Hvordan fremstilles stålrør?

Indhold

• TL; DR (for lang; læste ikke)
• Svejset kontra problemfri produktion i rørfremstillingsprocessen
• Den trinvise teknikproces til svejste og sømløse stålrør
• Oprettelse af blokke, blomster, plader og billetter
• Udformning af disse materialer i rør
• Udvikling af svejste og sømløse rør
• Yderligere behandling og galvanisering
• Historien om rørfremstilling
• Kraften i stålrør

Fremstillet af råmaterialer, herunder jern, aluminium, kulstof, mangan, titan, vanadium og zirkonium, stålrør er centrale i rørproduktionen til applikationer, der spænder over varme- og VVS-systemer, motorvejsteknik, bilproduktion og endda medicin (til kirurgiske implantater og hjerteklapper) .

Med deres udvikling, der spores tilbage til tekniske gennembrud fra 1800-tallet, passer deres konstruktionsmetoder til de forskellige design til et utal af formål.

TL; DR (for lang; læste ikke)

Stålrør kan konstrueres med svejsning eller ved hjælp af en problemfri proces til forskellige formål. Rørfremstillingsprocessen, der har været praktiseret gennem århundreder, involverer anvendelse af materiale fra aluminium til zirkonium gennem forskellige trin fra råvarer til et færdigt produkt, der har haft anvendelser i historien fra medicin til fremstilling.

Svejset kontra problemfri produktion i rørfremstillingsprocessen

Stålrør, fra bilfremstilling til gasrør, kan enten svejses af legeringer - metaller fremstillet af forskellige kemiske elementer - eller konstrueres problemfrit af en smelteovn.

Mens svejste rør tvinges sammen gennem metoder som opvarmning og afkøling og bruges til tungere, mere stive applikationer såsom VVS og gastransport, skabes sømløse rør gennem strækning og udhulning til mere lette og tyndere formål såsom cykler og væsketransport.

Produktionsmetoden låner meget til de forskellige konstruktioner af stålrøret. Ændring af diameter og tykkelse kan føre til forskelle i styrke og fleksibilitet for store projekter, såsom gastransportledninger og præcise instrumenter, såsom hypodermiske nåle.

Den lukkede struktur af et rør, hvad enten det er rundt, firkantet eller uanset form, kan passe til enhver anvendelse, der er nødvendigt, fra væskestrømmen til forebyggelse af korrosion.

Den trinvise teknikproces til svejste og sømløse stålrør

Den overordnede proces til fremstilling af stålrør involverer omdannelse af råstål til blokke, blomster, plader og plader (som alle er materialer, der kan svejses), skabe en rørledning på en produktionslinje og forme røret til et ønsket produkt.

••• Syed Hussain Ather

Oprettelse af blokke, blomster, plader og billetter

Jernmalm og koks, et kulstofrigt stof fra opvarmet kul, smeltes til et flydende stof i en ovn og sprænges derefter med ilt for at skabe smeltet stål. Dette materiale afkøles til blokke, store støbegods af stål til opbevaring og transport af materialer, der er formet mellem ruller under store mængder tryk.

Nogle blokke føres gennem stålruller, der strækker dem til tyndere, længere stykker for at skabe blomster, mellemprodukter mellem stål og jern. De rulles også ind i plader, stålstykker med rektangulære tværsnit gennem stablede ruller, der skærer pladerne i form.

Udformning af disse materialer i rør

Flere rullende enheder fladt ud - en proces, der kaldes coining - blomstrer i billets. Dette er metalstykker med runde eller firkantede tværsnit, som er endnu længere og tyndere. Flyvende saks skærer billetterne på nøjagtige positioner, så billetsene kan stables og formes til sømløst rør.

Plader opvarmes til ca. 2.200 grader Fahrenheit (1,204 grader celsius), indtil de er formbare og derefter tyndes i skelp, som er smalle båndstrimler op til 0,4 kilometer lange. Stålet rengøres derefter ved hjælp af tanke med svovlsyre efterfulgt af koldt og varmt vand og transporteres til rørfabrikker.

Udvikling af svejste og sømløse rør

Ved svejste rør lukker en afviklingsmaskine skelp og fører den gennem ruller for at få kanterne til at krølles og skabe rørformer. Svejseelektroder bruger en elektrisk strøm til at forsegle enderne sammen, før en højtryksrulle strammer den. Processen kan producere rør så hurtigt som 335,3 m (1 100 ft) pr. Minut.

Ved sømløse rør får en proces til opvarmning og højtryksvalsning af firkantede billets dem til at strække sig med et hul i midten. Rullemøller gennemborer røret for den ønskede tykkelse og form.

Yderligere behandling og galvanisering

Yderligere bearbejdning kan omfatte udretning, gevind (skæring af stramme riller i enderne af rør) eller dækning med en beskyttende olie af zink eller galvanisering for at forhindre rustning (eller hvad som helst der er nødvendigt til rørets formål). Galvanisering involverer normalt elektrokemiske og elektroaflejringsprocesser af zinkbelægninger for at beskytte metallet mod ætsende materiale såsom saltvand.

Processen virker til at afskrække skadelige oxidationsmidler i vand og luft. Zink fungerer som en anode til ilt til dannelse af zinkoxid, som reagerer med vand for at danne zinkhydroxid. Disse zinkhydroxidmolekyler danner zinkcarbonat, når de udsættes for kuldioxid. Endelig klæber et tyndt, uigennemtrængeligt, uopløseligt lag af zinkcarbonat på zink for at beskytte metallet.

En tyndere form, elektrogalvanisering, bruges generelt i bildele, der kræver rustisolering, således at varmdypen reducerer basismetallets styrke. Rustfrit stål oprettes, når rustfrie dele er galvaniseret til carbonstål.

Historien om rørfremstilling

••• Syed Hussain Ather

Mens svejste stålrør stammer fra den skotske ingeniør William Murdocks opfindelse af det kulbrændende lampesystem, der er lavet af tønder musketter til transport af kulgas i 1815, introduceredes sømløse rør indtil slutningen af ​​1880'erne til transport af benzin og olie.

I løbet af det 19. århundrede skabte ingeniører innovationer inden for rørfremstilling, inklusive ingeniør James Russells metode til at bruge en dråbehammer til at folde og samle flade jernstrimler, der blev opvarmet, indtil de kunne formes i 1824.

Allerede næste år skabte ingeniøren Comenius Whitehouse en bedre metode til rumpesvejsning, der involverede opvarmning af tynde jernplader, der blev krøllet ind i et rør og svejset i enderne. Whitehouse brugte en kegleformet åbning til at krølle kanterne til en rørform, inden de svejses i et rør.

Teknologien spredte sig inden for bilfremstillingsindustrien og ville også blive brugt til olie- og gastransport med yderligere gennembrud, såsom varmformende røralbuer for at producere bøjede rørprodukter mere effektivt og kontinuerlig rørformning i en konstant strøm.

I 1886 patenterede de tyske ingeniører Reinhard og Max Mannesmann den første rullende proces til oprettelse af sømløse rør fra forskellige stykker på deres fædres filfabrik i Remscheid. I 1890'erne opfandt duoen pilger-rulleprocessen, en metode til at reducere diameteren og vægtykkelsen af ​​stålrørene for at øge holdbarheden, som med deres andre teknikker ville danne "Mannesmann-processen" til at revolutionere feltet af stålrør ingeniørarbejde.

I 1960'erne Computer Numerical Control (CNC) -teknologi lader ingeniører bruge højfrekvente induktionsmaskiner til mere præcise resultater ved hjælp af computerdesignede kort til mere komplekst design, strammere bøjninger og tyndere vægge. Computerstøttet designsoftware vil fortsat dominere feltet med endnu større præcision.

Kraften i stålrør

Stålrørledninger kan generelt vare hundreder af år med stor modstand mod revner fra naturgas og forurenende stoffer samt mod påvirkninger med lav gennemtrængning af metan og brint. De kan isoleres med polyurethanskum (PU) for at spare på termisk energi, mens de forbliver stærke.

Kvalitetskontrolstrategier kan anvende metoder såsom anvendelse af røntgenstråler til at måle størrelsen på rørene og justere i overensstemmelse hermed for enhver observeret varians eller forskel. Dette sikrer, at rørledningerne er egnede til deres anvendelse, selv i varme eller våde miljøer.