les tuyaux en teel sont de longs tubes creux qui sont utilisés à diverses fins. Ils sont produits par deux méthodes distinctes qui aboutissent à un tuyau soudé ou sans soudure. Dans les deux méthodes, l'acier brut est d'abord coulé sous une forme de départ plus maniable. Il est ensuite transformé en tuyau en étirant l'acier dans un tube sans soudure ou en forçant les bords ensemble et en les scellant avec une soudure. Les premières méthodes de production de tuyaux en acier ont été introduites au début des 1800 et elles ont progressivement évolué vers les processus modernes que nous utilisons aujourd'hui. Chaque année, des millions de tonnes de tuyaux en acier sont produites. Sa polyvalence en fait le produit le plus utilisé par l'industrie sidérurgique.
Les tuyaux en acier se trouvent dans une variété d'endroits. Puisqu'ils sont solides, ils sont utilisés sous terre pour transporter l'eau et le gaz dans les villes et villages. Ils sont également employés dans la construction pour protéger les fils électriques. Bien que les tuyaux en acier soient solides, ils peuvent également être légers. Cela les rend parfaits pour une utilisation dans la fabrication de cadres de vélo. D'autres endroits qu'ils trouvent utiles sont les automobiles, les unités de réfrigération, les systèmes de chauffage et de plomberie, les mâts de drapeau, les lampadaires et les médicaments pour n'en nommer que quelques-uns.
Histoire
Les gens utilisent des tuyaux depuis des milliers d'années. Peut-être que la première utilisation a été faite par d'anciens agriculteurs qui ont détourné l'eau des ruisseaux et des rivières vers leurs champs. Des preuves archéologiques suggèrent que les Chinois ont utilisé des tuyaux en roseau pour transporter l'eau aux endroits souhaités dès 2000B.C.Des tubes en argile utilisés par d'autres civilisations anciennes ont été découverts. Au cours du premier siècleA.D., les premiers tuyaux en plomb ont été construits en Europe. Dans les pays tropicaux, des tubes en bambou étaient utilisés pour transporter l'eau. Les Américains coloniaux utilisaient le bois dans un but similaire. En 1652, les premiers ouvrages hydrauliques ont été fabriqués à Boston à l'aide de rondins creux.
Le développement des tuyaux en acier soudés modernes remonte aux premiers 1800. En 1815, William Murdock a inventé un système de lampes à charbon. Pour équiper toute la ville de Londres avec ces lumières, Murdock a réuni les barils des mousquets jetés. Il a utilisé ce pipeline continu pour transporter le gaz de houille. Lorsque son système d'éclairage a fait ses preuves, une demande accrue de longs tubes métalliques a été créée. Pour produire suffisamment de tubes pour répondre à cette demande, divers inventeurs se sont mis au travail pour développer de nouveaux procédés de fabrication de tuyaux.
Une première méthode notable pour produire des tubes métalliques rapidement et à peu de frais a été brevetée par James Russell en 1824. Dans sa méthode, les tubes ont été créés en joignant les bords opposés d'une bande de fer plat. Le métal a d'abord été chauffé jusqu'à ce qu'il soit malléable. À l'aide d'un marteau pilon, les bords se sont pliés et soudés. Le tuyau a été terminé en le faisant passer à travers une rainure et un laminoir.
La méthode de Russell&# 39 n'a pas été utilisée longtemps car l'année suivante, Comelius Whitehouse a développé une meilleure méthode pour fabriquer des tubes métalliques. Ce processus, appelé processus de soudage bout à bout, est la base de nos procédures actuelles de fabrication de tuyaux. Dans sa méthode, de fines feuilles de fer étaient chauffées et tirées à travers une ouverture en forme de cône. Lorsque le métal a traversé l'ouverture, ses bords se sont enroulés et ont créé une forme de tuyau. Les deux extrémités ont été soudées ensemble pour terminer le tuyau. La première usine de fabrication à utiliser
ce processus aux États-Unis a été ouvert à 1832 à Philadelphie.
Progressivement, des améliorations ont été apportées à la méthode Whitehouse. L'une des innovations les plus importantes a été introduite par John Moon en 1911. Il a suggéré la méthode de processus continu dans laquelle une usine de fabrication pourrait produire des tuyaux dans un flux sans fin. Il a construit des machines dans ce but précis et de nombreuses usines de fabrication de tuyaux l'ont adopté.
Alors que les procédés de tubes soudés étaient en cours de développement, un besoin de tuyaux métalliques sans soudure se fait sentir. Les tuyaux sans soudure sont ceux qui n'ont pas de joint soudé. Ils ont d'abord été réalisés en perçant un trou au centre d'un cylindre solide. Cette méthode a été développée à la fin des 1800 s. Ces types de tuyaux étaient parfaits pour les cadres de vélos car ils ont des parois minces, sont légers mais solides. En 1895, la première usine à produire des tubes sans soudure a été construite. Comme la fabrication de vélos a cédé la place à la fabrication automobile, des tubes sans soudure étaient encore nécessaires pour les conduites d'essence et d'huile. Cette demande a été d'autant plus forte que l'on a découvert des gisements de pétrole plus importants.
Dès 1840, les ferronniers pouvaient déjà produire des tubes sans soudure. Dans une méthode, un trou a été foré à travers une billette ronde en métal solide. La billette a ensuite été chauffée et tirée à travers une série de filières qui l'ont allongée pour former un tuyau. Cette méthode était inefficace car il était difficile de percer le trou au centre. Il en est résulté un tuyau inégal avec un côté plus épais que l'autre. En 1888, une méthode améliorée a obtenu un brevet. Dans ce processus, le solide a été moulé autour d'un noyau de brique ignifuge. Lorsqu'elle a été refroidie, la brique a été retirée, laissant un trou au milieu. Depuis lors, de nouvelles techniques de rouleaux ont remplacé ces méthodes.
Conception
Il existe deux types de tuyaux en acier, l'un sans soudure et l'autre avec un seul joint soudé sur toute sa longueur. Les deux ont des utilisations différentes. Les tubes sans soudure sont généralement plus légers et ont des parois plus minces. Ils sont utilisés pour les vélos et le transport de liquides. Les tubes sertis sont plus lourds et plus rigides. Ils ont une meilleure consistance et sont généralement plus droits. Ils sont utilisés pour des choses telles que le transport de gaz, les conduits électriques et la plomberie. En règle générale, ils sont utilisés dans les cas où le tuyau n'est pas soumis à une contrainte élevée.
Certaines caractéristiques des tuyaux peuvent être contrôlées pendant la production. Par exemple, le diamètre du tuyau est souvent modifié en fonction de la façon dont il sera utilisé. Le diamètre peut aller de minuscules tuyaux utilisés pour fabriquer des aiguilles hypodermiques à de gros tuyaux utilisés pour transporter du gaz dans une ville. L'épaisseur de paroi du tuyau peut également être contrôlée. Souvent, le type d'acier aura également un impact sur la résistance et la flexibilité du tuyau' Les autres caractéristiques contrôlables incluent la longueur, le matériau de revêtement et la finition finale.
Matières premières
La principale matière première de la production de tuyaux est l'acier. L'acier est composé principalement de fer. D'autres métaux qui peuvent être présents dans l'alliage comprennent l'aluminium, le manganèse, le titane, le tungstène, le vanadium et le zirconium. Certains matériaux de finition sont parfois utilisés lors de la production. Par exemple, la peinture peut être
utilisé si le tuyau est revêtu. Généralement, une légère quantité d'huile est appliquée aux tuyaux en acier à la fin de la chaîne de production. Cela aide à protéger le tuyau. Bien qu'il ne fasse pas réellement partie du produit fini, l'acide sulfurique est utilisé dans une étape de fabrication pour nettoyer le tuyau.
La fabrication
Processus
Les tuyaux en acier sont fabriqués par deux procédés différents. La méthode de production globale pour les deux processus comprend trois étapes. Tout d'abord, l'acier brut est converti en une forme plus maniable. Ensuite, le tuyau est formé sur une ligne de production continue ou semi-continue. Enfin, le tuyau est coupé et modifié pour répondre aux besoins du client'.
Production de lingots
1 L'acier fondu est fabriqué en faisant fondre du minerai de fer et du coke (une substance riche en carbone qui se produit lorsque le charbon est chauffé en l'absence d'air) dans un four, puis en éliminant la majeure partie du carbone en projetant de l'oxygène dans le liquide. L'acier en fusion est ensuite coulé dans de grands moules en fer à paroi épaisse, où il se refroidit en lingots.
2 Afin de former des produits plats tels que des plaques et des feuilles, ou des produits longs tels que des barres et des tiges, des lingots sont formés entre de gros rouleaux sous une pression énorme.
Production de fleurs et de dalles
3 Pour produire une floraison, le lingot passe à travers une paire de rouleaux en acier rainurés qui sont empilés. Ces types de rouleaux sont appelés&«broyeurs à deux étages»." Dans certains cas, trois rouleaux sont utilisés. Les rouleaux sont montés de sorte que leurs rainures coïncident et ils se déplacent dans des directions opposées. Cette action fait que l'acier est serré et étiré en morceaux plus fins et plus longs. Lorsque les rouleaux sont inversés par l'opérateur humain, l'acier est tiré vers l'arrière pour le rendre plus mince et plus long. Ce processus est répété jusqu'à ce que l'acier atteigne la forme souhaitée. Au cours de ce processus, des machines appelées manipulateurs retournent l'acier afin que chaque côté soit traité de manière uniforme.
4 Les lingots peuvent également être enroulés en plaques selon un processus similaire à celui de la floraison. L'acier passe à travers une paire de rouleaux empilés qui l'étirent. Cependant, il existe également des rouleaux montés sur le côté pour contrôler la largeur des dalles. Lorsque l'acier acquiert la forme souhaitée, les extrémités inégales sont coupées et les dalles ou les fleurs sont coupées en morceaux plus courts.
Traitement ultérieur
5 Les blooms sont généralement traités plus avant d'être transformés en tuyaux. Les fleurs sont converties en billettes en les faisant passer à travers plus de dispositifs de roulement qui les rendent plus longues et plus étroites. Les billettes sont coupées par des dispositifs appelés cisailles volantes. Il s'agit d'une paire de cisailles synchronisées qui se déplacent avec la billette en mouvement et la coupent. Cela permet des coupes efficaces sans arrêter le processus de fabrication. Ces billettes sont empilées et deviendront éventuellement des tuyaux sans soudure.
6 Les dalles sont également retravaillées. Pour les rendre malléables, ils sont d'abord chauffés à {{1}}, 200 ° F (1, 204 ° C). Cela provoque la formation d'un revêtement d'oxyde à la surface de la dalle. Ce revêtement est rompu avec un brise-tartre et un jet d'eau à haute pression. Les dalles sont ensuite envoyées à travers une série de rouleaux sur un broyeur à chaud et transformées en fines bandes étroites d'acier appelées skelp. Ce moulin peut mesurer jusqu'à un demi-mille. Lorsque les dalles passent à travers les rouleaux, elles deviennent plus minces et plus longues. En environ trois minutes, une seule dalle peut être convertie à partir d'un morceau d'acier 6 en (1 5. 2 cm) d'épaisseur en un mince ruban d'acier qui peut être un quart mile de long.
7 Après l'étirage, l'acier est décapé. Ce processus consiste à le faire passer à travers une série de réservoirs contenant de l'acide sulfurique pour nettoyer le métal. Pour finir, il est rincé à l'eau froide et chaude, séché puis enroulé sur de grandes bobines et conditionné pour le transport vers une installation de fabrication de tuyaux.
Fabrication de tuyaux
8 La skelp et les billettes sont utilisées pour fabriquer des tuyaux. La skelp est transformée en tuyau soudé. Il est d'abord placé sur une dérouleuse. Lorsque la bobine d'acier est déroulée, elle est chauffée. L'acier est ensuite passé à travers une série de rouleaux rainurés. En passant, les rouleaux font boucler les bords de la skelp ensemble. Cela forme un tuyau non soudé.
9 L'acier passe ensuite par des électrodes de soudage. Ces dispositifs scellent les deux extrémités du tuyau ensemble. Le cordon soudé est ensuite passé à travers un rouleau haute pression qui permet de créer une soudure étanche. Le tuyau est ensuite coupé à la longueur souhaitée et empilé pour un traitement ultérieur. Les tuyaux en acier soudés sont un processus continu et, selon la taille du tuyau, ils peuvent être fabriqués aussi rapidement que 1, 100 ft (335. 3 m) par minute.
10 Lorsqu'un tuyau sans soudure est nécessaire, des billettes carrées sont utilisées pour la production. Ils sont chauffés et moulés pour former une forme cylindrique, également appelée rond. Le tour est ensuite placé dans un four où il est chauffé à blanc. Le tour chauffé est ensuite roulé avec une grande pression. Ce laminage à haute pression provoque l'étirement de la billette et la formation d'un trou au centre. Puisque ce trou est de forme irrégulière, un point de perceur en forme de balle est poussé au milieu de la billette lors de son enroulement. Après l'étape de perçage, le tuyau peut encore avoir une épaisseur et une forme irrégulières. Pour corriger cela, il passe par une autre série de laminoirs.
Traitement final
11 Une fois les deux types de tuyaux fabriqués, ils peuvent être placés dans une machine à redresser. Ils peuvent également être équipés de joints afin que deux ou plusieurs morceaux de tuyau puissent être connectés. Le type de joint le plus courant pour les tuyaux de plus petit diamètre est le filetage - des rainures étroites qui sont coupées à l'extrémité du tuyau. Les tuyaux sont également envoyés à travers une machine de mesure. Ces informations ainsi que d'autres données de contrôle de qualité sont automatiquement gravées au pochoir sur le tuyau. Le tuyau est ensuite vaporisé d'une légère couche d'huile protectrice. La plupart des tuyaux sont généralement traités pour éviter qu'ils ne rouillent. Cela se fait en le galvanisant ou en lui donnant un revêtement de zinc. Selon l'utilisation du tuyau, d'autres peintures ou revêtements peuvent être utilisés.
Contrôle de qualité
Diverses mesures sont prises pour garantir que le tuyau en acier fini répond aux spécifications. Par exemple, des jauges à rayons X sont utilisées pour réguler l'épaisseur de l'acier. Les jauges fonctionnent en utilisant deux rayons X. Un rayon est dirigé vers un acier d'épaisseur connue. L'autre concerne le passage de l'acier sur la chaîne de production. En cas d'écart entre les deux rayons, la jauge déclenche automatiquement un redimensionnement des rouleaux pour compenser.
Les tuyaux sont également inspectés pour les défauts à la fin du processus. Une méthode de test d'un tuyau consiste à utiliser une machine spéciale. Cette machine remplit le tuyau d'eau puis augmente la pression pour voir si elle tient. Les tuyaux défectueux sont retournés pour la ferraille.
