Способ изготовления бесшовных труб

Производство бесшовных труб

Бесшовные трубы изготавливаются из монолитного металла, цельный корпус не имеет швов и других соединений. Это повышает устойчивость к перепадам давления и действиям агрессивных сред, увеличивает стойкость к разрывам.

Главное преимущество этой категории — герметичность, кроме этого исключаются все неблагоприятные факторы, связанные со сварным соединением: остаточные напряжения, микроскопические неровности и наплывы. По бесшовной технологии выпускают толстостенный и тонкостенный трбопрокапрокат: от 0,3 до 75 мм. Для получения равноценных показателей прочности требуется меньшее количества сырья, чем в производстве прямошовных аналогов, следовательно снижается вес конструкций. Изделия с большой толщиной стенки имеют повышенный запас стойкости к механическим воздействиям.

Стальные бесшовные трубы классифицируют по способу производства:

• Горячекатаные;
• Холоднокатаные;
• Цельнотянутые.

• Повышенная устойчивость к внутренним и внешним нагрузкам;
• Снижение металлоемкости;
• Стойкость к коррозии за счет отсутствия микродефектов, присущих сварным швам;
• Абсолютное исключение завоздушивания среды.
• Отличная обрабатываемость при изготовлении гнутых деталей: отводов, змеевиков.

Несмотря на преимущества, применение не всегда оказывается целесообразным. В коммунальных сетях практически отсутствуют нагрузки, которые не может выдержать недорогой электросварной прокат. Затраты на производство являются основной причиной, по которой повсеместное использование ограничивается. Пока ни одна из применяемых технологий не позволяет выпускать изделия с диаметром более 550 мм. Этого не всегда достаточно для обеспечения требований к пропускной способности в магистральных линиях.

Техника безопасносности запрещает использование трубного проката с цельным корпусом для транспорта взрывчатых и пожароопасных веществ.

Виды бесшовных труб

Горячекатаные

Так как производство обычно включает несколько операций, технологический процесс организуют с помощью автоматических линий. Заготовкой для горячекатаной продукции служит слиток. Производственный цикл состоит из следующих этапов:

• Разогрев заготовки в кольцевой печи;
• Прошивка (прокалывание);
• Раскатка гильзы, заготовка принимает цилиндрическую форму;
• Обкатка до параметров трубы;
• Калибровка, редуцирование (когда нужна небольшая толщина стенки);
• Охлаждение;
• Стабилизирующий отжиг.

В зависимости от характеристик сплава слиток нагревают до 1100-1250 С⁰. Сразу после отжига поверхность металла покрыта окалиной. Если предусмотрены дополнительные требования, полуфабрикаты очищают в кислотном растворе, шлифуют и наносят покрытие. Технические условия отражены в регламенте ГОСТ 32528-2013, а сортамент в ГОСТ 8232-78 (кроме этого действует старый стандарт ГОСТ 8734-75 с уточнениями).

Структура металла при горячей обработке сохраняет пластичность и ударную вязкость, при эксплуатации такой трубопровод гасит вибрации, выдерживает значительный вес грунта.

Холоднодеформированные

Холоднодеформированный трубопрокат изготовить сложнее. Сталь без нагрева обрабатывается медленнее, циклы раскатки перемежаются со стабилизирующей термообработкой, очисткой, сушкой в специальной камере, нанесением смазок.

Заготовкой служит отцентрованная цилиндрическая форма (гильза). Для раскатки чаще всего используют трехвалковые станы. Валки размещаются с уклоном, от величины угла зависят параметры будущего изделия. Учитывается предел прочности сплава, при котором дальнейшая деформация невозможна без разрывов. Несмотря на то, что технологию называют холодной, от трения сталь разогревается до значительных температур.

При холодной деформации структура металла вытягиваются в направлении приложения усилий, во время термообработки происходит рекристаллизация, зерна измельчаются и строение снова становится однородным. Таким образом, прочность закладывается на молекулярном уровне, при этом число повторяющихся циклов может достигать 17. Технические условия регулируются регламентом ГОСТ P 54159-2010, типоразмеры приведены в ГОСТ 8734-75.

К холоднодеформируемому сортаменту применяют дополнительную классификацию по толщине стенки:

• Особотонкостенные — до 0,5 мм.;
• Тонкостенные — до 1,5 м
• Толстостенные — отношение наружного диаметра к толщине стенки не более 6;
• Особотолстостенные — отношение наружного диаметра к толщине стенки от 6 до 12,5.

Холодным методом производят трубопрокат малого веса и высокой точности, в том числе капиллярные трубки. Готовые полуфабрикаты используют для монтажа трубопроводных систем, контуров теплообменного оборудования, изготовления змеевиков и различных деталей.

Цельнотянутые

Цельнотянутые трубы часто путают с остальной бесшовной продукцией, но их нельзя отнести к горячекатаным или холоднокатаным. Специальные болванки нагревают и протягивают через стан, раскатывающие станки не применяются. Изделия отличаются незначительным тепловым удлинением, используются для поставок пара, в авиации, атомной промышленности и других узкоспециальных областях. Учитывая специфическое назначение, для углеродистых сталей сразу предусматривают коррозионно-стойкие покрытия.

Сферы применения

Основная функция бесшовной трубы — транспортировка сред под давлением или работа с особо-опасными веществами, когда протечки или разрывы могут угрожать безопасности людей или нанести вред экологии. Каждый вид имеет свои достоинства и технические параметры.

Технология производства горячекатаного проката самая простая, металлопродукция универсальна и используется во всех отраслях промышленности.

• В городских инженерных сетях: толстостенные изделия выдерживает нагрузки грунта, сокращают теплопотери;
• Передача горячих сред любого назначения;
• Транспортировка газа, нефти, организация технологических и промысловых трубопроводов;
• В качестве свай, столбов, опорных элементов, обсадных труб;
• Для изготовления тройников, отводов для трубопроводных систем;
• Детали агрегатов, котельных установок, автомобилей.

Цельнотянутый трубопрокат — самый дорогой и металлоемкий, толщина стенок может достигать 10% от диаметра. Основное отличие — низкое тепловое расширение. Продукция используется при прокладке магистральных и технологических трубопроводов в энергетическом секторе, нефтеперерабатывающей промышленности и других отраслях.

Холоднокатаные полуфабрикаты отличаются высокой точностью, малым весом, могут быть тонкостенными и толстостенными. Область применения довольно широка. Благодаря однородной структуре металла трубы легко справляются с перепадами напора, идеально-ровная внутренняя поверхность увеличивает пропускную способность и повышает коррозионную стойкость. Единственное ограничение: плохая устойчивость к ударным и растягивающим нагрузкам.

• Технологические трубопроводы на пищевых и промышленных производствах;
• Гидравлические установки, теплообменное оборудование;
• Приборостроение, например капиллярные трубки применяют в аппаратах дозирования;
• Змеевики, спирали, поршневые механизмы;
• Приборы экспериментальных лабораторий;
• Авиация и судостроение: ценится высокая прочность и небольшой вес;
• Выхлопные системы автомобилей, дымоходы печного оборудования;
• Металлоконструкции, перила, ограждения.

При транспортировке питьевой воды, в химической промышленности и на пищевых предприятиях, предъявляют особые требования к химическому составу: ограничивается содержание вредных примесей и элементов, вступающих в реакции с конкретными средами.

Способы монтажа и соединения

Монтаж трубопроводов принципиально не отличается от возведения конструкций из прямошовных аналогов. Сварное соединение наиболее надежно и применяется для систем с высоким давлением, при работе с кислотами и щелочами. Для сред низкой агрессивности с температурой до 100 С⁰ допускается крепление на резьбе, но при вибрационных воздействиях возможно самопроизвольное отвинчивание.

• Сварка: выбор метода зависит от технических параметров;
• Резьба: если позволяет толщина металла нарезается производителем или на токарном станке, для герметизации применяют уплотнители.

• Особотонкостенные (до 20 мм) — газовая сварка. Аппараты малой мощности не вызывают перегрева и позволяют выполнить аккуратный шов даже новичку.
• Тонкостенные (от 20 мм) — электросварка встык;
• Толстостенные — электросварка после снятия V-образной фаски.

Для организации разводки применяются приварные и резьбовые фасонные детали, направление изменяют трубогибами. Для инженерных сетей с давлением до 250 кгс/см² можно использовать воротниковые фланцы.

Нередко бесшовные трубы изготавливают из нержавеющих сталей, специальных сплавов и цветных металлов. В таком случае монтаж проводят в соответствии с технической документацией, подбирают способ и режимы сваривания, электроды. При выборе методов сварки учитывают назначение трубопровода: для некоторых систем крайне важна химическая стойкость шва, для других — термостойкость.

Источник

Процесс производства труб — бесшовные и сварные трубы

Процесс производства бесшовных труб

Бесшовная труба является самой прочной среди всех типов труб, поскольку имеет однородную структуру по всей длине трубы.

Бесшовные трубы производятся в разных размерах и шедулов. Однако есть ограничение на изготовление труб большого диаметра. Бесшовные трубы широко используются при изготовлении фитингов, таких как изгибы, отводы и тройники.

Процесс оправки

В процессе производства труб на стане для прокатки бесшовных труб на оправке стальная заготовка нагревается до высокой температуры во вращающейся печи. Цилиндрическая полость, которая также известна как маточная полость, изготавливается с помощью роторного пробойника и набора роликов, который удерживает пробойник в центре заготовки. Наружный диаметр пробойника приблизительно равен внутреннему диаметру готовой трубы. С помощью этого достигается вторичный наружный диаметр и толщина роликов.

Металлическая заготовка — печь с вращающимся подом — прошивной пресс — непрерывный трубопрокатный стан с удерживаемой оправкой — печь с шагающим балочным подом — редукционно-растяжной трубопрокатный стан — стеллаж для охлаждения — послойная резка — правильный пресс — резка торцов — труба.

Завод по производству труб со штоком Маннесманн

Маннесман это немецкий инженер, который изобрел этот процесс производства труб. Единственное различие между процессом станка со штепсельной вилкой и процессом станка с оправкой состоит в том, что в способе оправки внутренний диаметр достигается за один проход, тогда как в Маннесмане возможно многоступенчатое сокращение.

Металлическая заготовка — вращающаяся печь — центрирование заготовки — прошивка — относительное удлинение при разрыве — горячая прокатка труб на оправке — стан прокатки — повторный нагрев — калибровка труб — охлаждающий под — резка концов — правка — гидроиспытания — аустенизационная печь — быстрое охлаждение — закалочная печь — горячая колибровка — правка — торцовка — испытание без разрушения — нарезания резьбы — соединительный фитинг — тестирование оправки — гидроиспытания — готовая труба.

Процесс изготовления кованой бесшовной трубы

В процессе изготовления кованой трубы нагретую заготовку помещают в ковочную матрицу, диаметр которой немного больше, чем у готовой трубы. Гидравлический пресс ковочного молота с соответствующим внутренним диаметром используется для создания цилиндрической ковки. Как только эта ковка сделана, труба подвергается механической обработке для достижения окончательного размера. Процесс изготовления кованой трубы применяется для изготовления бесшовных труб большого диаметра, которые невозможно изготовить традиционными методами. Кованые трубы обычно используются для парового коллектора.

Литая заготовка Волока

Экструзионные процессы

При изготовлении экструзионной трубы нагретую заготовку помещают внутрь матрицы. Гидравлический таран прижимает заготовку к прокалывающей оправке, материал протекает из цилиндрической полости между головкой и оправкой. Это действие производит трубы из заготовки. Иногда изготавливаемые трубы производят трубы с большой толщиной, известной как матовая впадина. Многие производимые вторичные трубы использовали эту материнскую полость для производства труб с различными размерами.

Горячее прессование Холодное /горячее прессование

Производство сварных труб

Сварные трубы изготавливаются из пластин или непрерывных катушек или полос. Чтобы изготовить сварную трубу, первая пластина или рулон катятся в круглом сечении с помощью листогибочной машины или с помощью ролика в случае продолжения процесса. После того, как круглое сечение откатано от плиты, труба может быть сварена с присадочным материалом или без него. Сварные трубы могут быть изготовлены в большом размере без каких-либо ограничений сверху. Сварные трубы с присадочным материалом могут быть использованы при изготовлении изгибов большого радиуса и отвода. Сварные трубы дешевле по сравнению с бесшовными, а также слабые из-за сварки.

Существуют различные методы сварки, используемые для сварки трубы:

• ERW — электрическая сварка сопротивлением
• EFW — электрическая сварка плавлением
• HFW- высокочастотная сварка
• SAW — дуговая сварка под флюсом (длинный шов и спиральный шов)

ERW процесс производства стальных труб

В процессе производства труб ERW / EFW / HFW первая пластина формируется в цилиндрической форме, а продольные кромки сформированного цилиндра свариваются методом мгновенной сварки, низкочастотной контактной сварки, высокочастотной индукционной сварки или высокочастотной сварки или сваркой сопротивлением.

Горячая катушка — фрезерный станок — фасонная прокатка — сварка — тепловая обработка — установление размеров — резка

SAW Производство труб

В процессе сварки SAW внешний присадочный металл (проволочные электроды) используется для соединения формованных пластин. SAW трубы могут иметь один продольный шов, двойной продольный шов в зависимости от размера трубы. Труба SAW также доступна в спиральном шве, который непрерывно катится от единственной пластины катушки. Производительность спиральной SAW трубы очень высока по сравнению с прямой SAW трубой. Однако трубы спиральной SAW используются только в сервисах низкого давления, таких как водоснабжение, некритические технологические процессы и т. д.

Источник