Без трубопроката из стали невозможно представить развитие народного хозяйства, работу коммунальных служб и промышленных предприятий, разработку месторождений полезных ископаемых, транспортировку различных жидкостей и газов. Основной вклад в себестоимость готового продукта вносят производственные затраты.
Из чего делают стальные трубы
Несмотря на появление альтернативных материалов сплав углерода (не более 2, 14%) с железом и легирующими добавками продолжает оставаться основой для производства трубных изделий. Подбор состава стали зависит от степени агрессивности транспортируемых веществ, температуры, давления, климатических условий при эксплуатации конструкции. Важно при контакте с питьевой водой, пищевой продукцией, с химическими средами не допустить, чтобы элементы, входящие в сплав влияли на их состояние и качество. В свою очередь стенки труб не должны быстро разрушаться под действием рабочих составов, внутренних и внешних нагрузок.
Марки стали для производства
Для изготовления бесшовного и эсв проката задействуют различные марки стали, отличающиеся:
-
химическим составом, вхождением углерода и легирующих добавок: углеродистые (ст 10, 20, 35, 45), легированные и низколегированные (09Г2С, 15ХМ, 17ГС, 30ХГСА, 40Х), коррозионностойкие (12Х18Н10Т, 03Х18Н11);
-
механическими свойствами: твёрдость, предел текучести, ударная вязкость, т.д.;
-
свариваемостью: хорошая без ограничений, удовлетворительная, ограниченная (две последние требуют предварительного подогрева и финальной термообработки).
Основные методы изготовления стальных труб
Трубный прокат представлен двумя основными категориями: со сплошной однородной структурой поверхности и соединением листовых заготовок сварным швом. Первые характеризуются повышенной прочностью, устойчивостью к действию давления, меньшей подверженности коррозии, обеспечивают герметичность трубопроводам. Электросварные в отличие от бесшовных не имеют ограничений по размерам.
Производство стальных бесшовных труб
Существует несколько технологических вариантов получения продукта.
-
Горячая автоматизированная прокатка:
-
слиток разогревают в кольцевой печи до 1100 ‒ 1200°C в зависимости от температуры рекристаллизации;
-
осуществляют прошивку;
-
раскатывают гильзу для придания формы цилиндра;
-
прокатывают для придания заданных размеров;
-
калибруют;
-
охлаждают;
-
проводят дополнительную термообработку;
-
при необходимости после отжига убирают окалину, шлифуют, наносят покрытие.
Благодаря пластичности металла горячедеформированный прокат сохраняет ударную вязкость и способность гасить вибрационные нагрузки.
-
Холодное деформирование сопряжено с чередованием раскатки с термообработкой, сушкой, смазкой. В результате многократно повторяющихся циклов рекристаллизации и придания структуре однородности происходит процесс упрочнения. Отцентрованную гильзу пропускают через стан, снабжённый валками, уклон которых определяет параметры металлоизделия. При этом заготовка нагревается в результате трения. Холоднодеформированный прокат подразделяют в зависимости от отношения диаметра к толщине стенки на: толстостенные (от 6 до 12, 5), тонкостенные (более 12,5), особо тонкостенные (более 40), особо толстостенные (менее 6).
-
Цельнотянутые изделия получают в результате не проката, а процедуры протягивания через станы. Ввиду малого теплового удлинения их применяют в авиационной, атомной промышленности. Из-за специального назначения на углеродистые марки сразу наносят антикоррозионное покрытие.
Производство электросварных труб
Сварные трубные металлоизделия изготавливают из стальных пластин или полос, которым с помощью листогибочных машин, роликов придают заданную форму, затем сваривают края с присадочным материалом или без него. ЭСВ могут производиться без размерных ограничений, больших диаметров.
Различные технологии отличаются методами сварки: электрическая сопротивлением/ плавлением, высокочастотная, дуговая под флюсом с образованием прямого или спирального шва.
Различия в производственной технологии
Существует много отличий, основные:
-
производство стальных труб бесшовных происходит на прокатных станах, а для сварных решающее значением имеет вид шва и способ сварки;
-
изготовление горячедеформированных и холоднодеформированных изделий отличается температурным режимом;
-
для выпуска сварных труб важно, каким способом будут свариваться края заготовки и где при этом на поверхности расположится шов.
Виды сечения и покрытия
По форме сечения выпускают круглые и профильные (квадратные, прямоугольные) трубы. При формовке кроме квадрата и прямоугольника в разрезе изделию можно придать и другую конфигурацию.
Поверхность может быть полированной, шлифованной, обточенной. Также горячим, холодным цинкованием, газотермическим напылением, термодиффузионным или гальваническим методом наносят защитный слой цинка, предотвращающий развитие коррозионных процессов. Особенно это актуально для марок стали, разрушающихся под действием коррозии.
Стандарты и размеры труб из стали
Основные требования к сортаменту отражены в Государственных стандартах общего назначения:
-
горячедеформированные ГОСТ 32528, 8232;
-
холоднодеформированные ГОСТ 8734;
-
электросварные ГОСТ 10704.
Также существуют стандарты специального назначения (ГОСТ 23270, 550, 9941, ТУ 14-3р-51-01, 14-3р-55-2001, 14-3р-124-2017 т.д.). Документы подбирают в зависимости от способа производства, условий эксплуатации и нужных размеров. В документах отражены основные размерные параметры (наружный диаметр, толщина стенки в мм, длина в метрах) и допуски к ним.
Сферы применения
Бесшовные трубы предназначены для перемещения опасных сред под давлением, разрывы которых могут нанести вред человеку и окружающей среде:
-
горячекатаная металлопродукция, полученная в результате несложной отработанной автоматизированной технологии, универсальна в применении: прокладка инженерных, коммунальных сетей, нефтегазопроводов, изготовление арматуры, деталей котлов, автомобилей;
-
холоднокатаные фабрикаты с тонкими и толстыми стенками отличаются высокой точностью изготовления, идеально ровной поверхностью, что увеличивает пропускную способность труб, повышают устойчивость к коррозии; такие металлоизделия востребованы в авиации, судостроении, приборостроении, применяются для гидравлических установок, теплообменного оборудования;
-
цельнотянутый прокат, дорогой, металлоёмкий, необходим для производств, где требуются изделия с низким тепловым расширением, например, энергетический сектор.
Электросварные трубы дешевле бесшовных, не имеют верхней размерной границы, но при этом уступают по прочности в зоне шва.
Область использования напрямую зависит от того как делают стальные трубы из металла, какие при этом марки стали используют.
