Трубное изделие, не имеющее сварных швов и каких-либо иных видов соединения, называется бесшовным. Такая бесшовная труба, по сравнению с другими своими аналогами, обладает самыми прочными характеристиками, свободно выдерживает большое давление и высокую температуру. Эти изделия широко используются в технически сложных и агрессивных производственных сферах.
Метод производства
Современные металлургические предприятия сегодня оснащены новейшими трубопрокатными станами, которые могут выпускать бесшовные трубы практически с любым диаметром. Данные изделия могут изготавливаться путем горячей прокатки либо холодной деформации.
Горячая прокатка
Продукция такого типа изготавливается из углеродистой, низколегированной и легированной стали. Сама технология горячей прокатки цельных труб укладывается в три цикла:
- Изготовление заготовки. Стальная болванка цилиндрической формы с определенным диаметром прогревается в термической печи до температуры 1200 градусов, после чего подается на прокатный стан.
- Формирование гильзы из горячей заготовки. Гильза — это полуфабрикат трубы со сквозным отверстием небольшого внутреннего диаметра и довольно толстыми стенками. Отверстие проделывается четко по центру вдоль оси заготовки с помощью специального прошивочного станка.
- Увеличение отверстия до заданного диаметра. Чтобы увеличить отверстие до определенного диаметра применяется особая оправка, установленная между валками. При вращении валков заготовленная гильза подается в сторону правки и постепенно насаживается на нее. Во время этой манипуляции внутреннее отверстие увеличивается в диаметре, стены становятся тоньше, а поверхность гильзы выравнивается.
В процессе всего производства важно выдержать заготовку строго в определенном положении, для чего применяются направляющие линейки с пассивными роликами.
Холодная деформация
Бесшовные, холоднотянутые трубы также изготавливаются на прокатном стане. Заготовки подаются на него из печи в разогретом состоянии, при помощи прошивочного станка вдоль нее проделывается центральное отверстие. Но по сравнению с горячекатаной трубой, холоднотянутая гильза охлаждается сразу же после прокола центрального отверстия.
Окончательную форму изделие получает после обработки гильзы особыми валками, которые изменяя ракурс наклона, формируют внутренний диаметр отверстия трубы. Благодаря этой технологии, изделия, по сравнению с горячекатаными продуктами, получаются с тонкими, но довольно прочными стенками.
Труба круглая бесшовная холодной прокатки имеет следующие преимущества:
- Холоднотянутые изделия намного прочнее своих горячекатаных аналогов.
- Имеют высокоточные размеры.
- Стенки могут иметь минимальную толщину, но при этом выдерживать довольно высокое давление до 23 атм.
- Температурный режим эксплуатации составляет диапазон от -40 до +475 градусов по Цельсию.
Достоинства продукции
Отсутствие на металлическом изделии шва, по сравнению со сварным аналогом, делает его намного прочнее. Физические свойства стальных сплавов и особенность технологии производства труб наделяет их такими характеристиками:
- Прочность. Бесшовные трубные изделия способны выдерживать высокое внутреннее давление и внешние деформационные нагрузки. Это позволяет широко использовать их в машиностроении для обеспечения качественной гидравлики.
- Высокая температурная устойчивость. Это свойство позволяет транспортировать по бесшовным трубопроводам теплоносители с высокими температурными значениями.
- Высококачественная герметичность. Благодаря этому свойству обеспечивается полная безопасность транспортировки ядовитых, химических и других агрессивных веществ.
Для повышения устойчивости бесшовных металлических труб против коррозии, их поверхность покрывается цинком.
К недостатку металлических трубных изделий без швов можно причислить их высокую стоимость. Однако в комбинации качества и цены, если к трубопроводу предъявляется высокое требование, этот материал в перспективе полностью окупится длительной эксплуатацией и даже принесет некоторую прибыль за счет экономии средств, выделяемых на ремонт.
Свойства и использование трубных изделий
Благодаря высоким технологическим свойствам, бесшовные металлические трубы давно уже стали широко востребованными среди металлоизделий, полученных путем проката. Трубные изделия, полученные путем бесшовного проката, используются практически во всех хозяйственных и строительных сферах.
Классификация труб
Бесшовная трубная продукция может классифицироваться по разным факторам, куда входит марка стального сплава и его разновидность, толщина стенок, длина и другие параметры.
Например, внешний диаметр изделия длиной 12 м/п. равен 80 мм, толщина стенки составляет 2,5 мм, продукция относится к группе «Б». Ее маркировка будет выглядеть следующим образом — Труба 80х2,5х12000/Б — ГОСТ 8732–78 .
Для изготовления бесшовных металлических труб используется около 10 марок различных легированных, углеродистых и высокоуглеродистых сплавов. Благодаря чему потребитель может выбрать для своих нужд наиболее оптимальный вариант трубного изделия, опираясь на его технические характеристики.
В связи с условиями, в которых будут эксплуатироваться трубные изделия, они делятся на тонкостенные и толстостенные конструкции. В определенных условиях, когда внутреннее давление является минимальным, применяются легкие конструкции с тонкими стенками. Но, например, для гидравлических цилиндров большой мощности уже необходимо использовать бесшовные толстостенные трубы.
Для каждого трубного продукта существует определенная, предусмотренная ГОСТ специальная таблица, в которой указаны практически все размеры трубной продукции. Например, согласно стандартам, бесшовные горячекатаные трубы по наружному диаметру должны выпускаться в диапазоне 25−700 мм и стенками толщиной от 2.5 до 75 мм. Немерная длина этой продукции может составлять 4−12 м/п.
Что касается бесшовной продукции, произведенной путем холодной прокатки, то труба цельнотянутая бесшовная считается самой качественной и надежной среди своих аналогов. Толщина стенок также разнообразна и может быть в пределах 6−13 мм. Помимо этого, цельнотянутая металлическая трубная продукция разделяется на 4 категории, при этом каждая включает в себя еще 4 группы, которые маркируются буквами. Например, литерой «Б» обозначаются изделия, у которых нормированный химический состав. А буква «Е» указывает на противоположную по качеству трубную продукцию, к которой по ГОСТу не применяется термообработка.
Холоднокатаная трубная продукция изготавливается диаметром 8−450 мм с толщиной стенок до 20 мм, а их мерная длина по ГОСТ составляет диапазон от 4,5 до 9 м/п. Немерная длина может быть в пределах 1,5−11,5 м/п.
Допускаемые погрешности в размерах
При выборе трубной продукции довольно трудно определить погрешность ее размеров, особенно когда приобретается большая партия труб. Для этого используется специальное оборудование, которого у потребителя практически не бывает.
В случаях, когда трубы будут использованы для эксплуатации в каких-либо ответственных конструкциях или технических узлах, где требуется особая точность исполнения определенных процессов, любое, даже незначительное отклонение от определенных норм может привести к нарушению всего технологического процесса.
По нормативам, независимо от способа изготовления бесшовных стальных труб, изделия не должны выходить за рамки следующих допусков:
- Кривизна. Допускается на 1 м/п. не больше 3 мм.
- Мерная длина: ±10 мм.
- Немерная длина: ±15 мм.
Диаметр продукта должен четко соответствовать заявленным стандартам, но как исключение, в некоторых случаях допускается отклонение не более ±0,05 мм.
Соединение и применение бесшовных трубопроводов
Трубы, не имеющие продольных швов, благодаря своим свойствам востребованы в тех областях, где от трубопроводов необходимы высокие показатели сопротивления давлению и противостояние температурным нагрузкам. Кроме этого, требуется устойчивость против внешних механических воздействий и различных химических реакций. Залогом такой высокой надежности является отсутствие продольных швов, кроме тех стыковочных, которые защищаются специальными антикоррозийными покрытиями.
Способы состыковки
Технология стыковки бесшовных трубных конструкций между собой полностью совпадает с их аналогами, укладываемыми в обычных трубопроводах. Разница может заключаться только в диаметре самих труб и толщине их стенок. Отталкиваясь от этих данных, и выбирается оптимальная статья герметичной состыковки составляющих элементов трубопровода.
Соединения могут быть трех видов:
- Резьбовые. Чаще всего используются для трубопроводов, элементы которого имеют толстые стенки и небольшой диаметр. Резьба может нарезаться с помощью токарного станка, ручных плашек и метчиков. На тонкостенных изделиях этот метод не используется из-за возможной потери целостности в месте нарезки, которая может привести к ослаблению стыка и потери герметичности.
- Газовая сварка. Успешно используется для соединения тонкостенных и труб со стенками толщиной до 6 мм. Более толстую поверхность до нужной глубины проварки прогреть практически невозможно. Стыковка производится путем одновременного нагрева кромок у двух соединяемых стальных элементов до расплавленного состояния и ввода дополнительной металлической присадки в виде сварной проволоки.
- Электросварка. Практически является универсальным методом соединения элементов металлического трубопровода. Благодаря правильному выбору электродов и напряжения, подаваемого на него, можно успешно состыковать трубы практически с любым диаметром независимо от их толщины стенок.
Сферы применения
Сегодня трудно найти такие промышленные и хозяйственные сферы, в которых бы не использовались бесшовные стальные трубы.
Горячекатаные трубы обычно применяются в трубопроводах, транспортирующих вещества, утечка которых может вызвать большие проблемы для людей и окружающей среды.
Кроме этого, данные изделия широко используются в автомобильной, авиастроительной, химической и нефтедобывающей сфере. Трубную горячекатаную бесшовную продукцию можно встретить практически в любой промышленной отрасли.
А также они не менее востребованы в коммунальном хозяйстве для различных водопроводных сетей (доставка горячей и холодной воды), газоснабжения и канализации.
В угле — нефтедобывающей индустрии, бесшовные горячекатаные трубы нашли широкое применение для отвода пара, газа, транспортировки нефти, а на буровых установках выполняют функцию буровых и обсадных труб.
В строительной сфере этот бесшовный материал используется в виде обсадной съемной опалубки для устройства монолитных буронабивных свай под мостовые опоры и фундаментов высотных зданий.
Часто при возведении инженерных металлических сооружений, бесшовные горячекатаные трубы применяются для изготовления ферм, колонн и многих других элементов для усиления несущих конструкций.
Практически ни одно направление тяжелой промышленности, оборонной и судостроительной сферы не обходятся без использования трубных изделий. Причина такой широкой востребованности заключается в использовании качественной и надежной бесшовной продукции.
Основным аргументом, выступающим в пользу использования бесшовной трубной продукции, будет такая ситуация, когда прогнозируемая величина воздействия на трубопровод нагрузки будет намного выше той, что могут выдержать обычные, с продольным сварным швом аналоги.
