لوله های فولادی چگونه ساخته می شوند؟

[rkiahoseyni]

مقدمه:
لوله های فولادی که از مواد خام از جمله آهن، آلومینیوم، کربن، منگنز، تیتانیوم، وانادیم و زیرکونیوم ساخته شده اند، برای تولید لوله برای کاربردهای سیستم های گرمایش و لوله کشی، مهندسی بزرگراه، خودروسازی و حتی پزشکی (برای ایمپلنت های جراحی و دریچه های قلب) از اهمیت زیادی برخوردار هستند. با توجه به توسعه آنها به پیشرفت های مهندسی مربوط به دهه 1800، روش های ساخت آنها با طرح های مختلف برای اهداف بی شماری مطابقت دارد.
لوله های فولادی را می توان با جوشکاری یا با استفاده از یک فرآیند بدون درز برای اهداف مختلف ساخت. فرآیند ساخت لوله، که در طول قرن ها انجام شده است، شامل استفاده مواد از آلومینیوم تا زیرکونیوم در مراحل مختلف از مواد خام تا یک محصول نهایی است که در تاریخ از پزشکی تا تولید کاربرد داشته است.

تولید جوشی در مقابل تولید بدون درز در فرآیند ساخت لوله:
لوله های فولادی، از ساخت خودرو گرفته تا لوله های گاز، می توانند از آلیاژها و فلزات ساخته شده از عناصر شیمیایی مختلف جوش داده شوند یا به طور یکپارچه از یک کوره ذوب ساخته شوند. در حالی که لوله‌های جوش داده شده از طریق روش‌هایی مانند گرمایش و سرمایش به هم متصل می‌شوند و برای کاربردهای سنگین‌تر و سفت‌تر مانند لوله‌کشی و حمل و نقل گاز استفاده می‌شوند، لوله‌های بدون درز از طریق کشش و توخالی برای اهداف سبک‌تر و نازک‌تر مانند دوچرخه‌ها و حمل و نقل مایعات ایجاد می‌شوند.
روش تولید به طرح های مختلف لوله فولادی کمک زیادی می کند. تغییر قطر و ضخامت می تواند منجر به تفاوت در استحکام و انعطاف پذیری برای پروژه های بزرگ مقیاس مانند خطوط لوله انتقال گاز و ابزار دقیق مانند سوزن های زیرپوستی شود.
ساختار بسته یک لوله، خواه گرد، مربع یا هر شکل دیگری باشد، می تواند برای هر کاربرد مورد نیاز، از جریان مایعات گرفته تا جلوگیری از خوردگی، مناسب باشد.
فرآیند مهندسی گام به گام برای لوله های فولادی جوش داده شده و بدون درز:
فرآیند کلی ساخت لوله های فولادی شامل تبدیل فولاد خام به شمش، بلوم، اسلب و بیلت (که همه مواد قابل جوش هستند)، ایجاد خط لوله در خط تولید و تشکیل لوله به محصول مورد نظر است.

ایجاد شمش، شکوفه، اسلب و بیلت:
سنگ آهن و کک، یک ماده غنی از کربن از زغال سنگ گرم شده، در یک کوره به یک ماده مایع تبدیل شده و سپس با اکسیژن انفجار داده می شود تا فولاد مذاب ایجاد شود. این ماده به شکل شمش سرد می‌شود، ریخته‌گری‌های بزرگ فولادی برای ذخیره‌سازی و حمل مواد، که بین غلتک‌ها تحت فشار زیاد شکل می‌گیرد.
برخی از شمش‌ها از طریق غلتک‌های فولادی عبور داده می‌شوند که آن‌ها را به قطعات نازک‌تر و طولانی‌تر تبدیل می‌کنند تا شکوفه‌هایی بین فولاد و آهن ایجاد کنند. آنها همچنین از طریق غلتک های انباشته ای که اسلب ها را به شکلی برش می دهند، به صورت اسلب، قطعات فولادی با مقطع مستطیلی نورد می شوند.

ساختن این مواد در لوله ها:
دستگاه‌های نورد بیشتر مسطح می‌شوند و فرآیندی که به عنوان سکه‌زنی شناخته می‌شود به شکل بیلت شکوفا می‌شود. اینها قطعات فلزی با سطح مقطع گرد یا مربع هستند که حتی بلندتر و نازکتر هستند. قیچی پرنده بیلت ها را در موقعیت های دقیق برش می دهد تا شمش ها را بتوان روی هم چیده و به صورت لوله بدون درز در آورد.
اسلب ها تا حدود 2200 درجه فارنهایت (1204 درجه سانتیگراد) حرارت داده می شوند تا شکل پذیر شوند و سپس به شکل اسکله نازک می شوند که نوارهای باریکی از نوار به طول 0.25 مایل (0.4 کیلومتر) هستند. سپس فولاد با استفاده از مخازن اسید سولفوریک و سپس آب سرد و گرم تمیز می شود و به کارخانه های لوله سازی منتقل می شود.

توسعه لوله های جوش داده شده و بدون درز:
برای لوله های جوش داده شده، یک ماشین باز کردن اسکله را باز می کند و آن را از طریق غلتک ها عبور می دهد تا لبه ها را خم کند و شکل لوله ایجاد کند. الکترودهای جوشکاری قبل از اینکه یک غلتک فشار قوی آن را سفت کند، از جریان الکتریکی برای مهر و موم کردن انتهای آن استفاده می کنند. این فرآیند می تواند لوله را با سرعتی معادل 1100 فوت (335.3 متر) در دقیقه تولید کند.
برای لوله‌های بدون درز، فرآیند گرمایش و نورد فشار بالا بیلت‌های مربعی باعث کشیده شدن آنها با سوراخی در مرکز می‌شود. آسیاب های نورد لوله را برای ضخامت و شکل دلخواه سوراخ می کنند.

پردازش بیشتر و گالوانیزه کردن:
پردازش بیشتر ممکن است شامل صاف کردن، رزوه کشی (بریدن شیارهای محکم در انتهای لوله ها) یا پوشش با روغن محافظ روی یا گالوانیزه برای جلوگیری از زنگ زدگی (یا هر آنچه برای هدف لوله ضروری است) باشد. گالوانیزه معمولاً شامل فرآیندهای الکتروشیمیایی و رسوب الکتریکی پوشش های روی برای محافظت از فلز در برابر مواد خورنده مانند آب نمک است.
این فرآیند برای جلوگیری از عوامل اکسید کننده مضر در آب و هوا عمل می کند. روی به عنوان آند اکسیژن برای تشکیل اکسید روی عمل می کند که با آب واکنش داده و هیدروکسید روی را تشکیل می دهد. این مولکول های هیدروکسید روی در مواجهه با دی اکسید کربن کربنات روی را تشکیل می دهند. در نهایت، یک لایه نازک، غیرقابل نفوذ و نامحلول از کربنات روی به روی می چسبد تا از فلز محافظت کند.
فرم نازک‌تر، الکتروگالوانیزه کردن، عموماً در قطعات خودرویی استفاده می‌شود که نیاز به رنگ ضد زنگ دارند، به طوری که شیب داغ استحکام فلز پایه را کاهش می‌دهد. فولادهای زنگ نزن زمانی ایجاد می شوند که قطعات ضد زنگ به فولاد کربنی گالوانیزه شوند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی