Свойства, изготовление и применение труб из алюминия

Свойства, изготовление и применение труб из алюминия

Трубы из алюминия и его сплавов получили довольно широкое распространение, хотя в быту их применяют редко.

У них есть ряд особенностей, преимуществ и недостатков по сравнению со стальными и медными. Поэтому алюминиевая труба применяется в довольно специфичных областях.

В природе алюминий очень широко встречается. Его доля в составе земной коры составляет около 8%, что делает его самым распространенным из всех металлов. Однако вследствие своей высокой химической активности природные запасы алюминия представлены в различных химических соединениях. Долгое время получение чистого алюминия было очень сложным и дорогим. Лишь в XX веке был освоен промышленный электролитический способ массового производства чистого алюминия из содержащих его руд, прежде всего бокситов. Стоимость алюминия снизилась в десятки раз, а благодаря своим свойствам (легкости, относительной прочности, устойчивости к коррозии и удобству в обработке), он оказался очень востребованным для использования во многих областях человеческой деятельности.

Алюминиевые трубы нередко используют там, где весовые характеристики изделия выходят на первый план.

Химические свойства

Алюминий — это достаточно активный амфотерный металл. При обычных условиях прочная оксидная плёнка определяет его стойкость. Если разрушить оксидную плёнку, алюминий выступает как активный металл-восстановитель. В мелкораздробленном состоянии и при высокой температуре металл взаимодействует с кислородом. При нагревании происходят реакции с серой, фосфором, азотом, углеродом, йодом. При обычных условиях металл взаимодействует с хлором и бромом. С водородом реакции не происходит. С металлами алюминий образует сплавы, содержащие интерметаллические соединения – алюминиды.

При условии очищения от оксидной пленки, происходит энергичное взаимодействие с водой. Легко протекают реакции с разбавленными кислотами. Реакции с концентрированной азотной и серной кислотой происходят при нагревании. Алюминий легко реагирует со щелочами. Практическое применение в металлургии нашло свойство восстанавливать металлы из оксидов и солей – реакции алюминотермии.

Добыча

После кислорода и кремния этот металл – наиболее распространенный элемент в земной коре, где он присутствует в виде соединений с другими элементами. Его получают из алюминиевых руд. Наиболее высокое содержание (50% оксидов этого металла+глинозем, содержащий этот компонент) находится в бокситах, которые залегают на поверхности земли. Наилучшие залежи этих минералов расположены в экваториальных и тропических регионах.

Для их добычи используется сложное оборудование: краны, машины для раздачи глинозема, установка по газоочистке, электролизер. Также в ходе процедуры задействованы просторные помещения и мощная электросеть. Поэтому заводы по производству этого продукта обычно расположены вблизи электростанций. В современных условиях этот металл получают благодаря процессу Холла-Эру.

Размеры алюминиевых труб

Различают следующие виды:

— тонкостенные. Толщина стенки до 5 мм. Этот вид товара выпускает большинство изготовителей трубной продукции;

— толстостенные. Толщина стенки от 5 мм.

В ГОСТ 18475-82, ГОСТ 18482-79, ГОСТ 23697-79 представлены габаритные размеры и теоретическая (расчетная) масса 1-го метра трубы, с заданной толщиной стенки.

Сортамент холоднодеформированных алюминиевых труб по ГОСТ 18475-82 можно увидеть в таблице, где указаны размеры для готовых профилей трубного проката.

Диаметр наружный (D) — от 6 до 120 мм, толщина стенки (S) — от 0,5 до 5 мм, масса одного метра — от 0,023 кг до 4,948 кг.

Также ГОСТ 18475-82 задает габаритные размеры, массу 1-го метра трубного проката прямоугольного и квадратного сечения, круглого проката с наружным диаметром от 130 до 150 мм.

Конечный продукт по ГОСТ 18475-82 может быть мерной длины и немерной. Как правило, для труб небольшого диаметра и толщины длина изменяется от 1 до 6 м, а для большего диаметра — не должна превышать 4 м.

Сортамент прессованных труб из алюминия и сплавов по ГОСТ 18482-79 можно увидеть в таблице, где указаны габариты трубного проката круглого сечения.

Диаметр по наружному размеру (D) — от 18 до 300 мм, стенка (S) — от 1,5 до 40 мм, масса одного метра — от 0,222 до 93,116 кг.

Длина готовых изделий по ГОСТ 18482-79 может быть немерной, мерной, либо же кратной мере, поставляется в отрезках. Обычно она изменяется от 1 до 6 метров.

Кроме этого ГОСТ18482-79 содержит таблицы сортамента для труб, изготовленных из различных сплавов алюминия.

• Обжимные фитинги. Применение фитингов, способных выдерживать давление, создаваемое хладагентом, безопасно и надёжно. Однако при таком способе монтажа нельзя использовать отрезающие инструменты, т. к. они создают стружку, попадание которой внутрь охладительной системы приводит к повреждениям.
• Пайка. Как и в случае с фитингами, при пайке труб не допускайте проникновения припоя на внутреннюю поверхность трубок.

Установка облегчается тем, что гнуть медные трубы их можно на месте монтажа.

Дюралевый сплав. Свойства и технологии

Дюраль был создан немецким инженером-металлургом Альфредом Вильмом в 1903 году. Через шесть лет после этого сплав начал выпускаться в промышленных масштабах под маркой «Дюраль».

Дюраль начал широко использоваться в авиации – из него изготавливались каркасы для дирижаблей, а с 1920 года он стал главным материалом в авиастроении. Однако сфера его применения на сегодняшний день намного шире. Сейчас дюралевый прокат используется в производстве самолетов, скоростных поездов и автомобилей, для изготовления оборудования в пищевой и легкой промышленности, в строительстве, для создания рекламных конструкций.

Что отличает дюраль от обычного алюминия? В первую очередь – более высокие показатели прочности и износостойкости, а также несколько меньший вес. Кроме того, дюралюминий легче поддается как холодной, так и термообработке. Он устойчив к экстремальным температурам, поэтому широко используется в производстве скоростных поездов и самолетов.

Поскольку дюралевый прокат менее стоек к коррозии, чем обычный алюминий, на поверхность этого материала наносят тонкий слой чистого алюминия методом горячего катания – это предохраняет прокат от окисления.

В процессе проката дюралю можно придать различные свойства. В зависимости от типа обработки дюралюминий бывает мягким и пластичным или очень прочным и жестким. Также он может обладать шероховатой, матовой, полузеркальной или шлифованной поверхностью.

Существует несколько марок дюраля, которые различаются содержанием разных примесей: Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1. Самая популярная марка – Д16 с высоким содержанием магния, она заслужила широкое распространение благодаря оптимальному сочетанию цены и качества.

По ГОСТу 8617-81 дюралевый профиль подразделяется на несколько групп исходя из нескольких критериев:

Назначение:

• профиль электротехнический;
• дюралевый профиль общего назначения.

Прочность:

• повышенная. Этот вид маркируется как «ПП»;
• нормальная. Обозначается маркой дюралевого сплава без дополнительных символов.

Состояние материала:

• Т – закалённые и естественно состаренные;
• Т5 – не полностью закалённые и искусственно состаренные;
• Т1 – закалённые и искусственно состаренные;
• М – отожжённые;
• горячепрессованные (без термической обработки). Эти виды обозначаются маркой дюралевого сплава без дополнительных знаков.

Кстати…

Температура плавления дуралюминия – 650 o С. Это позволяет использовать его даже там, где требуется особая жаростойкость.

Изделия из дюраля. Характеристики и преимущества

Листы

Дюралюминиевые изделия чаще всего выпускаются в виде листов – такая форма наиболее удобна для использования. Толщина дюралевых листов колеблется от 0,3 до 10 мм.

Дюраль листовой часто используется в строительно-отделочных работах, например, для внешней облицовки строений. Рифленые дюралевые листы с антискользящими свойствами нередко применяются в транспорте – при изготовлении автобусов, вагонов электричек и метро, судов, лодок и катеров. Дюралевый лист незаменим при отделке фасадов, потолков, лестниц, стенных панелей, он нередко используется при возведении перегородок. Дюраль легко поддается окраске, что делает возможным его применение в декоративных целях для оформления интерьеров и для создания сложных рекламных конструкций.

Плиты

Более толстые листы называют «дюралевыми плитами». Это прочное, легкое и пластичное изделие из дюралюминия. Согласно принятым стандартами дюралевые плиты до 60 мм имеют длину с интервалами в 500 мм. Если же толщина плиты более 60 мм, то ее длина не нормируется.

Дюралевые плиты хорошо обрабатываются и свариваются точечной сваркой. Их используют для обшивки самолетов, скоростных поездов и кораблей – это оптимальный материал для подобных целей. Из них также производят различные строительные конструкции. Дюралевая плита – это, в сущности, очень простой в обработке полуфабрикат, которому можно придать любую форму.

Трубы

Труба дюралевая – это полый профиль, сечение которого может быть не только круглым, но и квадратным, прямоугольным или фасонным. Дюралевые трубы могут быть:

• тонкостенными (толщина стенки менее 5 мм);
• толстостенными (более 5 мм).

По способу изготовления они делятся на прямошовные сварные, прессованные и холоднодеформированные. Трубы из дюралюминия прочны, долговечны и не подвержены коррозии. Использование дюралевых труб обеспечивает пропускную способность в различных инженерных системах. Кроме того, дюралевая труба небольшого диаметра часто служит материалом для создания легких каркасных конструкций. Дюралевые трубы незаменимы в авиастроении, энергетике, пищевой, нефтяной, газовой, фармацевтической и химической промышленности.

Прутки

Дюралевый пруток — это сплошной профиль с круглым, квадратным или шестигранным сечением. Он пластичен и легко поддается резке. Материал используется в строительстве и машиностроении, в том числе и в создании самолетов. Основное преимущество такого прутка – сочетание небольшого веса и высокой прочности. Он применяется не только как конечный продукт, но и в качестве полуфабриката для изготовления других изделий. Это один из самых распространенных и востребованных видов цветного металлопроката.

Где купить дюраль?

Продажей дюралевого профиля занимаются многие фирмы, но далеко не все они могут предложить не только качественный товар, но и соответствующий уровень сервиса, особенно для заказчиков из регионов. Чтобы избежать неприятных неожиданностей, следует обращаться к профессионалам с большим опытом.

«МетПромСтар» работает на отечественном рынке металлопроката с 2005 года и давно заслужила репутацию надежного партнера. Компания имеет солидный опыт работы на рынке металлопроката и прочные партнерские связи с ведущими отечественными и зарубежными производителями. Она предлагает своим клиентам огромный ассортимент продукции и сжатые сроки поставок. Клиенты «МетПромСтар» имеют возможность выбрать удобную для них форму оплаты и воспользоваться системой скидок. Помимо продажи проката компания занимается и металлообработкой – к услугам клиентов лазерная, плазменная и газовая резка стали, гибка металла и производство изделий по эскизам заказчика. Все виды обработки выполняются на новейших импортных установках.

Купить дюралевый прокат любого типа можно как на складе в Москве, так и через региональные терминалы транспортных компаний по всей России. «МетПромСтар» принимает заказы из Абакана, Архангельска, Астрахани, Барнаула, Белгорода, Брянска, Владимира, Волгограда, Воронежа, Екатеринбурга, Ижевска, Иркутска, Калуги, Краснодара, Курска, Липецка, Мурманска, Новосибирска, Орла, Пензы, Пскова, Рязани, Самары, Санкт-Петербурга, Саратова, Смоленска, Тамбова, Твери, Тулы, Тюмени, Ульяновска, Уфы, Хабаровска, Челябинска, Ярославля и других городов.

Марки титана и сплавов

Наиболее распространены титан и сплавы марок ВТ1-0, ВТ1-00св, ВТ1-00. Они относятся к категории технических. В состав данных марок не входят легирующие элементы. Поставляется титан в виде плит, листов, труб и прутков. Проволока чаще всего производится из материала марки ВТ1-00св.

Сегодня известно множество марок титанов и титановых сплавов, отличающихся по технологическим, механическим свойствам, химическому составу. Чаще всего в их составе содержаться такие элементы, как:

• алюминий,
• молибден,
• ванадий,
• марганец,
• хром,
• олово,
• кремний,
• цирконий,
• железо.

Титан марки BT5 и сплавы из него содержат до 5% алюминия, что наделяет их высокой прочностью. Материалы хорошо штампуются, куются, прокатываются и свариваются. Из них производятся прутки (круги), трубы, проволока, листы. Титановые сплавы ВТ5-1 кроме алюминия содержат олово в размере 2-3% ,что улучшает их технологические характеристики. Из таких материалов получают все виды полуфабрикатов — плиты, листы, поковки, профили, трубы, штамповку, проволоку.

К хорошо деформируемым сплавам титана относят ОТ4 и ОТ4-1, содержащие алюминий и марганец. Данные материалы отличаются высокой технологичной пластичностью и свариваются любыми видами сварок. Титаны этих марок используются в производстве плит, лент, листов, полов, профилей, труб.

Прочный сплав ВТ20 содержит алюминий, цирконий, молибден и ванадий. Материал отличается высокой жаропрочностью. Сплав титана ВТ3-1 содержит такие элементы, как Ti, Al, Cr, Mo, Fe, Si и, как правило, подвергается изотермическому отжигу, что наделяет его высокой пластичностью и термической стабильностью. Этот сплав является наиболее освоенным в производстве. Из него изготавливаются поковки, штамповки, пруты, профили.

Сплавы титана ГОСТ 19807-91 содержат углерод и называются тугоплавкими карбидами. Их теплопроводность в 13 раз ниже показателя алюминия и в 4 раза – железа.

Разновидность материала

Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент алюминиевых труб. Они могут иметь различное сечение, длину, а также качество используемого металла. Что касается методов изготовления, то здесь можно отметить:

• Холодная деформация поверхности. Для изготовления труб используется алюминиевая труба, которая в процессе производства поддается калибровке и вытягиванию. В результате этого получается труба с нужным внутренним и внешним диаметром. Эта технология является наиболее практичной. Единственный недостаток – высокая стоимость производства.
• Прессование. Алюминиевая заготовка под высоким давлением пропускается через матрицу, которая имеет определенные размеры. В процессе производства заготовка нагревается до определенной температуры. Полученная труба легко поддается анодированию и обладает высокой стойкостью к механическим повреждениям.
• Сварка. Чтобы изготовить трубу таким методом, необходимо взять алюминиевый лист нужной длины и толщины. В процессе производства заготовке придают нужную форму, а ее стороны сваривают между собой. Чтобы придать изделию прочности, место сварки поддают горячему отпуску. Данный метод пользуется большой популярностью и широко применяется для производства алюминиевых конструкций.

Также трубы классифицируются по толщине стенок. Так, они бывают тонкостенными и толстостенными. Первый тип материала имеет толщину стенок, которая не превышает 0,5 см. Что касается толстостенных изделий, то здесь данный параметр составляет 0,5 см и более.

Где применяются алюминиевые трубы

Антикоррозийные свойства алюминиевого профиля удачно сочетаются с довольно эстетичным внешними видом, поэтому изделия чаще всего используются для изготовления декоративных элементов, а также применяются в строительстве каркасных сооружений и в мебельном производстве.

Наибольшую популярность имеет труба квадратного сечения со стенкой в 40 мм.

Но и небольшой профиль из этого металла (в 20 мм) имеет достаточный запас прочности и применяется для изготовления декоративных арок, беседок, если они не имеют парусного покрытия.

Изделия из алюминиевого профиля применяют:

• В качестве элементов уличного благоустройства, сочетая декоративные и технические характеристики.
• В отделке внутренней части зданий.
• В производстве мебели.
• Большое распространение получили алюминиевые профильные трубы в строительстве каркасных сооружений – бытовых, промышленных, сельскохозяйственных.
• В промышленности и строительстве алюминиевый профиль большого размера используют для монтажа воздуховодов, вытяжек, систем принудительной вентиляции.
• Дюралюминиевые (сплавы с добавлением меди, марганца и магния) профили пользуются устойчивым спросом в авиа и судостроении, в качестве защитного покрытия для этих изделий служит слой чистого алюминия.