Čelične cijevi i procesi proizvodnje

Uvod

Pojava tehnologije valjaonice i njezin razvoj tijekom prve polovice devetnaestog stoljeća također je nagovijestio industrijsku proizvodnju cijevi. U početku su se valjane trake lima oblikovale u kružni poprečni presjek pomoću lijevka ili valjaka, a zatim sučeono ili preklopno zavarene istom toplinom (postupak kovačkog zavarivanja).

Krajem stoljeća postali su dostupni različiti procesi za proizvodnju bešavnih cijevi, s naglim porastom proizvodnje u relativno kratkom razdoblju. Unatoč primjeni drugih postupaka zavarivanja, kontinuirani razvoj i daljnje usavršavanje bešavnih tehnika doveli su do toga da su šavne cijevi gotovo potpuno istisnute s tržišta, tako da su bešavne cijevi dominirale sve do Drugog svjetskog rata.

Tijekom razdoblja koje je uslijedilo, rezultati istraživanja tehnologije zavarivanja doveli su do preokreta u sudbini zavarenih cijevi, s rastućim razvojnim radom koji je uslijedio i širokim širenjem brojnih postupaka zavarivanja cijevi. Trenutačno se oko dvije trećine proizvodnje čeličnih cijevi u svijetu odnosi na postupke zavarivanja. Od ove brojke, međutim, oko jedna četvrtina ima oblik takozvanih cijevi velikog promjera u rasponima veličina izvan onih koji su ekonomski isplativi u proizvodnji bešavnih cijevi.

Njemački komentar je briljantan… nadamo se da razumijete što govornik govori i pokazuje (-:

Bešavne cijevi

Glavni procesi proizvodnje bešavnih cijevi pojavili su se krajem devetnaestog stoljeća. Kako su patentna i vlasnička prava isticala, različiti paralelni razvoji kojima se u početku težilo postali su manje jasni, a njihove pojedinačne faze oblikovanja stopljene su u nove procese. Danas se stanje tehnike razvilo do te mjere da se prednost daje sljedećim modernim procesima visokih performansi:

Kontinuirani postupak valjanja trna i postupak potisnog stola u rasponu veličina od cca. 21 do 178 mm vanjskog promjera.

Mlin s više postolja (MPM) s kontroliranom (ograničenom) plutajućom šipkom igla i postupkom mlina s čepom u rasponu veličina od cca. 140 do 406 mm vanjskog promjera.

Cross roll piercing i pilger proces valjanja u rasponu veličina od cca. 250 do 660 mm vanjskog promjera.

Proces mlina s trnom

U postupku glodanja s trnom koristi se čvrsti okrugli komad (gredica). Zagrijava se u peći s rotirajućim ognjištem i zatim probija bušilicom. Probušenu gredicu ili šuplju ljusku valja valjaonica s trnom kako bi se smanjio vanjski promjer i debljina stjenke čime se formira matična cijev više duljina. Matična cijev se ponovno zagrijava i dalje reducira na određene dimenzije reduktorom istezanja. Cijev se zatim hladi, reže, ravna i podvrgava završnoj obradi i inspekciji prije otpreme.

* Napomena: Procesi označeni zvjezdicom provode se prema specifikaciji i/ili zahtjevima korisnika

Mannesmannov postupak mlina s čepovima

Plug Mill Process, koristi se čvrsti krug (billet). Jednoliko se zagrijava u peći za grijanje s rotirajućim ognjištem, a zatim probija Mannesmannovom bušilicom. Probušenoj trupci ili šupljoj ljusci valjano se smanjuju vanjski promjer i debljina stijenke. Smotana cijev istovremeno je brunirana iznutra i izvana strojem za namotavanje. Namotana cijev se zatim dimenzionira u mlinu za dimenzioniranje na specificirane dimenzije. Od ovog koraka cijev prolazi kroz ispravljač. Ovaj proces dovršava vruću obradu cijevi. Cijev (koja se naziva matična cijev) nakon dorade i pregleda postaje gotov proizvod.

Zavarene cijevi

Otkako je postalo moguće proizvoditi trake i ploče, ljudi su stalno pokušavali saviti materijal i spojiti njegove rubove kako bi proizveli cijev. To je dovelo do razvoja najstarijeg postupka zavarivanja, onog kovačkog zavarivanja, koji traje više od 150 godina.

Godine 1825. britanski trgovac željezom James Whitehouse dobio je patent za proizvodnju zavarenih cijevi. Proces se sastojao od kovanja pojedinačnih metalnih ploča preko igle kako bi se proizvela cijev s otvorenim šavom, a zatim zagrijavanja spojnih rubova otvorenog šavova i njihovog zavarivanja mehaničkim pritiskom zajedno na stolu za izvlačenje.

Tehnologija se razvila do te mjere da se traka može oblikovati i zavarivati ​​u jednom prolazu u peći za zavarivanje. Razvoj ovog koncepta sučeonog zavarivanja kulminirao je 1931. Fretz-Moon procesom koji su osmislili J. Moon, Amerikanac, i njegov njemački kolega Fretz.

Linije za zavarivanje koje koriste ovaj proces i danas uspješno rade u proizvodnji cijevi do vanjskog promjera od cca. 114 mm. Osim ove tehnike vrućeg tlačnog zavarivanja, kod koje se traka zagrijava u peći do temperature zavarivanja, Amerikanac E. Thomson je između 1886. i 1890. osmislio nekoliko drugih postupaka koji su omogućili električno zavarivanje metala. Osnova za to bilo je svojstvo koje je otkrio James P. Joule, pri čemu prolazak električne struje kroz vodič uzrokuje njegovo zagrijavanje zbog njegovog električnog otpora.

Godine 1898., Standard Tool Company, SAD, dobila je patent koji pokriva primjenu elektrootpornog zavarivanja za proizvodnju cijevi. Proizvodnja elektrootporno zavarenih cijevi dobila je značajan poticaj u Sjedinjenim Američkim Državama, a mnogo kasnije iu Njemačkoj, nakon uspostave kontinuiranih valjaonica za vruće valjanje traka za proizvodnju masovnog početnog materijala potrebnog za proizvodnju velikih serija. Tijekom Drugog svjetskog rata izumljen je postupak zavarivanja argonom – ponovno u Sjedinjenim Državama – koji je omogućio učinkovito zavarivanje magnezija u konstrukciji zrakoplova.

Kao posljedica ovog razvoja, razvijeni su različiti postupci zavarivanja u zaštiti plina, prvenstveno za proizvodnju cijevi od nehrđajućeg čelika. Slijedeći dalekosežne razvoje koji su se dogodili u energetskom sektoru u posljednjih 30 godina, i rezultirajuću izgradnju velikih -kapacitet cjevovoda na velikim udaljenostima, postupak zavarivanja pod praškom zauzeo je položaj nadmoći za zavarivanje cjevovoda promjera većeg od cca. 500 mm.

Mlin za električne zavarene cijevi

Čelična traka u kolutu, koja je iz široke trake izrezana na potrebnu širinu, oblikuje se nizom valjaka za oblikovanje u ljusku više duljina. Uzdužni rubovi su kontinuirano spojeni visokofrekventnim otpornim/indukcijskim zavarivanjem.
Zavar višestruke duljine ljuske zatim se električno obrađuje, dimenzionira i reže na određene duljine pomoću letećeg stroja za rezanje. Odrezana cijev se ispravlja i zaokružuje na oba kraja.
Nakon ovih operacija slijedi ultrazvučni pregled ili hidrostatsko ispitivanje.