Труба бесшовная способ изготовления

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

Процесс производства бесшовной трубы

Технология промышленного производства бесшовной трубы невероятно сложна и трудоемка. Каждый этап требует огромных затрат энергии и материалов.

Такие трубы часто используются для транспортировки стерильных сред, например молока, поэтому к их изготовлению предъявляются самые строгие требования.

Основное конкурентное преимущество бесшовных труб — отсутствие сварных швов, являющихся самым уязвимым местом любой сварной трубы. По этому к процедуре соединения предъявляются высокие требования надежности.Описание способа горячекатаного прокатаНержавеющий металл должен быть очищен от посторонних примесей, а сам процесс производства — тщательно контролироваться на всех этапах:Металлическая заготовка из легированной стали разогревается до определённой температуры в печи1250—1300°С .Нагретая докрасна, она подается на прессовально-прошивочный стан, где гигантское шило «пуансон «из специального состава, пронизывает заготовку насквозь, с напылением смазки на пуансон. (Рис.1)

После этого будущая труба раскатывается валиками до заданной длины, с требуемыми показателями толщины стенок, наружного и внутреннего диаметра.Готовый элемент остывает и подвергается конечной калибровке в специальной 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.

©Видео с youtube.com/ https://www.youtube.com/embed/UzqeZdHV9Sc

Для производства бесшовных труб из нержавеющей стали применяются следующие 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 °C.

Рис. 1 Схема прошивки заготовки пуансоном

Схема работы стана © mv-steel.ru

Технические характеристикиБесшовные трубы из нержавеющей стали выгодно отличаются показателями прочности и устойчивости к образованию ржавчины. Отсутствие сварных швов гарантированно защищает изделия от околошовной коррозии.

В сравнении с электросварными аналогами можно выделить ряд преимуществ:Труба не имеет сварного шва — самого слабого участка изделия.Имеет одинаковую прочность на всем протяжении.Помимо этого, такие трубы эффективно эксплуатируются при высоких показателях давления носителя, и способны противостоять разрушительным внешним воздействиям. Это дает возможность использовать их в условиях повышенной влажности, высоких и низких температур окружающей среды. Пороговое значение температуры для простого носителя составляет 800 °C, для агрессивных химикатов — 350 °C.

Из прочих важных характеристик можно отметить:

Сопротивление материала на разрыв — не менее 529 Н/кв.мм.Показатель относительного удлинения — не менее 40%.Содержание серы в стали не — менее 0,02%.

Допустимая кривизна изделий также жестко регламентирована и не должна превышать следующих значений:

Трубы с толщиной стенок свыше 0,5 мм — 1 мм на 1 м длины.Изделия с толщиной стенок менее 0,5 мм и сечением свыше 15 мм — 2 мм на 1 м длины.

Виды бесшовных труб

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

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.

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 ) 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 производство 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.

Источник

Виды и преимущества бесшовных стальных труб

Бесшовные стальные трубы являются самыми прочными среди прочих трубных изделий. Цельная стенка, наряду с природой металла, обеспечивает трубопроводам исключительные возможности – их эксплуатируют в жестких условиях высоких температур и давления. Бесшовные стальные трубы это дорогие изделия, для производства которых используется специальное оборудование и технологии.

Особенности бесшовных труб

Бесшовные трубы выпускают из стали – высокопрочного сплава железа с углеродом, который обладает твердостью, устойчивостью к внешним воздействиям. Отсутствие шва и толстые стенки ставят этот трубный материал вне конкуренции.

Технические характеристики

Технические характеристики трубных бесшовных изделий зависят от марки стали и способа их производства – горячим или холодным прокатом. Выпуск изделий регламентирован специально разработанными нормами ГОСТ (государственным стандартом). На выходе с прокатного стана должно получиться изделие, строго соответствующее заданным параметрам.

Для горячекатаных ГОСТ 8732-78:

• Толщина стенки – минимально 2,5 мм, максимально 75 мм.
• Вес на единицу длины изделия. Вес должен соответствовать диаметру и толщине стенки. Точные значения веса трубопроката указаны в соответствующих ГОСТах в виде табличных данных для каждого размера.
• Диаметр. Промышленность выпускает бесшовные стальные трубы в широком диапазоне размеров от 20 мм в диаметре до 530 мм.
• Длина изделия. ГОСТ регулирует длину выпускаемых бесшовных труб. Стандарты следующие: длина 4-12 м с допустимыми отклонениями до 6 метровой длины 10 мм; длиннее 6 м – до 15 мм.
• Допустимые отклонения кривизны от 1,5 до 4 мм.

Для труб, произведенных холодной прокаткой ГОСТ 8734–75:

• Толщина стенки – минимально 0,3 (особотонкостенные), максимально 24 мм (особотолстостенные).
• Вес на единицу длины изделия указан в таблице соответствующего ГОСТа.
• Диаметр от 5 мм до 250 мм.
• Параметры длины: мерные трубы 4,5 — 9 м, немерные 1,5 — 11,5 м и кратной мерной длины 1,5 — 9 м. Вариативность от 5 до 10 мм.
• Допустимые отклонения кривизны от 1 до 3 мм в зависимости от диаметра изделия.

Обратите внимание! Кроме горячекатаных и холоднокатаных труб, существует технология изготовления особо прочных, толстостенных изделий – цельнотянутых бесшовных труб.

Классификация

Помимо способа изготовления, бесшовные трубы разделяют по следующим характеристикам:

• По геометрической форме трубные изделия могут быть круглыми, квадратными, прямоугольными.
• По толщине стенок. Параметр рассматривается в значении отношения внешнего диаметра трубы к толщине ее стенки. Значение варьируется от 1:40 (особотонкостенные изделия) до 1:6 (особотолстостенные изделия).
• По длине – мерные, немерные и кратные мерной длине.
• По диаметру – на малые, средние, большие.

По контролируемым параметрам сплавов для изготовления бесшовных труб их классифицируют особо, маркируя буквами:

• А – механические свойства;
• Б – качественный состав сплава;
• В – сочетание механических свойств изделия и его состава;
• Г – химический состав + контроль образцов изделия на механические свойства;
• Д – контроль механических свойств, химического состава сплава + испытание на гидроудар.

По назначению бесшовные трубы разделяют на 6 классов, каждый из которых подразумевает особые технические характеристики бесшовной трубы для эксплуатации в определенных условиях.

1. Трубы стандартного назначения (газовые). Используются повсеместно для транспортировки газов и жидкостей, в строительстве для ограждений, верховых конструкций.
2. Магистральные трубопроводы, которые эксплуатируются под давлением.
3. Трубы должны выдерживать комбинацию высокого давления и высоких температурных значений.
4. Изделия используются в оборудовании для разведки и добычи нефти, газа.
5. Трубы, предназначенные для изготовления особо прочных конструкций в строительстве, машиностроении.
6. Бесшовные трубы, которые используются для изготовления поршневых механизмов в машиностроении, где эксплуатация сопряжена с механическим и гидравлическим воздействием.

Обратите внимание! При заказе бесшовной трубы следует определиться с параметрами нужного изделия, исходя не только из размеров, но из его предполагаемой эксплуатации.

Способы производства

Различают две технологии изготовления бесшовных труб – горячую и холодную деформацию металла. В обоих случаях бесшовная труба производится из цельного куска металлического сплава цилиндрической формы.

Изготовление бесшовной трубы – горячая прокатка

Изготовление бесшовной металлической трубы горячим методом состоит из 3 циклов:

1. Изготовление заготовки. Для будущей трубы изготавливается цилиндрическая заготовка из металлического сплава, которая имеет заданную длину и сечение. Перед прокаткой деталь нагревают в специальных печах до температуры около 1200 градусов.
2. Формирование специальной гильзы для будущей трубы из заготовки. Гильза представляет собой отцентрованный полуфабрикат с отверстием по оси будущей трубы. В специальном станке гильзу прошивают вдоль оси, формируя начальное отверстие. Теперь деталь напоминает трубу, но с очень толстыми стенками и малым внутренним диаметром.
3. Прокатка гильзы до состояния трубы с заданными параметрами осуществляется на последнем этапе изготовления бесшовного трубного материала. Здесь применяются несколько разных приемов. В ходе манипуляций гильза вытягивается в заданном направлении между специальными валиками.

Все технологические процессы на трубопрокатных предприятиях автоматизированы. Каждому этапу соответствует специальное дорогостоящее оборудование. Процесс изготовления бесшовных труб является энергоемким. Соответственно на выходе производитель получает высокую стоимость готового изделия.

Обратите внимание! Бесшовные трубы для придания им устойчивости к коррозии, покрывают слоем цинка. Такие изделия устойчивы к появлению ржавчины, которая является основным недостатком при эксплуатации металлических изделий.

Холодная прокатка

Процесс холодного формирования из цельной заготовки трубы нужных параметров проходит под механическим воздействием. Важным предварительным этапом здесь является протравливание заготовки для химической очистки стали. Очистку проводят кислотами, после чего изделие нейтрализуют щелочью, очищают, сушат.

Формирование круглого сечения проводят в горячем виде на специальном прошивочном станке. После чего изделие охлаждают. Окончательная форма придается в холодном виде особыми валиками. Меняя угол наклона валиков, формируют разное сечение изделий. Благодаря специальной обработке, при холоднокатаной технологии получаются изделия высокой прочности с тонкими стенками и небольшим весом на погонный метр.

Обратите внимание! Холоднодеформированные трубы обладают большей прочностью в сравнении с изделиями, полученными на горячем прокате.

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.

Источник