Бесшовные трубы - это цельные изделия, не имеющие никаких сварных швов и других типов соединений. Они обладают высокими показателями прочности. Производятся металлические бесшовные трубы в строгом соответствии с государственными стандартами. Используются при прокладке различных трубопроводов, а также изготовлении деталей и узлов в отраслях машиностроения, авиастроения.
Разновидности бесшовных труб
Различают два основных типа стальных бесшовных труб, в зависимости от способа производства. Они бывают горячедеформированные или холоднодеформированные.
Технология производства
Изготавливают бесшовные трубы с применением различных технологий прокатки. Заготовкой для их производства служит монолитный материал, имеющий форму цилиндра. Предназначение изделий зависит от типа металла, который входит в состав сплава. Сам производственный процесс технически достаточно сложный, что влияет на их стоимость. Технология изготовления бесшовных труб способствует легкости их обработки. Они хорошо поддаются сварке, клепанию, резке.
Производится труба бесшовная горячедеформированная как общего, так и специального назначения из углеродистой, легированной или низколегированной стали. Производственный процесс ее изготовления имеет свои особенности.
Заготовку нагревают до температуры, превышающей на 55 - 60º С порог кристаллизации стали. При этом деталь становится более пластичной.
На прошивочном станке из нагретой заготовки выходит пустотелый цилиндр.
При помощи вальцовки обеспечивается правильность геометрической формы. В процессе деформации труба стальная бесшовная горячей прокатки приобретает необходимую толщину стенки и наружный диаметр.
Готовое изделие подвергается охлаждению (погружением в воду). Затем при проходе через вальцы производится его окончательная калибровка.
Завершается обработка нарезкой труб стандартной длины.
Технология производства холоднодеформированных бесшовных труб в основном имеет два отличия. Первое - охлаждение проводится после прохождения прошивочного стана. Второе - предварительный этап калибровки выполняется в холодном состоянии. Перед тем, как произвести окончательную прогонку гильзы через вальцы, ее подвергают отжигу и нагревают до температуры, при которой происходит рекристаллизация стали. Это делается для вязкости и пластичности металла.
Основные характеристики горячекатанных труб
Изготавливается горячекатаная труба бесшовная ГОСТ 8732-78 в диаметре от 2 до 55 сантиметров. Длина изделия может быть от 4 до 12,5 м. Толщина его стенок может составлять от 0,25 до 7,5 сантиметров. Для длины труб возможны некоторые отклонения: если изделие до 6 м - не выше 10 мм; свыше 6 м - 15 мм. В зависимости от толщины стенок изделия допускается искривление любого произвольного участка от 1,5 мм до 4 мм.
Отличается труба стальная бесшовная герметичностью, стойкостью к образованию коррозии, повышенной прочностью и надежностью. Характеристики изделий позволяют их использовать в трубопроводах для транспортировки газа и различных жидкостей под высоким давлением, а также при изготовлении опор и металлоконструкций.
Свойства холоднодеформированных труб
Холоднодеформированная труба бесшовная ГОСТ 8734-75 выпускается диаметром от 5 до 250 миллиметров. Толщина стенок изделия 0,3-24 мм. По стандарту возможны незначительные отклонения по разностенности и овальности продукции. Кривизна любого участка на каждый погонный метр изделия в зависимости от толщины стенки допускается от 1,5 до 3 мм. Мерная длина трубы составляет 4,5-9 м, кратная мерная 1,5-9м, неменрная 1,5-11,5 м.
Данная продукция отличается от горячедеформированных изделий прочностью, пластичностью, устойчивостью к искривлению, стойкостью к внутреннему высокому давлению. Благодаря своим свойствам труба бесшовная холоднодеформированная применяется в различных сферах.
Классификация изделий
Металлические бесшовные трубы классифицируют:
по точности изготовления: обычной, повышенной;
по форме: круглые, квадратные, прямоугольные;
по толщине стенок: тонкие, особо тонкие, толстые, особо толстые;
по длине: мерной, немерной.
Сфера применения
Благодаря своим техническим характеристикам (отсутствию каких-либо швов, прочности на разрыв, различной толщине стенок) востребованы бесшовные трубы из стали многими отраслями. Они используются в нефтедобывающей, химической, автомобильной промышленности, в строительстве, жилищно-коммунальном хозяйстве. Прочность и небольшой вес тонкостенных труб является главным фактором широкого использования их в авиации и судостроении.
Монтаж бесшовных изделий
При выборе способа соединения бесшовных труб следует учитывать такой важный фактор, как толщина стенок. Требуют кропотливой работы особо тонкостенные изделия. Трубы, не имеющие катаной резьбы, соединяются при помощи газовой сварки. Некоторые специалисты высокого класса используют электросварку. Однако применяя эту технологию, следует знать, что при отсутствии опыта и малейшей ошибке можно испортить дорогостоящее изделие.
Толстостенные трубы варят после снятия фаски, чтобы изделие имело прочный сварной шов. Для их соединения применяют только электросварку, так как газовая горелка не сможет достаточно прогреть данное изделие. Сварка должна осуществляться электродами не меньше 4. Крепление получается очень прочным.
Решив использовать в производстве или в быту цельнотянутую трубу, нужно знать, каких размеров бывает это изделие. Так как способ производства принципиально отличается от сварных разновидностей, то и по диаметру, толщине металла, длине трубы бесшовные имеют свою классификацию.
Мы знаем, что максимальный диаметр прямошовной электросварной трубы ограничен значением чуть более 1,5 метра. Это обусловлено тем, что промышленность не производит стальных листов шириной более 5 метров.
Кажется, что труба стальная бесшовная лишена данного ограничения. На самом деле способ ее производства еще более трудоемок и сложен. Поэтому максимальный наружный диаметр изделия ограничен 550 мм. Технология позволяет делать трубы и большего диаметра, но точность изготовления уже не может быть гарантирована.
Сложности возникают и при производстве очень малых труб. Поэтому минимальный диаметр, указанный в ГОСТ 8732-78 (сортамент горячедеформированных бесшовных труб), составляет 20 мм, а для холоднокатаных (ГОСТ 8734-75) - 5 мм.
Количество промежуточных вариантов огромно: на малых диаметрах шаг составляет 1 или даже 0,5 мм, на больших - 10-20 мм.
Толщина стенок
Этот параметр варьирует тоже в очень широких пределах. Однако стоит помнить, что доступны далеко не все сочетания толщины стенки с величиной внешнего диаметра изделия.
К примеру, самая маленькая труба бесшовная г\к диаметром 20 мм может иметь стенки толщиной от 2,5 до 4 мм. Для холоднодеформированных изделий размером 5 мм минимальная толщина может составить 0,0348 мм, а максимальная - 0,129.
Для труб самых больших размеров этот показатель изменяется на порядки. Можно купить трубу бесшовную холоднодеформированную диаметром 250 мм с толщиной стенки до 24 мм включительно. А в случае с горячедеформированными изделиями диаметром 550 мм толщина стенок будет достигать 75 мм. Стоит только помнить, что один метр такой трубы будет весить почти 900 кг.
Что касается длины, то различают трубы бесшовные мерной, немерной, приблизительной, кратной мерной длины. В любом случае фактическая длина будет находиться в пределах 4-12,5 метров (не принимая во внимание обрезки, которые могут быть короче).
Таким образом, сортамент цельнотянутых труб включает тысячи позиций. Поэтому каждый сможет выбрать тот размер, который идеально соответствует поставленным задачам.
Несмотря на большое количество новых стройматериалов, бесшовная труба все еще используется практически во всех сферах жизнедеятельности. Хотите зарабатывать на жизнь строительством, мечтаете податься в нефтяную либо газовую промышленность, тогда вам обязательно необходимо ознакомиться с таким видом металлопроката.
1 Отсутствие шва – плюс или минус?
Это изделие представляет собой цельную конструкцию без сварных швов и прочих типов соединений. Делятся они на горяче- и холоднокатаные. Есть еще цельнотянутые, но они относятся к особому типу толстостенного трубопроката. Бесшовные изделия отличаются повышенной прочностью, поэтому их целесообразно использовать в ответственных конструкциях, работающих под воздействием температур и давлений.
Металлические бесшовные трубы изготавливаются преимущественно из стали, хотя встречаются элементы из иного материала. К их достоинству следует отнести отличную коррозионную стойкость, особенно это касается толстостенных экземпляров. Такие трубы обладают высокой теплопроводностью и характеризуются низким коэффициентом линейного расширения. Но они плохо гнутся, и это главный их недостаток, так как монтаж несколько усложняется. Очень важно правильно рассчитать диаметр и толщину стенок изделия. Только так их использование будет максимально эффективным и целесообразным. В противном случае конструкция либо не выдержит нагрузок, либо вам придется переплатить.
2 Как делают горячекатаные изделия?
Производство бесшовных труб этим способом состоит из нескольких операций. Сначала из заготовки на прессах или специальных станах формируют гильзу. Оборудование имеет дисковые, конусные либо грибовидные валки. Рабочие инструменты располагаются в вертикальной плоскости под углом в 4–12 градусов и вращаются в одну сторону. Металлическая заготовка поступает вдоль осей и испытывает вращательно-поступательные движения, после которых ее площадь поперечного сечения уменьшается, а в осевой части образуется небольшое отверстие.
Далее необходимо увеличить отверстие до нужного диаметра. Для этого используется специальная оправка. Она устанавливается между валками, и при последующем проходе заготовка как бы насаживается на нее. В результате отверстие получается нужных размеров, а его поверхность выравнивается. Важно удержать заготовку в нужном положении, для этого используются специальные направляющие линейки и непроводные (принудительно не проталкивающие) ролики. Изначально материал нагревают минимум до 50 °C. При такой температуре деталь становится пластичной, но нет риска плавления. Затем готовые гильзы поступают на .
Также вы можете увидеть на приведенном видео, как делают бесшовные трубы на автоматическом оборудовании, которое сегодня пользуется огромной популярностью. В этом случае в калибр вставляется оправка, а зазор между ними устанавливается равным толщине стенки готовой продукции. Процесс прокатки проходит в несколько подходов, и каждый раз оправка разворачивается вместе с изделием на угол 90°. Во время этой операции опускается нижний ролик стана, и труба поступает на оправку. После того как изделие полностью окажется на оправке, в ход идет нижний ролик, который поднимается и возвращает трубу обратно на рабочую клеть для повторного проката.
Следующим этапом идет обработка на обкатном стане, тоже хорошо демонстрируемая на наших видеоматериалах. Это промежуточная операция перед окончательной обкаткой. На ней задаются разностенность и овальность продукции. Далее изделие поступает на непрерывный стан горячей прокатки. И последней стадией выступает холодная калибровка готовой продукции. При необходимости нарезается резьба. После чего следует контроль, упаковка и транспортировка.
3 Холодная прокатка – в чем суть этого производства?
Повышенным качеством отличаются холоднокатаные бесшовные трубы. Их заготовки проходят тщательный отбор. А чтобы продукция обладала необходимыми свойствами, сырьевой материал еще и . Затем сталь обрабатывают кислотой. Такая операция называется травлением. Чтобы нейтрализовать остатки кислоты, изделие очищают щелочным раствором и просушивают. Далее стальная труба омедняется либо фосфатируется. Это улучшает свойства готовой продукции.
Состоит из подвижной клети и двух валков. Последние располагаются под определенным углом и, вращаясь в противоположные стороны, образуют калибр. В зависимости от угла этот калибр может увеличиваться либо уменьшаться. Когда клеть движется к заготовке, деталь легко входит между валками. Затем направление изменяется и происходит обжатие металлической гильзы. За одну прокатку значительно изменяется диаметр трубы и толщина ее стенок. Но при производстве более тонкостенных изделий весь процесс, начиная с отжига, травления и заканчивая непосредственно прокатом, повторяют заново. Описанный цикл можно наблюдать на видео. Готовая стальная продукция поступает на окончательную отделку.
4 Изучаем ГОСТ – вес, геометрия, отклонения
Эти изделия используются в ответственных конструкциях, поэтому необходимо придерживаться международных стандартов при их изготовлении. Содержит все требования, предъявляемые к горячедеформированным бесшовным трубам, ГОСТ 8732–78. В отечественном стандарте указываются размеры продукции, допустимые отклонения, вес и т. д.
Изготавливаются трубы диаметром от 20 до 530 мм, а их вес может достигать почти 900 кг. Толщина стенок изделий колеблется в пределах 2,5–75 мм. В ГОСТ 8732–78 приведена таблица, где указывается зависимость диаметра, толщины металла и веса трубопроката. Например, изделия со стенками 2,5 мм имеют максимальный диаметр 50 мм. Вес такого элемента будет всего 2,9 кг. Для сравнения возьмем изделие со стенками 10 мм. Вес такой бесшовной трубы по предписанию ГОСТ 8732–78 колеблется от почти 8 до 133 кг в зависимости от наружного диаметра, который не может быть менее 42 мм и превышать 530 мм. Наиболее тяжелые изделия, весом от 414 до 878 кг, имеют 75-ти миллиметровые стенки и диаметр от 299 мм. Но это уже промышленные образцы, и в частных целях тяжелый прокат и не используется, а все манипуляции с таким весом возможны только при помощи спецтехники.
По ГОСТ 8732–78 горячекатанные трубы выпускаются немерной длины 4–12 м, мерной, кратной мерной и приблизительной. Все они находятся в одних пределах, однако по требованию заказчика этот параметр можно немного изменить. В зависимости от отклонений наружного диаметра и толщины стенки изделия делятся на повышенной и обыкновенной точности. При этом одна характеристика, например, наружный диаметр, может быть повышенной, а толщина стенок обычной точности. Все эти характеристики потребитель должен предварительно согласовать с изготовителем. Допустимая кривизна по ГОСТ 8732–78 зависит от толщины металла, если стенки до 20 мм, нельзя, чтобы перепад был более 1,5 мм на метр длины. А вот изделия из более толстого металла (20–30 мм) могут иметь кривизну до 2 мм. Максимальный перепад в 4 мм на 1 м длины допускается при изготовлении труб со стенками от 30 мм.
Определяет требования для холоднодеформированных стальных бесшовных труб ГОСТ 8734–75. Эта продукция делится на особотонкостенную, тонкостенную, толстостенную и особотолстостенную. По длине они выпускаются мерными 4,5–9 м, немерными 1,5–11,5 м и кратной мерной длины 1,5–9 м. Первые могут иметь отклонения +10 мм, а последние припуск 5 мм.
В ГОСТ 8734–75 вы найдете таблицы с предельными отклонениями, зависимостью вес-диаметр-толщина стенок и т. д. Эта продукция, как и горячедеформированная, выпускается комбинированной точности. Допустимая ГОСТ 8734–75 кривизна зависит от диаметра изделия. Так, трубы диаметром более 10 мм не могут иметь кривизну более 1,5 мм на 1 м длины. Перепад в 2 мм допускается при диаметре от 8 до 10 мм. А вот если последний параметр менее 8 мм, нельзя, чтобы значение кривизны превышало 3 мм.
5 Учитываем при эксплуатации
Эта продукция выпускается в разных модификациях, отличается марка стали, наличие резьбы и т. д. Также огромным разбегом характеризуются и размеры бесшовных труб. Их эксплуатация не слишком отличается от сварных конструкций, но некоторые требования стоит соблюдать. Например, нарезать резьбу на тонкостенных элементах практически невозможно, а значит, и применять их для таких соединений нежелательно . Другое дело толстые стенки, тут отсутствие шва только поможет в этом мероприятии. Получить хорошую резьбу поможет наш видеоурок. Если используются трубы с тонкими стенами для отопительной системы, то соединять их следует газовой сваркой. Проводя сварочные работы, важно правильно подобрать оборудование. Да и желательно, чтобы мастер был со стажем. Особенности сварки таких труб мы предлагаем оценить на видео.
Перед сваркой толстостенных изделий необходимо произвести разделку кромок. В противном случае металл не проварится полностью, что негативно отразится на качестве шва, а значит, конструкция не получится достаточно надежной.
Бесшовные стальные трубы используются практически во всех сферах жизнедеятельности. Автостроение, судостроение, нефтяная промышленность, производство различных машин и агрегатов – практически везде стальные изделия нашли свое применение. Вредные химические вещества можно транспортировать только по бесшовной трубе. Встретить такие элементы можно даже в оборонной промышленности. Но использовать цельные изделия желательно только после ряда расчетов. Их стоимость высока, поэтому им целесообразно отдавать предпочтение, когда предполагаются значительные нагрузки, которые сварные конструкции не смогут выдержать.
