Stålrör är långa, ihåliga rör som används för en mängd olika ändamål. De tillverkas med två distinkta metoder som resulterar i antingen ett svetsat eller sömlöst rör. I båda metoderna gjuts råstålet först till en mer bearbetbar utgångsform. Det görs sedan till ett rör genom att stålet sträcks ut till ett sömlöst rör eller genom att kanterna tvingas ihop och förseglas med en svets. De första metoderna för att producera stålrör introducerades i början av 1800-talet, och de har stadigt utvecklats till de moderna processer vi använder idag. Varje år produceras miljontals ton stålrör. Dess mångsidighet gör det till den mest använda produkten som produceras av stålindustrin.
Historia
Människor har använt rör i tusentals år. Den första användningen var kanske av forntida jordbrukare som avledde vatten från bäckar och floder till sina åkrar. Arkeologiska bevis tyder på att kineserna använde vassrör för att transportera vatten till önskade platser så tidigt som 2000 f.Kr. Lerrör som användes av andra forntida civilisationer har upptäckts. Under det första århundradet e.Kr. konstruerades de första blyrören i Europa. I tropiska länder användes bamburör för att transportera vatten. Kolonialamerikaner använde trä för ett liknande ändamål. År 1652 byggdes det första vattenverket i Boston med hjälp av ihåliga stockar.
Svetsat rör formas genom att rulla stålband genom en serie spårförsedda rullar som formar materialet till en cirkulär form. Därefter passerar det osvetsade röret svetselektroder. Dessa anordningar förseglar rörets två ändar tillsammans.
Redan 1840 kunde järnarbetare tillverka sömlösa rör. Med en metod borrades ett hål genom en solid, rund metallisk ämne. Ämnet värmdes sedan upp och drogs genom en serie formar som förlängde det för att bilda ett rör. Denna metod var ineffektiv eftersom det var svårt att borra hålet i mitten. Detta resulterade i ett ojämnt rör där ena sidan var tjockare än den andra. År 1888 patenterades en förbättrad metod. I denna process göts den solida ämnet runt en brandsäker tegelkärna. När det hade svalnat avlägsnades teglet och lämnade ett hål i mitten. Sedan dess har nya valstekniker ersatt dessa metoder.
Design
Det finns två typer av stålrör, en är sömlös och en annan har en enda svetsad söm längs sin längd. Båda har olika användningsområden. Sömlösa rör är vanligtvis lättare och har tunnare väggar. De används för cyklar och transport av vätskor. Sömmade rör är tyngre och styvare. De har en bättre konsistens och är vanligtvis rakare. De används för saker som gastransport, elledningar och VVS. Vanligtvis används de i fall då röret inte utsätts för hög belastning.
Råvaror
Det primära råmaterialet vid rörtillverkning är stål. Stål består huvudsakligen av järn. Andra metaller som kan förekomma i legeringen inkluderar aluminium, mangan, titan, volfram, vanadin och zirkonium. Vissa ytbehandlingsmaterial används ibland under produktionen. Till exempel kan färg användas.
Sömlösa rör tillverkas med en process som värmer och formar ett massivt ämne till en cylindrisk form och sedan rullar det tills det är sträckt och urholkat. Eftersom den ihåliga mitten är oregelbundet formad, trycks en kulformad hålspets genom mitten av ämnet medan det valsas. Sömlösa rör tillverkas med en process som värmer och formar ett massivt ämne till en cylindrisk form och sedan rullar det tills det är sträckt och urholkat. Eftersom den ihåliga mitten är oregelbundet formad, trycks en kulformad hålspets genom mitten av ämnet medan det valsas. Denna metod används om röret är belagt. Vanligtvis appliceras en lätt mängd olja på stålrör i slutet av produktionslinjen. Detta hjälper till att skydda röret. Även om det inte är en del av den färdiga produkten, används svavelsyra i ett tillverkningssteg för att rengöra röret.
Tillverkningsprocessen
Stålrör tillverkas med två olika processer. Den övergripande produktionsmetoden för båda processerna involverar tre steg. Först omvandlas råstålet till en mer bearbetbar form. Därefter formas röret på en kontinuerlig eller halvkontinuerlig produktionslinje. Slutligen kapas och modifieras röret för att möta kundens behov. En del stålrörstillverkare använderrörlaserskärmaskinatt tidigare skära eller urholka röret för att öka rörens konkurrenskraft
Sömlösa rör tillverkas med en process som värmer och formar ett massivt ämne till en cylindrisk form och sedan rullar det tills det är sträckt och urholkat. Eftersom det urholkade mitten är oregelbundet formad, trycks en kulformad hålpunkt genom mitten av ämnet medan det rullas.
Götproduktion
1. Smält stål tillverkas genom att smälta järnmalm och koks (ett kolrikt ämne som bildas när kol upphettas i frånvaro av luft) i en ugn, och sedan avlägsna det mesta av kolet genom att syre blåses in i vätskan. Det smälta stålet hälls sedan i stora, tjockväggiga järnformar, där det svalnar till tackor.
2. För att forma platta produkter som plattor och ark, eller långa produkter som stänger och stavar, formas tackor mellan stora valsar under enormt tryck. Tillverkning av blooms och plattor
3. För att producera en bloom passerar götet genom ett par spårförsedda stålvalsar som är staplade. Denna typ av valsar kallas "tvåhöga kvarnar". I vissa fall används tre valsar. Valsarna är monterade så att deras spår sammanfaller och de rör sig i motsatta riktningar. Denna åtgärd gör att stålet pressas och sträcks till tunnare, längre bitar. När valsarna reverseras av den mänskliga operatören dras stålet tillbaka genom att göra det tunnare och längre. Denna process upprepas tills stålet uppnår önskad form. Under denna process vänder maskiner som kallas manipulatorer stålet så att varje sida bearbetas jämnt.
4. Tackor kan också valsas till plattor i en process som liknar bloomtillverkningsprocessen. Stålet passerar genom ett par staplade rullar som sträcker det. Det finns dock också rullar monterade på sidan för att kontrollera plattornas bredd. När stålet får önskad form skärs de ojämna ändarna av och plattorna eller bloomen skärs i kortare bitar. Vidare bearbetning
5. Blommor bearbetas vanligtvis ytterligare innan de tillverkas till rör. Blommorna omvandlas till ämnen genom att de rullas igenom fler rullningsanordningar vilket gör dem längre och smalare. Ämnena skärs av anordningar som kallas flygande saxar. Dessa är ett par synkroniserade saxar som rusar längs med det rörliga ämnet och skär det. Detta möjliggör effektiva skärningar utan att tillverkningsprocessen stoppas. Dessa ämnen staplas och kommer så småningom att bli sömlösa rör.
6. Plattor omarbetas också. För att göra dem formbara värms de först upp till 1 204 °C. Detta orsakar att en oxidbeläggning bildas på plattans yta. Denna beläggning bryts bort med en glödskalsbrytare och högtrycksvattenspray. Plattorna skickas sedan genom en serie valsar på en varmvals och formas till tunna, smala stålremsor som kallas skelp. Denna vals kan vara så lång som en halv mil. När plattorna passerar genom valsarna blir de tunnare och längre. På cirka tre minuter kan en enda platta omvandlas från en 15,2 cm tjock stålbit till ett tunt stålband som kan vara en kvarts mil långt.
7. Efter sträckning betas stålet. Denna process innebär att det körs genom en serie tankar som innehåller svavelsyra för att rengöra metallen. Som avslutning sköljs det med kallt och varmt vatten, torkas och rullas sedan ihop på stora spolar och förpackas för transport till en rörtillverkningsanläggning. Rörtillverkning
8. Både skelett och billets används för att tillverka rör. Skelett svetsas till ett rör. Det placeras först på en avrullningsmaskin. När stålrullen avrullas värms den upp. Stålet passerar sedan genom en serie spårförsedda rullar. När det passerar förbi får rullarna skelettens kanter att böjas ihop. Detta bildar ett osvetsat rör.
9. Stålet passerar sedan svetselektroder. Dessa anordningar förseglar rörets två ändar. Den svetsade sömmen passerar sedan genom en högtrycksvals som hjälper till att skapa en tät svets. Röret kapas sedan till önskad längd och staplas för vidare bearbetning. Svetsat stålrör är en kontinuerlig process och beroende på rörets storlek kan det tillverkas så snabbt som 335,3 m per minut.
10. När sömlösa rör behövs används fyrkantiga ämnen för produktion. De värms upp och formas till en cylinderform, även kallad rund. Rullröret placeras sedan i en ugn där det värms upp vitglödgat. Det uppvärmda rundröret valsas sedan med högt tryck. Denna högtrycksvalsning gör att ämnet sträcks ut och ett hål bildas i mitten. Eftersom detta hål är oregelbundet format trycks en kulformad håltagningspunkt genom mitten av ämnet medan det valsas. Efter håltagningssteget kan röret fortfarande ha oregelbunden tjocklek och form. För att korrigera detta passerar det genom ytterligare en serie valsverk. Slutbehandling
11. Efter att båda typerna av rör har tillverkats kan de riktas genom en riktmaskin. De kan också förses med skarvar så att två eller flera rördelar kan anslutas. Den vanligaste typen av skarv för rör med mindre diametrar är gängning – täta spår som skärs i rörets ände. Rören skickas också genom en mätmaskin. Denna information tillsammans med annan kvalitetskontrolldata schabloneras automatiskt på röret. Röret sprayas sedan med ett tunt lager skyddande olja. De flesta rör behandlas vanligtvis för att förhindra att de rostar. Detta görs genom att galvanisera dem eller ge dem en beläggning av zink. Beroende på rörets användning kan andra färger eller beläggningar användas.
Kvalitetskontroll
En mängd olika åtgärder vidtas för att säkerställa att det färdiga stålröret uppfyller specifikationerna. Till exempel används röntgenmätare för att reglera stålets tjocklek. Mätarna fungerar genom att använda två röntgenstrålar. En stråle riktas mot ett stål med känd tjocklek. Den andra riktas mot det passerande stålet på produktionslinjen. Om det finns någon skillnad mellan de två strålarna kommer mätaren automatiskt att utlösa en storleksändring av valsarna för att kompensera.
Rör inspekteras också för defekter i slutet av processen. En metod för att testa ett rör är att använda en speciell maskin. Denna maskin fyller röret med vatten och ökar sedan trycket för att se om det håller. Defekta rör returneras för skrot.