Сталеві труби та виробничі процеси

вступ

Поява технології прокатних станів та її розвиток у першій половині дев’ятнадцятого століття також вплинули на промислове виробництво труб. Спочатку катані смуги листа формували в круглий поперечний переріз за допомогою воронкоподібних механізмів або валків, а потім зварювали встик або внахлест при тій же температурі (процес ковальського зварювання).

Ближче до кінця століття для виробництва безшовних труб стали доступними різні процеси, при цьому обсяги виробництва швидко зросли за відносно короткий період. Незважаючи на застосування інших процесів зварювання, постійний розвиток і подальше вдосконалення безшовних технологій призвели до того, що зварні труби були майже повністю витіснені з ринку, в результаті чого безшовні труби домінували аж до Другої світової війни.

Протягом наступного періоду результати досліджень технології зварювання призвели до зростання успіху зварних труб, що призвело до розквіту дослідницької роботи та широкого поширення численних процесів зварювання труб. В даний час близько двох третин виробництва сталевих труб у світі припадає на процеси зварювання. З цієї цифри, однак, приблизно одна чверть має форму так званих лінійних труб великого діаметру в діапазоні розмірів, що не є економічно життєздатним у виробництві безшовних труб.

Німецький коментар чудовий… сподіваюся, ви розумієте, що говорить і показує спікер (-:

Безшовні труби

Основні процеси виробництва безшовних труб з’явилися наприкінці дев’ятнадцятого століття. Оскільки термін дії патентів і прав власності закінчився, різноманітні паралельні розробки, які спочатку здійснювалися, стали менш виразними, а їхні окремі стадії формування були злиті в нові процеси. Сьогодні рівень техніки розвинувся до того, що перевага надається таким сучасним високопродуктивним процесам:

Безперервний процес прокатки оправки та процес штовхання в діапазоні розмірів від прибл. Зовнішній діаметр від 21 до 178 мм.

Багатоклітевий прокатний стан (MPM) з контрольованою (обмеженою) плаваючою оправкою та процес прокатного стану в діапазоні розмірів від прибл. Зовнішній діаметр від 140 до 406 мм.

Процес поперечного проколювання та прокатки пілінгів у діапазоні розмірів від прибл. Зовнішній діаметр від 250 до 660 мм.

Процес млина на оправці

У процесі фрезерування на оправці використовується суцільна кругла заготовка. Його нагрівають у печі з обертовим подом, а потім проколюють прошивкою. Перфорована заготовка або порожниста оболонка прокочується станом на оправці, щоб зменшити зовнішній діаметр і товщину стінки, що утворює материнську трубу кількох довжин. Матинська труба повторно нагрівається і далі зменшується до заданих розмірів редуктором розтягування. Потім трубу охолоджують, розрізають, випрямляють і піддають фінішній обробці та перевірці перед відправленням.

* Примітка. Процеси, позначені зірочкою, відповідають специфікації та/або вимогам замовника

Процес пробкового млина Mannesmann

Використовується суцільний круглий (заготовка). Його рівномірно нагрівають у нагрівальній печі з обертовим подом, а потім проколюють прошивкою Mannesmann. Перфорована заготовка або порожниста оболонка розкочується за зовнішнім діаметром і товщиною стінки. Катану трубу одночасно полірують зсередини та зовні за допомогою машини для намотування. Змотану трубу потім сортують на калібрувальному стані до заданих розмірів. З цього кроку трубка проходить через випрямляч. Цей процес завершує гарячу обробку труби. Трубка (називається материнською трубкою) після обробки та перевірки стає готовим продуктом.

Зварні труби

З тих пір, як стало можливим виготовляти смуги та пластини, люди постійно намагалися зігнути матеріал і з’єднати його краї, щоб виготовити труби. Це призвело до розробки найстарішого процесу зварювання, ковальського зварювання, якому вже більше 150 років.

У 1825 році британський торговець залізними виробами Джеймс Уайтхаус отримав патент на виробництво зварних труб. Процес складався з кування окремих металевих пластин на оправці для виготовлення труби з відкритим швом, а потім нагрівання сполучених країв відкритого шва та зварювання їх шляхом механічного стиснення разом у волочильному верстаті.

Технологія розвинулася до такого стану, коли смугу можна було формувати та зварювати за один прохід у зварювальній печі. Розвиток цієї концепції стикового зварювання досяг кульмінації в 1931 році в процесі Фреца-Муна, розробленому американцем Дж. Муном і його німецьким колегою Фрецем.

Зварювальні лінії, що використовують цей процес, успішно працюють і сьогодні у виробництві труб із зовнішнім діаметром прибл. 114 мм. Окрім цієї техніки гарячого зварювання тиском, за якої стрічка нагрівається в печі до температури зварювання, американець Е. Томсон між 1886 і 1890 роками розробив кілька інших процесів, які дозволяли зварювати метали електричним способом. Основою для цього стала властивість, відкрита Джеймсом П. Джоулем, згідно з якою проходження електричного струму через провідник спричиняє його нагрівання через його електричний опір.

У 1898 році компанія Standard Tool Company, США, отримала патент на застосування електричного контактного зварювання для виробництва труб. Виробництво труб і труб, зварених електричним струмом, отримало значний розвиток у Сполучених Штатах, а значно пізніше в Німеччині після створення станів безперервної гарячої прокатки смуг для виробництва основного вихідного матеріалу, необхідного для великомасштабного виробництва. Під час Другої світової війни був винайдений процес аргонодугового зварювання – знову ж таки в Сполучених Штатах – який дозволив ефективне зварювання магнію в авіабудуванні.

Як наслідок цього розвитку, були розроблені різні процеси зварювання в захисному газі, переважно для виробництва труб з нержавіючої сталі. Після далекосяжних подій, які відбулися в енергетичному секторі за останні 30 років, і, як наслідок, будівництва великих -пропускна здатність магістральних трубопроводів, процес зварювання під флюсом отримав перевагу для зварювання лінійних труб діаметром більше прибл. 500 мм.

Електрозварювальний трубопрокатний стан

Сталева смуга в рулонах, яка була нарізана на необхідну ширину з широкої смуги, формується серією формувальних валків у оболонку кількох довжин. Поздовжні краї безперервно з’єднуються високочастотним опорним/індукційним зварюванням.
Зварювальний шов оболонки з кількома довжинами потім піддається електричній обробці головки, розміру та розрізання на задану довжину за допомогою верстату для відрізання. Відрізану трубу випрямляють і підстригають з обох кінців.
Ці операції супроводжуються ультразвуковим контролем або гідростатичним випробуванням.