Сталеві труби – це довгі порожнисті трубки, які використовуються для різних цілей. Вони виготовляються двома різними методами, що дозволяють отримати зварну або безшовну трубу. В обох методах сира сталь спочатку відливається у більш оброблювану вихідну форму. Потім з неї виготовляють трубу шляхом розтягування сталі в безшовну трубу або з'єднання країв разом та герметизації їх зварним швом. Перші методи виробництва сталевих труб були впроваджені на початку 1800-х років, і вони поступово розвивалися в сучасні процеси, які ми використовуємо сьогодні. Щороку виробляються мільйони тонн сталевих труб. Завдяки своїй універсальності вона є найпоширенішим продуктом, що виробляється сталеливарною промисловістю.
Історія
Люди використовували труби протягом тисячоліть. Можливо, першими їх використовували стародавні землероби, які відводили воду зі струмків та річок на свої поля. Археологічні дані свідчать про те, що китайці використовували очеретяні труби для транспортування води до потрібних місць ще в 2000 році до нашої ери. Були виявлені глиняні труби, які використовувалися іншими стародавніми цивілізаціями. Протягом першого століття нашої ери в Європі були побудовані перші свинцеві труби. У тропічних країнах для транспортування води використовувалися бамбукові труби. Колоніальні американці використовували деревину для подібної мети. У 1652 році в Бостоні було побудовано перший водопровідний завод з використанням порожнистих колод.
Зварна труба формується шляхом прокатки сталевих смуг через серію канавчастих роликів, які надають матеріалу круглої форми. Далі незварена труба проходить через зварювальні електроди. Ці пристрої герметизують два кінці труби разом.
Ще в 1840 році залізороби могли виготовляти безшовні труби. В одному з методів отвір просвердлювали через суцільну металеву круглу заготовку. Потім заготовку нагрівали та протягували через серію матриць, які видовжували її, утворюючи трубу. Цей метод був неефективним, оскільки було важко просвердлити отвір у центрі. В результаті труба отримувала нерівну, одна сторона якої була товстішою за іншу. У 1888 році було запатентовано вдосконалений метод. У цьому процесі суцільна заготовка відливалася навколо вогнетривкої цегляної заготовки. Після охолодження цеглу видаляли, залишаючи отвір посередині. Відтоді ці методи замінили нові методи вальцьування.
Дизайн
Існує два типи сталевих труб: одні безшовні, а інші мають один зварний шов по всій довжині. Обидва мають різне застосування. Безшовні труби зазвичай легші та мають тонші стінки. Їх використовують для велосипедів та транспортування рідин. Шовні труби важчі та жорсткіші. Вони мають кращу консистенцію та, як правило, пряміші. Їх використовують для транспортування газу, електропроводки та сантехніки. Зазвичай їх використовують у випадках, коли труба не піддається високому ступеню навантаження.
Сировина
Основною сировиною для виробництва труб є сталь. Сталь складається переважно із заліза. Інші метали, які можуть бути присутніми у сплаві, включають алюміній, марганець, титан, вольфрам, ванадій та цирконій. Під час виробництва іноді використовуються деякі оздоблювальні матеріали. Наприклад, може бути фарба.
Безшовні труби виготовляються за допомогою процесу, який нагріває та формує суцільну заготовку в циліндричну форму, а потім прокатує її до розтягування та заглиблення. Оскільки заглиблений центр має неправильну форму, кулеподібний пробивний наконечник проштовхується через середину заготовки під час її прокатки. Безшовні труби виготовляються за допомогою процесу, який нагріває та формує суцільну заготовку в циліндричну форму, а потім прокатує її до розтягування та заглиблення. Оскільки заглиблений центр має неправильну форму, кулеподібний пробивний наконечник проштовхується через середину заготовки під час її прокатки. Використовується, якщо труба має покриття. Зазвичай на сталеві труби наносять невелику кількість олії в кінці виробничої лінії. Це допомагає захистити трубу. Хоча вона насправді не є частиною готового продукту, сірчана кислота використовується на одному з етапів виробництва для очищення труби.
Виробничий процес
Сталеві труби виготовляються двома різними процесами. Загальний метод виробництва для обох процесів включає три етапи. Спочатку сира сталь перетворюється на більш оброблювану форму. Далі труба формується на безперервній або напівбезперервній виробничій лінії. Нарешті, труба ріжеться та модифікується відповідно до потреб замовника. Деякі виробники сталевих труб використовуютьмашина для лазерного різання трубдо попереднього розрізання або видовбування труби для підвищення конкурентоспроможності труб
Безшовні труби виготовляються за допомогою процесу, в якому суцільна заготовка нагрівається та формується в циліндричну форму, а потім прокатується до розтягування та утворення порожнистого отвору. Оскільки порожнистий центр має неправильну форму, кулеподібний пробивний вістря проштовхується через середину заготовки під час її прокатки.
Виробництво злитків
1. Розплавлену сталь виготовляють шляхом плавлення залізної руди та коксу (речовини, багатої на вуглець, яка утворюється при нагріванні вугілля без доступу повітря) у печі, а потім видалення більшої частини вуглецю шляхом вдування кисню в рідину. Розплавлену сталь потім заливають у великі товстостінні залізні форми, де вона охолоджується у злитки.
2. Для формування плоских виробів, таких як плити та листи, або довгих виробів, таких як прутки та прутки, злитки формуються між великими валками під величезним тиском. Виробництво блюмів та плит
3. Для отримання блюму злиток пропускається через пару сталевих роликів з пазами, розташованих один над одним. Такі ролики називаються «двоступеневими вальцями». У деяких випадках використовується три ролики. Ролики встановлені таким чином, щоб їхні канавки збігалися, і вони рухаються в протилежних напрямках. Ця дія призводить до стискання та розтягування сталі на тонші та довші шматки. Коли оператор перевертає ролики, сталь витягується назад, роблячи її тоншою та довшою. Цей процес повторюється, доки сталь не набуде бажаної форми. Під час цього процесу машини, які називаються маніпуляторами, перевертають сталь так, щоб кожна сторона оброблялася рівномірно.
4. Злитки також можна прокатувати в сляби за допомогою процесу, подібного до процесу виготовлення блюмів. Сталь пропускається через пару встановлених один на одного роликів, які її розтягують. Однак збоку також встановлені ролики для контролю ширини слябів. Коли сталь набуває потрібної форми, нерівні кінці обрізаються, а сляби або блюми розрізаються на коротші шматки. Подальша обробка
5. Блюми зазвичай додатково обробляються, перш ніж з них виготовляються труби. Блюми перетворюються на заготовки шляхом пропускання їх через більше вальцювальних пристроїв, що роблять їх довшими та вужчими. Заготовки ріжуться пристроями, відомими як летючі ножиці. Це пара синхронізованих ножиць, які рухаються разом із рухомою заготовкою та ріжуть її. Це дозволяє ефективно різати, не зупиняючи виробничий процес. Ці заготовки складаються одна в одну, і зрештою вони стають безшовними трубами.
6. Плити також піддаються обробці. Щоб зробити їх пластичними, їх спочатку нагрівають до 1204°C (2200°F). Це призводить до утворення оксидного шару на поверхні плити. Цей шар розривається за допомогою окалиновідбивача та розпилення води під високим тиском. Потім плити пропускають через серію валків на гарячому стані та перетворюють на тонкі вузькі сталеві смуги, які називаються скельпами. Цей стан може мати довжину до півмилі. Коли плити проходять через валки, вони стають тоншими та довшими. Протягом приблизно трьох хвилин одна плита може бути перетворена з шматка сталі товщиною 6 дюймів (15,2 см) на тонку сталеву стрічку, яка може мати довжину чверть милі.
7. Після розтягування сталь травлять. Цей процес включає пропускання її через серію резервуарів, що містять сірчану кислоту для очищення металу. На завершення її промивають холодною та гарячою водою, сушать, а потім змотують на великі котушки та упаковують для транспортування на завод з виробництва труб. Виготовлення труб
8. Для виготовлення труб використовуються як скельп, так і заготовки. З скельпа виготовляють зварні труби. Спочатку його поміщають на розмотувальний верстат. Коли котушка сталі розмотується, її нагрівають. Потім сталь пропускають через ряд канавчастих роликів. Під час проходження повз них ролики змушують краї скельпа скручуватися разом. Це утворює незварену трубу.
9. Далі сталь проходить через зварювальні електроди. Ці пристрої з'єднують два кінці труби разом. Зварний шов потім пропускається через ролик високого тиску, який допомагає створити щільне зварювання. Потім трубу нарізають на потрібну довжину та складають у штабель для подальшої обробки. Зварювання сталевих труб – це безперервний процес, і залежно від розміру труби, її можна виготовляти зі швидкістю до 335,3 м (1100 футів) за хвилину.
10. Коли потрібні безшовні труби, для виробництва використовуються квадратні заготовки. Їх нагрівають і формують, утворюючи циліндричну форму, яку також називають круглою. Потім круглий прокат поміщають у піч, де його розжарюють до білого кольору. Нагрітий круглий прокат потім прокатують під великим тиском. Ця прокатка під високим тиском призводить до розтягування заготовки та утворення отвору в центрі. Оскільки цей отвір має неправильну форму, кулеподібний пробивний вістря проштовхується через середину заготовки під час її прокатки. Після етапу проколювання труба все ще може мати неправильну товщину та форму. Щоб виправити це, її пропускають через ще одну серію прокатних станів. Остаточна обробка.
11. Після виготовлення труб будь-якого типу їх можна пропустити через рихтувальну машину. Вони також можуть бути оснащені з'єднаннями, щоб можна було з'єднати два або більше шматків труби. Найпоширенішим типом з'єднання для труб меншого діаметра є різьблення — щільні канавки, які вирізаються на кінці труби. Труби також проходять через вимірювальну машину. Ця інформація разом з іншими даними контролю якості автоматично наноситься на трубу за трафаретом. Потім трубу обприскують тонким шаром захисної олії. Більшість труб зазвичай обробляють, щоб запобігти іржі. Це робиться шляхом оцинковування або нанесення цинкового покриття. Залежно від використання труби, можуть використовуватися інші фарби або покриття.
Контроль якості
Вживається різноманітних заходів, щоб забезпечити відповідність готової сталевої труби технічним характеристикам. Наприклад, для регулювання товщини сталі використовуються рентгенівські калібри. Ці калібри працюють за допомогою двох рентгенівських променів. Один промінь спрямований на сталь відомої товщини. Інший – на сталь, що проходить по виробничій лінії. Якщо між двома променями є будь-яка різниця, калібр автоматично ініціює зміну розміру роликів для компенсації.
Труби також перевіряють на наявність дефектів наприкінці процесу. Одним із методів перевірки труби є використання спеціальної машини. Ця машина наповнює трубу водою, а потім підвищує тиск, щоб перевірити, чи вона тримає тиск. Дефектні труби повертають на металобрухт.