Jeklene cevi so dolge, votle cevi, ki se uporabljajo za različne namene. Izdelujejo se z dvema različnima metodama, ki rezultirata v varjeni ali brezšivni cevi. Pri obeh metodah se surovo jeklo najprej ulije v bolj obdelovalno začetno obliko. Nato se iz njega oblikuje cev z raztezanjem jekla v brezšivno cev ali s stiskanjem robov skupaj in tesnjenjem z varjenjem. Prve metode za proizvodnjo jeklenih cevi so bile uvedene v začetku 19. stoletja in so se postopoma razvijale v sodobne postopke, ki jih uporabljamo danes. Vsako leto se proizvedejo milijoni ton jeklenih cevi. Zaradi svoje vsestranskosti je to najpogosteje uporabljen izdelek, ki ga proizvaja jeklarska industrija.
Zgodovina
Ljudje uporabljajo cevi že tisočletja. Morda so jih prvi uporabili starodavni kmetje, ki so preusmerjali vodo iz potokov in rek na svoja polja. Arheološki dokazi kažejo, da so Kitajci že leta 2000 pr. n. št. uporabljali trstične cevi za transport vode na želene lokacije. Odkrili so glinene cevi, ki so jih uporabljale tudi druge starodavne civilizacije. V prvem stoletju našega štetja so v Evropi zgradili prve svinčene cevi. V tropskih državah so za transport vode uporabljali bambusove cevi. Kolonialni Američani so za podoben namen uporabljali les. Leta 1652 je bil v Bostonu zgrajen prvi vodovod iz votlih hlodov.
Varjena cev se oblikuje z valjanjem jeklenih trakov skozi vrsto žlebljenih valjev, ki materialu dajo krožno obliko. Nato nevarjena cev prehaja skozi varilne elektrode. Te naprave tesnijo oba konca cevi skupaj.
Že leta 1840 so železarji lahko izdelovali brezšivne cevi. Pri eni metodi so skozi okroglo kovinsko gredico izvrtali luknjo. Gredico so nato segreli in potegnili skozi vrsto matric, ki so jo podaljšale, da so oblikovale cev. Ta metoda je bila neučinkovita, ker je bilo težko izvrtati luknjo na sredini. Posledica tega je bila neenakomerna cev, pri kateri je bila ena stran debelejša od druge. Leta 1888 je bila podeljena patentna rešitev za izboljšano metodo. Pri tem postopku so trdno gredico vlili okoli ognjevarnega opečnega jedra. Ko se je ohladila, so opeko odstranili, na sredini pa je ostala luknja. Od takrat so te metode nadomestile nove tehnike valjenja.
Oblikovanje
Obstajata dve vrsti jeklenih cevi, ena je brezšivna, druga pa ima en sam varjeni šiv vzdolž svoje dolžine. Obe imata različno uporabo. Brezšivne cevi so običajno lažje in imajo tanjše stene. Uporabljajo se za kolesa in prevoz tekočin. Šivane cevi so težje in bolj toge. Imajo boljšo konsistenco in so običajno bolj ravne. Uporabljajo se za stvari, kot so transport plina, električne cevi in vodovodne napeljave. Običajno se uporabljajo v primerih, ko cev ni izpostavljena visoki stopnji obremenitve.
Surovine
Primarna surovina za proizvodnjo cevi je jeklo. Jeklo je sestavljeno predvsem iz železa. Druge kovine, ki so lahko prisotne v zlitini, vključujejo aluminij, mangan, titan, volfram, vanadij in cirkonij. Med proizvodnjo se včasih uporabljajo nekateri zaključni materiali. Na primer barva.
Brezšivne cevi se izdelujejo s postopkom, pri katerem se trdno gredico segreje in oblikuje v valjasto obliko, nato pa se valja, dokler se ne raztegne in izvotli. Ker je votlo središče nepravilne oblike, se med valjanjem skozi sredino gredice potisne kroglasta prebodna konica. Brezšivne cevi se izdelujejo s postopkom, pri katerem se trdno gredico segreje in oblikuje v valjasto obliko, nato pa se valja, dokler se ne raztegne in izvotli. Ker je votlo središče nepravilne oblike, se med valjanjem skozi sredino gredice potisne kroglasta prebodna konica. Uporablja se, če je cev prevlečena. Običajno se na koncu proizvodne linije na jeklene cevi nanese majhna količina olja. To pomaga zaščititi cev. Čeprav dejansko ni del končnega izdelka, se žveplova kislina v enem proizvodnem koraku uporablja za čiščenje cevi.
Proizvodni proces
Jeklene cevi se izdelujejo po dveh različnih postopkih. Celotna proizvodna metoda za oba postopka vključuje tri korake. Najprej se surovo jeklo pretvori v bolj obdelovalno obliko. Nato se cev oblikuje na neprekinjeni ali polprekinjeni proizvodni liniji. Nazadnje se cev razreže in modificira, da ustreza potrebam stranke. Nekateri proizvajalci jeklenih cevi uporabljajostroj za lasersko rezanje cevina predhodno rezanje ali votlo cev za povečanje konkurenčnosti cevi
Brezšivne cevi se izdelujejo s postopkom, pri katerem se trdna gredica segreje in oblikuje v valjasto obliko, nato pa se valja, dokler se ne raztegne in izdolbe. Ker je votla sredina nepravilne oblike, se med valjanjem skozi sredino gredice potisne kroglasta prebodna konica.
Proizvodnja ingotov
1. Staljeno jeklo se proizvaja s taljenjem železove rude in koksa (z ogljikom bogate snovi, ki nastane pri segrevanju premoga brez zraka) v peči, nato pa se večina ogljika odstrani z vpihovanjem kisika v tekočino. Staljeno jeklo se nato vlije v velike, debelostenske železne kalupe, kjer se ohladi v ingote.
2. Za oblikovanje ploščatih izdelkov, kot so plošče in listi, ali dolgih izdelkov, kot so palice in palice, se ingoti oblikujejo med velikimi valji pod ogromnim pritiskom. Izdelava blumov in plošč
3. Za izdelavo bluma se ingot spusti skozi par žlebljenih jeklenih valjev, ki so zloženi drug na drugega. Te vrste valjev se imenujejo "dvostopni mlini". V nekaterih primerih se uporabljajo trije valji. Valji so nameščeni tako, da se njihovi utori sovpadajo, in se premikajo v nasprotnih smereh. To dejanje povzroči, da se jeklo stisne in raztegne v tanjše, daljše kose. Ko človeški operater obrne valje, se jeklo potegne nazaj, zaradi česar je tanjše in daljše. Ta postopek se ponavlja, dokler jeklo ne doseže želene oblike. Med tem postopkom stroji, imenovani manipulatorji, obračajo jeklo, tako da je vsaka stran enakomerno obdelana.
4. Ingote je mogoče valjati tudi v plošče po postopku, ki je podoben postopku izdelave blumov. Jeklo se spušča skozi par valjev, ki ga raztezajo. Vendar pa so ob strani nameščeni tudi valji za nadzor širine plošč. Ko jeklo dobi želeno obliko, se neravni konci odrežejo in plošče ali blumi se razrežejo na krajše kose. Nadaljnja obdelava
5. Cevi se običajno dodatno obdelujejo, preden se iz njih naredijo cevi. Cevi se pretvorijo v gredice tako, da se jih prevaža skozi več valjčnih naprav, zaradi česar so daljše in ožje. Gredice se režejo z napravami, znanimi kot leteče škarje. To so pari sinhroniziranih škarij, ki se premikajo skupaj s premikajočo se gredico in jo režejo. To omogoča učinkovito rezanje brez prekinitve proizvodnega procesa. Te gredice se zložijo in sčasoma postanejo brezšivne cevi.
6. Plošče se tudi predelajo. Da bi postale voljne, jih najprej segrejejo na 1204 °C (2200 °F). To povzroči, da se na površini plošče tvori oksidna prevleka. Ta prevleka se odstrani z lomilcem vodnega kamna in visokotlačnim vodnim curkom. Plošče se nato pošljejo skozi vrsto valjev na vročem mlinu in se spremenijo v tanke ozke jeklene trakove, imenovane skelp. Ta mlin je lahko dolg tudi do pol milje (800 m). Ko plošče prehajajo skozi valje, postajajo tanjše in daljše. V približno treh minutah se lahko ena sama plošča pretvori iz 15,2 cm debelega kosa jekla v tanek jekleni trak, ki je lahko dolg četrt milje (250 m).
7. Po raztezanju se jeklo luži. Ta postopek vključuje prehajanje skozi vrsto rezervoarjev, ki vsebujejo žveplovo kislino za čiščenje kovine. Za končno obdelavo se jeklo spere s hladno in vročo vodo, posuši, nato pa se zvije na velike tuljave in zapakira za prevoz v obrat za izdelavo cevi. Izdelava cevi
8. Za izdelavo cevi se uporabljata tako skelp kot gredice. Iz skelpa se izdelajo varjene cevi. Najprej se položi na odvijalni stroj. Ko se tuljava jekla odvija, se segreje. Jeklo nato potuje skozi vrsto žlebljenih valjev. Ko gre mimo, valji povzročijo, da se robovi skelpa zvijejo skupaj. To tvori nevarjeno cev.
9. Jeklo nato prehaja skozi varilne elektrode. Te naprave tesno zatesnijo oba konca cevi. Varjeni šiv se nato spusti skozi visokotlačni valj, ki pomaga ustvariti tesen zvar. Cev se nato razreže na želeno dolžino in zloži za nadaljnjo obdelavo. Varjenje jeklenih cevi je neprekinjen postopek in odvisno od velikosti cevi jo je mogoče izdelati s hitrostjo do 335,3 m na minuto.
10. Ko so potrebne brezšivne cevi, se za proizvodnjo uporabljajo kvadratni gredic. Segrejejo se in oblikujejo v valjasto obliko, imenovano tudi okrogla. Okrogla gredica se nato da v peč, kjer se segreje do belega žara. Segreta okrogla gredica se nato valja pod velikim pritiskom. Zaradi tega valjanja pod visokim pritiskom se gredica raztegne in na sredini se oblikuje luknja. Ker je ta luknja nepravilne oblike, se med valjanjem skozi sredino gredice potisne kroglasta prebadalna konica. Po fazi prebadanja je lahko cev še vedno nepravilne debeline in oblike. Da bi to popravili, se cev spusti skozi še eno serijo valjčnih mlinov. Končna obdelava
11. Ko je katera koli vrsta cevi izdelana, jo lahko damo skozi ravnalni stroj. Lahko so opremljene tudi s spoji, tako da je mogoče povezati dva ali več kosov cevi. Najpogostejša vrsta spoja za cevi z manjšimi premeri je navoj – tesni utori, ki so izrezani na koncu cevi. Cevi se pošljejo tudi skozi merilni stroj. Te informacije se skupaj z drugimi podatki o nadzoru kakovosti samodejno vtisnejo na cev. Cev se nato poprši s tanko plastjo zaščitnega olja. Večina cevi je običajno obdelanih, da se prepreči rjavenje. To se naredi s pocinkanjem ali nanosom cinka. Glede na uporabo cevi se lahko uporabijo tudi druge barve ali premazi.
Nadzor kakovosti
Za zagotovitev, da končna jeklena cev ustreza specifikacijam, se sprejmejo različni ukrepi. Na primer, za uravnavanje debeline jekla se uporabljajo rentgenski merilniki. Merilniki delujejo z uporabo dveh rentgenskih žarkov. En žarek je usmerjen na jeklo znane debeline. Drugi je usmerjen na jeklo, ki poteka po proizvodni liniji. Če pride do kakršnega koli odstopanja med žarkoma, merilnik samodejno sproži spreminjanje velikosti valjev, da to kompenzira.
Cevi se na koncu postopka pregledajo tudi glede napak. Ena od metod testiranja cevi je uporaba posebne naprave. Ta naprava cev napolni z vodo in nato poveča tlak, da preveri, ali drži. Okvarjene cevi se vrnejo v odpad.