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.

Блюмы обычно подвергаются дальнейшей обработке, прежде чем из них будут сделаны трубы. Блюмы превращаются в заготовки, пропуская их через дополнительные устройства прокатки, которые делают их длиннее и уже. Заготовки разрезаются с помощью устройств, известных как летающие ножницы. Это пара синхронизированных ножниц, которые двигаются вместе с движущейся заготовкой и разрезают ее. Это позволяет осуществлять эффективную резку без остановки производственного процесса. Эти заготовки складываются друг в друга и в конечном итоге становятся бесшовными трубами. Плиты также переработаны. Чтобы сделать их податливыми, их сначала нагревают до 2200° F (1204° C). Это приводит к образованию оксидного покрытия на поверхности плиты. (Бойкот, 2010 г.)

Это покрытие удаляется с помощью разрушителя накипи и струи воды под высоким давлением. Затем слябы пропускают через ряд валков на стане горячей прокатки и превращают в тонкие узкие стальные полосы, называемые скальпом. Длина этой мельницы может достигать полмили. Проходя через валки, плиты становятся тоньше и длиннее. В течение примерно трех минут одну плиту можно превратить из куска стали толщиной 6 дюймов (15,2 см) в тонкую стальную ленту длиной четверть мили. После вытяжки сталь травят. Этот процесс включает в себя пропускание металла через ряд резервуаров с серной кислотой для очистки металла. В завершение его промывают холодной и горячей водой, сушат, затем свертывают в большие катушки и упаковывают для транспортировки на завод по производству труб. После изготовления труб любого типа их можно пропустить через правильную машину. Они также могут быть оснащены соединениями, позволяющими соединить два или более куска трубы. Наиболее распространенным типом соединения труб меньшего диаметра является резьба — плотные канавки, прорезанные в конце трубы. Трубы также пропускаются через измерительную машину. Эта информация вместе с другими данными контроля качества автоматически наносится на трубу. Затем на трубу наносится легкий слой защитного масла. Большинство труб обычно обрабатывают, чтобы предотвратить ржавчину. Это делается путем гальванизации или нанесения цинкового покрытия.

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)

Стальные трубопроводы, пролежавшие под землей в течение сотен лет, обладают исключительными свойствами, включая превосходную стойкость к растрескиванию под напряжением от природного газа и его примесей, низкую проницаемость для метана и водорода, высокий класс HDB при 20°C, 60°C и 80°C, превосходные ударопрочность, устойчивость к выдавливанию и надежная защита от ультрафиолета при хранении на открытом воздухе. В качестве изоляционного материала обычно используется пенополиуретан (ПУ), обладающий высокой термической эффективностью и механической прочностью. Доступны трубы малого, среднего и большого диаметра, а высокая прочность стали также затрудняет изгиб и формовку. Как правило, стальные трубы, сваренные электрическим сопротивлением (ERW), используются для линий переработки нефти и газа, а также зарегистрированы и обеспечивают стабильное качество при их применении. Эти нефтегазовые трубы одинаково хороши как в жарких, так и влажных условиях, например, при переправах через реки и на пересеченной местности. Использование стали обеспечивает стандарт для труб, подходящих для транспортировки газа, воды и нефти как в нефтяной, так и в газовой промышленности. Доступны стальные трубы малого, среднего и большого диаметра, однако высокая прочность стали затрудняет изгиб и формовку. Как правило, стальные трубы, сваренные электрическим сопротивлением (ERW), используются для зарегистрированных линий переработки нефти и газа, а также для линий передачи, что обеспечивает постоянное качество их применения.

Трубы ERW одинаково хороши в жарких и влажных условиях, например, при переправах через реки и на пересеченной местности. Возможно, самая большая проблема, с которой сталкивается любая отрасль, — это вызов самой себе, исходящий изнутри такой отрасли, который делает необходимым развитие технологий этой отрасли. Есть и еще одна не менее важная задача. Это наличие новых альтернатив конкурентного характера. Самостоятельный вызов и наличие альтернатив – это два вопроса, которые ясно выявились на Первой Арабской конференции по трубной промышленности, организованной Арабским союзом металлургии и стали в период с 6 по 8 июня 2005 года. Мировые компании-производители труб могут доказать свою способность находить новые креативные конструкции, отвечающие требованиям применения трубной продукции, будь то сварные или несварные трубы. Необходимость внедрения новых разработок в трубную продукцию возникла с ростом спроса на использование таких труб в трансконтинентальных операциях по транспортировке нефти и газа в отдаленные места, поскольку стальные трубы считаются лучшим средством транспортировки газа.

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.)