Pipa baja adalah tabung panjang berongga yang digunakan untuk berbagai keperluan. Pipa baja diproduksi dengan dua metode berbeda yang menghasilkan pipa las atau pipa tanpa sambungan. Dalam kedua metode tersebut, baja mentah pertama-tama dicetak menjadi bentuk awal yang lebih mudah dikerjakan. Kemudian, baja tersebut dibuat menjadi pipa dengan cara meregangkannya menjadi tabung tanpa sambungan atau dengan cara menyatukan tepiannya dan menyegelnya dengan las. Metode pertama untuk memproduksi pipa baja diperkenalkan pada awal tahun 1800-an, dan terus berkembang menjadi proses modern yang kita gunakan saat ini. Setiap tahun, jutaan ton pipa baja diproduksi. Fleksibilitasnya menjadikannya produk yang paling sering digunakan yang diproduksi oleh industri baja.
Sejarah
Manusia telah menggunakan pipa selama ribuan tahun. Mungkin penggunaan pertama dilakukan oleh para petani kuno yang mengalihkan air dari sungai dan aliran air ke ladang mereka. Bukti arkeologis menunjukkan bahwa orang Tiongkok menggunakan pipa buluh untuk mengangkut air ke lokasi yang diinginkan sejak sekitar 2000 SM. Tabung tanah liat yang digunakan oleh peradaban kuno lainnya juga telah ditemukan. Pada abad pertama Masehi, pipa timah pertama dibangun di Eropa. Di negara-negara tropis, tabung bambu digunakan untuk mengangkut air. Penduduk kolonial Amerika menggunakan kayu untuk tujuan serupa. Pada tahun 1652, instalasi pengolahan air pertama dibuat di Boston menggunakan batang kayu berongga.
Pipa las dibentuk dengan menggulirkan strip baja melalui serangkaian rol beralur yang membentuk material menjadi bentuk lingkaran. Selanjutnya, pipa yang belum dilas melewati elektroda las. Perangkat ini menyegel kedua ujung pipa menjadi satu.
Sejak tahun 1840, para pekerja besi sudah mampu memproduksi pipa tanpa sambungan. Dalam salah satu metode, lubang dibor melalui batangan logam padat berbentuk bulat. Batangan tersebut kemudian dipanaskan dan ditarik melalui serangkaian cetakan yang memanjangkannya untuk membentuk pipa. Metode ini tidak efisien karena sulit untuk mengebor lubang di tengahnya. Hal ini mengakibatkan pipa yang tidak rata dengan satu sisi lebih tebal daripada sisi lainnya. Pada tahun 1888, metode yang lebih baik dipatenkan. Dalam proses ini, batangan padat dicetak di sekitar inti batu bata tahan api. Setelah dingin, batu bata tersebut dilepas sehingga meninggalkan lubang di tengahnya. Sejak itu, teknik rol baru telah menggantikan metode-metode ini.
Desain
Terdapat dua jenis pipa baja, satu tanpa sambungan dan yang lainnya memiliki satu sambungan las di sepanjang panjangnya. Keduanya memiliki kegunaan yang berbeda. Pipa tanpa sambungan biasanya lebih ringan dan memiliki dinding yang lebih tipis. Pipa ini digunakan untuk sepeda dan pengangkutan cairan. Pipa dengan sambungan lebih berat dan lebih kaku. Pipa ini memiliki konsistensi yang lebih baik dan biasanya lebih lurus. Pipa ini digunakan untuk hal-hal seperti pengangkutan gas, saluran listrik, dan perpipaan. Biasanya, pipa ini digunakan dalam situasi di mana pipa tidak mengalami tekanan yang tinggi.
Bahan Baku
Bahan baku utama dalam produksi pipa adalah baja. Baja terutama terbuat dari besi. Logam lain yang mungkin terdapat dalam paduan tersebut meliputi aluminium, mangan, titanium, tungsten, vanadium, dan zirkonium. Beberapa bahan finishing terkadang digunakan selama produksi. Misalnya, cat mungkin digunakan.
Pipa tanpa sambungan diproduksi menggunakan proses yang memanaskan dan membentuk billet padat menjadi bentuk silinder, kemudian digulung hingga meregang dan berongga. Karena bagian tengah yang berongga berbentuk tidak beraturan, ujung penusuk berbentuk peluru didorong melalui bagian tengah billet saat digulung. Pipa tanpa sambungan diproduksi menggunakan proses yang memanaskan dan membentuk billet padat menjadi bentuk silinder, kemudian digulung hingga meregang dan berongga. Karena bagian tengah yang berongga berbentuk tidak beraturan, ujung penusuk berbentuk peluru didorong melalui bagian tengah billet saat digulung. Biasanya, sedikit minyak dioleskan ke pipa baja di akhir jalur produksi. Ini membantu melindungi pipa. Meskipun bukan bagian dari produk jadi, asam sulfat digunakan dalam salah satu langkah pembuatan untuk membersihkan pipa.
Proses Manufaktur
Pipa baja dibuat melalui dua proses berbeda. Metode produksi keseluruhan untuk kedua proses tersebut melibatkan tiga langkah. Pertama, baja mentah diubah menjadi bentuk yang lebih mudah dikerjakan. Selanjutnya, pipa dibentuk pada jalur produksi kontinu atau semi-kontinu. Terakhir, pipa dipotong dan dimodifikasi untuk memenuhi kebutuhan pelanggan. Beberapa produsen pipa baja akan menggunakanmesin pemotong laser tabungsebelumnya tabung dipotong atau dilubangi untuk meningkatkan daya saing tabung.
Pipa tanpa sambungan diproduksi menggunakan proses yang memanaskan dan membentuk batangan padat menjadi bentuk silinder, kemudian digulung hingga meregang dan berongga. Karena bagian tengah yang berongga berbentuk tidak beraturan, ujung penusuk berbentuk peluru didorong melalui bagian tengah batangan saat digulung.
Produksi ingot
1. Baja cair dibuat dengan melelehkan bijih besi dan kokas (zat kaya karbon yang dihasilkan ketika batu bara dipanaskan tanpa adanya udara) di dalam tungku, kemudian sebagian besar karbon dihilangkan dengan menyemburkan oksigen ke dalam cairan tersebut. Baja cair kemudian dituangkan ke dalam cetakan besi besar dan berdinding tebal, di mana ia mendingin menjadi batangan.
2. Untuk membentuk produk pipih seperti pelat dan lembaran, atau produk panjang seperti batangan dan batangan panjang, ingot dibentuk di antara rol besar di bawah tekanan yang sangat besar. Memproduksi bloom dan slab.
3. Untuk menghasilkan bloom, ingot dilewatkan melalui sepasang rol baja beralur yang ditumpuk. Jenis rol ini disebut "penggiling dua-tinggi". Dalam beberapa kasus, tiga rol digunakan. Rol dipasang sedemikian rupa sehingga alurnya berimpit, dan bergerak berlawanan arah. Tindakan ini menyebabkan baja diperas dan diregangkan menjadi potongan yang lebih tipis dan lebih panjang. Ketika rol dibalik oleh operator manusia, baja ditarik kembali sehingga menjadi lebih tipis dan lebih panjang. Proses ini diulang sampai baja mencapai bentuk yang diinginkan. Selama proses ini, mesin yang disebut manipulator membalik baja sehingga setiap sisi diproses secara merata.
4. Batangan baja juga dapat digulung menjadi lempengan dalam proses yang mirip dengan proses pembuatan bloom. Baja dilewatkan melalui sepasang rol bertumpuk yang meregangkannya. Namun, ada juga rol yang dipasang di samping untuk mengontrol lebar lempengan. Ketika baja memperoleh bentuk yang diinginkan, ujung-ujung yang tidak rata dipotong dan lempengan atau bloom dipotong menjadi potongan yang lebih pendek. Pemrosesan lebih lanjut
5. Bloom biasanya diproses lebih lanjut sebelum dibuat menjadi pipa. Bloom diubah menjadi billet dengan memasukkannya ke dalam alat penggulung yang membuatnya lebih panjang dan lebih sempit. Billet dipotong oleh alat yang dikenal sebagai flying shear. Ini adalah sepasang gunting yang disinkronkan yang bergerak bersama billet dan memotongnya. Ini memungkinkan pemotongan yang efisien tanpa menghentikan proses manufaktur. Billet ini ditumpuk dan pada akhirnya akan menjadi pipa tanpa sambungan.
6. Lempengan baja juga diolah ulang. Untuk membuatnya mudah dibentuk, lempengan tersebut terlebih dahulu dipanaskan hingga 2.200° F (1.204° C). Hal ini menyebabkan lapisan oksida terbentuk di permukaan lempengan. Lapisan ini dihilangkan dengan pemecah kerak dan semprotan air bertekanan tinggi. Lempengan kemudian dikirim melalui serangkaian rol pada pabrik panas dan dibuat menjadi strip baja tipis dan sempit yang disebut skelp. Pabrik ini dapat memiliki panjang hingga setengah mil. Saat lempengan melewati rol, lempengan tersebut menjadi lebih tipis dan lebih panjang. Dalam waktu sekitar tiga menit, satu lempengan dapat diubah dari potongan baja setebal 6 inci (15,2 cm) menjadi pita baja tipis yang panjangnya bisa mencapai seperempat mil.
7. Setelah diregangkan, baja tersebut diasamkan. Proses ini melibatkan pengaliran baja melalui serangkaian tangki berisi asam sulfat untuk membersihkan logam. Terakhir, baja dibilas dengan air dingin dan panas, dikeringkan, kemudian digulung pada gulungan besar dan dikemas untuk diangkut ke fasilitas pembuatan pipa.
8. Baik skelp maupun billet digunakan untuk membuat pipa. Skelp dibuat menjadi pipa las. Pertama-tama, skelp ditempatkan pada mesin penggulung. Saat gulungan baja digulung, baja tersebut dipanaskan. Baja kemudian dilewatkan melalui serangkaian rol beralur. Saat melewati rol, rol tersebut menyebabkan tepi skelp melengkung dan menyatu. Ini membentuk pipa tanpa las.
9. Baja selanjutnya melewati elektroda las. Perangkat ini menyegel kedua ujung pipa menjadi satu. Sambungan las kemudian dilewatkan melalui rol bertekanan tinggi yang membantu menciptakan lasan yang rapat. Pipa kemudian dipotong sesuai panjang yang diinginkan dan ditumpuk untuk diproses lebih lanjut. Pengelasan pipa baja merupakan proses berkelanjutan dan, tergantung pada ukuran pipa, dapat dibuat secepat 1.100 kaki (335,3 m) per menit.
10. Ketika pipa tanpa sambungan dibutuhkan, batangan persegi digunakan untuk produksi. Batangan tersebut dipanaskan dan dibentuk menjadi silinder, yang juga disebut bulat. Bulatan tersebut kemudian dimasukkan ke dalam tungku di mana ia dipanaskan hingga sangat panas. Bulatan yang dipanaskan kemudian digulirkan dengan tekanan tinggi. Pengguliran bertekanan tinggi ini menyebabkan batangan meregang dan terbentuk lubang di tengahnya. Karena lubang ini berbentuk tidak beraturan, ujung penusuk berbentuk peluru didorong melalui tengah batangan saat digulirkan. Setelah tahap penusukan, pipa mungkin masih memiliki ketebalan dan bentuk yang tidak beraturan. Untuk memperbaikinya, pipa tersebut dilewatkan melalui serangkaian pabrik pengguliran lainnya. Pemrosesan akhir
11. Setelah kedua jenis pipa dibuat, pipa tersebut dapat dimasukkan ke dalam mesin pelurus. Pipa juga dapat dipasangi sambungan sehingga dua atau lebih potongan pipa dapat dihubungkan. Jenis sambungan yang paling umum untuk pipa dengan diameter lebih kecil adalah ulir—alur rapat yang dipotong di ujung pipa. Pipa juga dikirim melalui mesin pengukur. Informasi ini bersama dengan data kontrol kualitas lainnya secara otomatis dicetak pada pipa. Pipa kemudian disemprot dengan lapisan tipis minyak pelindung. Sebagian besar pipa biasanya diberi perlakuan untuk mencegah karat. Ini dilakukan dengan galvanisasi atau pemberian lapisan seng. Tergantung pada penggunaan pipa, cat atau lapisan lain dapat digunakan.
Kontrol Kualitas
Berbagai langkah diambil untuk memastikan bahwa pipa baja jadi memenuhi spesifikasi. Misalnya, alat ukur sinar-X digunakan untuk mengatur ketebalan baja. Alat ukur ini bekerja dengan menggunakan dua sinar-X. Satu sinar diarahkan ke baja dengan ketebalan yang diketahui. Sinar lainnya diarahkan ke baja yang lewat di jalur produksi. Jika ada perbedaan antara kedua sinar tersebut, alat ukur akan secara otomatis memicu penyesuaian ukuran rol untuk mengkompensasinya.
Pipa juga diperiksa untuk mengetahui adanya kerusakan di akhir proses. Salah satu metode pengujian pipa adalah dengan menggunakan mesin khusus. Mesin ini mengisi pipa dengan air dan kemudian meningkatkan tekanan untuk melihat apakah pipa tersebut mampu menahan tekanan. Pipa yang rusak dikembalikan untuk dijadikan barang rongsokan.