Меню

Основные механические характеристики труб

Классификация и характеристики стальных труб

Казалось бы, что стальные трубы с появлением пластика постепенно уступят последним во многих областях их применения. Но, как оказалось, трубы из стали свои позиции не утратили – их до сих пор используют для прокладки трубопроводов, из них сооружают навесы, оградительные конструкции и декоративные сооружения, их используют при бурении, для прокладки кабелей и проводов. Из них делают узлы и детали в машино- и станкостроении, т.е. это еще очень востребованный материал.

Классификация стальных труб

Существует несколько категорий стальных труб, которые отличаются друг от друга своими характеристиками: по составу металла, по форме и размерам, по эксплуатационным качествам и свойствам.

По поперечному сечению разделение труб производится на круглые и профильные. К профильным относятся прямоугольные и овальные.

По наличию защитного слоя делятся на оцинкованные и неоцинкованные. Оцинкованные намного надежнее, т.к. внешний и внутренний контуры покрываются в процессе производства тонким слоем цинка. Этот химический элемент не вступает в реакцию с водой, поэтому оцинкованные трубы медленно коррозируют, что увеличивает их срок эксплуатации. К тому же оцинкованные изделия выдерживают большие нагрузки по сравнению с трубами из черного металла.

Следующая категория классификации – это разделение по способу изготовления труб:

  1. Сварные. Изготавливают такие трубы из листового железа, который скручивается до определенного диаметра, а его концы затем свариваются между собой. В производстве сварных стальных труб могут использовать один или несколько листов, все зависит от диаметра производимой трубы. В процессе сварки используются различные технологии, например, обычная электродуговая, печная, газовая и газоэлектрическая. Необходимо отметить, что две последние технологии используются для изготовления трубных изделий из высоколегированных марок сталей.
  2. Бесшовные. Это более надежный вариант, который может выдерживать большое давление протекающего по трубе материала. Все дело в отсутствии соединительного шва, который и является в конструкции трубы самым уязвимым и ненадежным участком. Процесс производства бесшовной стальной трубы основан на использовании стальных болванок (заготовок). Их предварительно нагревают, затем делают отверстие (сквозное), а далее прокатывают через специальные роликовые станки. Таким образом болванка растягивается вдоль отверстия, калибруется под необходимый размер, выравнивается под длину трубы. В конечном итоге получается труба.

В бесшовной категории есть один подвид, который носит название – литые стальные трубы. В них на самом деле отсутствует шов, потому что изготавливают их по технологии литья стали. Расплавленный металл заливается в специальную форму, в которой установлен центральный стержень. Он и будет формировать отверстие в трубе (заготовке). После чего такую заготовку прокатывают между роликами, тем самым формируя и калибруя саму трубу.

Бесшовные трубы – это не только более надежная конструкция, это еще и дорогое изделия по сравнению с шовными. В основном их используют в тех местах, где необходимо обеспечить безопасное нахождение человека.

Классы

  • Первый используются для сооружения неответственных конструкций, для прокладки кабельных сетей, для материалопроводов с небольшим давлением внутри.
  • 2-й – предназначен для сборки трубопроводов, в которых материал транспортируется под давлением.
  • 3-й характеризуется способностью выдерживать и большое давление, и высокую температуру.
  • 4-й применяется в нефтегазовой промышленности для транспортировки нефти и газа и для бурения различных видов скважин.
  • 5-й в основном используется в машиностроении и в производстве различного оборудования.
  • 6-й также применяется в машиностроении, только ему предъявляются более жесткие требования по нагрузкам.

Профильные стальные трубы

Эта разновидность стальных труб в области газо- и водоснабжения распространения не получила. Их в основном используют в строительстве, как несущие опоры и стойки. Из них сегодня изготавливают ограждения и навесы, гаражи не большие постройки. Тонкостенные профильные трубы применяются в рекламной сфере и в производстве мебели.

Необходимо отметить, что основная масса выпускаемых профильных труб – это сварные изделия. Но существуют технологии бесшовных труб, как горячекатаным способом, так и холоднотянутым. Конечно, по прочности бесшовные выигрывают, но массово их не используют, потому что эти изделия стоят дорого.

Основной показатель качества профилей – это их масса на один погонный метр, которая зависит от плотности используемого металла. Все это регламентировано ГОСТами. К примеру, если плотность металла составляет 7,85 г/см³, то масса погонного метра самой тонкостенной трубы будет равна 0,27 кг, а самой толстостенной – 70 кг.

Упрочнение шва сварных профильных труб может производиться индукционными токами. Не все производители это делают, хотя качество соединения явно повышается. При этом дополнительная упрочнительная операция на стоимость изделий не влияет.

Необходимо отметить, что в ГОСТах не указывается о зачистке сварных швов, поэтому в реализацию могут поступать профильные стальные трубы с зачищенным швом и не зачищенным.

Что касается оцинкованных профилей, то существует две технологии нанесения защитного слоя.

  • Труба изготавливается из оцинкованного листа.
  • Готовая труба покрывается цинковым слоем после изготовления. Ее просто несколько раз окунают в емкость, в которой находится расплавленный цинк.

Сортамент профильной стальной трубы определяется большим ассортиментом размеров. По меньшей стороне разброс величины составляет от 10 до 150 мм, по большой стороне от 15 до 180 мм. При этом самыми востребованными являются трубы с размером по меньшей стороне 40 мм, по большой 60-100 мм. Профили с размером по большей стороне более 60 мм при небольшой толщине стенки легко справляются с достаточно большими нагрузками на изгиб. Именно поэтому их чаще остальных используют в строительстве и в проведении инженерных коммуникаций.

Круглые стальные трубы

Они полностью соответствуют информации, описанной выше. Единственный момент, на который необходимо обратить внимание, это способ производства бесшовных изделий. Здесь применяются две технологии, в процессе которых выпускаются горячедеформированные трубы и холоднокатаные. В чем отличие двух технологий?

Начинается все одинаково, а именно:

  • Для производства трубы используется стальная заготовка, в которой делается сквозное отверстие. Этот процесс называется прошивкой прессом.
  • Предварительно стальная заготовка сильно нагревается.

А вот далее оба процесса отличаются друг от друга. В первом случае прокат заготовки (цилиндрической гильзы) производится с продолжительным нагревом. Во втором гильзу охлаждают водой, а уже после этого прокатывают через вальцы прокатного стана.

И в том, и в другом случаях производство бесшовной круглой трубы – процесс сложный и затратный, поэтому такие трубы стоят недешево. Но технические и эксплуатационные характеристики очень высоки, что определяет место их применения. Поэтому трубы этих двух видов используются в тех системах, где требуется высочайшая прочность конструкции (где малейшая протечка транспортируемого по трубам материала может привести к непоправимым последствиям).

Водо-газопроводные трубы

Трубы для газопроводов и водопроводов выделены отдельным ГОСТом, и относятся они к категории электросварных труб. Данная категория – это две группы, в состав которых входят прямошовные и со швом в виде спирали. Применяют их в основном для трубопроводов, в которых материал транспортируется под давлением не больше 25 МПа.

Технология их производства – это формовка из листового железа путем сваривание двух торцов электросваркой. После изготовления такие трубы обязательно проходят испытание водой на предмет прочности сварочного шва, а также проводится и ультразвуковая проверка зоны соединения. Стальные трубы этой категории изготавливаются без резьбы или с резьбой методом накатки или нарезки.

Газоводопроводные трубы делятся на четыре группы, в основе которых лежит способ проверки технических характеристик.

  • Группа А – это контроль свойств изделия общемеханического плана.
  • Б – это проверка химического состава металла.
  • В – это контроль и механических свойств, и химсостава одновременно.
  • Д – испытания гидравлического давления.

Что касается труб большого диаметра, используемых в нефтегазовой отрасли, то в основном в этой области применяются прямошовные стальные трубы.

Прецизионные стальные трубы

Еще одна разновидность, выделенная отдельным государственным стандартом. К изделиям этой категории предъявляются очень жесткие требования, поэтому их размерные величины очень точные. Это относится к внешнему и внутреннему диаметрам, к ровности торца, толщине стенки. Особое внимание чистоте всех поверхностей. К тому же такие трубы изготавливаются из очень чистой стали без большого количества примесей.

Прецизионные трубы относятся к категории бесшовных. Сортамент по толщине стенки достаточно большой, что дает возможность изготавливать из них различные детали, применяемые в машино- и станкостроении. К примеру, из них изготавливают поршни для насосов, гильзы для автомобилей, амортизаторы и прочие детали. Такие трубы обладают повышенной изотропной прочностью. Даже самые тонкостенные изделия (0,5 мм) могут выдержать приличные нагрузки в гидравлических системах разного вида и в других точных и сложных конструкциях.

В настоящее время прецизионные стальные трубы выпускаются оцинкованными, с масляным покрытием и фосфатированным.

Изолированные

Существует одна категория стальных труб, которая появилась на рынке относительно недавно, и она выделена отдельным стандартом, что говорит о важность производства этих изделий – это стальные трубы в пенополиуретановой изоляции.

По сути, это многослойная конструкция, иными словами – труба в трубе. Первый слой – это сама стальная труба. Кстати, это может быть любой тип и вид. Второй слой – это утеплитель ППУ. Третий – это защитная пленка, которая ограждает утеплитель от механического воздействия.

Что касается пенополиуретанового слоя, то это достаточно толстое покрытие, которое наносится на металлическую поверхность или методом заливки жидкого материала, или надеванием на трубу готовой скорлупы. ППУ цилиндр может быть цельным или разборным на две, три или четыре части. Все зависит от диаметра трубопровода. Теплоизоляция может быть обычной или усиленной в зависимости от погодных условий, где труба будет эксплуатироваться.

Что касается защитной оболочки, то и тут два варианта: из полиэтилена низкого давления или из оцинкованного металлического листа. Второй вариант надежнее, но он придает трубе больший вес, а соответственно и цену.

Заключение

Наверное, стальные трубы – это самый востребованный прокатный профиль, используемый сегодня в различных областях. Здесь и промышленность, и сельское хозяйство, и строительство, и быт. Современные технологии их производства сегодня гарантируют высокое качество изделий из стали. И неважно, как изготовлена труба, из какой марки стали, и под какие требования. В любом случае это будет высокая прочность и надежность, приемлемая цена и гарантия большого срока эксплуатации.

Источник

Труба металлическая бесшовная: виды, характеристики и применение

Несмотря на активное внедрение во все сферы промышленности труб из высокомолекулярных соединений, или полимеров, стальные бесшовные трубы продолжают сохранять популярность, а в некоторых областях человеческой деятельности они и вовсе незаменимы. Например, при сборке на производствах контуров подведения воды всё ещё используются исключительно такие изделия. Эта статья – о видах бесшовных труб и их характеристиках.

Виды труб из стали

Классифицировать металлические трубы – бесшовные или со швом – можно по множеству различных параметров.

Например, по способу изготовления трубы подразделяются на:

  • спиральношовные электросварные;
  • прямошовные электросварные;
  • бесшовные холодной деформации;
  • бесшовные горячедеформированные трубы.

Толщина стенок изделий также может варьироваться, соответственно, выделяют:

Например, при диаметре до 20 мм тонкостенная труба – это изделия с толщиной стенки не более 1,5 мм. В случае, когда это параметр не превышает 0,5 мм, трубу называют особо тонкостенной.

Читайте также:  Коаксиальная труба baxi khg

На поверхности изделий может быть нанесено предотвращающее коррозию покрытие. В большинстве случаев для этого используют нанесение цинка, хотя возможны и другие варианты, например, хромирование.

Наносить защитный материал можно на все трубы, независимо от размеров, толщины стенок, геометрии и способов, которыми была произведена продукция. Обязательно, согласно ГОСТу, нанесение такого покрытия на прямошовные сварные трубы и изделия для водо- и газопроводов.

Порядок изготовления стальных труб

В случае производства сварных труб исходным материалом служит стальной лист, который соответствующим образом формируется и подвергается сварке электрическим током.

Бесшовные же холодно- и горячедеформированные трубы изготавливаются из стальных заготовок, называемых штангами.

Алгоритм производства стальной бесшовной трубы г д:

  1. Предварительно подготовленную штангу загружают в печь, где она нагревается до температуры, немного превышающей порог рекристаллизации материала. При таком значении сталь становится достаточно пластичным, но пока не плавится.
  2. Раскалённое изделие помещают на пресс для прошивки, где ей придаётся форма пустого изнутри цилиндра – так называемая гильза.
  3. После этого наступает непосредственно этап горячей деформации, проходящей под воздействием вальцов, придающих ранее изготовленной гильзе заданные значения диаметра и толщины стенки.
  4. После окончания формовки труба охлаждается и калибруется на последнем ряду вальцов.
  5. Готовую продукция нарезают на участки требуемой длины и отправляют на склад.

Порядок производства холоднодеформированных изделий:

  1. Получают гильзу таким же способом, как в предыдущем случае.
  2. Заготовка охлаждается ниже температуры рекристаллизации, все действия по обработке гильзы проводятся при этих значениях нагрева.
  3. Будущая труба проходит обработку вальцами.
  4. Перед калибровкой изделие подвергается отжигу, во время которого его нагревают до температуры рекристаллизации и оставляют охлаждаться естественным способом. Таким образом избавляются от внутренних напряжений трубы, угрожающих прочности готового изделия, и придают ей пластичность и необходимую вязкость.
  5. Готовую трубу нарезают и перевозят на склад.

Характеристики труб по ГОСТу

Технические параметры бесшовных труб из стали определяются предписаниями ГОСТа 8732-78.

Этот документ регулирует такие параметры, как:

Согласно ГОСТу, длина производимых изделий немерная и лежит в диапазоне от 4 до 12,5 м. Впрочем, при желании заказчика и наличии производственных возможностей, допускается производство бесшовных труб любой длины. «Виды бесшовных труб, особенности производства и использования».

Регулирует ГОСТ и допустимые отклонения параметров, например, для трубы диаметром 152 мм погрешность по длине:

  • если общая длина изделия 6 м, погрешность допускается до +15 мм;
  • если длина менее этого значения, отклонение может составлять до +10 мм.

Регулируются и погрешности диаметров и толщины стенок изделий, допустимые отклонения указываются в процентах. «Виды и характеристики стальных труб, преимущества и сфера использования».

Возможна небольшая разностенность изделий и искривление геометрии до овала, но также в пределах, указанных ГОСТом.

Второй документ, регулирующий технологические свойства бесшовных труб, это ГОСТ 8731-74.

Согласно указанному выше документу, продукция может изготавливаться:

  • из марок стали СТ2см, СТ4сп, СТ5сп, СТ6сп, причём при производстве в обязательном порядке нормируются определённые свойства: относительное удлинение, сопротивление на разрыв и предел текучести материала; если толщина стенки составляет более 10 мм, нормируется ещё и твёрдость изделий;
  • с соблюдением указанных химического состава и механических свойств;
  • с контролем только за качеством состава;
  • с нормированием составляющих сплава и последующей выборочной проверкой изделий после стадии тепловой обработки;
  • без нормирования указанных характеристик, но с проведением обязательного гидравлического испытания.

Следует отметить, что тот же ГОСТ предусматривает возможные варианты проведения испытаний, но точной методики не раскрывает. Впрочем, подробности могут быть найдены в других источниках.

Типы испытаний бесшовных труб следующие:

  • визуальный осмотр; если при таком контроле замечают брак, эти места надпиливаются;
  • контроль качества макроструктуры;
  • проверка прочности продукции;
  • контроль сопротивляемости сплющиванию;
  • проверка на растяжение;
  • проверка на раздачу;
  • контроль бортования;
  • испытание на изгиб;
  • химический анализ.

При контроле изделий следует обращать особое внимание на отсутствие на поверхности таких дефектов, как рванина, трещинки, раковины и закаты. При этом допускаются в оговорённых пределах, не угрожающих качеству эксплуатации продукции, окалина и мелкие дефекты.

После проведения дефектоскопии и выявления отсутствия на трубах серьёзных повреждений, ведущих к забраковыванию изделий, трубы разрезаются.

В большинстве случаев обрезка происходит так, чтобы торцы готовой трубы были перпендикулярны продольной оси изделия. Это наиболее простой способ, обеспечивающий лёгкость последующего соединения элементов при обустройстве трубопроводов.

Однако возможно, при производстве стальных труб горячей деформации, снятие с торцов фасок. Угол таких фасок по отношению к продольной оси должен быть не менее 70°.

Преимущества и недостатки

Стальные трубы обладают множеством преимуществ, в частности, они прочны, устойчивы к повышенным значениям внутренних температуры и давления и смене погодных условия, в достаточной степени стойки химически.

Однако есть у этой продукции и минусы, в частности, большой вес, затрудняющий обустройство трубопроводов из стальных труб в домашних условиях, довольно высокая цена и склонность к коррозии.

Кроме того, при изготовлении домашнего трубопровода повышенные технологические характеристики бесшовных труб вряд ли будут использованы в полной мере, поэтому есть смысл при проектировании домашнего водопровода присмотреться к более дешёвым вариантам, например, к пластиковым трубам.

Такой выбор не только сэкономит значительную сумму, но и приведёт к облегчению веса готовой конструкции, что важно при неустойчивом фундаменте дома. Кроме того, трубы из пластика, благодаря малому весу, гораздо удобнее в работе.

Следовательно, выбирая между стальными и пластиковыми трубами, необходимо правильно оценивать область их использования.

Виды бесшовных труб, их применение

Бесшовные трубы относятся к изделиям металлопроката, специфика изготовления которых подразумевает полное отсутствие любых соединений по всей длине.

Технологический процесс требует использования специально разработанных прокатных станков, по этой причине производство бесшовных труб без применения научной терминологии называют просто «прокатка».

Бесшовные металлические изделия продолжают пользоваться популярностью на рынке, несмотря на высокий спрос труб, изготовленных из полимерных материалов. Стальные трубы в определенных ситуациях по-прежнему остаются незаменимыми.

Содержание

Виды бесшовных труб Производство Горячее и холодное деформирование Сфера применения бесшовных труб Преимущества Бесшовные заготовки

Виды бесшовных труб

В основном бесшовные трубы классифицируются по длине:

  • Мерные;
  • Немерные;
  • Кратные какой-либо мерной длине.

В соответствии с утвержденным ГОСТом бесшовные трубы могут подразделяться по таким размерам:

  • Сечение горячекатаных труб составляет от 25 до 700 мм, толщина металла – от 2,5 до 75 мм;
  • Немерные детали – от 4 до 12 м;
  • Холоднотянутые – 8-450 мм с толщиной прослойки 20 мм;
  • Бесшовные холоднотянутые трубы изготавливаются длиной от 4,5 до 9 м.

Цельнотянутые трубы тоже делятся на 4 главных категории, которые можно разделить на 4 подгруппы. Такие изделия отличаются высокой надежностью и прочностью, поскольку создаются из литых металлических заготовок.

В процессе производства в монолитной раскаленной заготовке делается отверстие с определенными показателями сечения.

Следует также принимать во внимание, что толщина металлической прослойки в цельнотянутых стальных трубах составляет 6-13 мм.

Также бесшовные трубы можно поделить по маркам стали, из которой они изготовлены. Для изготовления бесшовного металлопроката сегодня применяются около десятка марок стали.

Производство бесшовных труб

Бесшовные трубы могут быть изготовлены несколькими способами:

Этот процесс выполняется только на специально оборудованных промышленных объектах с применением материалов различных марок, а также некоторых сплавов. Разновидность материала, применяемого в процессе производства, обуславливается конечным предназначением трубы. Обязательным условием в процессе изготовления бесшовных цельнокатаных труб считается предварительная термическая обработка.

На больших металлургических комбинатах оборудуются специализированные цеха, где выполняется прокатка заготовок для холоднокатаных бесшовных труб. Разница в технологиях изготовления состоит в температуре, при которой выполняется термическая обработка.

Холоднокатаная технология подразумевает обработку металлических заготовок после того, как они остынут. Горячекатаные трубы обрабатываются только в раскаленном состоянии.

Современные производственные цеха комплектуются высококачественной техникой, позволяющей изготавливать бесшовные изделия любого диаметра с индивидуальным подходом к определению специфики прокатки.

В соответствии с технологией при изготовлении горячекатаных труб поддерживается температура, при которой не будет активизироваться процесс рекристаллизации.

Каждый технологический процесс на предприятии выполняется в строгом соответствии с действующими ГОСТами, поэтому производители вынуждены поддерживать качество своей продукции на достаточно высоком уровне. Каждый завод должен иметь сертификат, подтверждающий соответствие труб установленным государственным стандартам качества.

Горячее и холодное деформирование

Как изготавливают металлические трубы с применением методики горячей прокатки? Технологический процесс подразумевает определенные финансовые затраты, по этой причине стоимость этих труб в итоге оказывается весьма внушительной.

Первые этапы подразумевают выполнение подготовительных работ. Заготовка представляет собой элемент с проделанной полостью стандартной длины и сечения. В качестве материала для изготовления применяется специальная марка стали.

Процесс горячего деформирования имеет такие особенности:

  • Перед прокаткой заготовка раскаляется до температуры не доходящей до начала процесса кристаллизации металла с допустимым превышением в 50-60 градусов. Заготовка становится более пластичной, но все-еще сохраняет свою форму и не плавится;
  • На следующем этапе выполняется образование гильзы, изготавливаемой при помощи специальной сверлильной установки, способной пробурить в заготовке отверстие необходимого диаметра и глубины. Прошивочный пресс позволяет получить готовый пустотелый цилиндр из предварительно раскаленной металлической заготовки. Однако это изделие только напоминает трубу по визуальным характеристикам;
  • В процессе прокатки гильза размещается на специальном станке оборудованном несколькими валиками. Гильза, установленная между валиками, постепенно вытягивается в нескольких направлениях;
  • Необходимая форма изделия достигается после выполнения вальцовки, размеры трубы регулируются при горячей деформации. Контроль диаметра изготавливаемой трубы выполняется при помощи ограничительного элемента;
  • При погружении в воду выполняется охлаждение раскаленной стальной трубы, затем выполняется окончательная калибровка через несколько вальцев.
  • Некоторые процедуры из вышеперечисленной последовательности могут выполняться несколько раз, чтобы получить изделие необходимой формы.
  • На завершающей стадии процесса обработки трубы нарезаются на изделия необходимой длины.
  • Технология холодного деформирования подразумевает две основных отличительных особенности:
  1. Процедура охлаждения выполняется после того, как заготовка выходит из прошивочного станка.
  2. Предварительная калибровка трубы должна выполняться только в холодном состоянии.

Когда выполняется финишное вальцевание, гильза обжигается, раскаляется до температуры, при которой начинается процесс рекресталлизации металла.

Сфера применения бесшовных труб

Конструкции из горячекатных труб устанавливаются при необходимости снижения риска протечки оборудованной рабочей среды. Возможности применения таких труб считаются безграничными.

Они используются в таких отраслях:

  • Автопромышленность;
  • Тракторостроение;
  • Авиационное моделирование;
  • Нефтедобывающая отрасль;
  • Химическая промышленность;
  • Водопроводы;
  • Газопроводы;
  • Угольная промышленность;
  • Оборонная промышленость;
  • Судостроение;
  • Тяжелая промышленность.

Качество и достаточно высокая прочность таких изделий делает их настолько популярными.

Толстостенные сети применяются для технологически сложных производственных процессов, при которых показатель внутреннего давления поднимается очень высоко. Также эти трубы применяются в качестве составляющих элементов сложных опорных конструкций, выдерживающих большой вес.

Все механические характеристики и возможность выдерживать нагрузки проверяются в соответствии с действующими государственными стандартами качества.

Каждое изделие должно пройти несколько основных испытаний на выносливость к механическим воздействиям. Только после этого возможна их последующая продажа.

Отрасль металлопроката все время расширяется, по этой причине заводы-изготовители постоянно расширяют свой ассортимент.

Читайте также:  Труба 32х3 2 в тонне метров

Преимущества

Естественно, основной отличительной особенностью и преимуществом цельных труб считается отсутствие каких-либо швов. Эта особенность снижает вероятность возникновения повреждений, повышает устойчивость к механическим воздействиям. Горачекатные трубы, изготовленные из толстых металлических листов, отличаются высокой устойчивостью к воздействию коррозии. Однако подобные изделия не отличаются особой гибкостью в процессе выполнения ремонта или монтажа каких-то конструкций. Это имеет большое значение, поскольку установка не принесет должного результата.

Горачекатаные трубы считаются буквально идеальными материалами для возведения различных коммуникаций. При использовании разных видов соединений могут создаваться всевозможные конструкции и проектные сооружения.

При этом требуется строгое соблюдение существующих технологий соединений и правил установки.

Горячекатные цельнотянутые изделия, благодаря высокому показателю прочностных характеристик, замечательно подходят для оборудования разных видов систем с высоким показателем внутреннего давления.

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.

Виды и преимущества бесшовных стальных труб

Бесшовные стальные трубы являются самыми прочными среди прочих трубных изделий. Цельная стенка, наряду с природой металла, обеспечивает трубопроводам исключительные возможности – их эксплуатируют в жестких условиях высоких температур и давления. Бесшовные стальные трубы это дорогие изделия, для производства которых используется специальное оборудование и технологии.

Особенности бесшовных труб

Бесшовные трубы выпускают из стали – высокопрочного сплава железа с углеродом, который обладает твердостью, устойчивостью к внешним воздействиям. Отсутствие шва и толстые стенки ставят этот трубный материал вне конкуренции.

Технические характеристики

Технические характеристики трубных бесшовных изделий зависят от марки стали и способа их производства – горячим или холодным прокатом. Выпуск изделий регламентирован специально разработанными нормами ГОСТ (государственным стандартом). На выходе с прокатного стана должно получиться изделие, строго соответствующее заданным параметрам.

Для горячекатаных ГОСТ 8732-78:

  • Толщина стенки – минимально 2,5 мм, максимально 75 мм.
  • Вес на единицу длины изделия. Вес должен соответствовать диаметру и толщине стенки. Точные значения веса трубопроката указаны в соответствующих ГОСТах в виде табличных данных для каждого размера.
  • Диаметр. Промышленность выпускает бесшовные стальные трубы в широком диапазоне размеров от 20 мм в диаметре до 530 мм.
  • Длина изделия. ГОСТ регулирует длину выпускаемых бесшовных труб. Стандарты следующие: длина 4-12 м с допустимыми отклонениями до 6 метровой длины 10 мм; длиннее 6 м – до 15 мм.
  • Допустимые отклонения кривизны от 1,5 до 4 мм.

Для труб, произведенных холодной прокаткой ГОСТ 8734–75:

  • Толщина стенки – минимально 0,3 (особотонкостенные), максимально 24 мм (особотолстостенные).
  • Вес на единицу длины изделия указан в таблице соответствующего ГОСТа.
  • Диаметр от 5 мм до 250 мм.
  • Параметры длины: мерные трубы 4,5 — 9 м, немерные 1,5 — 11,5 м и кратной мерной длины 1,5 — 9 м. Вариативность от 5 до 10 мм.
  • Допустимые отклонения кривизны от 1 до 3 мм в зависимости от диаметра изделия.

Обратите внимание! Кроме горячекатаных и холоднокатаных труб, существует технология изготовления особо прочных, толстостенных изделий – цельнотянутых бесшовных труб.

Классификация

Помимо способа изготовления, бесшовные трубы разделяют по следующим характеристикам:

  • По геометрической форме трубные изделия могут быть круглыми, квадратными, прямоугольными.
  • По толщине стенок. Параметр рассматривается в значении отношения внешнего диаметра трубы к толщине ее стенки. Значение варьируется от 1:40 (особотонкостенные изделия) до 1:6 (особотолстостенные изделия).
  • По длине – мерные, немерные и кратные мерной длине.
  • По диаметру – на малые, средние, большие.

По контролируемым параметрам сплавов для изготовления бесшовных труб их классифицируют особо, маркируя буквами:

  • А – механические свойства;
  • Б – качественный состав сплава;
  • В – сочетание механических свойств изделия и его состава;
  • Г – химический состав + контроль образцов изделия на механические свойства;
  • Д – контроль механических свойств, химического состава сплава + испытание на гидроудар.

По назначению бесшовные трубы разделяют на 6 классов, каждый из которых подразумевает особые технические характеристики бесшовной трубы для эксплуатации в определенных условиях.

  1. Трубы стандартного назначения (газовые). Используются повсеместно для транспортировки газов и жидкостей, в строительстве для ограждений, верховых конструкций.
  2. Магистральные трубопроводы, которые эксплуатируются под давлением.
  3. Трубы должны выдерживать комбинацию высокого давления и высоких температурных значений.
  4. Изделия используются в оборудовании для разведки и добычи нефти, газа.
  5. Трубы, предназначенные для изготовления особо прочных конструкций в строительстве, машиностроении.
  6. Бесшовные трубы, которые используются для изготовления поршневых механизмов в машиностроении, где эксплуатация сопряжена с механическим и гидравлическим воздействием.

Обратите внимание! При заказе бесшовной трубы следует определиться с параметрами нужного изделия, исходя не только из размеров, но из его предполагаемой эксплуатации.

Способы производства

Различают две технологии изготовления бесшовных труб – горячую и холодную деформацию металла. В обоих случаях бесшовная труба производится из цельного куска металлического сплава цилиндрической формы.

Изготовление бесшовной трубы – горячая прокатка

Изготовление бесшовной металлической трубы горячим методом состоит из 3 циклов:

  1. Изготовление заготовки. Для будущей трубы изготавливается цилиндрическая заготовка из металлического сплава, которая имеет заданную длину и сечение. Перед прокаткой деталь нагревают в специальных печах до температуры около 1200 градусов.
  2. Формирование специальной гильзы для будущей трубы из заготовки. Гильза представляет собой отцентрованный полуфабрикат с отверстием по оси будущей трубы. В специальном станке гильзу прошивают вдоль оси, формируя начальное отверстие. Теперь деталь напоминает трубу, но с очень толстыми стенками и малым внутренним диаметром.
  3. Прокатка гильзы до состояния трубы с заданными параметрами осуществляется на последнем этапе изготовления бесшовного трубного материала. Здесь применяются несколько разных приемов. В ходе манипуляций гильза вытягивается в заданном направлении между специальными валиками.

Рекомендуем ознакомиться: Вакуумный клапан для систем канализации

Все технологические процессы на трубопрокатных предприятиях автоматизированы. Каждому этапу соответствует специальное дорогостоящее оборудование. Процесс изготовления бесшовных труб является энергоемким. Соответственно на выходе производитель получает высокую стоимость готового изделия.

Обратите внимание! Бесшовные трубы для придания им устойчивости к коррозии, покрывают слоем цинка. Такие изделия устойчивы к появлению ржавчины, которая является основным недостатком при эксплуатации металлических изделий.

Холодная прокатка

Процесс холодного формирования из цельной заготовки трубы нужных параметров проходит под механическим воздействием. Важным предварительным этапом здесь является протравливание заготовки для химической очистки стали. Очистку проводят кислотами, после чего изделие нейтрализуют щелочью, очищают, сушат.

Формирование круглого сечения проводят в горячем виде на специальном прошивочном станке. После чего изделие охлаждают. Окончательная форма придается в холодном виде особыми валиками.

Меняя угол наклона валиков, формируют разное сечение изделий.

Благодаря специальной обработке, при холоднокатаной технологии получаются изделия высокой прочности с тонкими стенками и небольшим весом на погонный метр.

Обратите внимание! Холоднодеформированные трубы обладают большей прочностью в сравнении с изделиями, полученными на горячем прокате.

Преимущества бесшовных труб

Отсутствие шва на металлической трубе делает их очень прочными в сравнении со сварными изделиями. Физические характеристики стали + особая технология изготовления трубных материалов наделяет их следующими характеристиками:

  • Возможность эксплуатации при высоких значениях температуры и давления внутри трубопровода делает их незаменимыми в энергетике.
  • Жесткость, устойчивость к внешней деформации и внутреннему давлению находит применение в гидравлике, машиностроении.
  • В самолетостроении востребованы прочность бесшовной трубы в сочетании с легкостью материала за счет особо тонкой стенки.
  • Безусловная герметичность обеспечивает безопасную транспортировку агрессивных, ядовитых веществ на химических предприятиях.
  • Экологичность и безопасность, с точки зрения инертности к пищевым продуктам, находит широкое применение в пищевой промышленности.

Рекомендуем ознакомиться: Труба стальная бесшовная горячедеформированная

Единственный недостаток бесшовных стальных труб – это их высокая стоимость. Но в сочетании цена-качество, когда к трубопроводам, конструкциям предъявляются повышенные требования, этот материал не просто окупается полностью, но приносит прибыль в краткосрочной перспективе.

Преимущества бесшовной трубы перед другими видами

Бесшовная труба представляет собой цельное изделие металлопроката, не имеющего никаких швов вдоль изделия или по спирали. Зачастую для изготовления подобных изделий применяются специальные прокатные станки. Процедура производства называется прокатка на станках.

Современные технологические разработки становятся с годами более сложными и замысловатыми, требуют разнообразных качественных трубных соединений. Бесшовные трубы используются для упрочнения и обеспечения большей надежности разнообразных трубопроводных конструкций. Такие изделия имеют определенные преимущества перед сварными трубами. Об этих достоинствах пойдет речь в данной статье.

Содержание

Виды бесшовных труб Основные свойства Применение Классификация бесшовных труб Преимущества бесшовных труб

Виды бесшовных труб

  • Существует несколько основных разновидностей бесшовных изделий металлопроката, отличающихся по способу изготовления.
  • Бесшовные трубы могут быть:
  • Горячекатаные;
  • Цельнотянутые;
  • Холоднокатаные.

На цельнотянутых трубах отсутствуют любые стыки и швы. Название соответствует способу изготовления. Бесшовная труба отличается достаточно высокими характеристиками плотности и может применяться в ситуациях, когда давление или температура рабочей среды достаточно высокие. Стальные трубы наделены оптимальными для большинства случаев качественными характеристиками.

Цельнотянутые трубы имеют отношение к специальной категории толстостенных. Изготавливаются они из специальных типов стальных сплавов по параметрам, указанным в ГОСТах. Допускается изготовление подобных видов труб из цветных сплавов.

Подобные материалы используются в ситуации, когда предусматривается необходимость транспортировки различных химических реагентов по оборудованным коммуникациям. Горячекатаный прокат широко используется при изготовлении криогенной техники.

Основные свойства

Бесшовные трубы считаются одним из наиболее значимых элементов производственных конструкций. Высокая надежность оборудованных магистралей гарантирована, благодаря отсутствию швов в трубах. Изделия достаточно хорошо переносят механическое воздействие, поскольку имеют очень высокие эксплуатационные характеристики.

Разнообразие изготавливаемой продукции обуславливает возможность расширения спектра применения изделий. На отечественном и зарубежном рынках металлопроката существует много видов бесшовных труб, отличающихся по конфигурации, габаритам, форме, а также материалам, из которых они изготовлены. В зависимости от разновидности сечения классифицируются квадратные, круглые или прямоугольные трубы.

Применение бесшовных горячекатаных труб требует достаточно высокой надежности, поэтому их делают максимально прочными.

По ширине стенок горячекатаные трубы делятся на:

В толстостенных трубах толщина металлической прослойки достигает 12,5-40 мм. Тонкостенные металлические прослойки дстигают 6-12,5 мм. Точность наружного диаметра может быть обычная или повышенная.

Длина бесшовной трубы составляет от 4 до 12,5 м.

Горячедеформированные изделия изготавливаются из специальной углеродистой легированной стали. По этой причине продукция металлопроката наделена высокой устойчивостью к коррозии может использоваться в условиях взаимодействия с агрессивной химической средой.

Специалисты различают несколько основных классов бесшовных труб, различаемых по свойствам используемого металла:

  • С нормированием механических качеств;
  • Химической составляющей;
  • Механической и химической составляющей;
  • Корректировка химического состава на изделиях, не прошедших предварительную термическую обработку;
  • Без химического и механического нормирования.
Читайте также:  Пластиковые водопроводные трубы белые

Существует 5 основных групп горячекатаных изделий:

  • А – с корректировкой механических характеристик;
  • Б – с корректировкой химических характеристик;
  • В – с обязательной корректировкой химических и металлических характеристик;
  • Г – корректировка химической составляющей и контроль за механическими характеристиками на образцах;
  • Д – с корректировкой показателей устойчивости к гидравлическому давлению.

Разные классы бесшовных труб наделены индивидуальными техническими характеристиками и применяются там, где подобная специфика оптимальным образом соответствует эксплуатационным запросам пользователей. Например, толстостенные изделия используются для строительства водо- и газопроводных магистралей.

Бесшовные горячекатаные изделия зачастую используются в нефтегазовой промышленности, отрасли машиностроения, а также в коммунальном хозяйстве. Большая часть изготавливаемых в России и Белоруссии изделий металлопроката экспортируется из страны.

Бесшовные трубы, производимые из цельных металлических слитков, нельзя использовать для перевозки вредных веществ, пожароопасных материалов, для транспортировки горячей воды или пара.

Применение

Горячекатаные трубы повсеместно используются в тех отраслях, где нужно исключить вероятность протечки эксплуатируемой рабочей среды. Возможности применения таких изделий безграничны. Бесшовные изделия металлопроката применяются в самых разнообразных отраслях деятельности людей.

Стальные горячекатаные экземпляры достаточно широко применяются при добыче нефти и других химических реагентов. Благодаря таким изделиям в жилые помещения предоставляются коммунальные услуги. Бесшовные трубы применяются для проведения газа и водопровода, перемещения пара, газа и других полезных в промышленности веществ.

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.

Преимущества бесшовных труб

Рассмотрим основные достоинства, которыми наделены бесшовные трубы отечественного производства:

  • Надежность и достаточно высокая прочность. Поскольку подобные изделия вытягиваются из металлических заготовок, на них отсутствуют сварные швы или другие соединения. Следовательно, прочность таких изделий максимально высокая;
  • Термостойкость. Трубы достаточно устойчивы к высоким температурам, а также к очень низким;
  • Высокая продолжительность эксплуатационного периода;
  • Устойчивость к коррозии;
  • Некоторые изделия имеют сравнительно небольшой вес;
  • Могут производиться тонкостенные или толстостенные трубы.

Современные технологические разработки становятся все сложнее с каждым днем. Для того, чтобы все системы работали исправно, необходим качественный металлопрокат.

Бесшовная холоднодеформированная труба — особенности производства и применения!

Бесшовная холоднодеформированная труба производится из низкоуглеродистых или высоколегированных сталей различных марок путем холодной деформации. Такой тип труб соответствует нормам ГОСТ 8734 и применяется в различных видах промышленности и производства.

Технология производства может различаться в зависимости от конкретных возможностей на производственном предприятии, однако процесс одинаков для всех видов как холоднодеформированных, так и горячедеформированных труб, которые производятся по стандартам ГОСТ 8734 и 8732-78. Разница заключается в типе заготовки (катаная, кованая) и способе прокатки, при котором применяется либо специальный пресс либо метод прошивки, который мы подробнее опишем далее.

Холоднодеформированная стальная труба

На первом этапе специальная стальная заготовка (используются практически все известные марки стали) раскаляется до температуры начала кристаллизации стали, при которой появляется необходимая для работы пластичность материала. Далее заготовка устанавливается на специальный автоматизированный прошивной станок.

Постепенно она подается в бокс с вальцами, с помощью которых она обжимается или вытягивается по нужному диаметру и соответствующей толщине. Затем происходит процесс калибровки, остывание и нарезка готовых металлических труб.

Разница между холодным и горячим прокатом в процессе производства стальных тонкостенных и толстостенных труб заключается в показателях прочности готового материала.

Холоднодеформированная труба после вальцевания охлаждается с применением водного раствора, а после процесса калибровки подвергается дополнительной термической обработке.

В случае с горячедеформированной процесс остывания происходит постепенно и без применения термообработки и водного раствора.

Соответственно, готовый материал обладает различными свойствами, однако холоднодеформированные трубы более распространены за счет большей долговечности и прочности.

Бесшовные холоднодеформируемые трубы, которые соответствуют ГОСТ 8734, в зависимости от толщины стенок применяются в различных видах промышленности.

Тонкостенные и особо тонкостенные трубы с оцинкованным слоем чаще всего нужны в различных гидравлических системах (поршни и цилиндры для моторов и насосов), при изготовлении точного холодильного оборудования, в медицинском производстве, косметической и пищевой промышленности.

Они способны выдерживать высокие нагрузки, поэтому в них транспортируют опасные газы и жидкости под давлением, а также из них строят магистральные газопроводы и нефтепроводы.

Бесшовная труба с толстыми стенками

Трубы со средней и высокой толщиной стенок и большим диаметром применяются для строительства трубопроводов, газопроводов, в энергетической, криогенной промышленности, судопроизводстве и автомобилестроении (производство двигателей.

). Главным преимуществом служит цельная составляющая, которая не имеет сварного шва, а значит, обладает большим запасом прочности и долговечности и другими повышенными характеристиками.

Среди основных преимуществ можно выделить:

  • высокий ассортимент готовой продукции (по толщине стенок и диаметру);
  • максимальные характеристики прочности;
  • долговечность и стойкость к различного рода климатическим изменениям;
  • эстетичность материала и хорошие эксплуатационные свойства.

Стоимость бесшовных труб зависит от марки стали, которая используется для ее производства, толщины стенок, диаметра, способа изготовления и объема.

В любом виде она стоит дороже стандартных сварных металлических труб, но и обладает гораздо большим потенциалом.

Для некоторых видов промышленности изготовление бесшовных труб осуществляется на заказ, так как к нормам ГОСТ 8734 прибавляются дополнительные технические условия и нюансы (особенно для производства материалов для химической промышленности).

По показателям качества и своим свойствам все бесшовные трубы, как горячекатаного производства, так и холоднодеформируемые можно условно разделить на четыре категории. Бесшовные холоднодеформируемые трубы по ГОСТ 8734 принято классифицировать по специальной таблице в зависимости от толщины стенок, внутреннего и наружного диаметра. Таким образом, они бывают:

  • особо тонкостенные. Толщина стенок не превышает 0,6 мм. Минимальная толщина – 0,3 мм. Внутренний диаметр может варьироваться от 5 до 250 мм.
  • тонкостенные бесшовные. Толщина стенок по принятому стандарту составляет от 0,6 до 20 мм по внутреннему радиусу, диаметр – от 5 до 250 мм.
  • толстостенные. Минимальный диаметр – 0,6 миллиметров при толщине стенок до 24 мм.
  • особо толстостенные. Трубы, используемые преимущественно в топливной, химической и автомобильной промышленности. Диаметр – до 70 миллиметров при толщине стального слоя до 12 мм.

Тонкостенные бесшовные трубы

При этом следует также учитывать показатель Dh/s, который отображает отношение наружного диаметра к толщине стенок. Для тонкостенных видов этот показатель составляет от 12 до 35.

Для толстостенных и особо толстостенных труб dh/s – от 6 до 13 и менее 6 соответственно. Существует также холоднодеформируемая труба профильного типа, она применяется реже и различается по ширине и высоте профиля.

Ширина профиля может варьироваться от 70 до 150 мм, высота – от 50 до 100 мм.

Что касается классификации по качеству и характеристикам металлических свойств, то бесшовные трубы принято делить на категории:

  • Б. Изготовленные из среднелегированных марок стали, которые соответствуют ГОСТ 14959, 18495, с учетом нормирования основного химического состава.
  • В. Изготовленные из низколегированных углеродистых сталей различных марок (в основном стали ГОСТ 1050 или ГОСТ 4543 с нормированием химического состава).
  • Д. Без нормирования химических свойств, для использования преимущественно в гидравлических системах с прохождением специальных испытаний по нормам давления в процессе производства.
  • Е. Изготовленные из высоколегированных марок стали с дополнительной термической обработкой химического состава.

По длине бесшовные холоднодеформируемые трубы (ГОСТ 8734) делятся на:

  • немерные – длина от 1,5 метра до 12 метров.
  • мерные – стандартные трубы длиной 4,5 и 9 метров.
  • с кратной размерностью – длина от 1,5 до 9 метров.

Стандартный способ упаковки бесшовных труб – пачками по несколько штук одинаковой длины, завернутые в защитную пленку и специальную бумагу. Однако способ упаковки может отличаться в зависимости от конкретных технических условий при производстве и пожеланий заказчика.

При выборе холоднодеформируемые труб из углеродистых сталей различного класса необходимо обращать внимание в первую очередь на стандарт материала, из которого они изготовлены по классификации ГОСТа 8734, технические и эксплуатационные характеристики и сферу применения. В том случае, если бесшовная труба не соответствует стандартам указанного ГОСТа 8734, она не обеспечит в полной мере функциональные свойства в своей области применения.

Бесшовные металлические трубы

Скорее всего, она изготовлены с применением дополнительных примесей из низкокачественной стали без дополнительной термообработки и соблюдения необходимых технологий производства. Использовать такие трубы на важных объектах не рекомендуется, так как это может привести к выходу из строя всей конструкции.

Как уже говорилось выше, цена на качественные бесшовные трубы зависит от марки стали, толщины стенок, длины изделия и конкретного производителя.

На сегодняшний день в нашей стране есть множество специализированных компаний-производителей, которые предлагают холоднодеформируемые и горячедеформируемые трубы без швов, изготовленные в соответствии со всеми нормами и принятыми стандартами качества.

Несмотря на то, что бесшовная труба (ГОСТ 8734) считается намного прочнее, чем электросварная, в некоторых случаях целесообразно использовать именно электросварные трубы со спиральным швом и аналогичной толщиной стенок.

Это необходимо тогда, когда труба не испытывает избыточного давления и особенно актуально в автомобильном производстве. Кроме того, трубы со спиральным швом обладают хорошими характеристиками прочности и стоят вдвое дешевле. В случае монтажа и необходимости нарезать резьбу на стандартном оборудовании рекомендуется выбирать тонкостенные и особо тонкостенные виды.

Кроме того, при сварке таких труб для отопительного оборудования рекомендуется применять только газосварное оборудование, а не электрику. В случае с толстостенными видами рекомендуется предварительно разрезать кромки и обязательно снять фаски – это способствует увеличению надежности на месте сварки.

Для труб со средней толщиной стенок целесообразно использовать сварочные аппараты инверторного типа.

Источник

Adblock
detector