צינורות פלדה הם צינורות גליליים העשויים פלדה המשמשים דרכים רבות בייצור ותשתיות. הם המוצר המשומש ביותר מתוצרת תעשיית הפלדה. השימוש העיקרי בצינור הוא בהובלת נוזלים או גז מתחת לאדמה - כולל נפט, גז ומים. עם זאת, משתמשים בצינורות בגדלים שונים לאורך הייצור והבנייה. דוגמה לייצור ביתי נפוצה היא צינור הפלדה הצר שמריץ את מערכת הקירור במקררים. בבנייה משתמשים בצינורות לחימום ואינסטלציה. ניתן לבנות מבנים באמצעות צינור פלדה בגדלים שונים, כמו מעקות, מתלים לאופניים או בולרי צינורות.
וויליאם מרדוק נחשב לחלוץ צינורות הפלדה. בשנת 1815 הוא הצטרף לחביות מושקעות יחד לתמיכה במערכת שריפת מנורות פחם. מרדוק השתמש במערכת הצינורות החדשנית שלו בכדי להעביר גז פחם למנורות ברחובות לונדון.
מאז שנות ה- 1800 נעשו צעדים גדולים בטכנולוגיה של צנרת פלדה, כולל שיפור שיטות ייצור, פיתוח יישומים לשימושם וקביעת תקנות וסטנדרטים החלים על אישורם.
איך נוצר צינור פלדה?
ממיסוי חומרי גלם לעיצוב או ריתוך נוצר חומר בניין זה בכל מקום באמצעות שני תהליכים עיקריים:
המר פלדה גולמית לצורה שמישה יותר
שני התהליכים חייבים להתחיל ביצירת פלדה באיכות טובה. פלדה גולמית מיוצרת על ידי בתי יציקה בתהליך של התכה של חומרי גלם בתנור. כדי שהרכב יהיה נכון בדיוק, ניתן להוסיף אלמנטים למתכת המותכת ולהסיר זיהומים. הפלדה המותכת שנוצרת נשפכת לתבניות לייצור מטילים או מועברת למכונת יציקה רציפה לייצור לוחות, בילטות ופריחות. הצינור מיוצר משני מוצרים אלה: לוחות או בילט.
לוחות פלדה ועליפות פלדה בייצור צינורות
גולגלות פלדה עשויות לוחות המחוממים ל -2,200˚F. החום גורם להיווצרות סולם על פני השטח, אותו יש להסיר באמצעות מפסק בקנה מידה וניקוי בלחץ גבוה. לאחר הניקוי, לוח הפלדה מגולגל חם לרצועות פלדה דקות וצרות המכונות גלגול. החלקה מוחמצת (מנקה את פני השטח) עם חומצה גופרתית, נשטפת במים ומגלגלת על סלילים גדולים כחומר הגלם לייצור צינורות. רוחב הכיפה קובע את קוטר הצינור הניתן לייצור.
הגולגולת מתרחקת מהסליל, מחוממת ומגלגלת דרך גלילים מחורצים, המכופפים את שולי הגולגולת כלפי מעלה. תהליך זה מייצר צינור גלילי בו שני הקצוות התכופפו ממש סביב זה לפגוש זה את זה ויוצרים גליל ארוך. תהליך ריתוך מחבר את הקצוות זה לזה ואוטם את הצינור.
בפעולת ריתוך מתמשכת, גלילי ריתוך לוחצים את קצוות הצינור זה לזה - ויוצרים ריתוך מזויף בגלל החום שכבר הוחל על הגולגולת. לא מתווספות מתכת בזמן הריתוך, והגלילים הסופיים מפחיתים את הקוטר ועובי הקיר של הצינור למפרט.
ריתוך בהתנגדות חשמלית עוקב אחר תהליך דומה לריתוך רציף, מלבד העובדה שהגלגול קר מגולגל לצורת הצינור. זרם מסופק לקצוות הצינור על ידי דיסקי נחושת מסתובבים, המחממים את הקצוות עד לטמפרטורת הריתוך. גלילי ריתוך מצטרפים לקצוות הצינור ליצירת ריתוך מזויף.
ריתוך ספיראלי וריתוך קשת כפול שקוע משתמשים בטכניקות ריתוך קונבנציונאליות יותר ומוסיפים חומר ריתוך ליצירת הקשר.
פלדות פלדה לצינור חלק
בילטות פלדה הן חלקי פלדה מרובעים וארוכים המיוצרים ישירות ממכונת יציקה רציפה או כמוצר משני העשוי מטילי יציקה מגולגלים ומתוחים. ניתן להשתמש בילטות אלה לייצור צינור חלק , וזה בטוח יותר ביישומים מסוימים ללא קו ריתוך.
יש לחמם את פלטת הפלדה המוצקה בטמפרטורות קיצוניות, ולהפוך לחמה לבנה אך לא נמסה. מכונות מגלגלות אותם כך שיהפכו למוצק גלילי. בעודו עדיין חם, נוקב בצורת כדור משמש בכדי להפוך את המרכז החלול לקבוע לפי מידותיו. לאחר ביצוע סדרת פעולות כרסום כדי להתאים את הצינור למפרט הנדרש.
סיום שלבים
ניתן להכניס צינורות דרך מכונת יישור כשלב תהליך אחרון לפני שהם מחוברים למפרקים בסוף. בדרך כלל צנרת נשא קטנה מצוידת במפרקים הברגה, אך בדרך כלל צנרת נשא גדולה יותר מצוידת עם אוגנים המולחמים על קצה הצינור. מכונות מדידה בודקות את מידות הצינור המוגמר ומחותמות את הפרטים בצד הצינור למטרות בקרת איכות.
בקרת איכות
שלבי בקרת איכות כוללים בדיקת פגמים בצינור באמצעות מכונות רנטגן - במיוחד לאורך הריתוך. טכניקה נוספת היא לבחון את הצינור בלחץ על ידי מילויו במים, ואז להחזיק אותו בלחץ למשך זמן מוגדר כדי לחשוף פגמים העלולים לגרום לכישלון קטסטרופלי לפני שהוא נכנס לשירות.
איך משתמשים בצינור פלדה?
צינורות משמשים במבנים, תחבורה וייצור. הם בגודל בהתאם לקוטר החיצוני שלהם, כאשר הקוטר הפנימי משתנה על בסיס עובי הקיר. יישומים מסוימים זקוקים לקירות עבים יותר מאחרים, תלוי בכוחות שעל הצינור לנהל.
שימוש מבני
שימושים מבניים הם בנייה ובנייה נפוצה. בתעשיות אלה מכנים את חומר הבניין בדרך כלל צינורות פלדה.
צינורות פלדה מספקים כוח ליסודות בתהליך שנקרא ערימה. ביישומים אלה הצינור מונע עמוק לתוך האדמה לפני הנחת הבסיס. זה מספק יציבות לבניין גבוה או לבנייה בשטח שאינו מאובטח. ישנם שני סוגים בסיסיים של יסודות ערימה: בערימות נושאות הקצה הקצה התחתון מונח על שכבה של אדמה או סלע חזקים במיוחד. עומס הבניין מועבר דרך הערימה אל השכבה החזקה. ערימות חיכוך מעבירות את עומס המבנה לאדמה על פני גובהו המלא של הערימה, על ידי חיכוך. כל שטח הערימה עוזר להעברת הכוחות לאדמה. עמודי פיגומים נעשים על ידי חיבור צינורות פלדה בכלוב המאפשר לעובדי בניין גישה לאזורים הגבוהים מעל פני הקרקע. מסילות השומר מיוצרות גם מצינורות פלדה ויוצרים תכונה בטיחותית אסתטית למדרגות ומרפסות. מטפלי אבטחה משמשים לריסון שטח מתנועת כלי רכב לצורך הגנה על אנשים, מבנים או תשתיות. מתלים רבים לאופניים מסחריים נוצרים על ידי כיפוף צינורות פלדה. תכונות החומר הקשיחות של הפלדה הופכות אותה לאבטחה מפני גנבים. השימוש הנפוץ ביותר בצינורות פלדה הוא להובלת מוצרים מכיוון שהחומר מתאים היטב להתקנות ארוכות טווח. זה יכול להיות קבור מתחת לאדמה בגלל הקשיות שלו וההתנגדות לפירוק. יישומי לחץ נמוך אינם דורשים צינורות בעלי חוזק גבוה מכיוון שהם אינם חשופים ללחצים משמעותיים. עובי הקיר הצר מאפשר ייצור זול יותר. יישומים מיוחדים יותר - כגון צינורות המשמשים בתעשיית הנפט והגז - דורשים מפרט מחמיר יותר. אופיו המסוכן של המוצר המובל, והאפשרות להגברת לחץ על הקו, דורש חוזק גבוה ולכן עובי דופן גבוה יותר. בדרך כלל זה מביא לעלות גבוהה יותר הנלווית. בקרת איכות היא קריטית עבור יישומים אלה. יכול להיות בלבול לגבי אופן פירוט החומרים הללו, ומה האמצעים למאפיינים המדויקים של הצינור. האגודה האמריקאית לבדיקות וחומרים (ASTM) יחד עם האגודה האמריקאית למהנדסי מכונות (ASME) והמכון האמריקני לנפט (API) הם הארגונים המוזכרים ביותר למפרט צנרת בצפון אמריקה. ניתן לחלק מפרט לשלוש קטגוריות עיקריות: גודל הצינור מצוטט כ- "גודל צינור נומינלי" או NPS. מקורם של המספרים NPS לצינורות קטנים יותר ( לוחות הזמנים של צינורות פלדה הם דרך לתאר את עובי הקיר של הצינור. זהו פרמטר קריטי מכיוון שהוא קשור ישירות לחוזק הצינור והתאמה ליישומים ספציפיים. לוח הזמנים של הצינור הוא מספר חסר ממדים ומחושב על פי הנוסחה העיצובית בעובי הקירות, נוכח הלחץ העיצובי והלחץ המותר. דוגמאות למספרי לוח הזמנים הם כדלקמן: 5, 5S, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, STD, XS ו- XXS - כאשר הנפוצים ביותר הם לוחות זמנים 40 ו- 80 ככל שמספר לוח הזמנים גדל, עובי הקיר של הצינור גדל. מספר לוח הזמנים של הצינור מגדיר אפוא את הקוטר הפנימי, שכן ה- OD קבוע על ידי מספר NPS. ניתן לחשב את משקל הצינור על סמך ה- NPS המגדיר את הקוטר החיצוני ואת לוח הזמנים שמגדיר את עובי הקיר. הנוסחה משתמשת במשקל התיאורטי של פלדה של 40.8 פאונד למטר מרובע לכל עובי של אינץ 'כדי לקבוע את הקבוע. W = 10.69 xt (OD - t) איפה: W = משקל (בקילוגרמים לכל רגל) הטבלה הבאה מתוך ארגז הכלים ההנדסי מציגה את המדידות של OD, עובי הקיר ומשקל הצינורות של NPS שונים. מוצגים גם שתי לוח הזמנים 40 וגם לוח הזמנים 80. היצרנים מוציאים דוח בדיקות חומרים, או דוח בדיקות טחנות, כדי לאמת כי המוצר עומד בניתוח הכימי ותכונות המכניות. ה- MTR יכיל את כל הנתונים הרלוונטיים למוצר וילווה את המוצר לאורך מחזור החיים שלו. להלן פרמטרים אופייניים העשויים להקליט ב- MTR: הרכב כימי הכולל תכולת פחמן, סגסוגות וגופרית גודל חומר, משקל, זיהוי וכיתה מספר החום החומר, הקושר חזרה לאצוות העיבוד תכונות מכניות כמו חוזק מתיחה, חוזק תפוקה והתארכות עבור בולארד פלדה, המפרט הנפוץ ביותר המצוין הם ASTM A53 ו- ASTM A500. יציקה של אמון מספקת בולרים לצינורות המיוצרים מצינורות פלדה. בולולים הם אורכי צינור אנכיים המותקנים באדמה כדי להגן על אנשים, מבנים ותשתיות מסביב מפני התנגשויות ברכב. על מטפחות צינור פלדה להתאים למפרטי הבטיחות כדי להבטיח שהם חזקים מספיק בכדי להתנגד להשפעה של התנגשויות ברכב. ניתן להשתמש בלוח הזמנים 40 ולוח הזמנים 80 כדי לייצר בולרים בצינור פלדה בהתאם ליישום. בולרי צינורות פלדה מכוסים לרוב בכיסויים דקורטיביים מפלדת אל חלד, מפלסטיק או מתכתיים אחרים לצורך אסתטיקה ולהגנה על צינור הפלדה מפני קורוזיה. 
ערימות בנייה
עמודי פיגומים
שימוש בייצור
מסילות שמירה
בולרים
מתלים לאופניים
שימוש בתחבורה
איך מפרט צינור פלדה?
גודל צינור נומינלי
לוחות זמנים
משקל צינור
OD = קוטר חיצוני
t = עובי תעודה
איך משתמשים באמינות צינורות פלדה בארה"ב?
