Stålrör och tillverkningsprocesser

Introduktion

Tillkomsten av valsverkstekniken och dess utveckling under 1800-talets första hälft förebådade också den industriella tillverkningen av rör och rör. Ursprungligen formades rullade remsor av plåt till ett cirkulärt tvärsnitt genom trattarrangemang eller rullar, och sedan stum- eller överlappssvetsades i samma värme (smidesvetsprocess).

Mot slutet av seklet blev olika processer tillgängliga för tillverkning av sömlösa rör och produktionsvolymer ökade snabbt under en relativt kort period. Trots tillämpningen av andra svetsprocesser ledde den pågående utvecklingen och ytterligare förbättringen av de sömlösa teknikerna till att svetsade rör nästan helt pressades ut från marknaden, med resultatet att sömlösa rör och rör dominerade fram till andra världskriget.

Under den efterföljande perioden ledde resultaten av forskningen inom svetsteknik till en uppgång i det svetsade rörets förmögenhet, med ett spirande utvecklingsarbete som följd och en bred spridning av många rörsvetsprocesser. För närvarande står omkring två tredjedelar av stålrörsproduktionen i världen för svetsprocesser. Av denna siffra utgörs emellertid ungefär en fjärdedel av så kallade ledningsrör med stor diameter i storleksområden utanför de som är ekonomiskt lönsamma vid sömlös rör- och rörtillverkning.

Den tyska kommentaren är lysande...förhoppningsvis förstår du vad talaren säger och visar (-:

Sömlöst rör och rör

De huvudsakliga sömlösa rörtillverkningsprocesserna kom till i slutet av artonhundratalet. När patent och äganderätt upphörde, blev de olika parallella utvecklingar som ursprungligen eftersträvades mindre distinkta och deras individuella formningsstadier slogs samman till nya processer. Idag har den senaste tekniken utvecklats till en punkt där följande moderna högpresterande processer prioriteras:

Den kontinuerliga dornvalsningen och skjutbänksprocessen i storleksintervallet från ca. 21 till 178 mm ytterdiameter.

Den flerstativa pluggfräsen (MPM) med kontrollerad (begränsad) flytande dornstång och pluggfräsprocessen i storleksintervallet från ca. 140 till 406 mm ytterdiameter.

Cross roll piercing och pilger rolling processen i storleksintervallet från ca. 250 till 660 mm ytterdiameter.

Dornkvarnsprocessen

I dornkvarnsprocessen används en solid rund (billet). Den värms upp i en roterande härdsugn och genomborras sedan av en piercer. Det genomborrade ämnet eller det ihåliga skalet valsas av en dornkvarn för att minska ytterdiametern och väggtjockleken som bildar ett moderrör med flera längder. Moderröret värms upp och reduceras ytterligare till specificerade dimensioner av sträckreduceraren. Röret kyls sedan, skärs, rätas ut och utsätts för efterbehandling och inspektion före leverans.

* Obs: Processer markerade med en asterisk utförs specifikation och/eller kundkrav

Mannesmann pluggverksprocess

Plug Mill Process, en solid rund (billet) används. Den värms jämnt upp i den roterande härdvärmeugnen och genomborras sedan av en Mannesmann piercer. Det genomborrade ämnet eller ihåliga skalet är valsreducerad i ytterdiameter och väggtjocklek. Det rullade röret polerades samtidigt inuti och utvändigt av en upprullningsmaskin. Det upprullade röret dimensioneras sedan av en dimensioneringsfräs till de specificerade dimensionerna. Från detta steg går röret genom plattången. Denna process avslutar den varma bearbetningen av röret. Röret (kallas ett moderrör) blir efter slutbehandling och inspektion en färdig produkt.

Svetsade rör och rör

Ända sedan det blev möjligt att tillverka remsa och plåt har man ständigt försökt böja materialet och koppla ihop dess kanter för att tillverka rör och rör. Detta ledde till utvecklingen av den äldsta svetsprocessen, smidessvetsningen, som går tillbaka över 150 år.

År 1825 beviljades den brittiska järnvaruhandlaren James Whitehouse patent för tillverkning av svetsade rör. Processen bestod av att smide individuella metallplåtar över en dorn för att producera ett rör med öppen söm, och sedan värmde de matchande kanterna på den öppna sömmen och svetsade dem genom att pressa ihop dem mekaniskt i en dragbänk.

Tekniken utvecklades till den punkt där band kunde formas och svetsas i en svetsugn. Utvecklingen av detta stumsvetskoncept kulminerade 1931 i Fretz-Moon-processen som utarbetades av J. Moon, en amerikan, och hans tyska kollega Fretz.

Svetslinjer som använder denna process fungerar fortfarande framgångsrikt idag vid tillverkning av rör upp till ytterdiametrar på ca. 114 mm. Bortsett från denna varmtryckssvetsteknik, där bandet värms upp i en ugn till svetstemperatur, utarbetades flera andra processer av amerikanen E. Thomson mellan åren 1886 och 1890 som gjorde att metaller kunde svetsas elektriskt. Grunden för detta var den egenskap som upptäcktes av James P. Joule varvid en elektrisk ström passerar genom en ledare gör att den värms upp på grund av dess elektriska motstånd.

År 1898 beviljades Standard Tool Company, USA, ett patent som täcker tillämpningen av elektrisk motståndssvetsning för tillverkning av rör och rör. Produktionen av elektriskt motståndssvetsade rör och rör fick ett avsevärt uppsving i USA, och mycket senare i Tyskland, efter etableringen av kontinuerliga varmbandsvalsverk för tillverkning av det bulkutgångsmaterial som är nödvändigt för storskalig tillverkning. Under andra världskriget uppfanns en argonbågsvetsningsprocess – återigen i USA – som möjliggjorde effektiv svetsning av magnesium i flygplanskonstruktioner.

Som en konsekvens av denna utveckling utvecklades olika gasskyddade svetsprocesser, främst för tillverkning av rostfria stålrör. Efter den långtgående utveckling som skett inom energisektorn under de senaste 30 åren, och den resulterande konstruktionen av stora -kapacitet för långväga rörledningar, har den nedsänkta bågsvetsningsprocessen fått en ledande position för svetsning av ledningsrör med diametrar uppåt ca. 500 mm.

Elektrisk svetsrörskvarn

Stålremsa i spole, som har slits upp i önskad bredd från bred remsa, formas av en serie formningsrullar till ett skal med flera längder. De längsgående kanterna sammanfogas kontinuerligt av högfrekvent motstånd/induktionssvetsning.
Svetsen av skal med flera längder huvudbehandlas sedan elektriskt, dimensioneras och kapas till specificerade längder av en flygande kapmaskin. Det avskurna röret är rätat och fyrkantigt i båda ändar.
Dessa operationer följs av ultraljudsinspektion eller hydrostatisk testning.