Применение бесшовных труб из стали

Бесшовные трубы

Содержание

  1. Классификация бесшовных труб
    1. Горячедеформированные
    2. Холоднокатаные
  2. Где применяются бесшовные трубы
  3. Способы соединения бесшовных труб
  4. Заключение

Бесшовные трубы получили большее распространение в разных сферах человеческой деятельности лишь потому, что в ее конструкции нет соединительных стыков, отсюда, в принципе, и название. Изготовить такую трубу в несколько раз сложнее, затраты большие, поэтому и себестоимость продукции немалая. Но это стоит того, потому что бесшовные трубы выдерживают огромные нагрузки, поэтому используются в таких отраслях народного хозяйствования, как машиностроение, нефтегазовая отрасль, самолетостроение и станкостроение, т.е. там, где материалам предъявляются достаточно жесткие требования.
Бесшовные трубы
Изготавливаются бесшовные трубы по очень интересной технологии. Для этого берется стальная заготовка, в которой делается сквозное отверстие, после чего ее прокатывают на специальном оборудовании, делая тоньше и длиннее. Принцип не очень сложный, но это всего лишь кажущаяся простота. Кстати, есть другая технология, которая отличается от первой лишь тем, что заготовку отливают в специальной форме. В этой форме устанавливается стержень, с помощью которого формируют сквозное отверстие. Такие трубы часто называют литыми.

Классификация бесшовных труб

Существует два основных отличия бесшовных труб, которые определяют разновидности изделия, и эти отличия являются основной ГОСТов.

  1. Технология производства. Здесь три вида бесшовных труб: горячедеформированные, холоднокатаные и теплодеформированные. Два последних объединены одним ГОСТом, так что есть смысл рассматривать их, как один вид.
  2. Толщина стенок. В этой категории за основу берется соотношение диаметра (наружного) трубы к толщине ее стенки. Здесь четыре группы: толстостенные, особо толстостенные, тонкостенные и особо тонкостенные.

Горячедеформированные бесшовные трубы

Перед тем как начать рассматривать все категории бесшовных труб по способу их производства, необходимо уделить небольшое внимание такому понятию, как температура или предел рекристаллизации. Это температура, при которой металл еще не стал мягким и расплавленным, но уже принимает определенное состояние пластичности. Это очень важная величина в технологии производства бесшовных труб, потому что при достижении ее значения меняется структура металла. То есть, внутри заготовки снимаются напряжения, снижающие свойства металла. Для стали предел рекристаллизации равен +450С, для меди +270С.

Теперь к вопросу производства горячедеформированных труб. Вот алгоритм проводимых операций.

  • Стальная заготовка отправляется в плавильную печь, где она разогревается до температуры +500С, при которой сам металл становится очень пластичным.
  • Разогретая таким образом заготовка поступает в специальный пресс, на котором в стальной болванке прошивается сквозное отверстие. Теперь такую заготовку цилиндрической формы называют гильзой.
  • Ее пропускают через большое количество валков на прокатном стане, гильза деформируется и принимает очертания готовой трубы с необходимым внешним и внутренним диаметром.
  • На последнем этапе прохождения через валки труба охлаждается водой и калибруется, то есть, устанавливаются четкие размеры диаметра и толщины стенки.
  • И последний этап – это резка трубы на определенные отрезки, нормированные ГОСТом.

Стальные трубы
Во всем процессе производства труба остается в нагретом и пластичном состоянии, поэтому ее и называют горячедеформированной.

По сравнению с холоднокатаной трубой эта обладает повышенной хрупкостью, зато ее антикоррозионные качества в разы выше. Это обусловлено именно технологией производства. В настоящее время производители предлагают достаточно широкий модельный ряд в плане диаметра от 20 мм до 550 мм и толщины стенки от 2,5 до 75 мм. В этой группе три подвида, которые отличаются друг от друга соотношением диаметра к толщине стенки.

  • Тонкостенная бесшовная труба с соотношением 12,5-40.
  • Толстостенная с соотношением 6-12,5.
  • И особо толстостенная – 6.

Нагрев заготовки до +500С – это процесс, который позволяет деформировать ее, но при этом не снижаются характеристики и свойства металла, обуславливающие его качество. Повышение температура – это закалка с изменением свойств.

Существует еще одно разделение горячедеформированных бесшовных труб, в основе которого лежит точность изготовления, здесь 3 группы:

  • М – изделия с высокой точностью.
  • П – с повышенной.
  • Обычная точность с небольшими отклонениями.

В настоящее время технологии позволяют выпускать бесшовные трубы разного сечения: круглые, овальные, прямоугольные. К тому же ГОСТами определяется классификация качества горячедеформированных труб. Здесь пять позиций, в основе которых лежит марка используемой стали. И каждая позиция имеет свой собственный государственный стандарт.

Холоднокатаные бесшовные трубы

В принципе, технология производства холоднокатаной бесшовной трубы практически идентична вышеописанной. Но есть в ней два принципиальных отличия.

  1. После изготовления гильзы на прошивочном станке, она охлаждается при помощи воды до температуры ниже предела рекристаллизации. То есть, сталь заготовки не пластична. Именно низкая температура проводимого процесса и дала название самой трубе – холоднокатаная. Хотя необходимо отметить, что, проходя через вальцы прокатного стана, труба выделяет достаточно большой объем тепловой энергии. Поэтому процесс производства только условно можно назвать холодным.
  2. Перед тем как пройти калибровку, сама труба подвергается такому процессу, как отжиг. По сути, готовую трубу подвергают нагреву до температуры рекристаллизации. Причина – чтобы избавиться от внутренних напряжений внутри металла, которые образуются после уплотнения материала в процессе его сужения на прокатном стане.

Все остальные операции производятся точно так же, как и при технологии изготовления горячедеформированной бесшовной трубы.
Горячедеформированные бесшовные трубы
Холоднокатаные изделия имеют диапазон диаметров 5-250 мм при толщине стенок 0,3-24 мм. Такие величины разделяют трубы на четыре категории, определяющих соотношение диаметра к толщине стенки.

  • Соотношение, равное 40, относит изделия к категории особо тонкостенных.
  • 12,5-40 – это тонкостенная группа.
  • 6-12,5 – толстостенные.
  • 6 – особо толстостенные.

При этом по ГОСТам четко установлено, что трубы диаметром от 5 до 20 мм при толщине стенки меньше 0,5 мм относятся к категории особо тонкостенных. А трубы бесшовные с толщиною стенки в диапазоне 0,5-1,5 мм – это тонкостенные изделия.

Если появляется необходимость изготовить бесшовные холоднокатаные трубы с соотношением больше 50 (при диаметре трубы более 100 мм) и с соотношением меньше 4, то это не проблема. Главное – согласовать техническую документацию с заказчиком.

Где применяются бесшовные трубы

Сфер применения бесшовных труб большое количество. И востребованность их определяется качеством. А именно: нет шва, который является самым уязвимым местом, большой прочностью, особенно на разрыв, возможностью изготавливать трубы с большой толщиною стенки.

Кстати, толщина стенки размером 75 мм для горячедеформированных труб – не предел. Данный показатель ограничивается лишь размерами стальной заготовки, из которой делают гильзу. Такие нестандартные трубы производят из заготовок, отверстие в которых не прошивается, а сверлится.
Применение бесшовных труб
Вот только несколько производств, где применяются бесшовные трубы:

  • Котельное оборудование. Чтобы получить тепло, подаваемое в жилые и промышленные здания, а также для технологических нужд, необходимо получить методом превращения в пар воды. Внутри котла установлены теплосъемники, которые изготавливаются из толстостенных бесшовных труб. Они снаружи нагреваются пламенем, а внутри образуется пар, который движется под огромным давлением. Так вот труба должна выдержать не только это давление, но и нагрузку открытого огня, которая со временем прожигает любой металл. Но именно бесшовные толстостенные трубы могут выдержать все это, проработав не одно десятилетие. Кстати, ремонт такого котла – дело дорогостоящее. Поэтому чем дольше он отработает, тем быстрее он себя окупает.
  • Гидравлика. Представьте себе огромный самосвал, кузов которого сам имеет большой вес, да и груз внутри него весит до 100 тонн. Поднять такую массу может только очень прочный механизм. Поэтому поршни таких машин, а точнее цилиндры для них, изготавливаются из бесшовных труб.
  • Буровые работы. В нефтегазовой промышленности скважины бурятся на многие сотни километров. В них, чтобы не обваливались стенки, устанавливаются обсадные трубы, которые выдерживают подвижки грунтов. Так вот обсадные трубы не что иное, как толстостенные бесшовные изделия. Кстати, перекачка нефти или газа происходит под очень большим давлением, так вот и для их транспортировки необходимы те самые трубы.
  • Химическая промышленность. Здесь не часто используют толстостенные трубные модели, потому что у химиков важна не прочность, а противостояние утечкам химикатов. Нет шва, нет утечек.
  • Если говорить о судостроении и авиации, то важным моментом является прочность при небольшом весе трубы. Чем меньше масса самолета или судна, тем меньше затрачивается топлива на их перемещение. А тонкостенные бесшовные трубы обладают отличной прочностью на разрыв.

Способы соединения бесшовных труб

Как и все металлические трубы, бесшовные соединяются двумя способами: с помощью резьбы или сварки. Как показывает практика, основной вариант – сварочный. Но его применяемая технология зависит от толщины стенки изделия.

Особо тонкостенные трубы свариваются газосваркой. Есть опытные сварщики с высокой квалификацией, которые умудряются такие изделия варить электросваркой. Но чаще всего данная технология соединения приводит к прожогам.
Монтаж стальных труб
Толстостенные бесшовные трубы можно варить и газо-, и электросваркой. Важно – подготовить кромки соединяемых заготовок, то есть, сделать на торцах V-образную фаску, которая заполняется расплавленным металлом. Особо толстостенные трубы соединяются только электросваркой электродами диаметром не меньше 4 мм, с помощью горелки толстый металл просто не прогреть до необходимой температуры.

Что касается резьбового соединения, то особо тонкостенные трубы таким способом не стыкуются, потому что толщины стенки не хватит на создания самой резьбы. Остальные категории можно так соединять, при этом резьба нарезается на станке или вручную с использованием плашек. Хотя необходимо отметить, что ручной способ лучше использовать для тонкостенных и толстостенных трубных изделий.

При резьбовом соединении необходим промежуточный элемент – фитинг. Их разнообразие позволяет проводить монтаж в разных направлениях, создавая ответвления или узлы трубной разводки. При этом очень важно соблюсти прочность соединения и его герметичность, поэтому для стыковки двух труб используют уплотнительные материалы, которые накручиваются на резьбу и при соединении с фитингом производится его уплотнение между зубцами резьбы. Прочность поддерживается самой резьбой.

Читайте также: О стальных трубах.

Заключение

Бесшовные трубы – это самый востребованный материал в своей категории. Их прочность, надежность и высокий эксплуатационный предел создают все условия использования труб в различных областях человеческой деятельности. Поэтому сегодня производители предлагают ассортимент, как по размерам и форме сечения, так и по технологии их изготовления.

Технология производства бесшовных стальных труб. Видео:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: