Az acélcsövek hosszú, üreges csövek, amelyeket különféle célokra használnak. Két különböző módszerrel állítják elő őket, amelyek eredményeként hegesztett vagy varrat nélküli cső jön létre. Mindkét módszernél a nyers acélt először egy megmunkálhatóbb kiindulási formára öntik. Ezután úgy alakítják ki belőle a csövet, hogy az acélt varrat nélküli csővé nyújtják, vagy a széleket összepréselik és hegesztéssel lezárják. Az acélcsövek gyártásának első módszereit az 1800-as évek elején vezették be, és ezek folyamatosan fejlődtek a ma is használt modern eljárásokká. Évente több millió tonna acélcsövet gyártanak. Sokoldalúsága miatt az acélipar által leggyakrabban előállított termék.
Történelem
Az emberek évezredek óta használnak csöveket. Talán az első használat az ókori földműveseknél fordult elő, akik patakokból és folyókból terelték a vizet a földjeikre. Régészeti bizonyítékok arra utalnak, hogy a kínaiak már Kr. e. 2000-ben nádcsöveket használtak a víz kívánt helyekre szállítására. Felfedeztek olyan agyagcsöveket, amelyeket más ókori civilizációk is használtak. Az i. sz. első században Európában építették az első ólomcsöveket. A trópusi országokban bambuszcsöveket használtak a víz szállítására. A gyarmati amerikaiak fát használtak hasonló célra. 1652-ben Bostonban üreges rönkökből építették az első vízművet.
A hegesztett csövet úgy alakítják ki, hogy acélszalagokat hengerelnek egy sor hornyolt hengeren keresztül, amelyek kör alakúra formálják az anyagot. Ezután a hegesztetlen cső hegesztőelektródákon halad át. Ezek az eszközök a cső két végét összezárják.
Már 1840-ben a vasmunkások varrat nélküli csöveket tudtak gyártani. Az egyik módszer szerint egy lyukat fúrtak egy tömör, kerek fém tuskóba. A tuskót ezután felmelegítették, és egy sor szerszámon keresztül húzták, amelyek megnyújtották, hogy csövet alkossanak. Ez a módszer nem volt hatékony, mert nehéz volt a lyukat a közepén fúrni. Ez egyenetlen csövet eredményezett, amelynek egyik oldala vastagabb volt, mint a másik. 1888-ban egy továbbfejlesztett módszert szabadalmaztattak. Ebben az eljárásban a tömör tuskót egy tűzálló téglamag köré öntötték. Amikor lehűlt, a téglát eltávolították, középen lyukat hagyva. Azóta új hengerlési technikák váltották fel ezeket a módszereket.
Tervezés
Kétféle acélcső létezik, az egyik varrat nélküli, a másiknak pedig egyetlen hegesztett varrata van a hosszában. Mindkettőnek más a felhasználása. A varrat nélküli csövek jellemzően könnyebbek és vékonyabb falúak. Kerékpárokhoz és folyadékok szállításához használják őket. A varratos csövek nehezebbek és merevebbek. Jobb az állaguk, és jellemzően egyenesebbek. Olyan dolgokhoz használják őket, mint a gázszállítás, elektromos vezetékek és vízvezeték-szerelés. Általában olyan esetekben használják őket, amikor a cső nincs nagy igénybevételnek kitéve.
Nyersanyagok
A csőgyártás elsődleges nyersanyaga az acél. Az acél elsősorban vasból áll. Az ötvözetben jelenlévő egyéb fémek közé tartozik az alumínium, a mangán, a titán, a volfrám, a vanádium és a cirkónium. A gyártás során néha más felületkezelő anyagokat is használnak. Például festéket.
A varrat nélküli csövet olyan eljárással gyártják, amelynek során egy tömör tuskót hengeres alakúra hevítenek és formáznak, majd addig hengerelik, amíg meg nem nyújtják és ki nem üregesítik. Mivel az üreges középpont szabálytalan alakú, egy golyó alakú lyukasztócsúcsot szúrnak a tuskó közepébe hengerlés közben. Ezt az eljárást akkor használják, ha a cső bevonattal van ellátva. Általában kis mennyiségű olajat visznek fel az acélcsövekre a gyártósor végén. Ez segít megvédeni a csövet. Bár valójában nem része a készterméknek, kénsavat használnak az egyik gyártási lépésben a cső tisztítására.
A gyártási folyamat
Az acélcsöveket két különböző eljárással gyártják. Mindkét eljárás teljes gyártási módja három lépésből áll. Először a nyersacélt megmunkálhatóbb formára alakítják. Ezután a csövet folyamatos vagy félfolyamatos gyártósoron formázzák. Végül a csövet a vevő igényeinek megfelelően vágják és módosítják. Egyes acélcsőgyártók a következőket használják:cső lézervágó gépa cső korábbi vágásához vagy üregesítéséhez a csövek versenyképességének növelése érdekében
A varrat nélküli csövet olyan eljárással gyártják, amelynek során egy tömör bugát hengeres formára hevítenek és formáznak, majd addig hengerelik, amíg meg nem nyújtják és ki nem üregesedik. Mivel az üreges középpont szabálytalan alakú, egy golyó alakú lyukasztócsúcsot szúrnak a buga közepébe hengerlés közben.
Öntvénygyártás
1. Az olvadt acélt úgy állítják elő, hogy vasércet és kokszot (egy szénben gazdag anyagot, amely a szén levegő hiányában történő hevítésekor keletkezik) olvasztnak egy kemencében, majd a szén nagy részét oxigén befúvatásával távolítják el a folyadékból. Az olvadt acélt ezután nagy, vastag falú vasformákba öntik, ahol tuskókká hűl.
2. Sík termékek, például lemezek és lapok, vagy hosszú termékek, például rudak és huzalok kialakításához a bugákat hatalmas nyomás alatt nagy hengerek között alakítják. Így készülnek a bugák és a lapok.
3. A hengerlés létrehozásához a tömböt egy pár egymásra helyezett hornyolt acélhengeren vezetik át. Az ilyen típusú hengereket „kétmagas malmoknak” nevezik. Bizonyos esetekben három hengert használnak. A hengerek úgy vannak felszerelve, hogy hornyaik egybeesnek, és ellentétes irányokba mozognak. Ez a művelet az acél összenyomódását és nyújtását eredményezi vékonyabb, hosszabb darabokra. Amikor az emberi kezelő megfordítja a hengereket, az acél visszahúzódik, így vékonyabbá és hosszabbá válik. Ez a folyamat addig ismétlődik, amíg az acél el nem éri a kívánt alakot. A folyamat során a manipulátoroknak nevezett gépek megfordítják az acélt, hogy mindkét oldal egyenletesen legyen megmunkálva.
4. A bugák hengerelhetők táblákká is, hasonlóan a bugák készítéséhez. Az acélt egy pár egymásra helyezett hengeren vezetik át, amelyek nyújtják. Vannak azonban oldalt elhelyezett hengerek is, amelyek a bugák szélességét szabályozzák. Amikor az acél eléri a kívánt alakot, az egyenetlen végeket levágják, és a bugákat vagy bugákat rövidebb darabokra vágják. További feldolgozás
5. A hengerelt bugokat jellemzően további feldolgozásnak vetik alá, mielőtt csövekké alakítják őket. A hengerelt bugákat több hengerlő berendezésen keresztül alakítják át, amelyek hosszabbá és keskenyebbé teszik őket. A bugákat repülő ollóknak nevezett eszközök vágják. Ezek egy pár szinkronizált olló, amelyek a mozgó bugával együtt száguldanak és elvágják azt. Ez lehetővé teszi a hatékony vágásokat a gyártási folyamat leállítása nélkül. Ezeket a bugákat egymásra rakják, és végül varrat nélküli csövekké válnak.
6. A lemezeket át is dolgozzák. A képlékenyebbé tételükhöz először 1204°C-ra (2200° F) hevítik őket. Ez oxidbevonat kialakulását okozza a lemez felületén. Ezt a bevonatot revetörővel és nagynyomású vízpermettel letörik. A lemezeket ezután egy forrómalom hengereinek sorozatán vezetik át, és vékony, keskeny acélszalagokká, úgynevezett skelpekké alakítják. Ez a malom akár fél mérföld hosszú is lehet. Ahogy a lemezek áthaladnak a hengereken, vékonyabbak és hosszabbak lesznek. Körülbelül három perc alatt egyetlen lemezből egy 15,2 cm vastag acéldarabból egy vékony acélszalaggá alakítható, amely akár negyed mérföld hosszú is lehet.
7. Nyújtás után az acélt pácolják. Ez a folyamat magában foglalja, hogy egy sor kénsavat tartalmazó tartályon öblítik át a fém tisztítása érdekében. Végül hideg és forró vízzel öblítik, szárítják, majd nagy orsókra tekerik és becsomagolják a csőgyártó üzembe szállításhoz.Csőgyártás
8. Csövek készítéséhez mind a vázszerkezetet, mind a bugákat használják. A vázszerkezetet hegesztett csővé alakítják. Először egy letekercselő gépre helyezik. Ahogy az acéltekercs letekerődik, azt felmelegítik. Az acél ezután egy sor hornyolt hengeren halad át. Ahogy elhalad, a hengerek a vázszerkezet széleit összecsavarják. Ez egy hegesztetlen csövet eredményez.
9. Az acél ezután hegesztőelektródákon halad át. Ezek az eszközök összezárják a cső két végét. A hegesztett varratot ezután egy nagynyomású hengeren vezetik át, amely segít szoros hegesztést létrehozni. A csövet ezután a kívánt hosszúságúra vágják, és további feldolgozáshoz egymásra rakják. A hegesztett acélcső folyamatos folyamat, és a cső méretétől függően akár 335,3 m/perc sebességgel is elkészíthető.
10. Amikor varrat nélküli csőre van szükség, négyzet alakú tuskókat használnak a gyártáshoz. Ezeket hevítik és henger alakúra, más néven kör alakúra öntik. A kör alakú tuskót ezután egy kemencébe helyezik, ahol fehér izzásig hevítik. A hevített kör alakú tuskót ezután nagy nyomással hengerelik. Ez a nagynyomású hengerlés a tuskó megnyúlását és egy lyuk kialakulását okozza a közepén. Mivel ez a lyuk szabálytalan alakú, egy golyó alakú lyukasztócsúcsot szúrnak a tuskó közepébe hengerlés közben. A lyukasztási szakasz után a cső továbbra is szabálytalan vastagságú és alakú lehet. Ennek kijavítása érdekében egy újabb hengerlősoron vezetik át. Végső feldolgozás
11. Miután bármelyik csőtípus elkészült, egyengetőgépen haladhatnak át. Csatlakozókkal is elláthatók, így két vagy több csődarab összekapcsolható. A kisebb átmérőjű csöveknél a leggyakoribb csatlakozási típus a menetesítés – szűk hornyok, amelyeket a cső végébe vágnak. A csöveket egy mérőgépen is átvezetik. Ezt az információt, valamint más minőségellenőrzési adatokat automatikusan sablonnal rögzítik a csőre. A csövet ezután vékony védőolajréteggel permetezik be. A legtöbb csövet általában kezelik a rozsdásodás megakadályozása érdekében. Ezt horganyzással vagy cinkbevonattal teszik. A cső felhasználásától függően más festékek vagy bevonatok is használhatók.
Minőségellenőrzés
Számos intézkedést tesznek annak biztosítására, hogy a kész acélcső megfeleljen a specifikációknak. Például röntgensugaras mérőeszközöket használnak az acél vastagságának szabályozására. A mérőeszközök két röntgensugár segítségével működnek. Az egyik sugár egy ismert vastagságú acélra irányul. A másik a gyártósoron áthaladó acélra irányul. Ha bármilyen eltérés van a két sugár között, a mérőeszköz automatikusan kiváltja a görgők átméretezését a kompenzálás érdekében.
A folyamat végén a csöveket hibák szempontjából is ellenőrzik. A csövek vizsgálatának egyik módszere egy speciális gép használata. Ez a gép feltölti a csövet vízzel, majd növeli a nyomást, hogy lássa, tartja-e. A hibás csöveket hulladékként visszaküldik.