Труба стальная бесшовная: технология производства и особенности применения

Труба стальная бесшовная: технология производства и особенности применения

Труба бесшовная стальная – продукция сплошного трубного металлопроката, которую производят на специальных трубопрокатных станах. Имеет значительно более высокие показатели устойчивости к внешним воздействиям, прочности и надежности, чем аналогичные сварные конструкции. Несмотря на распространение полимерных изделий, по-прежнему востребована при сооружении трубопроводов, строительстве, машиностроении и других сферах.

Бесшовные трубы имеют высокие прочностные характеристики и востребованы в самых разных отраслях

Виды бесшовных труб

В зависимости от вида изготовления, можно различить сразу несколько разновидностей большого количество приборов. Это может быть горячекатаная, цельнотянутая, а также холоднокатаная труба.

Цельнотянутая труба обязана своим наименованием способу создания и характеристикам. Такое изделие практически не имеет швов и дополнительных стыков. Бесшовную можно отличить от других с помощью высокого показателя прочности, и используется она именно тогда, когда приходится иметь дело с высоким давлением или повышенными температурами. Оптимальными свойствами обладает стальная труба.

Цельнотянутые бесшовные следует отнести к особой разновидности толстостенных устройств. Создаются они при помощи специальной формы стали, по параметрам, которые обусловлены государственными правилами и нормами. Можно производить такие разновидности труб из различных типов цветных металлов.

Сортамент горяче- и холоднодеформированных труб, их технические условия

ГОСТ 8732-78 определяет сортамент горячедеформированных бесшовных труб. Рассмотрим основные параметры классификации. Размеры проката следующие:

• наружный диаметр от 20 до 530 (550) мм;
• толщина стенки от 2,5 до 75 мм;
• длина от 4 до 12,5 метра.

ГОСТ 8734-75 определяет сортамент холоднодеформированных бесшовных труб. Первый критерий – толщина стенки. Прокат бывает особотонкостенным, тонкостенным, толстостенным, особотолстостенным. Длина такого вида металлоизделий от 1,5 до 11,5 метра. Диаметр труб от 5 до 250 мм (по требованию изготавливаются и диаметром 4 мм). Толщина стенки от 0,3 (по заказу от 0,2) до 24 мм.

Что касается технических условий, то они определяют основные параметры выбора. Так для горячедеформированного проката действуют ГОСТ 8731-74 и ГОСТ 32528-2013. В них указаны, например, марки стали, из которой изготавливаются бесшовные трубы. А помимо этого указано наличие или отсутствие термической обработки, иные параметры. У холоднодеформированного проката свои ГОСТ 8733-74 и ГОСТ 32678-2014. Они же распространяется и на теплодеформированные трубы.

4. Как производятся холоднокатаные бесшовные изделия

За что ценят холоднокатаные бесшовные трубы, так это за повышенное качество. Для данных конструкций характерны высокопрочностные свойства. Кроме того, они обладают почти идеальной гладкой поверхностью, что немаловажно при монтаже многих магистралей.

Процесс производства стальной холоднокатаной бесшовной трубы состоит из нескольких этапов, главными из которых являются следующие:

1. Тщательный подбор сырьевых монолитных заготовок с дальнейшим отжигом, который необходим для придания продукции необходимых свойств.
2. Подготовка заготовки. Это значит, что она должна пройти специальную очистку, которая предвидит осуществления целого комплекса мер, включающий в себя очистку с использованием химически активных средств, в частности, кислоты. Это значит, что кислотой полностью обливают заготовку, то есть, протравливают ее, после чего, с помощью щелочи, нейтрализуют действие химически активного реагента.
3. Просушка заготовки.
4. Этап фосфатирования или омеднения (используются соответственно фосфаты или медь). Этот процесс способствует значительному повышению прочностных характеристик будущих трубных конструкций. После проведения такой процедуры, изделия становятся более резистентными по отношению к деформациям.
5. Процесс формирования круглых сечений. Такую процедуру осуществляют на специальном прокатном станке (отсюда и иное название процесса производства – «прокатка»). Следует заметить, что калибр стояка, практически зависит от этой операции, поскольку в ходе ее выполнения углы поворотов валиков могут быть изменены, что, понятно, влечет изменение диаметров конструкций.
6. Осуществление сжатия заготовки. Такой процесс характерен для крупнокалиберной продукции с большим диаметром и различной толщиной стенок.

Если необходимое сечение продукта должно быть меньшим, то операция проводится повторно. А закончить ее необходимо дополнительной протравкой и промывкой.

Преимущества трубы бесшовной

К достоинствам данных изделий, относится:

• Высокая прочность.
• Устойчивость к механическим нагрузкам, повышенному давлению внутри трубы, негативному влиянию внешних факторов – резкой смене температурного режима транспортируемых веществ и климатических условий.
• Антикоррозийность, за счет отсутствия сварных швов и других соединений.
• Способность не образовывать внутри труб наслоений, благодаря абсолютно ровной поверхности.

Разновидности и их особенности

Трубы без швов из стали изготавливаются:

• горячедеформированными (или горячекатаными);
• холоднодеформированными (или холоднокатаными).

Отличия горячедеформированного типа

Трубы горячекатаные производятся в соответствии с ГОСТ 8731-74, которым определяются требования к изготовлению, и ГОСТ 8732-78, устанавливающим сортамент.

Для изготовления используется сталь следующих видов:

• углеродистая;
• низколегированная;
• легированная.

1. изготовление полой заготовки после нагрева;
2. раскатывание заготовки до заданных параметров;
3. окончательная калибровка.

Схема технологического процесса производства

Более подробно об изготовлении рассказано на видео.

Преимуществами труб, изготовленных методом прокатки в разогретом состоянии, являются:

• надежность изделий во весь период использования;
• длительный период эксплуатации;
• устойчивость к перепадам давления и температуры проходящей среды;
• низкий уровень негативного влияния коррозии (трубы из легированной стали).

Горячекатаные трубы производятся:

1. с внутренним диаметром в пределах 20 – 550 (мм);
2. мерной, немерной, кратной или приблизительной длины, находящейся в границах 4 – 12,5 (м);
3. толщина стенки, которая может варьироваться в диапазоне 2,5 – 75 (мм).

Параметры по нормативным документам

Трубы горячей прокатки преимущественно используются:

• для строительства систем теплоснабжения, причем как на промышленном, так и на бытовом уровне;
• в химической сфере, нефтедобывающей или нефтеобрабатывающей отрасли, где требуется высокий уровень герметичности;
• в машиностроении.

Отличия холоднодеформированного типа

Трубы холоднодеформированные изготавливаются по ГОСТ 8733-74, а их сортамент определяется ГОСТ 8734-75.

Для производства используются следующие марки стали:

• сталь 10;
• 15Х;
• сталь 20;
• сталь 30;
• 20Х;
• сталь 45;
• 10Г2;
• 40Х и так далее.

Параметры материала для производства труб холодного деформирования

Технология изготовления следующая:

1. подготовка отрезов нужной длины;
2. очистка и обработка горячей и холодной водой;
3. просушка;
4. обработка смазкой;
5. прокатка в специальном станке с целью уменьшения толщины стенки изделия;
6. калибровка;
7. окончательная термообработка для снятия внутреннего напряжения.

Все трубы имеют следующие параметры:

• наружные диаметры в границах 5 – 250 мм;
• толщину стенок в диапазоне 0,3 мм – 24 мм;
• мерной (4,5 – 9 м), немерной (1,5 – 11,5 м) или кратной 1,5 – 9 м длины.

В зависимости от толщины стенки изготовленные холодной прокаткой трубы подразделяются на следующие подвиды:

• особотонкостенные. К данной категории относятся материалы с толщиной стенки до 0,5 мм;
• тонкостенные – до 1,5 мм;
• толстостенные – до 12,5 мм;
• особотолстостенные – от 12,5 мм.

Достоинствами труб, изготовленными по методике холодной деформации, являются:

• повышенная прочность;

• точность размеров;
• возможность сгиба под заданным углом.

Благодаря указанным качествам трубы холоднокатаные используются:

• для строительства требующих высокой точности и промышленных трубопроводов (отопление, водоснабжение и так далее);
• для изготовления мебельных каркасов;
• в автомобилестроении;
• в химическом производстве.

Единственным, с точки зрения специалистов, существенным недостатком как холоднодеформированных, так и горячедеформированных изделий является значительная стоимость изделий, что связано со сложностью процесса изготовления. В среднем стоимость 1 т бесшовной стальной трубы, имеющей сертификат соответствия, составляет 82 500 рублей.

Изготовление труб бесшовных

Одними из самых распространенных методов их производства является прессование, волочение, прокатка либо ковка металла.

Производят трубы бесшовные промышленным способом из многих материалов. Это могут быть металлы и их сплавы. Наличие того или иного металла в сплаве определяет ее предназначение.

Труба горячекатаная достаточно сложна в изготовлении, поэтому в процессе производства следуют строго установленным правилам.

Труба горячекатаная имеет много особенностей в плане производства и отличается особой сложностью процесса изготовления.

Цельнокатаные стальные трубы бесшовные производятся обязательно с использованием методов термической обработки.

Выпуск бесшовных холоднокатаных заготовок входит в сферу трубопрокатного производства. Эта отрасль охватывает и изготовление горячекатаных элементов. Различие способов производства этих видов состоит в температуре материала во время обработки. Так, холоднокатаные стальные трубы обрабатываются в холодном состоянии, предварительно над ними осуществляется процесс горячей прокатки. Горячекатаная поддается прокатке в горячем виде.

На многие предприятия страны приходит новое оборудование, которое позволяет максимально эффективно использовать разного рода агрегаты, результатом работы которых будут различные в диаметре элементы. Возможным является производство с различным типом прокатки.

Горячекатаная труба поддается термической обработке при такой температуре, которая превышает уровень рекристаллизации.

Благодаря большому выбору различных способов изготовления такого элемента, как бесшовная труба, можно добиться максимально высокого уровня прочности изделия в плане атмосферного давления и значительно сэкономить средства, материалы и время, затраченные на их производство.

Внешний диаметр холоднодеформированных труб должен находиться в пределах от 8 до 450 мм.

Так как трубы стальные производятся согласно государственным стандартам, всегда можно рассчитывать на их высокое качество. Вся продукция в обязательном порядке должна быть сертифицирована.

Бесшовная труба может производиться с использованием легированных, высоколегированных, углеродистых и высокоуглеродистых марок стали. Так, если горячекатаная труба изготовлена из углеродистой стали, она способна выдержать давление практически до 16 МПа.

На всех этапах производства бесшовная труба проходит тщательный контроль и тестирование на соответствие уровню качества согласно стандартам.Они подвергаются множеству проверок на ударную вязкость, загиб и сплющивание. Обязательно проводится контроль химического состава.

Классификация

Для удобства эксплуатации рассматриваемые изделия делятся на подкатегории:

• Класс 1. К нему относятся горячедеформированные изделия для систем без повышенного давления, к которым не предъявляются высокие требования. Например, строительство ограждений, водопровода. Зачастую такие трубы весят немного;
• 2 класс применяется в процессе оборудования магистральных трубопроводов. Изделия отличаются более высокими характеристиками прочности. Поэтому они подходят для возможной подачи различных жидкостей;
• 3 класс производится из легированной стали. ГОСТ для таких изделий регламентируется наиболее строго. Такие трубы изготавливаются специально для возможности выдержать высокие нагрузки, большое давление, сохранять прежние эксплуатационные характеристики при повышении температуры рабочей среды. Трубы применяются для установки в печные трубопроводы или современные котловые отопительные агрегаты;
• 4 класс считается высокопрочными трубами, зачастую используемыми для добычи нефтепродуктов в специальных бурильных устройствах, которые рассчитаны на повышенное давление внутри оборудованных магистралей;
• 5 класс применяется в автомобильной промышленности и строительстве мостов. Почти все подъемные краны изготовлены из таких труб;
• 6 класс – высокопрочные трубы с тонкими стенками. В производстве таких изделий используется хромоникелевая сталь. Вес конструкций может быть значительно понижен при использовании подобных технологий. Из подобных труб создаются поршни, подшипники и другие конструктивные элементы.

Трубы 6 класса также применяются в химической промышленности. Подобные изделия наделены достаточно высокими антикоррозийными качествами, они достаточно устойчивы к химическим воздействиям. Они имеют сравнительно небольшой вес. Это дает возможность переводить по таким трубам агрессивные вещества наподобие кислот, щелочей или всевозможных ядовитых газов.

Бесшовные заготовки

Поскольку бесшовные трубы считаются одними из наиболее популярных на отечественном рынке, их стали называть по-простому «литые». Для их изготовления применяется литье из железных заготовок. В горячекатных трубах практически отсутствуют любые соединения. Соотношение толщины металлической прослойки и диаметра цельнотянутой трубы составляет от 6 до 30 мм. Стальные трубы также могут классифицироваться по таким категориям:

• Б – разновидности труб с нормированным химическим составом.
• Е – категория противоположная Б.

Различают несколько видов модификаций бесшовных труб. Отличаться изделия могут по марке стали, размерам, технологии производства. Это необходимо для возможности выбора наиболее подходящих материалов. Основное различие между бесшовными трубами заключается только в специфике внешних параметров.

Производство металлопроката осуществляется исключительно на заводах, укомплектованных в соответствии с действующими стандартами качества с соблюдением утвержденных правил безопасности и разработанных технологических норм.