi. Zavareni šav zatim se provlači kroz valjak visokog tlaka koji pomaže u stvaranju čvrstog zavara. Cijev se zatim reže na željenu duljinu i slaže za daljnju obradu. Zavarena čelična cijev je kontinuirani proces i ovisno o veličini cijevi, može se izraditi brzinom od čak 335,3 m u minuti.
10. Kada su potrebne bešavne cijevi, za proizvodnju se koriste kvadratni gredice. Zagrijavaju se i oblikuju u cilindrični oblik, koji se naziva i okrugli. Okrugla gredica se zatim stavlja u peć gdje se zagrijava do bijelog usijanja. Zagrijana okrugla gredica se zatim valja pod velikim tlakom. Ovo valjanje pod visokim tlakom uzrokuje istezanje gredice i stvaranje rupe u sredini. Budući da je ta rupa nepravilnog oblika, šiljak u obliku metka probija se kroz sredinu gredice dok se valja. Nakon faze probijanja, cijev i dalje može biti nepravilne debljine i oblika. Da bi se to ispravilo, prolazi kroz još jedan niz valjaonica. Završna obrada
11. Nakon što se bilo koja vrsta cijevi izradi, može se propustiti kroz stroj za ravnanje. Također se mogu opremiti spojevima tako da se dva ili više komada cijevi mogu spojiti. Najčešća vrsta spoja za cijevi manjih promjera je navoj - uski žljebovi koji se izrezuju na kraju cijevi. Cijevi se također šalju kroz mjerni stroj. Ove informacije, zajedno s drugim podacima o kontroli kvalitete, automatski se utiskuju na cijev. Cijev se zatim poprska tankim slojem zaštitnog ulja. Većina cijevi obično se tretira kako bi se spriječilo hrđanje. To se postiže pocinčavanjem ili nanošenjem premaza cinkom. Ovisno o namjeni cijevi, mogu se koristiti i druge boje ili premazi.
Kontrola kvalitete
Poduzimaju se razne mjere kako bi se osiguralo da gotova čelična cijev zadovoljava specifikacije. Na primjer, rendgenski mjerači koriste se za regulaciju debljine čelika. Mjerači rade korištenjem dvije rendgenske zrake. Jedna zraka usmjerena je na čelik poznate debljine. Druga je usmjerena na čelik koji prolazi proizvodnom linijom. Ako postoji bilo kakva razlika između dvije zrake, mjerač će automatski pokrenuti promjenu veličine valjaka radi kompenzacije.
Cijevi se također pregledavaju na nedostatke na kraju procesa. Jedna od metoda ispitivanja cijevi je korištenje posebnog stroja. Ovaj stroj puni cijev vodom, a zatim povećava tlak kako bi se vidjelo drži li se. Neispravne cijevi vraćaju se u staro željezo.