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:
- 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.
- 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.
Читайте также: О сварке водопроводных труб и арматуры.
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.
