Çelik Boru Nasıl Yapılır?

Demir, alüminyum, karbon, manganez, titanyum, vanadyum ve zirkonyum gibi hammaddelerden üretilen çelik borular, ısıtma ve sıhhi tesisat sistemleri, otoyol mühendisliği, otomobil üretimi ve hatta tıp alanında uygulamaları kapsayan boru üretiminin merkezinde yer alır. 

1800'lerden kalma mühendislik atılımlarına kadar uzanan gelişimleriyle, yapım yöntemleri, sayısız amaç için farklı tasarımlara uygundur.

Çelik borular, çeşitli amaçlar için kaynakla veya kesintisiz bir işlem kullanılarak yapılabilir. Yüzyıllar boyunca uygulanan boru yapma işlemi, tıptan imalata kadar tarihte uygulamaları olan hammaddeden bitmiş ürüne kadar çeşitli aşamalardan geçerek alüminyumdan zirkonyuma kadar malzeme kullanmayı içerir.
 

Otomobil imalatından gaz borularına kadar çelik borular, alaşımlardan (farklı kimyasal elementlerden yapılmış metaller) kaynaklanabilir veya bir eritme fırınından sorunsuz bir şekilde yapılabilir.

Kaynaklı borular ısıtma ve soğutma gibi yöntemlerle bir araya getirilip sıhhi tesisat ve gaz taşımacılığı gibi daha ağır, daha rijit uygulamalar için kullanılırken, bisiklet ve sıvı taşıma gibi daha hafif ve daha hafif amaçlar için gerdirme ve oyuklama yoluyla dikişsiz borular oluşturulur.

Üretim yöntemi, çelik borunun çeşitli tasarımlarına çok şey katar. Çapın ve kalınlığın değiştirilmesi, gaz taşıma boru hatları ve hipodermik iğneler gibi hassas aletler gibi büyük ölçekli projeler için güç ve esneklikte farklılıklara yol açabilir.

Yuvarlak, kare veya herhangi bir şekilde olsun, bir borunun kapalı yapısı, sıvıların akışından korozyonun önlenmesine kadar ihtiyaç duyulan her türlü uygulamaya uygundur.

Önerilen Makale: Çelik profil malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için çelik kare profil sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.

Kaynaklı ve Dikişsiz Çelik Borular İçin Adım Adım Mühendislik Süreci

Çelik boru üretmenin genel süreci, ham çeliğin külçe, blum, levha ve kütüğe (tümü kaynaklanabilen malzemelerdir) dönüştürülmesini, bir üretim hattında bir boru hattının oluşturulmasını ve borunun istenen bir ürün haline getirilmesini içerir.
 

Isıtılmış kömürden karbon açısından zengin bir madde olan demir cevheri ve kok, bir fırında sıvı bir maddeye eritilir ve daha sonra erimiş çelik oluşturmak için oksijen püskürtülür. Bu malzeme, yüksek miktarda basınç altında silindirler arasında şekillendirilen malzemelerin depolanması ve taşınması için büyük çelik dökümler olan külçelere soğutulur.

Bazı külçeler, çelik ve demir arasında, ara ürünler oluşturmak için onları daha ince, daha uzun parçalara geren çelik silindirlerden geçirilir. Ayrıca, levhaları şekillendiren yığılmış silindirler aracılığıyla dikdörtgen kesitli çelik parçalar olan levhalar halinde yuvarlanırlar.
 

Daha fazla haddeleme cihazı düzleşir  kütüklere dönüşür. Bunlar, yuvarlak veya kare kesitli, daha da uzun ve daha ince olan metal parçalardır. Uçan makaslar, kütükleri kesin konumlarda keser, böylece kütükler istiflenebilir ve dikişsiz boru haline getirilebilir.

Levhalar, dövülebilir hale gelene kadar yaklaşık 2.200 Fahrenheit (1.204 santigrat derece) sıcaklığa ısıtılır ve daha sonra 0,25 mil (0,4 kilometre) uzunluğa kadar dar şerit şeritler olan skelp şeklinde inceltilir. Çelik daha sonra sülfürik asit tankları ve ardından soğuk ve sıcak su kullanılarak temizlenir ve boru fabrikalarına nakledilir.
 

Kaynaklı borular için, bir çözme makinesi skelpi çözer ve kenarların kıvrılmasına ve boru şekilleri oluşturmasına neden olmak için silindirlerden geçirir. Kaynak elektrotları, yüksek basınçlı bir silindir tarafından sıkılmadan önce uçları birbirine yalıtmak için bir elektrik akımı kullanır. İşlem, boruyu dakikada 1100 ft (335,3 m) kadar hızlı üretebilir.

Dikişsiz borular için, kare kütüklerin ısıtılması ve yüksek basınçlı haddelenmesi işlemi, merkezde bir delik ile gerilmelerine neden olur. Haddehaneler boruyu istenilen kalınlık ve şekil için delerler.

Daha Fazla İşleme ve Galvanizleme

Daha ileri işlemler, düzleştirmeyi, diş açmayı (boruların uçlarına sıkı oluklar açmayı) veya paslanmayı (veya borunun amacı için gerekli olanı) önlemek için çinko veya galvanizden koruyucu bir yağla kaplamayı içerebilir. Galvanizleme genellikle metali tuzlu su gibi aşındırıcı malzemelerden korumak için çinko kaplamaların elektrokimyasal ve elektrodepozisyon işlemlerini içerir.

İşlem, su ve havadaki zararlı oksitleyici ajanları caydırmak için hareket eder. Çinko, çinko hidroksit oluşturmak için suyla reaksiyona giren çinko oksit oluşturmak için oksijene anot görevi görür. Bu çinko hidroksit molekülleri, karbondioksite maruz kaldığında çinko karbonat oluşturur. Son olarak, ince, aşılmaz, çözünmeyen bir çinko karbonat tabakası metali korumak için çinkoya yapışır.

Daha ince bir form olan elektrogalvanizleme, genellikle, sıcak daldırma ana metalin gücünü azaltacak şekilde paslanmaya karşı dayanıklı boya gerektiren otomobil parçalarında kullanılır. Paslanmaz parçalar karbon çeliğine galvanizlendiğinde paslanmaz çelikler oluşur.

Boru İmalatının Tarihçesi

Kaynaklı çelik borular, İskoç mühendis William Murdock'un 1815'te kömür gazını taşımak için tüfek fıçılarından yapılan kömür yakan lamba sistemini icat etmesine kadar uzanırken, 1880'lerin sonlarına kadar benzin ve petrol taşımak için dikişsiz borular tanıtılmadı.

19. yüzyıl boyunca mühendisler, mühendis James Russell'ın 1824'te dövülebilir hale gelene kadar ısıtılan yassı demir şeritleri katlamak ve birleştirmek için bir çekiç kullanma yöntemini içeren boru yapımında yenilikler yarattılar.

Hemen ertesi yıl mühendis Comenius Whitehouse, bir boruya kıvrılmış ve uçlarından kaynaklanmış ince demir levhaların ısıtılmasını içeren daha iyi bir alın kaynağı yöntemi yarattı. Whitehouse, kenarları bir boruya kaynaklamadan önce boru şeklinde kıvırmak için koni şeklinde bir açıklık kullandı.

Teknoloji, otomobil imalat endüstrisinde yayılacak ve aynı zamanda, bükülmüş boru ürünlerini daha etkili bir şekilde üretmek için sıcak şekillendirme boru dirsekleri ve sabit bir akışta sürekli boru şekillendirme gibi daha ileri atılımlarla petrol ve gaz taşımacılığı için kullanılacaktı.

1886'da Alman mühendisler Reinhard ve Max Mannesmann, babalarının Remscheid'deki eğe fabrikasında çeşitli parçalardan dikişsiz borular oluşturmak için ilk haddeleme işleminin patentini aldı. 1890'larda ikili, daha fazla dayanıklılık için çelik boruların çapını ve duvar kalınlığını azaltan ve diğer teknikleriyle birlikte çelik boru alanında devrim yaratacak "Mannesmann sürecini" oluşturacak olan pilger-haddeleme işlemini icat etti. 

1960'larda Bilgisayar Sayısal Kontrol (CNC) teknolojisi, mühendislerin daha karmaşık tasarımlar, daha sıkı kıvrımlar ve daha ince duvarlar için bilgisayar tasarımlı haritalar kullanarak daha kesin sonuçlar için yüksek frekanslı endüksiyonlu tamir makinelerini kullanmalarına izin verdi. Bilgisayar destekli tasarım yazılımı, alana daha da büyük bir hassasiyetle hükmetmeye devam edecekti.

Çelik Boruların Gücü

Çelik boru hatları, doğal gaz ve kirleticilerden kaynaklanan çatlaklara ve ayrıca metan ve hidrojene düşük geçirgenliğe sahip darbelere karşı büyük dirençle genellikle yüzlerce yıl dayanabilir. Güçlü kalırken termal enerjiyi korumak için poliüretan köpük (PU) ile yalıtılabilirler.

Kalite kontrol stratejileri, boruların boyutunu ölçmek için x-ışınları kullanmak ve gözlemlenen herhangi bir varyans veya farklılık için buna göre ayarlama yapmak gibi yöntemleri kullanabilir. Bu, boru hatlarının sıcak veya ıslak ortamlarda bile uygulamaya uygun olmasını sağlar.