А вы знаете, когда и как появилась на свет первая бесшовная стальная труба?

Стальная бесшовная труба на сегодняшнее время – венец эволюции среди стальных труб. Благодаря своим характеристикам, соотношением «цена-качество и надежности, такой тип применяется во многих отраслях производства – космические аппараты, автомобилестроение, судостроение, самолетостроение, военная техника и сельскохозяйственные машины. А также строительства различных трубопроводов и коммунальных систем. Применяют их и при строительстве, в качестве опорных конструкций, где необходимо выдерживать большие нагрузки. Но если обычные, металлические трубы известны человечеству очень давно, то появление труб такого типа стало возможным только с возникновением эпохи Индустриализации. Сейчас в мире производится около сорока миллионов тонн бесшовных труб ежегодно. Но обо всем по порядку.

Первые бесшовные трубы до нашей эры

Человечество издревле селилось возле воды, без нее человеку выжить очень тяжело. Пока поселения были небольшими и источник воды был неподалеку, все устраивало. Но с развитием ремесел и производства, воды надо было больше и доставлять ее дальше. Археологами установлено, что сама природа подсказала форму трубы, благодаря которой можно было транспортировать жидкости. Первыми бесшовными трубами, стали стволы деревьев, с высверленной сердцевиной. При раскопках, такие трубы находят во всех местах, где есть следы развития цивилизации возрастом несколько тысяч лет. А там, где грунт не агрессивен к таким деревянным трубам – они дошли до нас в вполне рабочем состоянии.

Эта труба на фото, обнаружена на раскопках исчезнувшего Боспорского царства в Крыму. Обратите внимание, она загильзована. Т.е. просверлили дерево с мягкой сердцевиной, а для придания прочности конструкции, его поместили между двух половинок ствола дуба и обмазали глиной.

Однако доступ к большому количеству древесины, как и технологии ее обработки был не везде. В древних Индии, Вавилоне, Шумерском царстве и Египте – такого разнообразного выбора дерева не было, но зато у них было много различного камня и хорошей глины, а также развитое гончарное производство. Они стали делать бесшовные трубы из глины и частично из мягких каменистых пород. Один из таких сохранившихся трубопроводов был найден на территории современного Пакистана (раньше эта земля принадлежала древним индийцам) в городе Мохенджо-Даро, что в переводе с индийского – город мертвецов.

На фото, мужчина, возле части водопровода древнего города из бесшовных, керамических труб, возраст которых около четырех тысяч лет!

По самому сложному пути пошли индейцы инки из Южной Америки. Они неплохо умели обрабатывать камни и рабов у них было очень много. Бесшовные трубы они делали из камня, высверливая внутри отверстие и их водопроводы до сих пор функционируют.

Кузнечная сварка и свинцовые трубы.

Поскольку темой статьи являются бесшовные стальные трубы, заострять внимание на других типах труб не будем, отметим лишь что человечество развивалось, воды требовалось все больше и больше и те малые диаметры, что могли выжать из керамики, дерева или камня, уже не устраивали людей по своей пропускной способности. Человечество стало осваивать трубы среднего и большого диаметров. Делали их из листов металла, свернутых в цилиндр и скрепленных методом кузнечной сварки. Однако с развитием методов обработки металла и скоростью производства, в Древнем Риме и Греции, появились первые металлические бесшовные трубы из свинца. Свинец довольно несложный в обработке и трубы из него отливали в керамических формах.

На фото, фрагменты бесшовных труб из свинца, найденных при раскопках в древнеримском городе Помпеи.

Такие трубопроводы обеспечивали водой сельское хозяйство, публичные бани-термы, фонтаны и самих жителей питьевой водой. Использование свинца в водопроводе, очень вредно для здоровья, римляне знали об этом, но альтернативы не было.

Появление чугуна

Хотя началом производства чугуна многие считают 19 век, изобрели его гораздо раньше, в Древнем Китае. Первые изделия из этого металла, найденные археологами датируются пятым веком до нашей эры. Изготавливали китайцы из него различные бытовые вещи, украшения и даже мечи. Историческая близость России к Китаю и тесные торговые связи, сделали Россию крупнейшим экспортером чугуна в Европу в 14-16 вв. Сама металлургия у европейцев была развита неплохо, и они додумались до еще одного применения этого металла – стали отливать из него бесшовные трубы. Первое упоминание о применении таких труб – изготовление французским мастером Салемом водопровода и канализации в построенном дворце Версале, по проекту архитектора де Вилля. Производство таких труб получило огромный скачок после изобретения парового двигателя. Уже с конца восемнадцатого века, такие трубы используются не только для обеспечения водой и прокладки канализации, но и для отопления жилых домов и теплиц. В 1745 году, английский полковник Кук, родственник знаменитого мореплавателя, написал свой трактат о паровом отоплении и в Англии в 1788 году, с их помощью впервые сделали зимние теплицы сельскохозяйственного магната Ваксфильда, а лорд Дерби открыл первый Зимний Сад в своем поместье в 1792. Разумеется, использовались при этом бесшовные трубы из чугуна.

На фото начала 19 века, интерьер Зимнего Сада.

Использовались подобные трубы и в России, например, в середине девятнадцатого века, знаменитый инженер Андрей Дельвиг при помощи них сделал капитальный ремонт и реконструкцию питавшего Москву водой Ростокинского водопровода, берущего свое начало из Мытищинских источников.

Бесшовные стальные и железные трубы

Считается что первыми, кто изобрел металлические бесшовные трубы, были немецкие братья Маннесман в 1886 году, но это не совсем так. Почти за сто лет до этого, английский изобретатель Уилкинсон получил патент на производство бесшовных труб, по принципу отливки труб в форму с стальным стержнем посередине и мог быть использован только для мягких металлов (медь, свинец, латунь и т.д.). А уже в 1838 году, другой изобретатель Грин, патентует метод изготовления цельнотянутой трубы из отлитой, полой медной заготовки. Чуть позже, два французских изобретателя Кристоф и Хардинг патентуют способ производства цельнотянутых труб уже из стали. Стальную заготовку высверливали и тянули через волоку в форме жёлудя.

Но эпоха пара, этого двигателя века Индустриализации требовала все больше и больше труб разных диаметров и доступных по цене. Учитывая условия эксплуатации трубы внутри паровой машины – дымогарная труба должна быть бесшовной. Даже на один из первых паровозов «Ракета», англичанина Стефенсона нужно было около 46 метров таких труб.

На фото котел паровоза со снятой передней крышкой котла. Хорошо видны многочисленные бесшовные дымогарные трубы.

В середине 19 века, после объединения Германии – страна получила много рабочей силы, богатые углем и металлом земли и хорошо обученный технический персонал, буквально за несколько десятилетий превратившись из аграрной, в мощную индустриальную державу.

Ведущие индустриальные державы Европы не сразу разглядели в Германии сильного соперника, а немцы не сразу стали производить качественные вещи. В девятнадцатом веке, в фразу «немецкое качество» вкладывали столько же сарказма, как «китайское качество» образца начала двадцать первого.

Семейство Маннесманов из города Заурланда, происходило из древнего и знатного рода промышленников, которые изготавливали оружие еще со времен Тридцатилетней войны. Их отец, Райнхард Маннесман был владельцем инструментальной фабрики, (которую он построил с тремя своими братьями) по производству напильников, а его шесть сыновей помогали ему, все они были отличными инженерами, но прославились двое – Рейнхард и Макс.

Ренхард и Макс Маннесманы.

Ведущим специалистом среди братьев был Рейнхард. Будучи студентом, он защитил дипломную работу «Взаимодействие свободного углерода с чистым железом при повышении температуры», по результатам которой появился новый тип броневой стали, которую использовали на военных кораблях.

Работая на заводе отца, Рейнхард заметил, что под воздействием центробежной силы внутри раскаленной заготовки из стали, образуется полость. Приступив вместе с братом к практической реализации возникшей идеи, они признали, что обычных для того времени чугунных маховых колес недостаточно для нужной скорости вращения. Братья сконструировали другой маховик, который при увеличении числа оборотов в четыре раза давал в шестнадцать раз большую центробежную силу. Остальная конструкция прокатного стана не была рассчитана на такие нагрузки и пришлось изобретать новые узлы крепления и соединения. Идея была настолько увлекательна, что другие их братья – Альфред и Карл уходят из университета где они учились и помогают изобретателям.

И вот 21 августа 1886 года, рано утром, результаты их труда увенчались успехом. Впервые первая в мире была получена бесшовная стальная труба из валкового прошивного стана сконструированного братьями Маннесман.

Принцип работы трубопрокатного стана Маннесманов.

В 1903 году, валковый стан братьев экспонируется на Всемирной выставке в Чикаго. Был там и изобретатель Эдисон, который на вопрос, что больше всего из представленных экспонатов и действующих моделей ему понравилось на этой выставке, сказал, что это бесшовная труба Маннесманов из стали.

В 1890 году братья не останавливаются на достигнутом и изобретают поперечный способ прокатки, ставший важным этапом в становлении трубной промышленности и применяемый не только в производстве труб, но и архитектуре. В 1890 году братьям основывают собственный концерн «Маннесманрёрен верке», который и сейчас остается ведущим в мире по производству бесшовных, стальных труб. Его продукция применяется во всех крупных трубопроводах от Сибири и Саудовской Аравии до Аляски и Южной Америки.

На фото – модель вагона для перевозки труб производства концерна «Маннесман», начала 20 века.

Талантливый человек – талантлив во всем, Рейнхард Маннесман имел патенты на изобретения в области телефонии, ручного инструмента и цементации стали.

Во время Второй Мировой войны, концерн «Маннесман» становится еще больше за счет постоянных заказов из Вермахта и использования подневольной рабочей силы. После капитуляции Германии, по договоренности с Советским Союзом, союзники должны были полностью «разобрать» заводы концерна, но в итоге этого не сделали.

Интересен факт, что, когда после угроз Хрущева и Карибского кризиса, на СССР были наложены санкции, в число которых входила и поставка труб крупного диаметра – концерн «Маннесман» в обход станции поставлял бесшовные трубы Советскому Союзу, став основой для советской нефтегазовой мощи.

Другие материалы в Статьи