Способы производства бесшовных труб

Как делают трубы: особенности производства бесшовных труб

Бесшовные трубы — это разновидность металлопроката, технология производства которого предусматривает отсутствие каких-либо швов по всей длине изделий. Такие детали не содержат и других соединений. Такие сплошные заготовки изготавливаются на специальных прокатных станках. Поэтому производственный процесс получил название «прокатка».

Бесшовные трубы производят методами холодной и горячей прокатки на специальных станках

Особенности бесшовных изделий

Бесшовные трубы являются цельными изделиями и не содержат швов, а также других соединений. В первую очередь в зависимости от технологии производства бесшовные трубы подразделяются на два вида:

Также существуют цельнотянутые детали, которые относятся к особой группе бесшовного металлопроката. Такие изделия отличаются тем, что имеют толстые стенки.

Изделия, которые имеют шов, в свою очередь, выполняются с помощью двух основных методов:

• сварка (заготовка сваривается по спирали);
• фальцовка (согнутый лист закрепляется продольно специальным фальцем).

Полезная информация! Бесшовные трубы отличаются высокими прочностными характеристиками, поэтому их, как правило, используют в коммуникациях с высокими показателями давления.

Материалом для таких деталей в большинстве случаев выступает сталь. Это связано с тем, что этот материал обладает высокой прочностью. Рассмотрим и другие достоинства этих изделий:

• высокий коэффициент теплопроводности;
• низкий показатель линейного расширения;
• антикоррозийная стойкость толстостенной продукции.

Бесшовные трубы отличаются более высокой стоимостью по сравнению со сварными

К основным недостаткам таких изделий можно отнести:

• высокая стоимость;
• сложный монтаж.

Для того, чтобы проложить коммуникацию из таких труб, важен правильный расчёт основных параметров. К ним можно отнести показатели сечения труб и толщину их стенок.

Эксплуатационная сфера

Бесшовные трубы используются в ответственных конструкциях, которые работают под высоким давлением. Для транспортировки токсичных веществ применяются преимущественно горячекатаные бесшовные изделия.

Кроме этого, изделия, выполненные методом горячей прокатки, широко эксплуатируются в автомобилестроении, авиации и т. д. А также используются для транспортировки агрессивных химических веществ и нефти (химическая и нефтяная отрасли).

Использование таких деталей также востребовано в коммунальной сфере. Из них монтируются различные хозяйственные коммуникации, которые осуществляют транспортировку горячей воды, холодной воды, газа, а также отвод стоков (канализационная система).

В угледобывающей сфере такие изделия используются для отвода пара и других продуктов от оборудования. Кроме этого, сплошные трубы используются в оборонной промышленности, кораблестроении, металлургии. Обширность эксплуатации бесшовных изделий объясняется их высокой надёжностью. Из них выполняются довольно сложные, с конструктивной точки зрения, коммуникации, которые используются в тяжелых областях производства.

Из бесшовных труб монтируют магистрали, работающие в особых условиях

Технология изготовления бесшовных труб с помощью горячей прокатки

Как делают бесшовную трубу с помощью метода горячей прокатки? Этот процесс сопровождается большими финансовыми расходами, поэтому стоимость таких изделий также является довольно большой. Рассмотрим поэтапно производство бесшовных труб, посредством наиболее популярного метода — горячей прокатки:

1. На первом этапе происходит подготовительная работа. Заготовка подготавливается к последующей обработке. Заготовка является полым элементом, который имеет определённые показатели сечения и длины. Изготовление такой заготовки происходит из особого вида стали. Перед прокаткой этого первичного элемента, его нагревают до высоких температур (1180–1200 °C).
2. На втором этапе выполняется формирование гильзы. Гильзу получают с помощью специального высокомощного сверла, которое пробуривает в заготовке отверстие определённых размеров. После завершения процесса деталь уже напоминает трубу, однако, не является окончательным продуктом.
3. И, наконец, на третьем этапе происходит основной процесс — прокатка. Прокатка включает в себя ряд процессов: гильзу помещают на специальные прокатные станки, в состав которых входит несколько валиков, далее расположенная между двумя валиками гильза постепенно вытягивается в одном из направлений. Элементом контроля диаметра будущей трубы выступает специальный ограничительный элемент.

Обратите внимание! Для того, чтобы готовая труба соответствовала необходимым параметрам, вышеперечисленные манипуляции проводятся несколько раз, до получения нужного изделия.

А также стоит отметить, что производство бесшовных труб — сложный процесс, который требует соблюдения всех технических норм и правил безопасности. Производство бесшовного металлопроката выполняется только на специальных предприятиях, оснащённых всем необходимым для этого оборудованием.

Горячекатаные трубы производятся по достаточно сложной технологии, требующей особого контроля

Технология производства бесшовных труб с помощью метода холодной прокатки

Холоднокатаные изделия отличаются высокими прочностными характеристиками, а также имеют идеально гладкую поверхность, что является очень важным фактором для различных коммуникаций.

Как делают трубы с помощью холодной прокатки? Рассмотрим поэтапно этот процесс:

1. В первую очередь заготовка проходит комплекс мер по очистке. К таким мерам можно отнести:

• очистка с помощью химических веществ;
• протравливание.

Помимо этого, стоит отметить, что нередко заготовка обрабатывается фосфатами или медью, что повышает её прочностные характеристики. Впоследствии такие изделия имеют хорошую резистентность к деформации.

1. Затем с помощью валиков происходит формирование круглого сечения. Стоит отметить, что угол поворота валиков может меняться, что, в свою очередь, влечёт смену калибра трубы.
2. При выполнении круглого калибра трубы, обладающей большим диаметром, проводится дополнительная процедура — сжатие.

Холодная прокатка осуществляется при помощи вальцовочного станка

В случае необходимости уменьшения показателя сечения изделия, процесс повторяется, после чего необходимым условием является проведение дополнительных процедур — протравки и промывки.

Разновидности трубных изделий без швов

Бесшовные или литые изделия в первую очередь классифицируются по длине и бывают:

По ГОСТу существует чёткое подразделение бесшовных труб по размерам. Например, показатели сечения горячекатаных бесшовных изделий варьируются от 25 до 700 мм, а толщина их стенок может быть от 2,5 до 75 мм. Длина немерных деталей колеблется от 4 до 12 м. Холоднотянутые изделия имеют показатели сечения от 8 до 450 мм и толщину стенки — 20 мм. Длина холоднотянутых бесшовных деталей колеблется в пределах от 4,5 до 9 м.

Обратите внимание! Цельнотянутые трубы подразделяются на 4 основные категории, каждая из которых, в свою очередь, имеет по 4 подгруппы.

Цельнотянутые детали считаются наиболее надёжными, так как обладают самыми высокими прочностными характеристиками и выпускаются из литых заготовок. В процессе изготовления цельнотянутой трубы в монолитной заготовке выполняется отверстие, имеющее необходимые показатели сечения. Стоит также отметить, что в случае с цельнотянутыми стальными изделиями толщина их стенок составляет — 6–13 мм.

Кроме этого, все бесшовные изделия классифицируются в зависимости от марки стали. На сегодняшний день существует около 10 марок стали, из которых разрешено производить бесшовный металлопрокат.

Источник

Виды бесшовных труб, особенности производства и использования

Бесшовными называются трубные изделия, которые производятся сплошными и не содержат никаких швов и любых соединений. О том, какие бывают трубы бесшовные, где они применяются и как изготавливаются, пойдет речь далее в статье.

Производить бесшовные трубы стало возможным благодаря специальному оборудованию – прокатным станкам, от которых и процесс получил название «прокатка».

Виды бесшовных труб

Существует несколько технологий производства трубных изделий без швов, согласно которым они подразделяются на такие виды, как холоднокатаные, горячекатаные и цельнотянутые.

Благодаря технике производства у трубы цельнотянутой бесшовной практически отсутствуют швы или стыки. В целом любым бесшовным трубам свойственны высокие качественные прочностные характеристики, так что их целесообразно применять в трубопроводах с высоким давлением и температурой, а также агрессивной средой. Наилучшее соотношение качественных характеристик присуще стальным изделиям.

Стальные цельнотянутые бесшовные трубы классифицируются как толстостенные. Для их изготовления требуется сталь особой маркой, регламентированной ГОСТом. Допускается производство подобных изделий и из цветных металлов. В данном случае они приемлемы для транспортировки химических компонентов. А вот горячекатаные трубы весьма востребованы в производстве криогенного оборудования.

Области использования трубопрокатов

Для транспортировки веществ, утечки которых ни в коем случае нельзя допустить, как правило, применяется горячекатаная труба. Трудно назвать такие сферы, где бы изделия данного типа не применялись.

В частности, весьма востребованы горячекатаные трубы в автомобильном и тракторостроении, авиастроительстве и прочих отраслях машиностроения. Кроме того, активно применяются стальные горячекатаные трубы в химической и нефтедобывающей сфере промышленности. Не менее актуальны они и при обустройстве коммунальных трубопроводов для транспортировки горячей и холодной воды, канализации, газоснабжения. В угледобывающей и буровой промышленности горячекатаные трубы применяются для отвода газа, пара и прочих вспомогательных компонентов.

Бесшовные трубы горячекатаного производства применяются для сооружения трубопроводов для химических веществ и воды. Многие сферы тяжелой промышленности, а также оборонная, судостроительная и вагоностроительная, металлургия, не могут обойтись без прокатной продукции бесшовного типа. Причина этому в высоком качестве и надежности бесшовных изделий, их долговечности и прочими характеристиками.

Поскольку сплошные трубопрокаты не имеют швов, ослабляющих конструкцию, они являются довольно крепкими и устойчивыми к внешнему воздействию различного рода. Вот почему они активно задействованы в очень сложных технически областях производства.

Кроме того, если условия эксплуатации изделий довольно сложны и агрессивны, горячекатаные трубы справляются с ними намного лучше всех прочих.

Способов обработки стальных трубопрокатов из различных марок стали может быть очень много: резка, сваривание, клепание, резка и прочие манипуляции. Среди всех аналогичных изделий, тем не менее, наиболее прочными являются бесшовные стальные трубы (подробнее: «Какая бывает стальная бесшовная труба – характеристики, способы производства»).

Как конструкционная деталь в строительной отрасли, для сооружения монолитно-каркасных зданий, а также в качестве передаточного вращающегося вала в различных механизмах, также довольно активно используются бесшовные горячекатаные трубы. Словом, применять горячекатаные бесшовные трубы можно практически в любых сферах жизнедеятельности человека, где они уместны и целесообразны с практической и экономической точки зрения.

Стоит отметить, что главным аргументом в пользу применения горячекатаных трубных бесшовных изделий будет ситуация, когда ожидаемая степень нагрузки на трубопровод будет значительно выше, чем могут выдержать сварные аналоги.

Методика производства бесшовных изделий

Производство бесшовной трубы может выполняться одним из таких способов, как волочение, ковка, прессование, прокатка и некоторыми другими.

В любом случае этот процесс проводится в условиях промышленного производства с использованием стали различных марок, а также сплавов из нескольких металлов. Какой именно материал использовать для производства зависит от конечного предназначения трубы.

Изготовление бесшовных труб горячекатаного типа связано с особенно сложным технологическим процессом, хотя и все прочие технологии простыми не назовешь.

Если разбираться, как делают бесшовные трубы цельнокатаные, то в этом случае термическая обработка является обязательным условием.

На крупных металлургических комбинатах существуют целые прокатные цеха, где изготавливают заготовки для бесшовных холоднокатаных изделий, а также производят горячекатаные трубопрокаты. Разница в технологиях производства трубных изделий заключается в рабочих температурах обрабатываемого материала.

В частности, для производства холоднокатаных бесшовных труб производится обработка холодного материала, с предварительной горячей прокаткой. А вот горячекатаные трубы прокатываются и обрабатываются в горячем состоянии.

Современные технологические линии на трубопрокатных предприятиях оснащены качественным оборудованием, с помощью которого можно выпускать бесшовные трубы самого различного диаметра с разной техникой прокатки.

По технологии при производстве горячекатаных бесшовных труб температуру сырья удерживают на таких отметках, чтобы не началась его рекристаллизация.

Так как изготавливают бесшовные трубы множеством различных методов, есть возможность создания изделий, достаточно прочных, чтобы выдерживать высокое давление на стенки, и при этом сэкономить время, деньги и ресурсы на производство.

Любой технологический процесс на заводах осуществляется в соответствии с ГОСТами, поэтому качество бесшовных труб всегда на высоте. Кроме того, на подобные изделия производитель получает сертификаты.

Для производства бесшовных труб применяют углеродистые, высокоуглеродистые, легированные и высоколегированные марки стали. В частности, бесшовные горячекатаные трубы из углеродистой стали рассчитаны на максимальное давление до 16 МПа.

Заметим, что контроль качества, обязательного соответствия нормативам, химического состава и показателей ударной вязкости, загиба и сплющивания, выполняются на всех технологических этапах.

Разновидности трубных изделий без швов

В народе бесшовные изделия еще называют литыми, поскольку при производстве их отливают из слитков. В частности, в горячекатаных трубах продольных стыков почти нет.

Классификация по размерам предполагает разделение бесшовных изделий на трубы мерной длины, кратной мерной длины и немерной длины.

Четкое разграничение по размерам конкретных типов труб регламентируется государственными стандартами. Таким образом, трубы горячекатаные выпускаются с внешними диаметрами в пределах 25-700 мм, а толщина их стенок колеблется в рамках 2,5-75 мм. Немерная продукция выпускается с размерами в пределах 4-12 м.

Что касается цельнотянутых стальных труб, то диапазон диаметров у них чрезвычайно разнообразен, а толщина стенок может составлять 6-13 мм. По различным показателям трубы такого типа делятся на четыре категории, каждая из которых включает еще по четыре группы. Маркировка для них проставляется от литеры «Б» до «Е», где «Б» означает трубы с нормированным химическим составом, а «Е» присваивается изделиям с противоположными качествами. Трубы с маркировкой «Е» выпускаются без обязательной термической обработки, что определено ГОСТом.

Цельнотянутые трубопрокаты считаются наиболее качественными и надежными среди всех разновидностей бесшовных изделий.

Производство холоднодеформированных бесшовных трубных изделий выполняется в соответствии с ГОСТами. Следовательно, допустимыми значениями внешнего диаметра для них являются 8-450 мм, а толщина стенок должна находиться в пределах 20 мм. Показатели мерной длины данной группы изделий составляют 4,5-9 метров, а немерной – в границах 1,5-11,5 метров.

Классификация бесшовных труб может выполняться по самым различным факторам, таким как марка используемой стали или разновидность сплава, длина и толщина стенок и другие. В частности, существует около десятка марок стали, которые оптимально подходят для производства бесшовных труб. Это дает возможность потребителям подобрать для своих целей наиболее подходящий им вариант, исходя из технических характеристик изделий.

Выпуск горячекатаных трубопрокатов сопряжен с применением разного рода оборудования. Поэтому продукция данной категории может значительно отличаться по технологии производства и размерам готовых изделий.

Таким образом, основные отличительные качества бесшовных изделий друг от друга заключаются в их индивидуальных размерных параметрах.

Чтобы получить бесшовную трубу, можно использовать металлический слиток, прокатанный на специальном станке, выполняющем отверстие в центре заготовки. Однако есть и другая технология – для нее требуется цилиндрическая заготовка, в которой высверливают отверстие.

Размеры горячекатаных бесшовных труб определяются исходя из внешнего диаметра, а по толщине стенок они могут подразделяться на толстостенные и тонкостенные.

Достоинства трубопрокатов без швов

Одним из главных достоинств сплошных трубопрокатных изделий можно назвать их высокую прочность и устойчивость к внешним воздействиям и повреждениям, которая достигается за счет отсутствия сварного шва и продольных стыков.

Кроме того, благодаря производству горячекатаных труб из толстой листовой стали, такие изделия устойчивы к окислению и имеют высокую сопротивляемость коррозии. Хотя это и приносит некоторые сложности при монтаже, ведь они плохо гнутся. Стоит отметить, что диаметр горячедеформированных труб должен точно соответствовать техническим характеристикам строения, иначе его использование нецелесообразно.

Бесшовным трубам, изготовленным из стали различных марок, присуща хорошая теплопроводность наряду с незначительными показателями линейного расширения от воздействия высокой температуры.

Так, можно утверждать, что оптимальным вариантом для сооружения каких-либо коммуникаций могут стать именно горячекатаные трубы. С помощью соединительных узлов возможно сооружение металлоконструкций для различных целей. Однако всегда стоит помнить о том, что важно придерживаться технологии сборки всех конструктивных элементов сооружения.

Отметим также, что отличная прочность цельнотянутых горячекатаных стальных труб позволяет их использовать для работы с высоким давлением и температурой.

Источник