Краткая история стальных труб

Стальные трубы представляют собой длинные полые трубы, которые используются для различных целей. Их производят двумя разными методами, в результате чего получаются либо сварные, либо бесшовные трубы. В обоих методах необработанную сталь сначала отливают в более удобную исходную форму. Затем из нее делают трубу, растягивая сталь в бесшовную трубу или сжимая края вместе и герметизируя их сваркой. Первые методы производства стальных труб были внедрены в начале 1800-х годов и постепенно превратились в современные процессы, которые мы используем сегодня. Ежегодно производятся миллионы тонн стальных труб. Универсальность делает его наиболее часто используемым продуктом, производимым сталелитейной промышленностью. Стальные трубы встречаются в самых разных местах. Поскольку они прочные, их используют под землей для транспортировки воды и газа по городам и поселкам. Их также используют в строительстве для защиты электрических проводов. Хотя стальные трубы прочны, они также могут быть легкими. Это делает их идеальными для использования в производстве велосипедных рам. Другие места, которые они находят полезными, — это автомобили, холодильные установки, системы отопления и водопровода, флагштоки, уличные фонари и лекарства, и это лишь некоторые из них. Люди использовали трубы на протяжении тысячелетий. Возможно, впервые его использовали древние земледельцы, которые отводили воду из ручьев и рек на свои поля. Археологические данные свидетельствуют о том, что китайцы использовали тростниковые трубы для транспортировки воды в нужные места еще в 2000 году до нашей эры (Фрэнсис, 2009).

Развитие современных сварных стальных труб можно проследить до начала 1800-х годов. В 1815 году Уильям Мердок изобрел систему ламп, работающих на угле. Чтобы украсить этими огнями весь Лондон, Мердок соединил стволы от выброшенных мушкетов. Он использовал этот непрерывный трубопровод для транспортировки угольного газа. Когда его система освещения оказалась успешной, возрос спрос на длинные металлические трубки. Чтобы произвести достаточно трубок для удовлетворения этого спроса, множество изобретателей приступили к разработке новых процессов изготовления труб. Первый известный метод быстрого и недорогого производства металлических трубок был запатентован Джеймсом Расселом в 1824 году. В его методе трубы создавались путем соединения противоположных краев плоской железной полосы. Металл сначала нагревали до тех пор, пока он не стал ковким. С помощью молотка края сложили вместе и сварили. Труба была обработана путем пропускания ее через паз и прокатный стан. Метод Рассела использовался недолго, поскольку в следующем году Коменский Уайтхаус разработал более совершенный метод изготовления металлических трубок. Этот процесс, называемый процессом стыковой сварки, является основой наших нынешних процедур изготовления труб. В его методе тонкие листы железа нагревались и протягивались через конусообразные отверстия. Когда металл прошел через отверстие, его края свернулись и образовали форму трубы. Два конца были сварены вместе, чтобы закончить трубу.

ТРУБНО-ОБСАДОЧНАЯ ТРУБА API 5CT, ТРУБНЫЕ ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ СТРАНЫ OCTGOIL

Сварная труба формируется путем прокатки стальных полос через ряд рифленых роликов, которые придают материалу круглую форму. Далее несваренная труба проходит мимо сварочных электродов. Эти устройства герметизируют два конца трубы вместе. Этот процесс в США был открыт в 1832 году в Филадельфии. Постепенно в метод Уайтхауса вносились усовершенствования. (Эллин, 2009) Одно из наиболее важных нововведений было предложено Джоном Муном в 1911 году. Он предложил метод непрерывного процесса, при котором завод мог производить трубы бесконечным потоком. Он построил оборудование для этой конкретной цели, и многие предприятия по производству труб приняли его на вооружение. В то время как технологии сварки труб развивались, возникла потребность в бесшовных металлических трубах. Бесшовными считаются трубы, не имеющие сварного шва. Впервые их изготовили, просверлив отверстие в центре цельного цилиндра. Этот метод был разработан в конце 1800-х годов. Эти типы труб идеально подходят для велосипедных рам, поскольку они имеют тонкие стенки, легкие, но прочные. В 1895 году был построен первый завод по производству бесшовных труб. Поскольку производство велосипедов уступило место производству автомобилей, бесшовные трубы по-прежнему были необходимы для бензиновых и масляных магистралей. Этот спрос стал еще больше по мере того, как были обнаружены более крупные месторождения нефти.

As early as 1840, ironworkers could already produce seamless tubes. In one method, a hole was drilled through a solid metal, round billet. The billet was then heated and drawn through a series of dies which elongated it to form a pipe. This method was inefficient because it was difficult to drill the hole in the center. This resulted in an uneven pipe with one side being thicker than the other. In 1888, an improved method was awarded a patent. In this process the solid billed was cast around a fireproof brick core. When it was cooled, the brick was removed leaving a hole in the middle. Since then new roller techniques have replaced these methods.

Гибка труб является важнейшим компонентом при формировании множества различных типов трубопроводов, например тех, которые используются для транспортировки таких продуктов, как нефть, природный газ, вода и даже сточные воды. Самый ценный из всех этих продуктов – это, конечно же, нефть. До изобретения трубогибов для нефтепроводов нефть перевозили от нефтяных скважин на железнодорожные станции на лошадях в переоборудованных деревянных бочках из-под виски. Именно из-за этих деревянных бочек из-под виски мы до сих пор измеряем нефть бочками. Нефтепроводы впервые были использованы в Пенсильвании для соединения нефтяного месторождения с железнодорожной станцией. Этот первый трубопровод протянулся на 6 миль и был полностью сделан из кованого железа. В конце концов идея прижилась, и были внесены улучшения, которые привели к появлению наших современных трубопроводов, которые теперь сделаны из металла. Хотя, когда кто-то думает о трубопроводах, он сразу же переходит к тем, которые используются для транспортировки нефти, но существует множество других типов трубопроводов, которые используются по разным причинам. Трубопроводы – это то, что, наверное, первое приходит на ум, когда вы думаете о нефтепроводе. Эти трубопроводы состоят из очень длинных труб большого диаметра и используются для транспортировки таких продуктов, как сырая или переработанная нефть и природный газ, на большие расстояния. Транспортные трубопроводы могут протягиваться между городами, странами и даже континентами. (Хелбер, 2009 г.)

Без трубопроводов наша цивилизация пришла бы в упадок. Существует два типа стальных труб: одна бесшовная, а другая имеет одинарный сварной шов по всей длине. Оба имеют разное применение. Бесшовные трубы обычно более легкие и имеют более тонкие стенки. Их используют для велосипедов и транспортировки жидкостей. Шовные трубы тяжелее и жестче. Они имеют лучшую консистенцию и обычно более прямые. Они используются для таких вещей, как транспортировка газа, электропроводка и сантехника. Обычно их используют в тех случаях, когда труба не подвергается высокой степени нагрузки. Определенные характеристики труб можно контролировать в процессе производства. Например, диаметр трубы часто меняется в зависимости от того, как она будет использоваться. Диаметр может варьироваться от крошечных трубок, используемых для изготовления игл для подкожных инъекций, до больших труб, используемых для транспортировки газа по городу. Толщину стенки трубы также можно контролировать. Часто тип стали также влияет на прочность и гибкость трубы. Другие контролируемые характеристики включают длину, материал покрытия и отделку торца.

Бесшовные трубы производятся с использованием процесса, при котором твердая заготовка нагревается и формуется до цилиндрической формы, а затем раскатывается до тех пор, пока она не растянется и не станет полой. Поскольку полый центр имеет неправильную форму, острие прокалывающего устройства в форме пули проталкивается через середину заготовки во время ее прокатки. Обычно небольшое количество масла наносится на стальные трубы в конце производственной линии. Это помогает защитить трубу. Хотя на самом деле серная кислота не является частью готового продукта, она используется на одном производственном этапе для очистки труб. Стальные трубы производятся двумя разными процессами. Общий метод производства для обоих процессов включает три этапа. Во-первых, необработанная сталь преобразуется в более работоспособную форму. Далее трубу формируют на производственной линии непрерывного или полунепрерывного действия. Наконец, труба разрезается и модифицируется в соответствии с потребностями клиента.

Blooms are typically processed further before they are made into pipes. Blooms are converted into billets by putting them through more rolling devices which make them longer and narrower. The billets are cut by devices known as flying shears. These are a pair of synchronized shears that race along with the moving billet and cut it. This allows efficient cuts without stopping the manufacturing process. These billets are stacked and will eventually become seamless pipe. Slabs are also reworked. To make them malleable, they are first heated to 2,200° F (1,204° C). This causes an oxide coating to form on the surface of the slab. (Boycott, 2010)

This coating is broken off with a scale breaker and high pressure water spray. The slabs are then sent through a series of rollers on a hot mill and made into thin narrow strips of steel called scalp. This mill can be as long as a half mile. As the slabs pass through the rollers, they become thinner and longer. In the course of about three minutes a single slab can be converted from a 6 in (15.2 cm) thick piece of steel to a thin steel ribbon that can be a quarter mile long. After stretching, the steel is pickled. This process involves running it through a series of tanks that contain sulfuric acid to clean the metal. To finish, it is rinsed with cold and hot water, dried and then rolled up on large spools and packaged for transport to a pipe making facility. After either type of pipe is made, they may be put through a straightening machine. They may also be fitted with joints so two or more pieces of pipe can be connected. The most common type of joint for pipes with smaller diameters is threading—tight grooves that are cut into the end of the pipe. The pipes are also sent through a measuring machine. This information along with other quality control data is automatically stenciled on the pipe. The pipe is then sprayed with a light coating of protective oil. Most pipes are typically treated to prevent it from rusting. This is done by galvanizing it or giving it a coating of zinc.

В зависимости от назначения трубы могут использоваться другие краски или покрытия. Для обеспечения соответствия готовой стальной трубы техническим характеристикам принимаются различные меры. Например, рентгеновские датчики используются для регулирования толщины стали. Датчики работают за счет использования двух рентгеновских лучей. Один луч направлен на сталь известной толщины. Другой направлен на прохождение стали на производственной линии. Если между двумя лучами есть какое-либо отклонение, датчик автоматически изменит размер роликов для компенсации. В конце процесса трубы также проверяются на наличие дефектов. Один из методов проверки трубы — использование специальной машины. Эта машина наполняет трубу водой, а затем увеличивает давление, чтобы проверить, держится ли она.

Неисправные трубы сдаются на металлолом. Без развития производства металлов многие вещи, которые мы считаем само собой разумеющимися, сегодня не могли бы быть изготовлены. Одной из наиболее полезных форм является та, которая используется для сгибания труб для создания таких объектов, как водопроводы, трубы для природного газа и нефтепроводы. Первый трубопровод был изготовлен из кованого железа и протянулся более чем на 6 миль от нефтяного месторождения в Титусвилле, штат Пенсильвания, до железнодорожной станции в Ойл-Крик. Полковнику Эдвину Дрейку приписывают бурение первой коммерческой нефтяной скважины в 1859 году, в которой использовался этот революционный трубопровод. Вскоре после этого трубопроводный бизнес расширился, и тип металла, используемого для труб, изменился с кованого железа на сталь. Теплоизолированные стальные трубопроводы чрезвычайно важны для нефтегазовой отрасли. (Бао, 2010)

Steel pipelines, which lie buried for hundreds of years, has extraordinary properties including excellent stress crack resistance to natural gas and its contaminants, low permeation to methane and hydrogen, high HDB rating at 20°C, 60°C and 80°C, superior impact resistance, squeeze off, and dependable UV performance for outside storage. The insulation material is usually polyurethane foam (PU), which has high thermal efficiency and is mechanically strong. Small, medium and large diameter pipes are available and the high strength of steel also makes bending and forming more difficult. Generally, Electric Resistance Welded (E.R.W.) steel Pipe are used for oil and gas processing and transmission lines registered and assures consistent quality in its application. These oil and gas pipes are equally good in hot or wet applications such as river crossings and rough terrain. The use of steel provides standard for pipe suitable for use in conveying gas, water and oil in both the oil and natural gas industries. Small, medium and large diameter steel pipes are available however, the high strength of steel makes bending and forming more difficult. Generally, Electric Resistance Welded (E.R.W.) steel pipe are used for oil and gas processing and transmission lines registered which assures consistent quality in its application.

ERW pipes are equally good in hot or wet applications like river crossing and rough terrains. Perhaps the greatest challenge which faces any industry is the self-challenge emanating from the inside of such an industry, which makes it imperative to develop the technology of this industry. There is also another challenge which is not less important. It is the availability of new alternatives of a competition nature. The self-challenge and availability of alternatives are two questions which clearly came to light in the First Arab Conference on Tubes industry organized by the Arab Iron and Steel Union in the period 6 – 8 June 2005. Within the context of the self-challenge, usually imposed by the technological development which makes it inevitable to be responsive to the needs of the pipes consumers either in terms of improving the quality, reducing the costs or diversifying the areas of application, the world pipes manufacturing companies could prove their capability to find new creative designs meeting the requirements of using the tubular goods, either they are welded or unwedded pipes. The necessity to introduce new developments into the tubular goods has arisen with the increasing demand for using such pipes in the transcontinental operations of transporting oil and gas to remote places, because the steel pipes are considered the best means for the gas transportation.

Это усилило развитие трубной промышленности на мировом уровне и увеличило их производство при возрастающем спросе на них. Общее мировое производство труб в 2004 г. составило 78,45 млн т, т. е. на 15 млн т выше уровня производства 2002 г., составившего 63,38 млн т, т. е. с годовым темпом роста на 8%, что превысило темпы достигнуто в материнской сталелитейной отрасли, несмотря на то, что она добилась увеличения производства, поскольку в 2004 году ее производство превысило один миллиард тонн сырой стали. Однако темпы роста этой отрасли в первые годы текущего десятилетия не превышали 4%. (Эрнпиль, 2010 г.)