Бесшовная горячедеформированная труба

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.

https://youtube.com/watch?v=bJlMDTRYvBY

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.

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.

Где используется холоднокатаная профильная труба

Холоднокатаная бесшовная профильная труба имеет большую стоимость, чем горячекатаная, но является коррозионностойкой, поэтому она используется только лишь в трубопроводах работающих с высоким давлением и при высокой температуре. Также подобные изделия применяются в тех случаях, когда особые требования предъявляются к тому, насколько качественной является поверхность изделия и геометрическая форма.

Холодная деформация имеет несколько принципиальных отличий, в частности после обработки на прошивочном прессе происходит охлаждение заготовки, и ее калибровка также производится в холодном виде. Для того чтобы избежать внутренних напряжений, а также сделать материал вязким и пластичным, заготовка нагревается до состояния рекристаллизации металла еще перед вальцовкой.

Холоднокатаная профильная труба может изготовляться из нескольких видов стали:

Углеродистая.
Высокоуглеродистая;
Легированная;
Высоколегированная.

Холоднокатаная бесшовная труба с квадратным сечением

Только если в процессе изготовления используются марки стали указанные в ГОСТ, может обеспечиваться высокая функциональность и устойчивость к механическому воздействию. В отличие от горячедеформированой, холоднокатаная профильная бесшовная труба может иметь стенки меньшей толщины и собственный меньший диаметр, что значительно расширяет сферы применения и обеспечивает малый вес конструкции.

Бывает немало ситуаций, когда именно небольшой вес становится критичным фактором, но наиболее востребованной сейчас является холоднокатаная профильная труба с диаметром не более 14 см.

Какими бывают холоднодеформированные трубы?

Холоднокатаные изделия бывают:

особо тонкостенными, с толщиной стенки не более 0.5 миллиметров, или же если диаметр соотносится к толщине более чем на 40 единиц;
тонкостенными с толщиной стенки 1.5 миллиметров, или же соотношение dh/s находится в пределах 12.5-40;
особо толстостенными, если dh/s от 12.5 до 6;
толстостенными, если соотношение диаметра и толщины составляет меньше 6.

Встречаются ситуации, когда соотношения толщины и диаметра отличаются от стандартных вариантов, но такие изделия выпускаются только при необходимости соблюдения особых технических условий. Особые требования предъявляются и к кривизне произвольного участка, которая не может превышать 3 миллиметра при толщине стенки меньше 8 мм, 2 миллиметра при толщине от 8 до 10 мм и 1.5 миллиметра при толщине стенки более 10 миллиметров.

Кроме того, на последнем этапе изготовления, холоднокатаная профильная заготовка должна быть подвержена отжигу и ее геометрическая форма и разностенность должна находиться в пределах установленных нормативами.

Допускаются отклонения размеров изделия для особо малых диаметров до 1.5%, для обычных диаметров 0.8%, отклонения по толщине стенки для малого диаметра до 12%, для обычного до 10%. Только если заказчик предъявляет особые требования, от отжига можно отказаться.

В соответствии с ГОСТ, холоднокатаная профильная труба изготовляется из стали марок – 10, 20, 35, 45, 20Х, 40Х, 15ХМ, 30ХГСА. Поставляется бесшовная профильная труба, причем как холоднокатаная, так и горячедеформированная, партиями, не превышающими 70 тонн, которые могут быть упакованы в связки. Если диаметр изделия превышает 159 мм, необходима ее индивидуальная маркировка.

Классификация

Трубы стальные бесшовные разграничиваются классификациями по:

методу производства;
температурным параметрам;
способу раскройки и т.д.

По виду сечения модели подразделяются на:

круглые;
овальные;
квадратные;
прямоугольные;
трапециевидные и т.д.

Классификация по длине включает изделия:

мерные;
немерные;
кратные какой-либо мерной длине.

Наиболее распространена классификация металлической продукции на произведенную методом холодного либо горячего проката.

В длину трубы холодной обработки стандартно выпускаются 4,5-9 м. Параметры толщины стали изделий варьируются от 8 мм.

Горячекатаные конструкции выпускаются с сечением 25-700 мм, с толщиной стали в зависимости от функционального назначения 2,5-75 мм. Трубы цельнотянутые бесшовные создаются из отлитых заготовок, обеспечивающих высокую прочность.

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.

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.

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.

Виды бесшовных труб

В зависимости от технологии изготовления, промышленность предлагает потребителям два типа изделий: горячекатаные и холоднокатаные.

Горячекатаные

Можно также встретить термин горячепрессованные или горячедеформированные. Выпускаются по ГОСТ 9940-81. Технология горячей прокатки не позволяет делать трубы малых диаметров. Кроме того, в этом случае не всегда удается получить идеально гладкую поверхность трубы и гарантировать точность размеров.

Холоднокатаные

Иначе – холоднотянутые или холоднодеформированные. Их производство регламентируется ГОСТ 9941-81. От горячекатаных отличаются, в первую очередь, меньшим сечением и тонкими стенками. Поверхность труб при таком способе производства более гладкая. При выпуске изделий с отличным от круглого типом сечения (прямоугольник, звезда, овал, шестигранник и т.п.) используется только метод холодной деформации.

Толстостенные и тонкостенные трубы

Другой критерий – толщина стенки изделия. Этот показатель во многом определяет сферу применения трубного материала. Разделяют толстостенные и тонкостенные стальные трубы:

Горячекатаная бесшовная труба имеет диаметр 28–426 мм, при толщине стенки – 3-40 мм.
Холодный прокат допускает изготовление труб диаметром 0,3-450 мм с толщиной стенок 0,06-12 мм.

Резка труб осуществляется под прямым углом. Область спила в обязательном порядке зачищается от неровностей и заусенцев. Поверхность изделия должна иметь однородную структуру, без трещин, вмятин или закатов.

Преимущества бесшовных труб

Отсутствие шва на металлической трубе делает их очень прочными в сравнении со сварными изделиями. Физические характеристики стали + особая технология изготовления трубных материалов наделяет их следующими характеристиками:

Возможность эксплуатации при высоких значениях температуры и давления внутри трубопровода делает их незаменимыми в энергетике.
Жесткость, устойчивость к внешней деформации и внутреннему давлению находит применение в гидравлике, машиностроении.
В самолетостроении востребованы прочность бесшовной трубы в сочетании с легкостью материала за счет особо тонкой стенки.
Безусловная герметичность обеспечивает безопасную транспортировку агрессивных, ядовитых веществ на химических предприятиях.
Экологичность и безопасность, с точки зрения инертности к пищевым продуктам, находит широкое применение в пищевой промышленности.

Единственный недостаток бесшовных стальных труб – это их высокая стоимость. Но в сочетании цена-качество, когда к трубопроводам, конструкциям предъявляются повышенные требования, этот материал не просто окупается полностью, но приносит прибыль в краткосрочной перспективе.

Области применения

Прочность и долговечность продукции позволяет использовать металлические заготовки в разных сферах производства и коммунально-бытового обслуживания.

Бесшовные трубы применяют для строительства:

автомобилей;
сельскохозяйственной техники (тракторы, погрузчики, краны, комбайны);
самолетов и авиамоделирования;
военной техники;
разных видов судов и т.д.

Продукция необходима при монтаже водопроводных путей, гидравлических систем, для прокладывания газопроводных труб, в сферах добычи и переработки нефтепродукции, на химических производствах, энергетических комплексах, в тяжелой промышленности и т.д.

Толстостенные модели применяются в комплексах с высокими показателями давления, для возведения опорных конструкций, выдерживающих большие нагрузки (каркасы, армирующие решетки и т.д.).

Технические характеристики

Характеристики бесшовной трубы отвечают нормативам ГОСТов. Габариты изделий, прошедших обработку под термическим воздействием, регулируются ГОСТ 8732-78. Популярны трубы, имеющие диаметр внешней поверхности 25-700 мм, параметры стенок составляют 2,5-75 мм. Длина стандартных труб варьируется от 4 до 12,5 м.

Модели с холодным деформированием регламентированы ГОСТ 8734-75. Размер диаметра с внешней стороны составляет 8-450 мм, толщину стенки изготавливают 0,08-20 мм. Немерная длина труб составляет 1,5-11,5 м, мерная длина — 4,5-9 м.

Для трубопроводов без соединительных швов применяют марки стали 10, ст35, ст40х и т.д.

Типоразмеры и вес трубы бесшовной зависят от технологии изготовления, способа прокатки. Размерная линейка на модели, выдерживающие высокое давление (прецизионные), зафиксирована в ГОСТ 9567-75, соответствующем требованиям европейской стандартизации ISO. Нормативы подходят также для трубных патрубков из стали с высокой прочностью.

Продукция перед поставками проходит тестирование на соответствие габаритным параметрам, герметичность, стойкость к механическим повреждениям и т.д.

Технологический процесс изготовления бесшовных нержавеющих труб

Технология промышленного изготовления бесшовной трубы чрезвычайно сложна и трудоемка. Каждый этап требует больших затрат энергии и материалов. Трубы часто используются для транспортировки стерильных сред, поэтому к их изготовлению предъявляются самые строгие требования. Металл должен быть очищен от посторонних примесей, а сам процесс производства – тщательно контролироваться на всех этапах:

Металлическая заготовка из легированной стали разогревается в печи.
Раскаленная докрасна, она подается на прессовально-прошивочный стан, где формирующие элементы придают ей необходимую конфигурацию, пронизывая заготовку насквозь.
После этого будущая труба раскатывается валиками до заданной длины, с требуемыми показателями толщины стенок, наружного и внутреннего диаметра.
Готовый элемент остывает и подвергается финишной калибровке в особой емкости.
Заключительный этап – подготовка отрезков необходимой длины и маркировка готовых к продаже изделий.

Некоторые марки бесшовных стальных труб подвергаются особой процедуре дополнительной закалки. Изделие нагревается, после чего быстро охлаждается. Повторенная несколько раз, процедура перестраивает молекулярную решетку стали, сообщая ей новые свойства.

Для изготовления бесшовных труб из нержавейки применяются различные марки стали:

12Х18Н10Т. Наиболее устойчива к коррозии, используется чаще других. Легирующие добавки: никель, титан и хром. Хром усиливает антикоррозийные свойства, титан усиливает прочность, никель сообщает сплаву необходимую пластичность.
10Х17Н13М2Т. Отлично подходит для транспортировки химикатов с высокой кислотностью. Главные потребители такой продукции – химические и медицинские предприятия, пищевые производства
06ХН28МДТ. Успешно эксплуатируется в нефтехимической и металлургической отраслях.
10Х23Н18. Высоколегированный сорт стали, обладающий повышенной устойчивостью к большим температурам и воздействию открытого огня. Трубы из такой стали находят применение в строительстве камер для сжигания топлива, высокотемпературных котлов. Легко выдерживают продолжительное воздействие температур до 1100°С.

Вообще, стандарты изготовления бесшовных нержавеющих труб допускают использование 20 различных сплавов. Это позволяет получать изделия с уникальным набором характеристик, наилучшим образом подходящих для реализации конкретной задачи.

https://youtube.com/watch?v=bJlMDTRYvBY

Разновидности изделий

Так как бесшовный тип труб обладает большой востребованностью на рынке, он получил собственное название в народе — литая. Так как для процесса её создания применяется литьё из специального металлического слитка. Такой вид почти не обладает продольными типами соединений.
В зависимости от своих габаритов, бесшовная форма может заключать в себе различные меры длины.
Для любой разновидности государственными нормами установленны определенные размеры. Так, если следовать общим стандартом, горячекатная труба в общем диаметре должна варьироваться от 25 до 700 мм (в наружном диаметре), в это время толщина стенки должна доходить до 2,5−75 мм. Производство деталей может происходить в определённом диапазоне от 4 до 12 мм.
Цельнонатянутые трубы из стали в плане общего соотношения толщины стены к общему диаметру могут быть от шести до тринадцати миллиметров. Существует целых четыре разновидности, которые, в это время, также разделяются на четыре полноценные группы. Так, градация варьируется от буквы Б к Е. Группа Б характеризует формы, химические компоненты которых размерены. Их противоположностью становится группа Е. Такой вид изготавливается без использования термической обработки в соответствии с нормами документации.

На участке бесшовных труб наиболее прочными и качественными станут именно цельнотянутые.

Холоднодеформированные трубы из стали изготавливаются в соответствии со всеми государственными стандартами. Так, при соблюдении их, внешний диаметр трубы обязан варьироваться в пределах от 8 до 450 миллиметров. Общая толщина стен обязана доходить не больше 20 миллиметров. Мерная длина таких деталей будет варьироваться от четырёх с половиной и до десяти метров, немерная в этом случае будет составлять от 1,5 до 11,5 метров.

Труба, которая не обладает швами, обладает большим числом разных модификаций. Так, главные отличия будут зависеть от марки стали, которая применяется во время создания, параметров стенок (толщина и длина). Всего для создания таких труб без швов стоит применять около десяти разных марок стали. Такой пёстрый состав помогает в любом случае подобрать наиболее подходящий вариант в соответствии с ситуацией и нуждами.

Горячекатаная может производиться с применением большого числа разных устройств. Все они способны заметно отличаться друг с другом как по общему размеру деталей, так и по способам их создания. В конечном счёте можно получить самые разные типы продукции.

Главные различия между бесшовными и другими трубами будут заключаться главным образом в особенности во внешних параметрах.

Бесшовный прокат получается после прокатки одного слитка металла с помощью специализированного устройства, которое помогает совершать процесс создания отверстий в центре одного слитка. Можно также применять и совершенно другой способ производства бесшовной продукции — высверливание отверстия внутри предмета цилиндрического формата.

Горячекатаная без швов в зависимости от диаметра стен, способна быть как толстостенной, так и тонкостенной. Размеры в этом случае будут изменяться в зависимости от внешнего диаметра.

Преимущества стальной бесшовной трубы

Конечно, наибольшим преимуществом цельного металлопроката станет почти полное отсутствие швов на изделии, после чего они начинают становиться почти полностью неуязвимыми. Отсутствие главного сварочного шва способно повысить в несколько раз их показатель прочности и устойчивости к воздействию со стороны внешнего мира.
Изделие, которое создаётся при помощи толстого листа металла, различается от других своим свойством антикорозийности. Но это также может негативно сказаться на отношение гибкости изделия во время осуществления работы по ремонту или монтажно-строительной работы. Также во время проведения монтажной работы стоит в обязательном порядке учитывать общий показатель диаметра применяемых горячедеформированных труб. Это считается очень важным, так как монтаж может не дать нужных пользователю эффектов.
Также бесшовный тип может быть произведён из различных форм стали, отличается высоким показателем проводности тепла и невысоким уровнем температуры, который характеризует параметр линейного расширения.

Горячекатаная труба станет почти идеальным средством для создания коммуникаций. Используя различные формы соединений, можно создавать новые формы конструкций и построек.

https://youtube.com/watch?v=ypzKyB_xrRo

Где используется горячекатаная труба

Основная задача, которую выполняют подобные изделия, заключается в безопасной доставке рабочей среды без возникновения протечек, причем даже в том случае если эта среда находится в газообразном состоянии.

Благодаря тому, что в процессе производства используется углеродистая и легированная сталь, готовые изделия могут применяться для доставки химически активной среды, так как обладают высокими антикоррозийными характеристиками.

В зависимости от того, какой именно материал использован в процессе изготовления, горячекатаные изделия подразделяются на несколько категорий:

Имеющие нормированные механические свойства.
Имеющие нормированный химический состав.
Изделия с нормированием и химических составов и механических свойств.
Имеющие нормирование испытательного гидравлического давления.
Нормирование контроля механических свойств на образцах и химических составов.

Различные технические характеристики определяют и сферу, где используются горячекатаные бесшовные трубы. Именно отсутствие каких-либо швов обеспечивает высокую функциональность и прочность подобных изделий.

Технические требования, предъявляемые к горячекатаным изделиям, определяются ГОСТ 8731-74, а сортамент – ГОСТ 8732-78. В свою очередь сортамент холоднокатаных изделий определяется ГОСТ 8734-75, а технические требования ГОСТ 8733-74.

Как производится?

Для изготовления бесшовных горячекатаных труб применяется цельнолитая горячекатаная или кованая заготовка, которую разогревают до температуры +900º-1200º. Точные показатели температуры зависят от того, какая именно марка стали в данном случае используется.

Процесс производства происходит на так называемых трубопрокатных станах. В его результате получается изделие, имеющее весьма невысокие показатели точности проката, а также значительные допуски по толщине стенок. Да и качество ее поверхности оказывается достаточно низким.

Горячекатаная бесшовная труба с круглым сечением

По этим причинам технология горячего проката не может быть использована, при изготовлении изделий из стали, имеющих тонкие стенки и небольшой диаметр. Теоретически, в соответствии со стандартами, параметры горячекатаных труб должны составлять от 25х2.5 мм до 530х75 мм, однако практические показатели – от 32х3 мм до 426 х30 мм. Связано это с тем, что заводы не имеют соответствующую оснастку, или же производство является нецелесообразным.

Производятся горячедеформированные изделия в несколько этапов:

заготовка нагревается до температуры, которая ненамного превышает порог кристаллизации стали;
с помощью прошивочного пресса из заготовки получают пустотелый цилиндр или гильзу;
с помощью вальцовки придается правильная форма и соответствующий размер, толщина стенок, наружный и внутренний диаметры;
стальная профильная труба охлаждается и с помощью вальцев производится ее калибровка;
производится нарезка изделий необходимых размеров, которые могут быть стандартными и немерными.

Марки стали, используемой для изготовления горячекатаных изделий

Изготовляется такая труба из стали марок:

10.
20.
35.
45.
15ХМ.
30ХГСА.
09Г2С.

Допустимые показатели давления не превышают 20 МПа, а допустимые отклонения диметра составляют до 1.25%, толщины стенки до 12.5%. Горячекатаные бесшовные изделий могут быть как тонкостенными 6-12.5 миллиметров, так и толстостенными: 12.5-40 миллиметров. Также эти изделия могут иметь повышенную точность изготовления внешнего диаметра и обычную.

Понравилось? Оцените статью!