Tērauda caurules ir garas, dobas caurules, ko izmanto dažādiem mērķiem. Tās ražo ar divām atšķirīgām metodēm, kuru rezultātā iegūst vai nu metinātu, vai bezšuvju cauruli. Abās metodēs neapstrādāts tērauds vispirms tiek liešanas procesā vieglāk apstrādājamā sākotnējā formā. Pēc tam to pārveido par cauruli, izstiepjot tēraudu bezšuvju caurulē vai saspiežot malas kopā un noslēdzot tās ar metinājumu. Pirmās tērauda cauruļu ražošanas metodes tika ieviestas 19. gadsimta sākumā, un tās ir pakāpeniski attīstījušās līdz mūsdienu procesiem, ko mēs izmantojam mūsdienās. Katru gadu tiek saražoti miljoniem tonnu tērauda cauruļu. Tās daudzpusība padara to par visbiežāk izmantoto tērauda rūpniecības produktu.
Vēsture
Cilvēki ir izmantojuši caurules tūkstošiem gadu. Iespējams, ka pirmie tās izmantoja senie lauksaimnieki, kuri novirzīja ūdeni no strautiem un upēm uz saviem laukiem. Arheoloģiskie pierādījumi liecina, ka ķīnieši niedru caurules izmantoja ūdens transportēšanai uz vēlamajām vietām jau 2000. gadā pirms mūsu ēras. Ir atklātas māla caurules, ko izmantoja arī citas senās civilizācijas. Pirmajā gadsimtā mūsu ērā Eiropā tika uzbūvētas pirmās svina caurules. Tropu valstīs ūdens transportēšanai tika izmantotas bambusa caurules. Koloniālie amerikāņi līdzīgam mērķim izmantoja koksni. 1652. gadā Bostonā, izmantojot dobus baļķus, tika uzbūvēta pirmā ūdensapgādes iekārta.
Metināta caurule tiek veidota, velmējot tērauda sloksnes caur virkni rievotu veltņu, kas veido materiālu apļveida formā. Pēc tam nemetinātā caurule tiek izvadīta caur metināšanas elektrodiem. Šīs ierīces savieno caurules abus galus kopā.
Jau 1840. gadā dzelzs izstrādājumiem bija pieejamas bezšuvju caurules. Vienā metodē caurums tika izurbts cietā, apaļā metāla sagatavē. Pēc tam sagatavi karsēja un vilka caur virkni matricu, kas to pagarināja, veidojot cauruli. Šī metode bija neefektīva, jo bija grūti izurbt caurumu centrā. Tā rezultātā caurule ieguva nelīdzenu formu, kuras viena puse bija biezāka par otru. 1888. gadā uzlabotai metodei tika piešķirts patents. Šajā procesā cietais sagataves materiāls tika liets ap ugunsdrošu ķieģeļu serdi. Kad tas bija atdzisis, ķieģelis tika izņemts, atstājot caurumu vidū. Kopš tā laika šīs metodes ir aizstājušas jaunas velmēšanas metodes.
Dizains
Ir divu veidu tērauda caurules: viena ir bezšuvju, bet otrai ir viena metināta šuve visā tās garumā. Abiem ir atšķirīgs pielietojums. Bezšuvju caurules parasti ir vieglākas un tām ir plānākas sienas. Tās izmanto velosipēdiem un šķidrumu pārvadāšanai. Šuves ir smagākas un stingrākas. Tām ir labāka konsistence un parasti tās ir taisnākas. Tās izmanto tādām lietām kā gāzes transportēšana, elektroinstalācija un santehnika. Parasti tās izmanto gadījumos, kad caurule netiek pakļauta lielai slodzei.
Izejvielas
Galvenā izejviela cauruļu ražošanā ir tērauds. Tērauds galvenokārt sastāv no dzelzs. Citi metāli, kas var būt sakausējumā, ir alumīnijs, mangāns, titāns, volframs, vanādijs un cirkonijs. Ražošanā dažreiz tiek izmantoti daži apdares materiāli. Piemēram, krāsa var būt...
Bezšuvju caurules tiek ražotas, izmantojot procesu, kurā cieta sagatave tiek uzkarsēta un veidota cilindriskā formā, un pēc tam velmēta, līdz tā tiek izstiepta un iegūta doba forma. Tā kā dobais centrs ir neregulāras formas, velmēšanas laikā caur sagataves vidu tiek iespiests lodes formas caurduršanas punkts. Bezšuvju caurules tiek ražotas, izmantojot procesu, kurā cieta sagatave tiek uzkarsēta un veidota cilindriskā formā, un pēc tam velmēta, līdz tā tiek izstiepta un iegūta doba forma. Tā kā dobais centrs ir neregulāras formas, velmēšanas laikā caur sagataves vidu tiek iespiests lodes formas caurduršanas punkts. To izmanto, ja caurule ir pārklāta. Parasti ražošanas līnijas beigās tērauda caurulēm uzklāj nelielu daudzumu eļļas. Tas palīdz aizsargāt cauruli. Lai gan tā faktiski nav gatavā produkta sastāvdaļa, sērskābe tiek izmantota vienā ražošanas posmā, lai tīrītu cauruli.
Ražošanas process
Tērauda caurules tiek ražotas divos dažādos procesos. Abu procesu kopējā ražošanas metode ietver trīs posmus. Vispirms neapstrādāts tērauds tiek pārveidots apstrādājamākā formā. Pēc tam caurule tiek formēta nepārtrauktā vai daļēji nepārtrauktā ražošanas līnijā. Visbeidzot, caurule tiek sagriezta un modificēta, lai atbilstu klienta vajadzībām. Daži tērauda cauruļu ražotāji izmantoscauruļu lāzergriešanas mašīnaiepriekšējai caurules sagriešanai vai dobuma veidošanai, lai palielinātu cauruļu konkurētspēju
Bezšuvju caurules tiek ražotas, izmantojot procesu, kurā cieta sagatave tiek uzkarsēta un veidota cilindriskā formā, un pēc tam velmēta, līdz tā tiek izstiepta un iedobta. Tā kā iedobtā centra daļa ir neregulāras formas, velmēšanas laikā caur sagataves vidu tiek iespiests lodes formas caurduršanas punkts.
Lietņu ražošana
1. Izkausētu tēraudu iegūst, kausējot dzelzsrūdu un koksu (ogleklim bagātu vielu, kas rodas, karsējot ogles bezgaisa apstākļos) krāsnī un pēc tam atdalot lielāko daļu oglekļa, iepūšot šķidrumā skābekli. Pēc tam izkausēto tēraudu ielej lielās, biezsienu dzelzs veidnēs, kur tas atdziest lietņos.
2. Lai veidotu plakanus izstrādājumus, piemēram, plāksnes un loksnes, vai garus izstrādājumus, piemēram, stieņus un loksnes, lietņi tiek veidoti starp lieliem veltņiem milzīga spiediena ietekmē. Izgatavojot stieņus un plāksnes.
3. Lai iegūtu lietni, lietnis tiek izvadīts caur diviem rievotiem tērauda veltņiem, kas ir sakrauti viens virs otra. Šāda veida veltņus sauc par “divvirzuļu frēzēm”. Dažos gadījumos tiek izmantoti trīs veltņi. Veltņi ir uzstādīti tā, lai to rievas sakristu, un tie pārvietojas pretējos virzienos. Šī darbība izraisa tērauda saspiešanu un izstiepšanu plānākos, garākos gabalos. Kad operators apgriež veltņus otrādi, tērauds tiek izvilkts atpakaļ, padarot to plānāku un garāku. Šis process tiek atkārtots, līdz tērauds sasniedz vēlamo formu. Šī procesa laikā mašīnas, ko sauc par manipulatoriem, apgriež tēraudu tā, lai katra puse tiktu apstrādāta vienmērīgi.
4. Lietņus var arī velmēt plātnēs procesā, kas ir līdzīgs stieņu izgatavošanas procesam. Tērauds tiek izvadīts caur diviem sakrautiem veltņiem, kas to stiepj. Tomēr sānos ir uzstādīti arī veltņi, lai kontrolētu plātņu platumu. Kad tērauds iegūst vēlamo formu, nelīdzenie gali tiek nogriezti, un plātnes vai stieņi tiek sagriezti īsākos gabalos. Turpmāka apstrāde
5. Pirms sagataves pārvēršanas caurulēs, sagataves parasti tiek tālāk apstrādātas. Sagataves tiek pārveidotas par sagatavēm, izlaižot tās cauri papildu velmēšanas ierīcēm, kas padara tās garākas un šaurākas. Sagataves tiek grieztas ar ierīcēm, kas pazīstamas kā lidojošās šķēres. Tās ir sinhronizētu šķēru pāris, kas pārvietojas līdzi kustīgajai sagatavei un to griež. Tas ļauj veikt efektīvus griezumus, neapturot ražošanas procesu. Šīs sagataves ir sakrautas un galu galā kļūst par bezšuvju cauruli.
6. Plātnes arī tiek pārstrādātas. Lai tās padarītu kaļamas, tās vispirms tiek uzkarsētas līdz 1204 °C (2200 °F). Tas izraisa oksīda pārklājuma veidošanos uz plātnes virsmas. Šis pārklājums tiek noņemts ar katlakmens drupinātāju un augstspiediena ūdens strūklu. Pēc tam plātnes tiek virzītas caur virkni veltņu uz karstas dzirnavas un pārveidotas plānās, šaurās tērauda sloksnēs, ko sauc par skelpu. Šīs dzirnavas var būt pat pusjūdzes garas. Plātnēm virzoties cauri veltņiem, tās kļūst plānākas un garākas. Apmēram trīs minūšu laikā vienu plātni var pārveidot no 15,2 cm (6 collas) bieza tērauda gabala par plānu tērauda lenti, kas var būt ceturtdaļjūdzes gara.
7. Pēc stiepšanas tēraudu kodina. Šis process ietver tā izlaišanu cauri vairākām tvertnēm, kas satur sērskābi, lai attīrītu metālu. Pabeigumā to noskalo ar aukstu un karstu ūdeni, žāvē un pēc tam satin uz lieliem ruļļiem un iepako transportēšanai uz cauruļu ražošanas rūpnīcu.Cauruļu ražošana
8. Cauruļu ražošanā izmanto gan skelpu, gan sagataves. Skelpu metina caurulē. Vispirms to novieto uz attīšanas iekārtas. Attīrot tērauda spoli, tā tiek uzkarsēta. Pēc tam tērauds tiek virzīts caur virkni rievotu veltņu. Tam virzoties garām, veltņi liek skelpa malām saritināties kopā. Tas veido nemetinātu cauruli.
9. Pēc tam tērauds tiek izvadīts caur metināšanas elektrodiem. Šīs ierīces savieno abus caurules galus kopā. Pēc tam metinātā šuve tiek izvadīta caur augstspiediena veltni, kas palīdz izveidot ciešu metinājumu. Pēc tam caurule tiek sagriezta vēlamajā garumā un sakraujta tālākai apstrādei. Metināta tērauda caurule ir nepārtraukts process, un atkarībā no caurules izmēra to var izgatavot pat ar ātrumu 1100 pēdas (335,3 m) minūtē.
10. Ja nepieciešamas bezšuvju caurules, ražošanā izmanto kvadrātveida sagataves. Tās tiek karsētas un formētas cilindriskā formā, ko sauc arī par apaļu cauruli. Pēc tam apaļo sagatavi ievieto krāsnī, kur to uzkarsē līdz baltkvēlei. Pēc tam uzkarsēto apaļo sagatavi velmē ar lielu spiedienu. Šī augstspiediena velmēšana izraisa sagataves izstiepšanos un cauruma veidošanos centrā. Tā kā šim caurumam ir neregulāra forma, velmēšanas laikā caur sagataves vidu tiek iespiests lodes formas caurduršanas punkts. Pēc caurduršanas caurulei joprojām var būt neregulārs biezums un forma. Lai to labotu, tā tiek izvadīta caur vēl vienu velmēšanas iekārtu sēriju. Galīgā apstrāde
11. Pēc jebkura veida cauruļu izgatavošanas tās var laist cauri iztaisnošanas iekārtai. Tās var būt arī aprīkotas ar savienojumiem, lai varētu savienot divus vai vairākus cauruļu gabalus. Visizplatītākais savienojuma veids caurulēm ar mazāku diametru ir vītņošana — ciešas rievas, kas tiek izgrieztas caurules galā. Caurules tiek arī nosūtītas caur mērīšanas iekārtu. Šī informācija kopā ar citiem kvalitātes kontroles datiem tiek automātiski uzdrukāta uz caurules ar trafaretu. Pēc tam caurule tiek apsmidzināta ar plānu aizsargeļļas kārtu. Lielākā daļa cauruļu parasti tiek apstrādātas, lai novērstu rūsēšanu. To dara, tās cinkojot vai pārklājot ar cinku. Atkarībā no caurules lietojuma var izmantot arī citas krāsas vai pārklājumus.
Kvalitātes kontrole
Tiek veikti dažādi pasākumi, lai nodrošinātu, ka gatavā tērauda caurule atbilst specifikācijām. Piemēram, rentgena mērierīces tiek izmantotas, lai regulētu tērauda biezumu. Mērierīces darbojas, izmantojot divus rentgena starus. Viens stars ir vērsts uz zināma biezuma tēraudu. Otrs ir vērsts uz ražošanas līnijā esošo tēraudu. Ja starp abiem stariem ir kāda atšķirība, mērierīce automātiski iedarbinās veltņu izmēru maiņu, lai to kompensētu.
Procesa beigās caurules tiek pārbaudītas arī attiecībā uz defektiem. Viena no cauruļu pārbaudes metodēm ir speciālas iekārtas izmantošana. Šī iekārta piepilda cauruli ar ūdeni un pēc tam palielina spiedienu, lai pārbaudītu, vai tā notur. Bojātas caurules tiek atgrieztas metāllūžņos.