Çelik borular, çeşitli amaçlar için kullanılan uzun, içi boş tüplerdir. Kaynaklı veya dikişsiz boru elde etmek için iki farklı yöntemle üretilirler. Her iki yöntemde de ham çelik önce daha işlenebilir bir başlangıç formuna dökülür. Daha sonra çelik, dikişsiz bir tüp haline getirilerek veya kenarları bir araya getirilip kaynakla kapatılarak boru haline getirilir. Çelik boru üretiminin ilk yöntemleri 1800'lerin başlarında ortaya çıkmış ve günümüzde kullandığımız modern süreçlere kadar istikrarlı bir şekilde gelişmiştir. Her yıl milyonlarca ton çelik boru üretilmektedir. Çok yönlülüğü, onu çelik endüstrisinin ürettiği en sık kullanılan ürün haline getirmektedir.
Tarih
İnsanlar binlerce yıldır boru kullanıyor. Belki de ilk kullanım, akarsulardan ve nehirlerden suyu tarlalarına yönlendiren eski tarımcılar tarafından olmuştur. Arkeolojik kanıtlar, Çinlilerin MÖ 2000 gibi erken bir dönemde suyu istenilen yerlere taşımak için kamış boru kullandığını göstermektedir. Diğer eski uygarlıklar tarafından kullanılan kil borular da keşfedilmiştir. MS 1. yüzyılda, Avrupa'da ilk kurşun borular inşa edilmiştir. Tropikal ülkelerde, su taşımak için bambu borular kullanılmıştır. Sömürge dönemindeki Amerikalılar benzer bir amaçla ahşap kullanmışlardır. 1652'de Boston'da içi boş kütükler kullanılarak ilk su şebekesi yapılmıştır.
Kaynaklı boru, çelik şeritlerin, malzemeyi dairesel bir şekle getiren bir dizi oluklu silindirden geçirilmesiyle oluşturulur. Ardından, kaynaklanmamış boru kaynak elektrotlarından geçer. Bu cihazlar borunun iki ucunu birbirine sızdırmaz hale getirir.
1840'lı yılların başlarında bile demir işçileri dikişsiz borular üretebiliyordu. Bir yöntemde, katı metal, yuvarlak bir kütüğün içinden bir delik açılıyordu. Kütük daha sonra ısıtılıp bir dizi kalıptan geçirilerek uzatılıyor ve boru haline getiriliyordu. Bu yöntem verimsizdi çünkü deliği merkeze açmak zordu. Bu da bir tarafı diğerinden daha kalın olan düzensiz bir boruya yol açıyordu. 1888'de geliştirilmiş bir yöntem patentlendi. Bu işlemde, katı kütük, yanmaz bir tuğla çekirdeğin etrafına dökülüyordu. Soğuduktan sonra, tuğla çıkarılarak ortada bir delik bırakılıyordu. O zamandan beri yeni silindir teknikleri bu yöntemlerin yerini aldı.
Tasarım
Çelik boruların iki türü vardır: biri dikişsiz, diğeri ise uzunluğu boyunca tek bir kaynak dikişine sahip olanıdır. Her ikisinin de farklı kullanım alanları vardır. Dikişsiz borular genellikle daha hafiftir ve daha ince duvarlara sahiptir. Bisikletlerde ve sıvı taşımacılığında kullanılırlar. Kaynak dikişli borular daha ağırdır ve daha serttir. Daha iyi bir kıvama sahiptirler ve genellikle daha düzdürler. Gaz taşımacılığı, elektrik boruları ve su tesisatı gibi alanlarda kullanılırlar. Genellikle borunun yüksek derecede gerilime maruz kalmadığı durumlarda kullanılırlar.
İşlenmemiş içerikler
Boru üretiminde kullanılan başlıca hammadde çeliktir. Çelik esas olarak demirden oluşur. Alaşımda bulunabilecek diğer metaller arasında alüminyum, manganez, titanyum, tungsten, vanadyum ve zirkonyum yer alır. Üretim sırasında bazen bazı son işlem malzemeleri kullanılır. Örneğin, boya kullanılabilir.
Dikişsiz boru, katı bir kütüğün ısıtılıp silindirik bir şekle getirilmesi ve ardından gerilip içi boşaltılana kadar yuvarlanması işlemi kullanılarak üretilir. Boşaltılmış merkez düzensiz bir şekle sahip olduğundan, yuvarlanma sırasında kütüğün ortasından mermi şeklinde bir delici uç geçirilir. Boru kaplandığında kullanılır. Genellikle, üretim hattının sonunda çelik borulara az miktarda yağ uygulanır. Bu, boruyu korumaya yardımcı olur. Aslında bitmiş ürünün bir parçası olmasa da, boruyu temizlemek için bir üretim aşamasında sülfürik asit kullanılır.
Üretim Süreci
Çelik borular iki farklı işlemle üretilir. Her iki işlemin 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 kesilir ve müşterinin ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde modifiye edilir. Bazı çelik boru üreticileri çeşitli yöntemler kullanır.boru lazer kesme makinesiTüplerin rekabet gücünü artırmak için tüpün önceden kesilmesi veya oyulması.
Dikişsiz boru, katı bir kütüğün ısıtılıp silindirik bir şekle getirilmesi ve ardından gerilip içi boşaltılana kadar yuvarlanması işlemi kullanılarak üretilir. Boşaltılmış merkez düzensiz bir şekle sahip olduğundan, yuvarlanma sırasında kütüğün ortasından mermi şeklinde bir delici uç geçirilir.
Külçe üretimi
1. Erimiş çelik, demir cevheri ve kok (kömürün hava yokluğunda ısıtılması sonucu oluşan karbonca zengin bir madde) bir fırında eritilerek, daha sonra sıvıya oksijen püskürtülerek karbonun büyük bir kısmının uzaklaştırılmasıyla elde edilir. Erimiş çelik daha sonra büyük, kalın duvarlı demir kalıplara dökülür ve burada külçeler halinde soğurulur.
2. Levha ve sac gibi düz ürünler veya çubuk ve mil gibi uzun ürünler oluşturmak için, külçeler büyük silindirler arasında muazzam bir basınç altında şekillendirilir. Bu işlemle kütük ve levhalar üretilir.
3. Bir kütük üretmek için, külçe üst üste istiflenmiş bir çift oluklu çelik silindirden geçirilir. Bu tip silindirlere "iki katlı 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 uzun parçalara gerilmesine neden olur. İnsan operatör tarafından silindirler tersine çevrildiğinde, çelik tekrar çekilerek daha ince ve uzun hale getirilir. Bu işlem, çelik istenen şekle ulaşana kadar tekrarlanır. Bu işlem sırasında, manipülatör adı verilen makineler, her iki tarafın da eşit şekilde işlenmesi için çeliği çevirir.
4. Külçeler, kütük yapım işlemine benzer bir işlemle levhalar haline de getirilebilir. Çelik, onu geren üst üste yerleştirilmiş bir çift silindirden geçirilir. Bununla birlikte, levhaların genişliğini kontrol etmek için yan tarafa monte edilmiş silindirler de vardır. Çelik istenen şekli aldığında, düzensiz uçlar kesilir ve levhalar veya kütükler daha kısa parçalara kesilir. Daha ileri işlemler
5. Kütükler genellikle boru haline getirilmeden önce daha fazla işleme tabi tutulur. Kütükler, daha uzun ve daha dar hale getiren daha fazla haddeleme cihazından geçirilerek kütük haline getirilir. Kütükler, uçan makaslar olarak bilinen cihazlarla kesilir. Bunlar, hareket eden kütükle birlikte yarışan ve onu kesen senkronize edilmiş bir çift makastır. Bu, üretim sürecini durdurmadan verimli kesimler sağlar. Bu kütükler istiflenir ve sonunda dikişsiz boru haline gelir.
6. Levhalar ayrıca yeniden işlenir. Şekillendirilebilir hale getirmek için önce 2200°F (1204°C)'ye ısıtılırlar. Bu, levhanın yüzeyinde bir oksit tabakasının oluşmasına neden olur. Bu tabaka, kireç kırıcı ve yüksek basınçlı su püskürtmesiyle kırılır. Daha sonra levhalar, sıcak bir haddehanede bir dizi silindirden geçirilir ve skelp adı verilen ince, dar çelik şeritler haline getirilir. Bu haddehane yarım mil uzunluğunda olabilir. Levhalar silindirlerden geçerken incelir ve uzar. Yaklaşık üç dakika içinde tek bir levha, 6 inç (15,2 cm) kalınlığındaki bir çelik parçasından, çeyrek mil uzunluğunda ince bir çelik şeride dönüştürülebilir.
7. Germe işleminden sonra çelik, asitle temizlenir. Bu işlem, metalin temizlenmesi için sülfürik asit içeren bir dizi tanktan geçirilmesini içerir. Son olarak, soğuk ve sıcak suyla durulanır, kurutulur ve daha sonra büyük makaralara sarılarak boru üretim tesisine taşınmak üzere paketlenir.
8. Boru yapımında hem çelik kütükler hem de ham çelikler kullanılır. Çelik kütükler kaynaklı boru haline getirilir. İlk olarak bir açma makinesine yerleştirilir. Çelik makarası açılırken ısıtılır. Daha sonra çelik, bir dizi oluklu silindirden geçirilir. Geçerken, silindirler çelik kütüğün kenarlarının birbirine kıvrılmasına neden olur. Bu, kaynaklanmamış bir boru oluşturur.
9. Çelik daha sonra kaynak elektrotlarından geçer. 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 daha fazla işlem için istiflenir. Kaynaklı çelik boru sürekli bir işlemdir ve borunun boyutuna bağlı olarak dakikada 1.100 ft (335,3 m) kadar hızlı üretilebilir.
10. Dikişsiz boru gerektiğinde, üretim için kare kütükler kullanılır. Bunlar ısıtılır ve silindir şeklinde, yani yuvarlak bir şekil oluşturmak üzere kalıplanır. Yuvarlak daha sonra fırına konulur ve kızgın hale gelene kadar ısıtılır. Isıtılmış yuvarlak daha sonra yüksek basınç altında haddelenir. Bu yüksek basınçlı haddeleme, kütüğün uzamasına 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 başka bir dizi haddeleme işleminden geçirilir. Son işlem
11. Her iki boru türü de üretildikten sonra, doğrultma makinesinden geçirilebilirler. Ayrıca, iki veya daha fazla boru parçasının bağlanabilmesi için bağlantı parçaları da takılabilir. Daha küçük çaplı borular için en yaygın bağlantı türü, borunun ucuna açılan sıkı oluklar olan dişli bağlantıdır. Borular ayrıca bir ölçüm makinesinden geçirilir. Bu bilgiler, diğer kalite kontrol verileriyle birlikte otomatik olarak borunun üzerine işlenir. Daha sonra boruya hafif bir koruyucu yağ tabakası püskürtülür. Çoğu boru genellikle paslanmayı önlemek için işlemden geçirilir. Bu, galvanizleme veya çinko kaplama yapılarak gerçekleştirilir. Borunun kullanım amacına bağlı olarak, başka boyalar veya kaplamalar da kullanılabilir.
Kalite Kontrol
Üretimi tamamlanan çelik borunun teknik özelliklere uygun olmasını sağlamak için çeşitli önlemler alınmaktadır. Örneğin, çeliğin kalınlığını düzenlemek için X-ışını ölçüm cihazları kullanılır. Bu cihazlar iki X ışını kullanarak çalışır. Bir ışın bilinen kalınlıktaki çeliğe yönlendirilir. Diğer ışın ise üretim hattında geçen çeliğe yönlendirilir. İki ışın arasında herhangi bir farklılık varsa, cihaz otomatik olarak silindirlerin boyutunu yeniden ayarlayarak bunu telafi eder.
İşlemin sonunda borular kusurlar açısından da incelenir. Boru test yöntemlerinden biri de özel bir makine kullanmaktır. Bu makine boruyu suyla doldurur ve ardından basıncı artırarak suyun boruya dayanıp dayanmadığını kontrol eder. Kusurlu borular hurdaya gönderilir.