Χαλυβδοσωλήνες και διεργασίες κατασκευής

Εισαγωγή

Η έλευση της τεχνολογίας του ελασματουργείου και η ανάπτυξή της κατά το πρώτο μισό του δέκατου ένατου αιώνα προανήγγειλε επίσης τη βιομηχανική κατασκευή σωλήνων και σωλήνων. Αρχικά, οι ελασματοποιημένες λωρίδες του φύλλου διαμορφώθηκαν σε κυκλική διατομή με διατάξεις χοάνης ή κυλίνδρους και στη συνέχεια συγκολλήθηκαν με την ίδια θερμότητα (διεργασία σφυρηλάτησης συγκόλλησης).

Προς το τέλος του αιώνα, έγιναν διαθέσιμες διάφορες διαδικασίες για την κατασκευή σωλήνων και σωλήνων χωρίς συγκόλληση, με τους όγκους παραγωγής να αυξάνονται γρήγορα σε σχετικά σύντομη περίοδο. Παρά την εφαρμογή άλλων διαδικασιών συγκόλλησης, η συνεχιζόμενη ανάπτυξη και περαιτέρω βελτίωση των τεχνικών χωρίς ραφή οδήγησε στην εξάλειψη του συγκολλημένου σωλήνα σχεδόν εντελώς από την αγορά, με αποτέλεσμα ο σωλήνας και ο σωλήνας χωρίς ραφή να κυριαρχούν μέχρι τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.

Κατά τη διάρκεια της επόμενης περιόδου, τα αποτελέσματα της έρευνας στην τεχνολογία συγκόλλησης οδήγησαν σε μια ανάκαμψη της τύχης του συγκολλημένου σωλήνα, με την εκρηκτική ανάπτυξη που ακολούθησε και την ευρεία διάδοση πολυάριθμων διαδικασιών συγκόλλησης σωλήνων. Επί του παρόντος, περίπου τα δύο τρίτα της παραγωγής χαλύβδινων σωλήνων στον κόσμο αντιπροσωπεύονται από διεργασίες συγκόλλησης. Από αυτό το ποσοστό, ωστόσο, περίπου το ένα τέταρτο έχει τη μορφή του λεγόμενου σωλήνα μεγάλης διαμέτρου σε εύρος μεγεθών εκτός εκείνων που είναι οικονομικά βιώσιμα στην κατασκευή σωλήνων και σωλήνων χωρίς συγκόλληση.

Ο γερμανικός σχολιασμός είναι εξαιρετικός…ελπίζω να καταλαβαίνεις τι λέει και τι δείχνει ο ομιλητής (-:

Σωλήνας και σωλήνας χωρίς ραφή

Οι κύριες διαδικασίες κατασκευής σωλήνων χωρίς συγκόλληση εμφανίστηκαν προς τα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα. Καθώς έληξαν τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας και τα ιδιοκτησιακά δικαιώματα, οι διάφορες παράλληλες εξελίξεις που επιδιώκονταν αρχικά έγιναν λιγότερο διακριτές και τα επιμέρους στάδια διαμόρφωσης τους συγχωνεύτηκαν σε νέες διαδικασίες. Σήμερα, η τελευταία λέξη της τεχνολογίας έχει εξελιχθεί σε σημείο που να προτιμώνται οι ακόλουθες σύγχρονες διαδικασίες υψηλής απόδοσης:

Η διαδικασία συνεχούς κύλισης ατράκτου και η διαδικασία πάγκου ώθησης σε μέγεθος κυμαίνονται από περίπου. Εξωτερική διάμετρος 21 έως 178 mm.

Ο μύλος βύσματος πολλαπλών στηριγμάτων (MPM) με ελεγχόμενη (περιορισμένη) πλωτή ράβδο ατράκτου και η διαδικασία μύλου βύσματος στο εύρος μεγεθών από περίπου. Εξωτερική διάμετρος 140 έως 406 mm.

Η διαδικασία διάτρησης και κύλισης σταυρωτού κυλίνδρου σε μέγεθος από περίπου. Εξωτερική διάμετρος 250 έως 660 mm.

Διαδικασία μύλου μανδρελίου

Στη διεργασία μύλου μανδρελίου, χρησιμοποιείται ένα συμπαγές στρογγυλό (μπιλέ). Θερμαίνεται σε κλίβανο θέρμανσης με περιστροφική εστία και στη συνέχεια τρυπιέται από τρυπητή. Το τρυπημένο μπιλιέτα ή το κοίλο κέλυφος τυλίγεται από έναν μύλο με μαντρέλι για να μειωθεί η εξωτερική διάμετρος και το πάχος του τοιχώματος που σχηματίζει έναν μητρικό σωλήνα πολλαπλών μήκων. Ο μητρικός σωλήνας ξαναθερμαίνεται και μειώνεται περαιτέρω σε καθορισμένες διαστάσεις από τον μειωτήρα τεντώματος. Στη συνέχεια, ο σωλήνας ψύχεται, κόβεται, ισιώνεται και υποβάλλεται σε διαδικασίες φινιρίσματος και επιθεώρησης πριν από την αποστολή.

* Σημείωση: Οι διεργασίες που σημειώνονται με αστερίσκο διενεργούνται με προδιαγραφές ή/και απαιτήσεις πελατών

Διαδικασία μύλου βύσματος Mannesmann

Plug Mill Process, χρησιμοποιείται ένα συμπαγές στρογγυλό (μπιλιέτα). Θερμαίνεται ομοιόμορφα στον κλίβανο θέρμανσης με περιστροφική εστία και στη συνέχεια τρυπιέται από τρυπητή Mannesmann. Το διάτρητο κάλυμμα ή το κοίλο κέλυφος μειώνεται σε ρολό σε εξωτερική διάμετρο και πάχος τοιχώματος. Ο τυλιγμένος σωλήνας λειάνθηκε ταυτόχρονα εσωτερικά και εξωτερικά από μια μηχανή περιτύλιξης. Στη συνέχεια, ο κυλινδρικός σωλήνας διαμορφώνεται από έναν μύλο ταξινόμησης μεγέθους στις καθορισμένες διαστάσεις. Από αυτό το βήμα ο σωλήνας περνά από τον ισιωτικό. Αυτή η διαδικασία ολοκληρώνει τη θερμή εργασία του σωλήνα. Ο σωλήνας (που αναφέρεται ως μητρικός σωλήνας) μετά το φινίρισμα και την επιθεώρηση, γίνεται τελικό προϊόν.

Συγκολλημένος σωλήνας και σωλήνας

Από τότε που κατέστη δυνατή η κατασκευή λωρίδων και πλάκας, οι άνθρωποι προσπαθούσαν συνεχώς να λυγίσουν το υλικό και να συνδέσουν τις άκρες του για να κατασκευάσουν σωλήνα και σωλήνα. Αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη της παλαιότερης διαδικασίας συγκόλλησης, αυτή της σφυρηλάτησης συγκόλλησης, η οποία χρονολογείται πάνω από 150 χρόνια.

Το 1825, ο Βρετανός έμπορος σιδηρικών James Whitehouse έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την κατασκευή συγκολλημένων σωλήνων. Η διαδικασία συνίστατο στη σφυρηλάτηση μεμονωμένων μεταλλικών πλακών πάνω από έναν άξονα για να παραχθεί ένας σωλήνας ανοιχτής ραφής, και στη συνέχεια να θερμανθούν τα άκρα ζευγαρώματος της ανοιχτής ραφής και να συγκολληθούν πιέζοντάς τα μεταξύ τους μηχανικά σε έναν πάγκο έλξης.

Η τεχνολογία εξελίχθηκε στο σημείο όπου η λωρίδα μπορούσε να σχηματιστεί και να συγκολληθεί με ένα πέρασμα σε έναν κλίβανο συγκόλλησης. Η ανάπτυξη αυτής της ιδέας συγκόλλησης άκρου κορυφώθηκε το 1931 με τη διαδικασία Fretz-Moon που επινοήθηκε από τον J. Moon, έναν Αμερικανό, και τον Γερμανό συνάδελφό του Fretz.

Οι γραμμές συγκόλλησης που χρησιμοποιούν αυτή τη διαδικασία εξακολουθούν να λειτουργούν με επιτυχία σήμερα στην κατασκευή σωλήνων έως εξωτερικές διαμέτρους περίπου. 114 χλστ. Εκτός από αυτήν την τεχνική συγκόλλησης με θερμή πίεση, στην οποία η λωρίδα θερμαίνεται σε κλίβανο σε θερμοκρασία συγκόλλησης, διάφορες άλλες διαδικασίες επινοήθηκαν από τον Αμερικανό Ε. Thomson μεταξύ των ετών 1886 και 1890 που επέτρεψαν την ηλεκτρική συγκόλληση μετάλλων. Η βάση για αυτό ήταν η ιδιότητα που ανακάλυψε ο James P. Joule, σύμφωνα με την οποία η διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος μέσω ενός αγωγού προκαλεί τη θέρμανση του λόγω της ηλεκτρικής του αντίστασης.

Το 1898, η Standard Tool Company, ΗΠΑ, έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που καλύπτει την εφαρμογή συγκόλλησης ηλεκτρικής αντίστασης για την κατασκευή σωλήνων και σωλήνων. Η παραγωγή ηλεκτροσυγκολλημένων σωλήνων και σωλήνων ηλεκτρικής αντίστασης έλαβε σημαντική ώθηση στις Ηνωμένες Πολιτείες και πολύ αργότερα στη Γερμανία, μετά την ίδρυση ελασμάτων συνεχούς θερμής ταινίας για την παραγωγή της πρώτης ύλης χύδην που είναι απαραίτητη για μεγάλης κλίμακας κατασκευή. Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, εφευρέθηκε μια διαδικασία συγκόλλησης με τόξο αργού - και πάλι στις Ηνωμένες Πολιτείες - η οποία επέτρεψε την αποτελεσματική συγκόλληση μαγνησίου στην κατασκευή αεροσκαφών.

Ως συνέπεια αυτής της εξέλιξης, αναπτύχθηκαν διάφορες διεργασίες συγκόλλησης με θωράκιση αερίου, κυρίως για την παραγωγή σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα. Μετά τις εκτεταμένες εξελίξεις που έχουν σημειωθεί στον ενεργειακό τομέα τα τελευταία 30 χρόνια και τη συνακόλουθη κατασκευή μεγάλων -με χωρητικότητα αγωγών μεγάλων αποστάσεων, η διαδικασία συγκόλλησης με βυθισμένο τόξο έχει κερδίσει μια θέση εξέχουσας θέσης για τη συγκόλληση σωλήνων γραμμής διαμέτρους πάνω από περίπου. 500 χλστ.

Ηλεκτρικός μύλος σωλήνων συγκόλλησης

Η χαλύβδινη λωρίδα σε πηνίο, η οποία έχει σχιστεί στο απαιτούμενο πλάτος από τη φαρδιά λωρίδα, διαμορφώνεται από μια σειρά κυλίνδρων διαμόρφωσης σε ένα κέλυφος πολλαπλών μήκων. Οι διαμήκεις άκρες ενώνονται συνεχώς με αντίσταση υψηλής συχνότητας/επαγωγική συγκόλληση.
Στη συνέχεια, η συγκόλληση του κελύφους πολλαπλών μήκων υποβάλλεται σε ηλεκτρική επεξεργασία με κεφαλή, διαστασιολογείται και κόβεται σε καθορισμένα μήκη από μια ιπτάμενη μηχανή αποκοπής. Ο κομμένος σωλήνας ισιώνεται και τετραγωνίζεται και στα δύο άκρα.
Αυτές οι εργασίες ακολουθούνται από επιθεώρηση με υπερήχους ή υδροστατική δοκιμή.