Pipa Baja:Sebuah Pengantar
Sejarah, produksi, dan penggunaan pipa baja
Pipa baja adalah tabung silinder yang terbuat dari baja yang digunakan dalam banyak cara di bidang manufaktur dan infrastruktur. Mereka adalah produk yang paling banyak digunakan yang dibuat oleh industri baja. Penggunaan utama pipa adalah dalam pengangkutan cairan atau gas di bawah tanah—termasuk minyak, gas, dan air. Namun, pipa dengan berbagai ukuran digunakan di seluruh manufaktur dan konstruksi. Contoh manufaktur rumah tangga yang umum adalah pipa baja sempit yang menjalankan sistem pendingin di lemari es. Konstruksi menggunakan pipa untuk pemanas dan pipa ledeng. Struktur dapat dibangun menggunakan pipa baja dengan berbagai ukuran, seperti pegangan tangan, rak sepeda, atau bollard pipa.
William Murdoch dianggap sebagai pelopor pipa baja. Pada tahun 1815, ia bergabung dengan barel senapan bersama untuk mendukung sistem pembakaran lampu batubara. Murdoch menggunakan sistem perpipaan inovatifnya untuk mengangkut gas batubara ke lampu di jalanan London.
Sejak tahun 1800-an, kemajuan besar telah dibuat dalam teknologi pipa baja, termasuk meningkatkan metode manufaktur, mengembangkan aplikasi untuk penggunaannya, dan menetapkan peraturan dan standar yang mengatur sertifikasinya.
Bagaimana pipa baja dibuat?
Dari peleburan bahan mentah hingga pencetakan atau pengelasan, bahan bangunan yang ada di mana-mana ini dibuat melalui dua proses utama:
Mengubah baja mentah menjadi bentuk yang lebih berguna
Kedua proses tersebut harus dimulai dengan membuat baja berkualitas baik. Baja mentah diproduksi oleh pengecoran melalui proses peleburan bahan baku dalam tungku. Untuk mendapatkan komposisi yang tepat, elemen dapat ditambahkan ke logam cair, dan kotoran dihilangkan. Baja cair yang dihasilkan dituangkan ke dalam cetakan untuk membuat ingot atau dipindahkan ke mesin pengecoran kontinyu untuk membuat lembaran, billet, dan mekar. Pipa dibuat dari dua produk ini:slab atau billet.
Lembaran baja dan rangka baja dalam pembuatan pipa
Rangka baja terbuat dari lempengan yang dipanaskan hingga 2.200˚F. Panas menyebabkan kerak terbentuk di permukaan, yang harus dihilangkan melalui pemutus kerak dan pembersihan bertekanan tinggi. Setelah dibersihkan, pelat baja digulung menjadi lembaran baja tipis dan sempit yang disebut skelp. Skelp diasinkan (dibersihkan permukaannya) dengan asam sulfat, dicuci dengan air dan digulung menjadi gulungan besar sebagai bahan baku pembuatan pipa. Lebar skelp menentukan diameter pipa yang bisa dibuat.
Skelp dilepaskan dari spool, dipanaskan, dan digulung melalui rol beralur, yang menekuk tepi skelp ke atas. Proses ini menghasilkan tabung silinder di mana kedua ujungnya ditekuk ke kanan untuk bertemu satu sama lain membentuk silinder panjang. Proses pengelasan menyatukan ujung-ujungnya dan menyegel pipa.
- Dalam operasi pengelasan berkelanjutan, roller las menekan ujung pipa satu sama lain—membentuk lasan palsu karena panas yang telah diterapkan pada skelp. Tidak ada logam yang ditambahkan selama pengelasan, dan rol akhir mengurangi diameter dan ketebalan dinding pipa sesuai spesifikasi.
- Pengelasan tahanan listrik mengikuti proses yang mirip dengan pengelasan kontinu, kecuali bahwa skelp digulung dingin ke dalam bentuk pipa. Arus disuplai ke tepi pipa dengan memutar cakram tembaga, yang memanaskan tepi hingga suhu las. Rol las bergabung dengan tepi pipa untuk membuat las palsu.
- Pengelasan spiral dan pengelasan busur terendam ganda menggunakan teknik pengelasan yang lebih konvensional dan menambahkan bahan las untuk membentuk ikatan.
Bilet baja untuk pipa mulus
Billet baja adalah potongan baja persegi panjang yang diproduksi langsung dari mesin pengecoran kontinu atau sebagai produk sekunder yang terbuat dari ingot cor yang digulung dan diregangkan. Billet ini dapat digunakan untuk membuat pipa tanpa sambungan, yang lebih aman di beberapa aplikasi karena tidak memiliki jalur las.
Billet baja padat harus dipanaskan pada suhu ekstrim, menjadi putih panas tetapi tidak meleleh. Mesin menggulungnya sehingga menjadi benda padat silinder. Saat masih panas, penusuk berbentuk peluru digunakan untuk membuat bagian tengah berongga menjadi teratur menurut ukurannya. Serangkaian operasi penggilingan mengikuti untuk menyesuaikan pipa dengan spesifikasi yang diperlukan.
Langkah penyelesaian
Pipa dapat dimasukkan melalui mesin pelurus sebagai langkah proses akhir sebelum dipasang dengan sambungan di ujungnya. Pipa bor kecil biasanya dilengkapi dengan sambungan berulir, tetapi pipa bor yang lebih besar biasanya dilengkapi dengan flensa yang dilas ke ujung pipa. Mesin pengukur memeriksa dimensi pipa jadi, dan mencap detail di sisi pipa untuk tujuan kontrol kualitas.
Kontrol kualitas
Langkah-langkah kontrol kualitas termasuk memeriksa pipa untuk cacat menggunakan mesin x-ray—terutama di sepanjang lasan. Teknik lainnya adalah dengan menguji tekanan pipa dengan mengisinya dengan air, kemudian menahannya di bawah tekanan selama waktu tertentu untuk mengekspos setiap cacat yang dapat menyebabkan kegagalan bencana sebelum digunakan.
Bagaimana pipa baja digunakan?
Pipa digunakan dalam struktur, transportasi, dan manufaktur. Mereka berukuran sesuai dengan diameter luarnya, dengan diameter dalam bervariasi berdasarkan ketebalan dinding. Beberapa aplikasi membutuhkan dinding yang lebih tebal daripada yang lain, tergantung pada kekuatan yang harus diatur oleh pipa.
Penggunaan struktural
Penggunaan struktural adalah bangunan dan konstruksi umum. Dalam industri ini, bahan bangunan biasanya disebut sebagai tabung baja.
Tumpukan konstruksi
Tabung baja memberikan kekuatan pada fondasi dalam proses yang disebut tiang pancang. Dalam aplikasi ini, tabung didorong jauh ke dalam bumi sebelum fondasi diletakkan. Ini memberikan stabilitas untuk bangunan tinggi atau konstruksi di tanah yang tidak aman.
Ada dua jenis pondasi tiang pancang:
- Tiang pancang bantalan ujung memiliki ujung bawah bertumpu pada lapisan tanah atau batu yang sangat kuat. Beban bangunan dipindahkan melalui tiang pancang ke lapisan yang kuat.
- Tumpukan gesekan mentransfer beban bangunan ke tanah di seluruh ketinggian tiang, dengan gesekan. Seluruh permukaan tiang membantu mentransfer gaya ke tanah.
Tiang perancah
Tiang perancah dibuat dengan menghubungkan tabung baja di dalam sangkar yang memungkinkan pekerja konstruksi mengakses area yang tinggi di atas permukaan tanah.
Penggunaan manufaktur
Pagar pengaman
Rel pengaman juga terbuat dari tabung baja, menciptakan fitur keselamatan yang estetis untuk tangga dan balkon.
Bollard
Tonggak keamanan digunakan untuk menutup area dari lalu lintas kendaraan untuk melindungi orang, bangunan, atau infrastruktur.
Rak sepeda
Banyak rak sepeda komersial dibentuk dengan membengkokkan tabung baja. Sifat material baja yang keras membuatnya aman dari pencuri.
Penggunaan transportasi
Penggunaan pipa baja yang paling umum adalah untuk pengangkutan produk karena bahannya sangat cocok untuk instalasi jangka panjang. Itu dapat terkubur di bawah tanah karena sifat tahan banting dan ketahanannya terhadap kerusakan.
Aplikasi tekanan rendah tidak memerlukan pipa untuk memiliki kekuatan tinggi karena tidak terkena tekanan yang signifikan. Ketebalan dinding yang sempit memungkinkan pembuatan yang lebih murah. Aplikasi yang lebih khusus—seperti pipa yang digunakan dalam industri minyak dan gas—memerlukan spesifikasi yang lebih ketat. Sifat berbahaya dari produk yang diangkut, dan kemungkinan peningkatan tekanan pada saluran, menuntut kekuatan tinggi dan karenanya ketebalan dinding yang lebih tinggi. Ini umumnya membawa biaya yang lebih tinggi terkait. Kontrol kualitas sangat penting untuk aplikasi ini.
Bagaimana pipa baja ditentukan?
Mungkin ada kebingungan tentang cara bahan ini ditentukan, dan apa artinya karakteristik yang tepat dari pipa. American Society for Testing and Materials (ASTM) bersama dengan The American Society of Mechanical Engineers (ASME) dan American Petroleum Institute (API) adalah organisasi yang paling direferensikan untuk spesifikasi perpipaan di Amerika Utara.
Spesifikasi dapat dipecah menjadi tiga kategori utama:
Ukuran pipa nominal
Ukuran pipa dikutip sebagai "Ukuran Pipa Nominal" atau NPS. Asal angka NPS untuk pipa yang lebih kecil ( Jadwal
Jadwal pipa baja adalah cara untuk menggambarkan ketebalan dinding pipa. Ini adalah parameter penting karena secara langsung berkaitan dengan kekuatan pipa dan kesesuaian untuk aplikasi tertentu. Jadwal pipa adalah angka tanpa dimensi dan dihitung berdasarkan formula desain untuk ketebalan dinding, dengan tekanan desain dan tegangan ijin.
Contoh nomor jadwal adalah sebagai berikut:5, 5S, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, STD, XS, dan XXS—dengan yang paling umum adalah jadwal 40 dan 80 Ketika nomor jadwal meningkat, ketebalan dinding pipa meningkat. Oleh karena itu, nomor jadwal pipa menentukan diameter internal, karena OD ditetapkan oleh nomor NPS.
Berat pipa
Berat pipa dapat dihitung berdasarkan NPS, yang menentukan diameter luar, dan jadwal, yang menentukan ketebalan dinding. Rumus ini menggunakan berat teoritis baja 40,8 pon per kaki persegi per 1 inci ketebalan untuk menentukan konstanta.
W =10,69 x t (OD – t)
Dimana:
W =berat (dalam pound per kaki)
OD =diameter luar
t =ketebalan
Tabel berikut dari Engineering Toolbox menunjukkan pengukuran OD, ketebalan dinding, dan berat untuk pipa dengan NPS yang berbeda. Jadwal 40 dan jadwal 80 pengukuran ditampilkan.
Jadwal 40
Jadwal 80
Nominal
Diameter
Diameter
Tebal Nominal
Berat
Diameter
Tebal Nominal
Berat
Ukuran Pipa
(dalam)
(dalam)
(dalam)
(dalam)
(dalam)
(dalam)
Luar
Internal
lb/ft
Internal
lb/ft
1/8
0.405
0.270
0.070
0,240
0.220
0,100
0,310
1/4
0,540
0,360
0.090
0.420
0,300
0,120
0,540
3/8
0.675
0,490
0.090
0,570
0.420
0,130
0,740
1/2
0,840
0.620
0,110
0.850
0.550
0,150
1.000
3/4
1.050
0,820
0,110
1.130
0,740
0,150
1.470
1
1.315
1.050
0,130
1.680
0.960
0,180
2.170
1-1/4
1.660
1,380
0,140
2.270
1.280
0.190
3.000
1-1/2
1.900
1.610
0,150
2,720
1.500
0,200
3.650
2
2,375
2.070
0,150
3.650
1,940
0.220
5.020
2-1/2
2.875
2.470
0,200
5.790
2.320
0.280
7.660
3
3.500
3,070
0.220
7.580
2.900
0,300
10.300
3-1/2
4.000
3.550
0.230
9.110
3.360
0,320
12.500
4
4.500
4.030
0,240
10.790
3.830
0.340
14.900
5
5.563
5.050
0.260
14.610
4.810
0,380
20.800
6
6.625
6.070
0.280
18.970
5.760
0,430
28.600
8
8.625
7,980
0,320
28.550
7.630
0,500
43.400
10
10.750
10.020
0,370
40.480
9.560
0,590
64.400
12
12.750
11.940
0,410
53.600
11.380
0.690
88.600
14
14.000
13.130
0,440
63.000
12.500
0.750
107.000
16
16.000
15.000
0,500
78.000
14.310
0,840
137.000
18
18.000
16.880
0,560
105.000
16,130
0.940
171.000
20
20.000
18.810
0,590
123.000
17.940
1.030
209.000
24
24.000
22.630
0.690
171.000
21.560
1.220
297.000
Berdasarkan ASTM A53 - Spesifikasi Standar untuk Pipa, Baja, Hitam dan Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded, dan Seamless.
Sertifikasi
Produsen mengeluarkan Laporan Uji Bahan, atau Laporan Uji Pabrik, untuk memvalidasi bahwa produk memenuhi analisis kimia dan spesifikasi sifat mekanik. MTR akan berisi semua data yang relevan dengan produk dan akan menyertai produk melalui siklus hidupnya.
Berikut ini adalah parameter khas yang dapat direkam pada MTR:
- Komposisi kimia termasuk kandungan karbon, paduan, dan belerang
- Ukuran, berat, identifikasi, dan kadar bahan
- Nomor panas material, yang terkait dengan batch pemrosesan
- Sifat mekanis seperti kekuatan tarik, kekuatan luluh, dan perpanjangan
Untuk bollard baja, spesifikasi paling umum yang dikutip adalah ASTM A53 dan ASTM A500.
Bagaimana Reliance Foundry menggunakan pipa baja?
Reliance Foundry memasok bollard pipa yang terbuat dari pipa baja. Bollard adalah panjang pipa vertikal yang dipasang di tanah untuk melindungi orang, bangunan, dan infrastruktur di sekitarnya dari tabrakan kendaraan.
Bollard pipa baja harus sesuai dengan spesifikasi keselamatan untuk memastikan mereka cukup kuat untuk menahan dampak tabrakan kendaraan. Jadwal 40 dan baja jadwal 80 dapat digunakan untuk membuat bollard pipa baja tergantung pada aplikasinya.
Bollard pipa baja sering kali ditutup dengan baja tahan karat, plastik, atau penutup dekoratif logam lainnya untuk daya tarik estetika dan untuk melindungi pipa baja dari korosi.