Kao jedan od najčešće korištenih metalnih materijala u modernoj industriji, cijev od ugljičnog čelika igra vitalnu ulogu u petrohemijskoj industriji, građevinarstvu i proizvodnji strojeva zbog svojih odličnih mehaničkih svojstava, otpornosti na koroziju i isplativosti{0}}. Proizvodni proces obuhvata više koraka, uključujući pripremu sirovina, proizvodnju gredica, oblikovanje, termičku obradu i kontrolu kvaliteta. Svaki korak zahtijeva strogu kontrolu kako bi se osiguralo da konačni proizvod ispunjava standarde performansi.
I. Priprema sirovina
Proizvodnja cijevi od ugljičnog čelika počinje odabirom visoko-kvalitetnog ugljičnog čelika ili nisko{1}}legiranog čelika. Uobičajene sirovine uključuju nisko-ugljični čelik (kao što su Q195 i Q235) sa sadržajem ugljika od 0,06% do 0,38% i srednje{8}}ugljični čelik (kao što je čelik 20# i 45#). Specifičan izbor ovisi o zahtjevima primjene i čvrstoće čelične cijevi. Sirovine se podvrgavaju spektralnoj analizi i testiranju mehaničkih svojstava kako bi se osiguralo da njihov hemijski sastav (kao što je sadržaj ugljika, mangana, sumpora i fosfora) i fizička svojstva (kao što su vlačna čvrstoća i izduženje) ispunjavaju nacionalne standarde (kao što su GB/T 8162 i ASTM A106).
II. Billet Manufacturing
Računice su početni oblik cijevi od ugljičnog čelika i proizvode se prvenstveno na dva načina:
1. Vruće-valjani ingoti/kontinuirano lijevani gredci: Istopljeni čelik se topi u visokoj peći, a zatim se lijeva u četvrtaste ili okrugle gredice preko mašine za kontinuirano livenje. Alternativno, ingoti se u početku valjaju, a zatim formiraju u gredice. Tokom ove faze, temperatura grejanja mora da se kontroliše (obično između 1100 stepeni i 1250 stepeni) kako bi se sprečila krupna zrna, a unutrašnji defekti se uklanjaju valjanjem.
2. Direktno korištenje bešavnih gredica: Za bešavne čelične cijevi, gredice su tipično čvrste okrugle čelične šipke formirane valjanjem ili ekstruzijom, s promjerom nešto manjim od veličine gotove cijevi. Ove gredice zahtijevaju dalju obradu i oblikovanje.
III. Forming Processing
Proces oblikovanja cijevi od ugljičnog čelika značajno varira ovisno o vrsti proizvoda (bešavne ili zavarene):
(I) Formiranje bešavnih čeličnih cijevi
1. Vruće-probijanje: Unakrsni-mlin za probijanje (kao što je Mannesmann piercer) se koristi za bušenje čvrste gredice u šuplju školjku. Tokom bušenja, trn i valjci rade zajedno kako bi formirali šupljinu u centru cijevi, istovremeno smanjujući vanjski prečnik i čineći debljinu stijenke ujednačenom.
2. Valjanje i dimenzioniranje: gruba cijev je dodatno smanjena u debljini zida i zaokružena automatskim valjkom cijevi ili više-mlinom. Zatim prolazi kroz mlin za dimenzioniranje (kao što je reduktor rastezanja) kako bi precizno kontrolirao toleranciju vanjskog promjera (do ±0,1 mm) i poboljšao završnu obradu površine.
3. Hladna obrada (opciono): neke visoko{1}}precizne čelične cijevi zahtijevaju hladno izvlačenje ili hladno valjanje, što smanjuje veličinu i povećava čvrstoću ekstruzijom (na primjer, vlačna čvrstoća hladno-cijevi može se povećati za 10%-20%).
(II) Oblikovanje zavarenih čeličnih cijevi
1. Namotavanje trake: toplo- ili hladno- valjana čelična traka (kao što je SPCC ili ST37) se koristi kao sirovina. Nakon izravnavanja i obrezivanja, smota se u cijev.
2. Zavarivanje formiranjem: Formiranje se izvodi pomoću tehnika zavarivanja visoke -zavarivanja ravnim šavom (ERW), spiralnog zavarivanja pod vodom (SAWH) ili zavarivanja pod vodom ravnog šava (SAWL). Na primjer, ERW cijev koristi struju visoke-frekvencije za topljenje rubova slijepe cijevi, pri čemu brzina zavarivanja dostiže 10-30 m/min. Spiralno zavarena cijev koristi mašinu za formiranje za namotavanje čelične trake u spiralni oblik, a zatim dvostrano-zavarivanje pod vodom. Pogodan je za cijevi velikog promjera (npr. DN400 i više).
3. Tretman šava zavarivanja: Nakon zavarivanja, ojačanje zavara se melje i vrši se termička obrada (kao što je normalizacija) kako bi se eliminisala zaostala naprezanja i osiguralo da su performanse zavara u skladu sa performansama matičnog materijala.
IV. Toplinska obrada
Toplinska obrada je ključni korak u optimizaciji performansi cijevi od ugljičnog čelika. Uobičajeni procesi uključuju:
• Žarenje: Zagrijavanje čelične cijevi na kritičnu temperaturu (npr. 800-900 stepeni), a zatim polagano hlađenje kako bi se eliminisalo unutrašnje naprezanje i poboljšala plastičnost. Ovo se odnosi na hladno obrađene čelične cijevi.
•Normalizacija: Zagrevanje na 900-950 stepeni praćeno vazdušnim hlađenjem poboljšava veličinu zrna radi poboljšanja čvrstoće i žilavosti. Ovaj proces se obično koristi za bešavne strukturalne cijevi.
• Kaljenje i kaljenje (kaljenje + kaljenje): Za čelične cijevi visoke{1}}vrste (kao što su cijevi hidrauličnog podupirača), kaljenje (850-900 stupnjeva hlađenje ulja) i kaljenje na visokim temperaturama (600-650 stupnjeva) se koriste za balansiranje tvrdoće i žilavosti.
V. Površinska obrada i završna obrada
Da bi se poboljšala otpornost na koroziju i izgled, čelične cijevi zahtijevaju sljedeće tretmane:
1. Kiseljenje i pasivacija: Upotreba rastvora sumporne ili hlorovodonične kiseline za uklanjanje kamenca, nakon čega sledi pasivizacija da bi se formirao zaštitni film (kao što je pasivizacija hromatom).
2. Zaštitni premaz: Nanošenje epoksidnog praškastog premaza, polietilena (PE) ili 3PE antikorozivnog premaza u zavisnosti od uslova rada produžava vijek trajanja.
3. Završna obrada: Korištenje glačala za ispravljanje zakrivljenosti (ravnost manja ili jednaka 1 mm/m), rezanje na određene dužine (obično 6-12 m), i na kraju označavanje informacijama kao što su specifikacija i broj serije.
VI. Inspekcija kvaliteta
Gotove cijevi prolaze kroz nekoliko koraka inspekcije:
• Ispitivanje bez razaranja: Ultrazvučno ispitivanje (UT) otkriva unutrašnje defekte, a ispitivanje vrtložnim strujama (ECT) ili curenje magnetnog toka (MFL) za otkrivanje površinskih pukotina.
•Mehaničko ispitivanje: Ispitivanje zatezanja (mjeri zateznu čvrstoću i tačku tečenja), ispitivanje na udar (žilavost na niskoj-temperaturnoj žilavosti) i ispitivanje tvrdoće se izvode na slučajnim uzorcima.
• Provjera dimenzija: Mikrometri i mjerači debljine se koriste za provjeru vanjskog prečnika, debljine stijenke i odstupanja ovalnosti.
Zaključak
Proizvodni proces za cijevi od ugljičnog čelika integrira tehnologije iz više područja, uključujući metalurgiju, strojnu obradu i nauku o materijalima. Strogost ovih procesa direktno određuje pouzdanost proizvoda. Sa razvojem-proizvodnje vrhunske opreme, potražnja za čeličnim cijevima visoke-otporne na koroziju-i preciznim-veličinama se povećava, što dovodi do kontinuiranih nadogradnji u proizvodnim procesima prema automatizaciji (kao što je lasersko zavarivanje i robotsko ravnanje) i zelenijim pristupima (kao što je električni proces za{6}procesiranje čelika).
