Труба стальная: производство, срок службы, особенности соединения, маркировка, толщина стенки
Опубликовано: 03.09.2018
Труба стальная – производство этого вида продукции насыщает значительную часть рынка трубного проката. Ведь с прочностью, огнестойкостью и относительной дешевизной стальной продукции не могут поспорить ни дорогостоящие медные трубы, ни пожароопасные изделия из пластика. Поэтому современные трубные заводы продолжают наращивать объемы выпускаемой продукции. А само производство стальных труб основывается на уже устоявшихся технологических процессах, гарантирующих высочайшее качество конечного изделия.
Мы постараемся подробно рассказать о таких «классических» технологиях трубного производства, спроецировав конкретные способы изготовления труб на типы сортамента стального трубного проката.
↑В основе трубного производства находятся всего два способа получения продукции, с помощью которых можно изготовить либо бесшовное изделие, либо трубу со швом.
↑Продукцию первого типа – бесшовную трубу – изготавливают методом проката заготовки на особых вальцах прокатного стана.
Причем само прокатное производство основывается на двух технологиях:
Горячей деформации цилиндрической заготовки Холодной деформацией цилиндрической заготовкиПодобный способ производства позволяет получать трубы диаметром до 550 миллиметров. Причем толщина стенки стальной трубы, полученной методом горячего проката, может достигать и 75 миллиметров. Ну а холодный прокат позволяет изготовить трубу с минимальной толщиной стенки в 0,3 миллиметра.
Ну а сам технологический процесс прокатного производства выглядит следующим образом:
С помощью штамповки или высаживания из разогретого до определенной температуры цилиндрического проката изготавливают полую цилиндрическую заготовку (гильзу). Причем от качества изготовления заготовки будет зависеть срок службы труб стальных, прокатного типа. Поэтому на производстве гильз для будущего изделия заняты только квалифицированные специалисты.
Ели процесс предполагает холодное деформирование, то гильзу охлаждают до «комнатной» температуры и передают на прокатный стан. Если дальнейшее изготовление предполагает горячую деформацию, то гильзу не охлаждают и передают на прокатный стан в разогретом состоянии.
На прокатном стане холодная или горячая гильза проходит сквозь ряд черновых вальцов, формирующих профиль трубы. Типичная стальная круглая труба изготавливается именно по такой схеме. Процесс изготовления профильной продукции предполагает опрессовку круглого полуфабриката под овальный или прямоугольный профиль.
После чернового деформирования и, если потребуется, опрессовки, труба передается на чистовые вальцы. Этот участок прокатного стана калибрует полуфабрикат под размеры одной из разновидностей сортамента бесшовного проката.
На финальной стадии квадратные и круглые трубы подвергают особой термической обработке – отжигу, с помощью которого можно снизить структурное напряжение в деформированных (в процессе проката) слоях продукции.
На самой последней стадии осуществляется маркировка и резка изделий. Причем резка труб стальных круглого типа может дополняться еще и снятием фаски с поверхности изделия и нарезанием на торцах продукта трубной или метрической резьбы.
Впрочем, резьбовое соединение стальных труб можно обеспечить и без «фабричной» накатки сгона на торце изделия. Поэтому последняя операция осуществляется лишь в случае производства особых категорий трубного проката.
↑
К базовым достоинствам стальных труб, полученных в результате использования прокатной технологии можно отнести высокую прочность и длительный срок службы таких изделий . Причем залогом и первого и второго качества выступает достаточно большая толщина стенки трубы: ведь чем больше слой металла, тем дольше труба сопротивляется коррозии или внешней нагрузке.
Основной недостаток прокатных труб – значительный вес погонного метра – связан с той же толщиной стенки: ведь чем больше слой металла, тем тяжелее труба.
↑Продукцию второго типа – трубу со швом – изготавливают методом холодной деформации листовой заготовки с последующим завариванием стыковочного шва.
Причем все сварное производство труб базируется на двух способах формирования профиля и заваривания шва:
Прямошовном варианте, который основан на поэтапной деформации заготовки с образованием продольного шва (вдоль оси будущей трубы) Спиралешовном варианте, который основан на скручивании листовой заготовки с образованием шва спиральной формы.В итоге, с помощью сварного производства можно получать действительно большие трубы . Причем изготовление стальных труб самого большого диаметра (до 2,5 метров) предполагает использование спиралешовной технологии. Ну а с помощью прямошовного производства можно изготовить изделия с диаметром до 1,4 метра. Максимальная толщина трубы при этом будет равняться 32 миллиметрам.
Технологический процесс сварного производства труб выглядит следующим образом:
В самом начале на производственную площадку завозят рулон листовой стали, которую помещают в особый станок, разделяющий лист на полосы (штрипсы).
Далее, отделенную от рулона полосу закладывают в особый аппарат, деформирующий штрипс под профиль будущей трубы. Причем с помощью продольной деформации можно изготовить и круглую, и профильную трубу. А с помощью деформации кручения, сворачивающий лист в спираль, можно изготовить только круглые трубы.
На выходе из зоны деформации полученный из штрипса полуфабрикат попадает в зону сварки стыков. И тут необходимо заметить, что производители стальных труб в России используют для соединения стыков несколько сварных технологий, среди которых самыми распространенными являются дуговая сварка в облаке инертного газа и сварка высокочастотными токами индукционного типа.
После стыковки швов уже почти готовая труба отправляется в зону калибрующих вальцов, которые подгоняют параметры изделия под значения, указанные в сортаменте. Причем калибровку труб можно выполнить и в холодном, и в слегка разогретом состоянии.
На финальной стадии откалиброванная труба проходит проверку качества. Ведь срок службы стальных труб, в данном случае, зависит от прочности сварного шва, поэтому стыковочная зона проверяется у всех труб и в любом случае.
Ну а в самом конце производственного процесса труба разрезается на мерные отрезки и маркируется. Причем маркировка стальных труб предполагает информирование и об геометрических параметрах изделия, и о классе точности производственного процесса, и о типе используемого конструкционного материала.
↑
В силу особенностей производственного процесса сварная стальная труба обладает следующими достоинствами: меньшей массой и большим внутренним объемом (по сравнению с прокатными трубами) . И благодаря таким достоинствам газопроводы из стальной трубы сварного типа, позволяют прокачивать сквозь себя больший объем газа, чем аналогичные линии, собранные из труб прокатного типа. Ведь при одинаковом диаметре толщина стенок у прокатной трубы будет практически вдвое больше аналогичного параметра сварного изделия. Следовательно, внутренний объем сварной трубы будет больше, чем аналогичный параметр сварного изделия.
Кроме того, сварное производство позволяет сформировать более обширный сортамент, чем производство прокатное. Ведь диаметры прокатных труб имеют размеры от 5 и до 550 миллиметров, тогда как диаметры сварных труб могут изменяться от 10 и до 2520 миллиметров.
К недостаткам таких изделий можно отнести меньшую прочность и более высокий коэффициент шероховатости стальной трубы сварного типа. Причиной первого недостатка является сварной шов, прочность которого меньше прочности тела трубы. Причина второго недостатка – все тот же сварной шов, уродующий внутреннюю поверхность изделия.
↑В промышленности и быту стальные трубы могут использоваться, как в виде составных элементов напорных или безнапорных трубопроводов, так и в роли деталей для нагруженных или слабонагруженных металлоконструкций.
Конкретная сфера применения стальных труб зависит от технологии изготовления и конструкционного материала. Причем от технологии зависят габариты и физические качества труб, а от конструкционного материала – коррозионная стойкость продукции.
Например, в промышленности и нефтегазовой отрасли используют особые магистральные трубы с диаметром не менее 630 миллиметров. С этой ролью справятся трубы ос спиральным швом. Использование трубного сортамента с меньшими габаритами, в данном случае, неоправданно с точки зрения экономики.
В сфере водоснабжения используются трубы, диаметр которых не превышает 110-150 миллиметров. С этой ролью справятся и бесшовные и прямошовные трубы. Причем большая часть домашних трубопроводов выстраивается на основе полудюймовых (около 16 миллиметров в диаметре) или дюймовых (около 33 миллиметров в диаметре) труб. И дюйм, в данном случае, особый – трубный. Правда, большую часть стальных труб из домашнего и промышленного водоснабжения вытеснили полимерные аналоги.
В системах отопления стальные трубы являются общепризнанными фаворитами. Высокая кольцевая жесткость и достаточно большое сопротивление продольным нагрузкам делают стальную трубу практически идеальным стояком в системе вертикальной разводки. Кроме того, в системе отопления можно встретить не только стояки, но и регистры из стальных труб. В качестве основы для трубопровода или регистров системы отопления можно использовать и бесшовные изделия, и трубы со швом.
В металлоконструкциях нагруженного и слабонагруженного типа используются только прямошовные профильные трубы с квадратным или прямоугольным сечением. А в случае необходимости в набор заготовок для металлоконструкций добавляют еще и прямошовные трубы с круглым профилем.
Холоднокатаные трубы овального сечения используют в химической или пищевой промышленности.
Такой профиль позволяет создать идеальный охладитель, ведь поверхность овальной трубы транслирует тепло прокачиваемого носителя с максимальной эффективностью. Впрочем, если опираться на этот факт, то овальные трубы можно использовать еще и в качестве регистров системы отопления.