Çelik borular, çeşitli amaçlar için kullanılan uzun, içi boş borulardır. Kaynaklı veya dikişsiz olmak üzere iki farklı yöntemle üretilirler. Her iki yöntemde de ham çelik önce daha işlenebilir bir başlangıç formuna dökülür. Daha sonra çeliğin dikişsiz bir boru haline getirilmesi veya kenarların birbirine bastırılıp kaynakla kapatılmasıyla boru haline getirilir. Çelik boru üretimi için ilk yöntemler 1800'lerin başlarında ortaya çıkmış ve günümüzde kullandığımız modern süreçlere doğru sürekli bir evrim geçirmiştir. Her yıl milyonlarca ton çelik boru üretilmektedir. Çok yönlülüğü, onu çelik endüstrisi tarafından üretilen en sık kullanılan ürün haline getirmektedir.
Tarih
İnsanlar binlerce yıldır boru kullanmaktadır. Muhtemelen ilk kullanım, akarsu ve nehirlerden gelen suyu tarlalarına yönlendiren eski tarımcılar tarafından olmuştur. Arkeolojik kanıtlar, Çinlilerin MÖ 2000 gibi erken bir tarihte suyu istedikleri yerlere taşımak için kamış borular kullandığını göstermektedir. Diğer antik uygarlıklar tarafından kullanılan kil borular keşfedilmiştir. MS 1. yüzyılda, ilk kurşun borular Avrupa'da inşa edilmiştir. Tropikal ülkelerde su taşımak için bambu borular kullanılmıştır. Sömürge Amerikalılar da benzer bir amaç için ahşap kullanmışlardır. 1652'de, ilk su tesisatı Boston'da içi boş kütükler kullanılarak yapılmıştır.
Kaynaklı boru, çelik şeritlerin bir dizi oluklu silindirden geçirilerek dairesel bir şekle sokulmasıyla oluşturulur. Kaynaklanmamış boru, kaynak elektrotlarından geçirilir. Bu cihazlar, borunun iki ucunu birbirine yapıştırır.
1840 gibi erken bir tarihte, demir işçileri dikişsiz borular üretebiliyordu. Bir yöntemde, katı metal yuvarlak bir kütükte delik açılıyordu. Kütük daha sonra ısıtılıp bir dizi kalıptan geçirilerek uzatılıyor ve bir boru oluşturuluyordu. Bu yöntem, ortasından delik açmak zor olduğu için verimsizdi. Bu da bir tarafı diğerinden daha kalın olan, engebeli bir boruyla sonuçlanıyordu. 1888'de geliştirilmiş bir yönteme patent verildi. Bu işlemde, katı kütük yanmaz bir tuğla çekirdeğin etrafına dökülüyordu. Soğutulduğunda, tuğla çıkarılıyor ve ortasında bir delik kalıyordu. O zamandan beri, yeni silindir teknikleri bu yöntemlerin yerini aldı.
Tasarım
İki tür çelik boru vardır: biri dikişsiz, diğeri ise uzunluğu boyunca tek bir kaynaklı dikişe sahiptir. Her ikisinin de farklı kullanım alanları vardır. Dikişsiz borular genellikle daha hafiftir ve daha ince duvarlara sahiptir. Bisikletlerde ve sıvı taşımacılığında kullanılırlar. Dikişli borular daha ağır ve daha sağlamdır. Daha iyi bir kıvama sahiptirler ve genellikle daha düzdürler. Gaz iletimi, elektrik tesisatı ve sıhhi tesisat gibi alanlarda kullanılırlar. Genellikle borunun yüksek derecede strese maruz kalmadığı durumlarda kullanılırlar.
İşlenmemiş içerikler
Boru üretimindeki temel hammadde çeliktir. Çelik, esas olarak demirden oluşur. Alaşımda bulunabilecek diğer metaller arasında alüminyum, manganez, titanyum, tungsten, vanadyum ve zirkonyum bulunur. Üretim sırasında bazen bazı son işlem malzemeleri de kullanılır. Örneğin, boya kullanılabilir.
Dikişsiz boru, katı bir kütüğün ısıtılıp silindirik bir şekle sokulması ve ardından gerilerek içi boşaltılana kadar yuvarlanması işlemiyle üretilir. İçi boş merkez düzensiz bir şekle sahip olduğundan, haddelenirken kütüğün ortasından mermi şeklinde bir delici uç geçirilir. Dikişsiz boru, katı bir kütüğün ısıtılıp silindirik bir şekle sokulması ve ardından gerilerek içi boşaltılana kadar yuvarlanması işlemiyle üretilir. İçi boş merkez düzensiz bir şekle sahip olduğundan, haddelenirken kütüğün ortasından mermi şeklinde bir delici uç geçirilir. Boru kaplanmışsa kullanılır. Tipik olarak, üretim hattının sonunda çelik borulara az miktarda yağ uygulanır. Bu, borunun korunmasına yardımcı olur. Aslında bitmiş ürünün bir parçası olmasa da, boruyu temizlemek için bir üretim adımında sülfürik asit kullanılır.
Üretim Süreci
Çelik borular iki farklı işlemle üretilir. Her iki işlemin de genel üretim yöntemi üç aşamadan oluşur. İlk olarak, ham çelik daha işlenebilir bir forma dönüştürülür. Ardından, boru sürekli veya yarı sürekli bir üretim hattında şekillendirilir. Son olarak, boru müşterinin ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde kesilir ve modifiye edilir. Bazı çelik boru üreticileri şunları kullanır:tüp lazer kesim makinesiboruların rekabet gücünü artırmak için önceki kesime veya borunun oyulması
Dikişsiz boru, katı bir kütüğün ısıtılıp silindirik bir şekle sokulduğu ve ardından gerilerek içi boşaltılana kadar haddelendiği bir işlemle üretilir. Boşaltılmış merkez düzensiz bir şekle sahip olduğundan, haddeleme sırasında kütüğün ortasından mermi şeklinde bir delme ucu geçirilir.
Külçe üretimi
1. Erimiş çelik, demir cevheri ve kok (kömürün havasız ortamda ısıtılmasıyla oluşan karbon açısından zengin bir madde) bir fırında eritilerek ve ardından sıvıya oksijen püskürtülerek karbonun büyük bir kısmının uzaklaştırılmasıyla üretilir. Erimiş çelik daha sonra büyük, kalın duvarlı demir kalıplara dökülür ve burada soğuyarak külçelere dönüşür.
2. Levha ve levha gibi düz ürünler veya çubuk ve çubuk gibi uzun ürünler oluşturmak için külçeler, büyük silindirler arasında muazzam basınç altında şekillendirilir.
3. Bir külçe üretmek için külçe, üst üste dizilmiş bir çift yivli çelik silindirden geçirilir. Bu tür silindirlere "iki yüksek değirmen" denir. Bazı durumlarda üç silindir kullanılır. Silindirler, olukları çakışacak şekilde monte edilir ve zıt yönlerde hareket ederler. Bu hareket, çeliğin sıkıştırılıp daha ince ve daha uzun parçalara gerilmesine neden olur. Silindirler operatör tarafından ters çevrildiğinde, çelik geriye doğru çekilir ve daha ince ve daha uzun hale gelir. Bu işlem, çelik istenen şekli alana kadar tekrarlanır. Bu işlem sırasında, manipülatör adı verilen makineler çeliği ters çevirerek her iki tarafının eşit şekilde işlenmesini sağlar.
4. Külçeler, bloom yapım sürecine benzer bir işlemle levha haline getirilebilir. Çelik, onu geren bir çift üst üste yerleştirilmiş silindirden geçirilir. Ancak, levhaların genişliğini kontrol etmek için yanlara monte edilmiş silindirler de mevcuttur. Çelik istenen şekli aldığında, düzensiz uçlar kesilir ve levhalar veya bloomlar daha kısa parçalara kesilir. İleri işleme
5. Bloomlar genellikle boru haline getirilmeden önce daha fazla işleme tabi tutulur. Bloomlar, daha uzun ve daha dar hale getiren daha fazla haddeleme cihazından geçirilerek kütüklere dönüştürülür. Kütükler, uçan makas olarak bilinen cihazlarla kesilir. Bunlar, hareketli kütükle birlikte ilerleyen ve onu kesen bir çift senkronize makastır. Bu, üretim sürecini durdurmadan verimli kesimler sağlar. Bu kütükler istiflenir ve sonunda dikişsiz boru haline gelir.
6. Levhalar da yeniden işlenir. Dövülebilir hale getirmek için önce 1.204°C'ye (2.200°F) ısıtılırlar. Bu, levhanın yüzeyinde bir oksit tabakasının oluşmasına neden olur. Bu tabaka, bir kireç kırıcı ve yüksek basınçlı su püskürtme ile kırılır. Levhalar daha sonra sıcak bir değirmendeki bir dizi silindirden geçirilerek skelp adı verilen ince ve dar çelik şeritler haline getirilir. Bu değirmenin uzunluğu yarım mil kadar olabilir. Levhalar silindirlerden geçtikçe incelirler ve uzarlar. Yaklaşık üç dakika içinde tek bir levha, 15,2 cm (6 inç) kalınlığındaki bir çelik parçasından çeyrek mil uzunluğunda olabilen ince bir çelik şerite dönüştürülebilir.
7. Gerdirme işleminden sonra çelik asitlenir. Bu işlem, metali temizlemek için sülfürik asit içeren bir dizi tanktan geçirilmesini içerir. Son olarak, soğuk ve sıcak suyla durulanır, kurutulur ve ardından büyük makaralara sarılarak bir boru üretim tesisine gönderilmek üzere paketlenir. Boru yapımı
8. Boru yapımında hem skelp hem de kütük kullanılır. Skelp, kaynaklı boru haline getirilir. Önce bir sarma makinesine yerleştirilir. Çelik makarası açılırken ısıtılır. Çelik daha sonra bir dizi yivli silindirden geçirilir. Silindirler, geçerken skelp'in kenarlarının kıvrılmasına neden olur. Bu da kaynaksız bir boru oluşturur.
9. Çelik daha sonra kaynak elektrotlarından geçirilir. Bu cihazlar borunun iki ucunu birbirine yapıştırır. Kaynak dikişi daha sonra sıkı bir kaynak oluşturmaya yardımcı olan yüksek basınçlı bir silindirden geçirilir. Boru daha sonra istenen uzunlukta kesilir ve ileri işlemler için istiflenir. Kaynaklı çelik boru sürekli bir işlemdir ve borunun boyutuna bağlı olarak dakikada 1.100 ft (335,3 m) kadar hızlı bir şekilde üretilebilir.
10. Dikişsiz boruya ihtiyaç duyulduğunda, kare kütükler üretim için kullanılır. Bunlar ısıtılıp silindir şekline (yuvarlak olarak da adlandırılır) dönüştürülür. Daha sonra yuvarlak, akkor halinde ısıtıldığı bir fırına yerleştirilir. Isıtılan yuvarlak, büyük bir basınçla haddelenir. Bu yüksek basınçlı haddeleme, kütüğün esnemesine ve ortasında bir delik oluşmasına neden olur. Bu delik düzensiz şekilli olduğundan, haddeleme sırasında kütüğün ortasından mermi şeklinde bir delici uç geçirilir. Delme aşamasından sonra boru hala düzensiz kalınlıkta ve şekilde olabilir. Bunu düzeltmek için bir dizi haddeleme makinesinden geçirilir. Son işlem
11. Her iki boru türü de üretildikten sonra, bir düzeltme makinesinden geçirilebilir. Ayrıca, iki veya daha fazla boru parçasının bağlanabilmesi için ek yerleri de takılabilir. Daha küçük çaplı borular için en yaygın ek yeri türü, borunun ucuna açılan sıkı oluklar olan diş açmadır. Borular ayrıca bir ölçüm makinesinden geçirilir. Bu bilgi, diğer kalite kontrol verileriyle birlikte boruya otomatik olarak şablonlanır. Boruya daha sonra ince bir koruyucu yağ tabakası püskürtülür. Çoğu boru, paslanmayı önlemek için genellikle işlemden geçirilir. Bu, galvanizleme veya çinko kaplama ile yapılır. Borunun kullanım amacına bağlı olarak başka boyalar veya kaplamalar da kullanılabilir.
Kalite Kontrol
Bitmiş çelik borunun teknik özelliklere uygun olmasını sağlamak için çeşitli önlemler alınır. Örneğin, çeliğin kalınlığını ayarlamak için X-ışını ölçüm cihazları kullanılır. Ölçüm cihazları iki X ışını kullanarak çalışır. Bir ışın kalınlığı bilinen bir çeliğe, diğeri ise üretim hattından geçen çeliğe yönlendirilir. İki ışın arasında herhangi bir fark varsa, ölçüm cihazı bunu telafi etmek için silindirlerin boyutunu otomatik olarak yeniden ayarlar.
İşlem sonunda borularda kusur olup olmadığı da kontrol edilir. Boruları test etmenin bir yöntemi de özel bir makine kullanmaktır. Bu makine, boruyu suyla doldurur ve ardından basıncı artırarak dayanıp dayanmadığını kontrol eder. Kusurlu borular hurdaya ayrılır.