Меню

Толстостенные трубы из металла

Бесшовные толстостенные трубы — разновидности и сферы применения

Несмотря на растущую популярность полимерных трубных изделий, толстостенные стальные бесшовные трубы по-прежнему находят широкое применение. В первую очередь, такие трубы незаменимы в системах, предназначенных для перемещения больших объемов газообразных или жидких сред под давлением.

Особенности и назначение

Бесшовные толстостенные трубы – особая разновидность трубного материала, изготавливаемого промышленным способом, горячим или холодным прокатом. Для изготовления используются определенные марки стали (черной, нержавеющей, иногда с примесями цветных металлов), что позволяет успешно применять их в различных областях народного хозяйства, вплоть до самолетостроения и химической промышленности.

Основные преимущества стальных бесшовных изделий таковы:

  • Высокие показатели прочности на разрыв.
  • Устойчивость к коррозии.
  • Малое тепловое расширение материала.
  • Стойкость к воздействию большинства химически активных сред.
  • Длительный срок службы, исчисляемый десятками лет.

Изготовление толстостенных труб

В отличие от электросварных аналогов, где заготовка производится путем сворачивания в цилиндр плоского металлического листа заданной толщины, исходным материалом для изготовления бесшовной трубы служит монолитная стальная заготовка цилиндрической формы. На промышленных предприятиях используется две технологии, способные превратить металлическую штангу в полое изделие необходимого сечения и протяженности:

Горячая деформация

Используется преимущественно при производстве изделий толстостенного формата.

Последовательность изготовления здесь включает следующие этапы:

  • Стальная массивная штанга цилиндрической формы помещается в печь и разогревается до фиксированной температуры, при которой стальной сплав делается мягким и пластичным, но еще не обладает текучестью.
  • Разогретая заготовка попадает на мощный прошивной пресс, который превращает монолитную болванку в полый цилиндр. Специалисты называют его гильзой. Внешне она уже похожа на готовую трубу, но пока не обладает идеальной формой и необходимыми размерами.
  • Последовательно проходя через группы вальцов, раскатывающих и вытягивающих металл, заготовка приобретает заданные габариты: длину, диаметр и толщину стенок.
  • Далее, изделие остужается и подвергается финальной калибровке, после чего разделывается на отрезки необходимой длины и отправляется на склад.

Процедура изготовления регламентируется ГОСТ 8732-78. Метод горячей деформации плохо подходит для производства тонкостенных изделий, поскольку дает недостаточно высокое качество поверхности материала и более высокую погрешность по толщине стенок.

Холодная деформация

Отличие этой технологии заключается в том, что раскаленная заготовка остужается сразу после прошивочного пресса, и через формовочные вальцы пропускается уже холодной. Затем, перед финальной калибровкой труба вновь разогревается и остужается, чтобы убрать из металла области внутренних напряжений, сделать его более пластичным и податливым. Все этапы изготовления труб способом холодной деформации регламентируются ГОСТ 8734-75.

Обратите внимание! Если не подвергнуть трубу отжигу, в местах накопления внутренних напряжений металла со временем могут проявиться деформации. ГОСТ прописывает отжиг в качестве необходимой процедуры, хотя некоторые заказчики для удешевления продукции предпочитают отказываться от этого этапа.

Обе технологии позволяют получать изделия с неизменным показателем толщины стенок на всей протяженности, способные работать в условиях колоссальных показателей давления. Каждое готовое изделие обязательно проходит тестовые испытания, где его тщательно проверяют на изгиб, сплющивание, оценивают химический состав металла и способность успешно работать с агрессивными средами.

По требованиям к качеству и техническим параметрам трубы подразделяются на 4 категории:

  • Группа Б. Изделия производятся из стандартного стального сплава и на всех этапах производства в обязательном порядке подвергаются контролю.
  • Группа В. Изделия дополнительно подвергаются термической закалке.
  • Группа Д. Дополнительно проходят гидравлические испытания.
  • Группа Е. Процедура изготовления данных изделий не предполагает какие-либо способы закалки.

Принадлежность изделия к той или иной категории непременно указывается на маркировке.

Обратите внимание! Изделия также различают по форме поперечного сечения. Трубы могут быть круглыми, овальными, иметь форму правильного многоугольника. Профильные изделия чаще находят применение в строительстве, как надежные и долговечные элементы различных опорных конструкций.

Размеры и характерные особенности

Горячедеформированные изделия имеют диаметр от 20 до 550 мм с толщиной стенок 2,5-75 мм. Минимальная протяженность отрезка трубы составляет 4 м, максимальная – 12,5 м, допустимая погрешность размеров – 5 мм. Еще один важный показатель – предельная величина изгиба. Для труб с толщиной стенок 20 мм и менее, изгиб не должен превышать 1,5 мм на один погонный метр длины, для толщины стенки от 20 до 30 мм – не более 2 мм, свыше 30 мм – 4 мм.

Читайте также:  Как рассчитать объем бетона в трубе формула

Холоднодеформированные трубы обладают меньшим сортаментом. Толщина стенок здесь варьируется от 0,3 до 24 мм, внешнее сечение – от 5 до 240 мм.

Принадлежность трубы к тонко- или толстостенной разновидности определяется путем высчитывания коэффициента, показывающего отношение диаметра к толщине стенки. Когда расчетное значение входит в диапазон 6-12,5 – изделие причисляется к толстостенным. Свыше 12,5 – к тонкостенным. Изделия с коэффициентом ниже 6 считаются уже особо толстостенными. Они чрезвычайно дороги в производстве и изготавливаются только под заказ.

Обратите внимание! При определении стоимости партии трубного материала, цена может указываться за тонну, либо за погонный метр изделия.

Где применяются толстостенные трубы

Сфера использования трубного материала определяется, в первую очередь, такими эксплуатационными качествами: колоссальной прочностью на разрыв, отсутствием шва, минимальной вероятностью появления протечек.

Толстостенные бесшовные трубы часто находят применение в таких областях человеческой деятельности:

  • Энергетика. Часто используются в системах теплоснабжения, в частности для устройства теплосъемных элементов в котлах, внутри которых создается огромное давление пара, а снаружи воздействуют сверхвысокие температуры работающей топки.
  • Нефте- и газодобыча. Скважины здесь часто достигают сотен метров в длину, а сами трубы подвержены не только высокому и переменчивому давлению рабочих сред, но и периодическим подвижкам грунта. Бесшовные толстостенные изделия подходят здесь наилучшим образом.
  • Оборонная и химическая промышленность. Здесь ценится не только высокая прочность на разрыв, но и герметичность, без которой не обойтись на опасных химических производствах.
  • Авиация, судовая промышленность, автомобилестроение. Здесь высоко ценится сочетание сравнительно малого веса трубы с прочностными показателями.
  • Гидравлические системы. Эксплуатируются с огромными показателями давления, которое не всегда способны выдерживать иные типы трубопроката.

Особенности монтажа

Некоторые особенности монтажа связаны с толщиной стенок изделий. Так, особо тонкостенные бесшовные трубы соединяются только газовой сваркой. Резьбовое соединение здесь сделать не всегда возможно (резьба сильно ослабит тонкую стенку, а то и вовсе прорежет ее насквозь), а электросварной шов будет быстро прогорать от высокотемпературных воздействий.

Толстостенные изделия можно варить только после снятия фаски. В противном случае, толщина шва окажется несопоставимой с толщиной стенки, что негативно скажется на прочности соединения. Газовая сварка здесь не подойдет, поскольку даже очень мощная горелка вряд ли сможет прогреть толстый слой стали на необходимую глубину. Разрешается использовать только электросварку с толстыми электродами (не меньше четверки).

Толстые металлические стенки и отсутствие продольного шва позволяют использовать резьбовые соединения. Также, монтаж трубопроводной трассы часто проводится с применением соединительных муфт.

Источник

Толстостенные трубы: характеристики и применение

Труба толстостенная бесшовного типа предназначена для качественного движения газа и жидкости в трубопроводных системах. Изготавливаются такие трубы на основе стальных сплавов горячедеформированным или холоднодеформированным способом.

Читайте также:  Можно ли строить гараж под газовой трубой

В отличие от труб сварного типа, бесшовные толстостенные конструкции способны выдерживать высокое давление рабочей среды, а благодаря невысокой стоимости их можно использовать практически в каждой сфере промышленности.

Ключевые характеристики толстостенных труб

Большинство существующих коммуникационных сетей сделаны на основе полимерных материалов, профильные толстостенные трубы из стали все равно распространены. Очень отличаются высокой прочностью и способны подавать жидкость под высоким давлением. Их изготавливают на основе высококачественной стали, часто применяются при производстве машин и судов.

Сталь — это материал, который устойчив по отношению к коррозии и воздействию химических составляющих. Если говорить о химическом составе сплавов, применяемых при производстве толстостенных конструкций, то он строго регламентируется нормами ГОСТ. Часто бесшовные стальные трубы изготавливаются с добавлением цветных металлов, а сортамент готовых изделий осуществляется по разным причинам.

Учитывается следующее:

  • способ изготовления;
  • толщина стен;
  • общие параметры готового изделия;
  • сфера применения;
  • форма сечения.

С учетом требуемых размеров изделия могут иметь длину от 0,5 до 12 метров. Сечение также может быть разным, а при устройстве трубопровода части скрепляются друг с другом муфтами.

Размеры изделия

Перейдем к более детальному рассмотрению. Толстостенные трубы из стали могут быть разных размеров. Но называться так могут лишь те, где есть определенные соответствие между величиной стенки и внешним диаметром. Данный коэффициент должен составлять от 0,5 до 1.

Размеры регулируются нормами ГОСТа. Документация содержит такие данные касательно стандартов:

  • сечение от 3,5 до 75 мм. Повышенная толщина стенки — это величина от 6 мм;
  • металлическая труба имеет длину от 4 до 12,5 м. Возможна погрешность в 5 мм.

ГОСТ допускает возможные отклонения как по длине, так и по массе, и внешнему диаметру. Они зависят от общих параметров изделия.

Классификация

С учетом всех характеристик трубопрокат подразделяется на четыре категории:

  • категория Б — толстостенные бесшовные трубы этого вида делают на основе стального сплава, его химический состав оптимальный. На конечном этапе производства качество жестко контролируется, и только потом готовый трубопрокат отправляют заказчикам;
  • категория В — изделия проходят предварительную термическую обработку;
  • категория Е — трубы не подвергаются закалке;
  • категория Д — представители этой категории на конечном этапе производства проходят гидравлическое тестирование.

Выбирая продукцию той или иной категории, обязательно нужно учитывать сферу их применения в будущем. Но все они обладают небольшим коэффициентом расширения, их обрабатывают антикоррозийным покрытием, кроме того, они хорошо переносят температурные перепады.

Также изделия могут иметь разные формы выпуска в зависимости от своего назначения:

  • труба профильная толстостенная — может быть как прямоугольной, так и квадратной, ее используют в качестве несущей опоры для больших строительных конструкций;
  • круглая — эти изделия применяют для движения агрессивных жидкостей под большим давлением, применяются в машиностроительной отрасли и для бурения;
  • овальная — входят в производственный цикл, где нужно быстро охладить жидкость.

Для строительных работ в основном используется трубопрокат на основе черной стали, а не нержавейки, поскольку в этом случае грунтовка и покраска будут проще.

Как уже упоминалось, при производстве труб применяются разные материалы. Так, медные конструкции используются для систем горячего водоснабжения, кондиционирования и подачи питьевой воды, поскольку никак не влияют на ее качество. Алюминиевые толстостенные трубы могут быть как профильными, так и круглой формы. Они обладают высокой инертностью и могут использоваться в следующих сферах:

  • химическая промышленность;
  • пищевое производство;
  • строительство (облеченные каркасы).

Методы производства бесшовных труб

При производстве сварных изделий применяют плоскую специальную заготовку, которая способна по окружности изгибаться и создавать форму трубы. Для производства бесшовных конструкций для заготовок используется цилиндрическая цельная деталь. Методов производства бесшовных труб есть два:

  • горячего деформирования;
  • холодного деформирования.
Читайте также:  Как скручивать профильную трубу

Метод горячего деформирования включает в себя такие этапы:

  • готовится заготовка;
  • греется металл;
  • заготовке придают нужную форму;
  • выполняется быстро охлаждение;
  • делается калибровка;
  • выполняется порезка.

Сначала заготовку следует разогреть до температуры, которая будет больше температуры порога кристаллизации материала. В итоге материал приобретает эластичность, но при этом не будет растекаться. Далее, заготовку отправляют на прошивочный пресс, где создается полый цилиндр из раскаленного металла.

В процессе горячей деформации изделию придают нужную форму, а также придают ту или иную толщину стенкам. Затем заготовка опускается в воду для остывания. Проходя через вальцы, трубы калибруются. Изделие обрезается в зависимости от требований заказчика и с учетом правил ГОСТ.

Второй способ — метод холод деформирования заключается в том, что труба охлаждается после калибровки, также в охлажденном состоянии проводится и предварительная калибровка. А еще перед окончательной прогонкой сквозь вальцы изделие не предают отжигу, что убирает в металле внутреннее напряжение, благодаря чему он приобретает вязкость и эластичность.

Особенности соединения

Благодаря довольно толстым стенкам труб можно применять резьбовое их соединение. Процесс нарезки резьбы прост, поскольку сварочный стык отсутствует. Края при сварке рекомендуется заблаговременно разделить, обязательно потребуется фаска, что соединение было качественным.

Максимально крепким соединение является с использованием инверторного сварочного аппарата. Причем диаметр электрода должен быть как минимум 4 мм. Данный вид проката имеет хорошие показатели в плане эксплуатации, трубы гарантируют эффективную работу систем, их можно применять в разных видах промышленности.

Сферы применения

Толстостенные изделия на основе стали применяются в следующих отраслях:

  • постройка гидравлических систем;
  • нефте- и газодобывающая отрасль;
  • энергетика;
  • химическая отрасль;
  • судостроение;
  • авиастроение.

Если говорить о возведении гидравлических систем, то их отдельные части способны работать на максимально высоком давлении. Бесшовные толстостенные трубы обладают хорошим запасом прочности и ресурсов. Гидравлика используется в ряде узлов подъемных конструкций или машин, при сооружении станков, военной техники, инструментов и многого другого.

Толстостенные конструкции из стали просто незаменимы при добыче нефти, ведь когда происходит бурение скважин на большую глубину, материалы для обсадки должны быть качественными и надежными. Благодаря компактным размерам такой трубопровод способен обеспечить комфортную работу буровой станции даже при условии сдвигов подземной почвы, а его высокая прочность способна выдержать давление пород.

В энергетической отрасли при работе теплообменников очень важно, чтобы они могли работать независимо от того, насколько высокая температура окружающей среды и насколько высоко внутреннее давление. Стальные бесшовные конструкции также хорошо решают проблему бесперебойной работы приборов при высоких агрессивных нагрузках.

Активно применяются толстостенные конструкции в химической отрасли, ведь они способны предотвращать утечку газов и агрессивных жидкостей, выдерживают высокое давление и могут обеспечить безопасность движения ядовитых и токсичных элементов. Они часто используются в качестве лабораторного оборудования и при производстве медицинских инструментов.

В авиастроении и строительстве судов стальные трубы помогают значительно снизить конечные весовые показатели разных элементов. Ключевая задача конструктора — это сократить вес аппарата с целью улучшения аэродинамических показателей приборов. Материал должен быть небольшого веса и, вместе с тем иметь высокие эксплуатационные показатели. И бесшовные трубы соответствуют данным требованиям.

Итак, мы рассмотрели ключевые характеристики бесшовных стальных конструкций, особенности их производства и сферы применения.

Источник

Adblock
detector