Oceľové rúry a výrobné procesy

Úvod

Nástup technológie valcovní a jej rozvoj v prvej polovici 19. storočia predznamenal aj priemyselnú výrobu rúr a rúr. Spočiatku boli valcované pásy plechu tvarované do kruhového prierezu lievikovým usporiadaním alebo valcami a potom boli zvarené na tupo alebo preplátovaním rovnakým teplom (proces kováčskeho zvárania).

Ku koncu storočia sa stali dostupnými rôzne procesy na výrobu bezšvíkových rúr a rúrok, pričom objemy výroby rýchlo rástli počas relatívne krátkeho obdobia. Napriek aplikovaniu iných zváracích procesov neustály vývoj a ďalšie zdokonaľovanie bezšvíkových techník viedli k tomu, že zvárané rúry boli takmer úplne vytlačené z trhu, čo malo za následok, že bezšvíkové rúry a rúry dominovali až do druhej svetovej vojny.

V nasledujúcom období viedli výsledky výskumu technológie zvárania k obratu v prosperite zváraných rúr, s narastajúcou vývojovou prácou a širokým rozšírením mnohých procesov zvárania rúr. V súčasnosti približne dve tretiny výroby oceľových rúr na svete tvoria procesy zvárania. Z tohto čísla však asi jedna štvrtina má formu takzvaných veľkopriemerových potrubných rúrok v rozsahu veľkostí mimo rozsahov, ktoré sú ekonomicky životaschopné pri výrobe bezšvíkových rúr a rúr.

Nemecký komentár je skvelý...dúfame, že rozumiete tomu, čo hovoriaci hovorí a ukazuje (-:

Bezšvíkové rúry a rúrky

Hlavné výrobné procesy bezšvíkových rúr sa začali objavovať koncom devätnásteho storočia. Po vypršaní patentových a vlastníckych práv sa rôzne súbežné vývojové trendy, ktoré sa pôvodne sledovali, zmenšili a ich jednotlivé formovacie stupne sa zlúčili do nových procesov. Dnes sa stav techniky rozvinul do bodu, kedy sa uprednostňujú tieto moderné vysokovýkonné procesy:

Kontinuálny proces valcovania tŕňa a proces tlačenej stolice v rozsahu veľkostí od cca. Vonkajší priemer 21 až 178 mm.

Viacstojanová zátková fréza (MPM) s riadenou (obmedzenou) plávajúcou tŕňovou tyčou a proces zátkovej frézy v rozsahu veľkostí od cca. Vonkajší priemer 140 až 406 mm.

Proces prepichovania krížovým valcom a valcovania pútnikom v rozsahu veľkostí od cca. Vonkajší priemer 250 až 660 mm.

Proces tŕňového mlyna

V procese tŕňového mlyna sa používa plný kruh (predvalok). Ohrieva sa v rotačnej nístejovej ohrievacej peci a následne sa prepichuje prepichovačom. Prederavený predvalok alebo dutá škrupina sa valcuje tŕňovým mlynom, aby sa zmenšil vonkajší priemer a hrúbka steny, čím sa vytvorí materská rúrka s viacerými dĺžkami. Materská trubica sa znovu zahreje a ďalej sa redukuje na špecifikované rozmery pomocou reduktora natiahnutia. Rúrka sa potom ochladí, nareže, narovná a pred odoslaním sa podrobí dokončovacím a kontrolným procesom.

* Poznámka: Procesy označené hviezdičkou sú vykonávané špecifikácie a/alebo požiadavky zákazníka

Mannesmannov proces zátkového mlyna

Proces Plug Mill Process, používa sa plný kruh (sochor). Rovnomerne sa zahrieva v rotačnej nístejovej ohrievacej peci a potom sa prepichne Mannesmannovým dierovačom. Prepichnutý predvalok alebo dutá škrupina sa valcovaním zmenší na vonkajší priemer a hrúbku steny. Valcovaná rúrka súčasne leštená zvnútra aj zvonka navíjacím strojom. Navinutá rúrka je potom dimenzovaná kalibračnou frézou na špecifikované rozmery. Od tohto kroku rúrka prechádza rovnačkou. Týmto procesom sa dokončí horúce spracovanie rúrky. Rúrka (označovaná ako materská rúrka) sa po dokončení a kontrole stáva hotovým výrobkom.

Zvárané rúry a rúrky

Odkedy bolo možné vyrábať pásy a dosky, ľudia sa neustále pokúšali ohýbať materiál a spájať jeho okraje, aby sa vyrobili rúry a rúrky. To viedlo k vývoju najstaršieho zváracieho procesu, kováčskeho zvárania, ktorý má viac ako 150 rokov.

V roku 1825 získal britský obchodník so železiarskym tovarom James Whitehouse patent na výrobu zváraných rúr. Proces pozostával z kovania jednotlivých kovových plátov cez tŕň, aby sa vytvorila rúra s otvoreným švom, a potom zohrievania lícujúcich hrán otvoreného švu a ich zvárania ich mechanickým stlačením k sebe na preťahovacej stolici.

Technológia sa vyvinula do bodu, kedy bolo možné pás formovať a zvárať v jednom priechode vo zváracej peci. Vývoj tohto konceptu zvárania na tupo vyvrcholil v roku 1931 Fretz-Moonovým procesom, ktorý navrhli Američan J. Moon a jeho nemecký kolega Fretz.

Zváracie linky využívajúce tento proces úspešne fungujú dodnes pri výrobe rúr do vonkajších priemerov cca. 114 mm. Okrem tejto techniky zvárania tlakom za tepla, pri ktorej sa pás zahrieva v peci na zváraciu teplotu, vyvinul Američan E. Thomson v rokoch 1886 až 1890 niekoľko ďalších procesov umožňujúcich elektrické zváranie kovov. Základom toho bola vlastnosť objavená Jamesom P. Jouleom, pričom prechod elektrického prúdu cez vodič spôsobuje jeho zahrievanie v dôsledku jeho elektrického odporu.

V roku 1898 bol spoločnosti Standard Tool Company v USA udelený patent na použitie elektrického odporového zvárania na výrobu rúr a rúr. Výroba elektricky odporovo zváraných rúr a rúrok zaznamenala značný rozmach v Spojených štátoch a oveľa neskôr v Nemecku, po zriadení kontinuálnych valcovní na pásy za tepla na výrobu sypkého východiskového materiálu potrebného pre veľkovýrobu. Počas druhej svetovej vojny bol vynájdený proces zvárania argónovým oblúkom – opäť v Spojených štátoch – ktorý umožnil efektívne zváranie horčíka pri konštrukcii lietadiel.

V dôsledku tohto vývoja boli vyvinuté rôzne postupy zvárania v ochrannej atmosfére plynu, predovšetkým na výrobu rúr z nehrdzavejúcej ocele. -kapacitné diaľkové potrubia, proces zvárania pod tavivom si vydobyl prvenstvo pri zváraní potrubných potrubí od priemerov od cca. 500 mm.

Elektrický zvarový potrubný mlyn

Oceľový pás vo zvitku, ktorý bol narezaný na požadovanú šírku zo širokého pásu, je tvarovaný sériou tvarovacích valcov do viacdĺžkového plášťa. Pozdĺžne hrany sú kontinuálne spojené vysokofrekvenčným odporovým/indukčným zváraním.
Zvar škrupiny s viacerými dĺžkami je potom elektricky upravený, dimenzovaný a narezaný na špecifikované dĺžky letiacim rezacím strojom. Rezaná rúrka sa na oboch koncoch narovná a zarovná.
Po týchto operáciách nasleduje ultrazvuková kontrola alebo hydrostatické testovanie.