Les tubes en acier, de la fabrication automobile aux tuyaux de gaz, peuvent être soudés à partir d'alliages - métaux fabriqués à partir de différents éléments chimiques - ou construits sans soudure à partir d'un four de fusion.
Alors que les tubes soudés sont forcés ensemble par des méthodes telles que le chauffage et le refroidissement et utilisés pour des applications plus lourdes et plus rigides telles que la plomberie et le transport de gaz, les tubes sans soudure sont créés par étirement et évidage à des fins plus légères et plus minces telles que les vélos et le transport de liquides.
La méthode de production prête beaucoup aux différentes conceptions du tuyau en acier. La modification du diamètre et de l'épaisseur peut entraîner des différences de résistance et de flexibilité pour des projets à grande échelle tels que des pipelines de transport de gaz et des instruments précis tels que des aiguilles hypodermiques.
La structure fermée d'un tube, qu'elle soit ronde, carrée ou de n'importe quelle forme, peut convenir à n'importe quelle application, de l'écoulement des liquides à la prévention de la corrosion.
Le processus d'ingénierie étape par étape pour les tubes en acier soudés et sans soudure
Le processus global de fabrication de tubes en acier consiste à convertir l'acier brut en lingots, blooms, dalles et billettes (qui sont tous des matériaux qui peuvent être soudés), en créant un pipeline sur une ligne de production et en formant le tube en un produit souhaité.
Création de lingots, de fleurs, de dalles et de billettes
Le minerai de fer et le coke, une substance riche en carbone provenant du charbon chauffé, sont fondus dans une substance liquide dans un four, puis dynamités avec de l'oxygène pour créer de l'acier fondu. Ce matériau est refroidi en lingots, de grandes pièces moulées en acier pour le stockage et le transport de matériaux, qui sont façonnés entre des rouleaux sous de fortes pressions.
Certains lingots sont passés à travers des rouleaux en acier qui les étirent en morceaux plus fins et plus longs pour créer des fleurs, des intermédiaires entre l'acier et le fer. Ils sont également laminés en dalles, des morceaux d'acier à sections rectangulaires, à travers des rouleaux empilés qui coupent les dalles en forme.
Fabriquer ces matériaux dans des tuyaux
Plus de dispositifs de laminage s'aplatissent - un processus connu sous le nom de frappe - fleurit en billettes. Ce sont des pièces métalliques à section ronde ou carrée, qui sont encore plus longues et plus minces. Des cisailles volantes coupent les billettes à des positions précises afin que les billettes puissent être empilées et formées en tuyaux sans soudure.
Les dalles sont chauffées à environ 2, {{1}} degrés Fahrenheit (1, 204 degrés Celsius) jusqu'à ce qu'elles soient malléables, puis amincies en skelp, qui sont étroites bandes de ruban jusqu'à 0. 25 miles (0. 4 kilomètres) de long. L'acier est ensuite nettoyé à l'aide de réservoirs d'acide sulfurique suivis d'eau froide et chaude et transporté vers des usines de fabrication de tuyaux.
Développement de tuyaux soudés et sans soudure
Pour les tuyaux soudés, une dérouleuse déroule le skelp et le fait passer à travers des rouleaux pour faire recourber les bords et créer des formes de tuyau. Les électrodes de soudage utilisent un courant électrique pour sceller les extrémités ensemble avant qu'un rouleau haute pression ne le resserre. Le processus peut produire des tuyaux aussi rapidement que 1, 100 ft (335. 3 m) par minute.
Pour les tuyaux sans soudure, un processus de chauffage et de laminage à haute pression des billettes carrées les fait s'étirer avec un trou au centre. Les laminoirs perforent le tuyau pour l'épaisseur et la forme souhaitées.
Traitement ultérieur et galvanisation
Le traitement ultérieur peut inclure le redressage, le filetage (découpe de rainures serrées dans les extrémités des tuyaux) ou le revêtement avec une huile protectrice de zinc ou de galvanisation pour éviter la rouille (ou tout ce qui est nécessaire pour le tuyau' s). La galvanisation implique généralement des processus électrochimiques et d'électrodéposition de revêtements de zinc pour protéger le métal des matériaux corrosifs tels que l'eau salée.
Le processus agit pour dissuader les agents oxydants nocifs dans l'eau et l'air. Le zinc agit comme une anode à l'oxygène pour former de l'oxyde de zinc, qui réagit avec l'eau pour former de l'hydroxyde de zinc. Ces molécules d'hydroxyde de zinc forment du carbonate de zinc lorsqu'elles sont exposées au dioxyde de carbone. Enfin, une mince couche impénétrable et insoluble de carbonate de zinc adhère au zinc pour protéger le métal.
Une forme plus mince, l'électrozingage, est généralement utilisée dans les pièces automobiles qui nécessitent une peinture antirouille de telle sorte que l'immersion à chaud réduit la résistance du métal de base. Les aciers inoxydables sont créés lorsque les pièces inoxydables sont galvanisées en acier au carbone.
L'histoire de la fabrication de tuyaux
Alors que les tuyaux en acier soudés remontent à l'ingénieur écossais William Murdock' invention du système de lampes à charbon fabriqué à partir de barils de mousquets pour transporter le gaz de charbon dans 1815, les tuyaux sans soudure n'étaient pas&# { {0}}; t introduit jusqu'à la fin 1880 pour le transport de l'essence et du pétrole.
Au cours du 19 e siècle, les ingénieurs ont créé des innovations dans la fabrication de tuyaux, notamment la méthode de l'ingénieur James Russell' 1824.
L'année suivante, l'ingénieur Comenius Whitehouse a créé une meilleure méthode de soudage bout à bout qui consistait à chauffer de fines tôles de fer enroulées dans un tuyau et soudées aux extrémités. Whitehouse a utilisé une ouverture en forme de cône pour recourber les bords en forme de tuyau avant de les souder en tuyau.
La technologie se répandrait dans l'industrie automobile et serait également utilisée pour le transport de pétrole et de gaz avec des percées supplémentaires telles que les coudes de tubes de formage à chaud pour produire des produits de tubes pliés plus efficacement et la formation de tubes en continu dans un flux constant.
En 1886, les ingénieurs allemands Reinhard et Max Mannesmann ont breveté le premier procédé de laminage pour créer des tubes sans soudure à partir de diverses pièces dans l'usine de fichiers de leur père' s à Remscheid. Dans les 1890 s, le duo a inventé le procédé de laminage de pieux, une méthode de réduction du diamètre et de l'épaisseur de paroi des tubes en acier pour une durabilité accrue, qui, avec leurs autres techniques, formerait le&"Mannesmann process" pour révolutionner le domaine de l'ingénierie des tubes en acier.
Dans la technologie de contrôle numérique par ordinateur ( 1960 s), les ingénieurs peuvent utiliser des machines de réparation par induction à haute fréquence pour des résultats plus précis en utilisant des cartes conçues par ordinateur pour des conceptions plus complexes, des virages plus serrés et des parois plus minces. Les logiciels de conception assistée par ordinateur continueraient de dominer le domaine avec encore plus de précision.
La puissance des tuyaux en acier
Les pipelines en acier peuvent généralement durer des centaines d'années avec une grande résistance aux fissures dues au gaz naturel et aux contaminants ainsi qu'aux impacts avec une faible perméation au méthane et à l'hydrogène. Ils peuvent être isolés avec de la mousse de polyuréthane (PU) pour conserver l'énergie thermique tout en restant résistants.
Les stratégies de contrôle de la qualité peuvent utiliser des méthodes telles que l'utilisation de rayons X pour mesurer la taille des tuyaux et s'ajuster en conséquence pour toute variance ou différence observée. Cela garantit que les pipelines conviennent à leur application même dans des environnements chauds ou humides.
