Трубы стальные бесшовные и технология изготовления холоднодеформированных изделий

Холоднокатаные бесшовные профильные трубы имеют некоторые достоинства перед горячедеформированными изделиями. Такой прокат получил широкую область применения в различных отраслях промышленности.

Холоднокатаные бесшовные профильные трубы

Бесшовная холоднокатаная труба отличается от горячекатаной более высокой стоимостью, которая обусловлена эксплуатационными характеристиками изделий. Такой прокат обладает коррозионной устойчивостью, что определяет сферу его применения.

Бесшовная профильная труба

Холоднокатаные профильные трубы округлой формой сечения эксплуатируются в трубопроводах с высокими показателями температуры и давления рабочей среды.

Особенности стальных бесшовных труб

Стальные бесшовные трубы, изготовленные методом холодной деформации металла, способны противостоять высокому внутреннему давлению, температурным нагрузкам, химическому и механическому воздействию. Эти изделия не имеют «зоны риска» в виде шва. В процессе производства они проходят дополнительную обработку, которая и придает трубам завершенность структуры, размера и геометрических форм.

Достоинства стальных бесшовных холоднокатаных труб:

• идеальное соответствие размеров по ГОСТу;
• зеркальная гладкость внешней и внутренней стенки, что обеспечивает заявленную пропускную способность в долгосрочном периоде, высокую эстетичность, устойчивость к коррозийным процессам;
• прочность и долговечность;
• низкая материалоемкость, поскольку повышенная прочность (в сравнении с обычными) позволяет использовать тонкостенные материалы;
• неограниченный диапазон использования.

Они находят применение в изготовлении высокоточного медицинского оборудования, в машиностроении для производства двигателей, на химических и нефтеперерабатывающих предприятиях для транспортировки агрессивных жидкостей и газов.

К недостаткам относят высокую стоимость холоднокатаных бесшовных труб, которая обусловлена сложным технологическим процессом их изготовления.

ГОСТы и стоимость

От метода изготовления, зависят технические характеристики стальной продукции, перечень которых зафиксирован в ГОСТах. Поэтому, каждый, кто имеет дело с трубами, должен быть хорошо ознакомлен с этими документами и учитывать рекомендации в процессе их монтажа и эксплуатирования. Сегодня действует ряд нормативных документов на трубы.

Наиболее востребованными считаются:

• прямоугольные профильные трубы из холоднокатаного металла, сортамент которых в полной мере охарактеризован в ГОСТе 8645-68. В частности, данным ГОСТом предвидено изготовление профильных горячекатаных, а также холоднокатаных бесшовных прямоугольных труб. Кстати, последний вариант продукта – самый прочный и надежный. Их существенный «минус» – относительно высокая стоимость.
• Бесшовные холоднокатаные трубы, регламентирующиеся ГОСТ 8734-75. Под данный госстандарт подпадают круглые стальные холоднокатаные трубы бесшовного типа. Их производство очень похоже на технологический процесс изготовления горячекатаных изделий. Но есть и существенное отличие, которое состоит в том, что после прохождения прошивки прессом, продукт подвергается водному охлаждению.
• ГОСТ 10707 80. В нем перечислены технические нормативы для холоднокатаных электросварных труб с различной степенью точности, которая может быть обычного, повышенного, прецизионного типов. Выпускается продукция с углеродистых марок стали сечением 5-110 мм.
• ГОСТ 8639-82. В данном стандарте выложены требования к профильным квадратным стальным бесшовным горяче- и холоднокатаным, электросварным холоднокатаным трубам, а также, к электросварным горячекалиброванным изделиям. Они производятся с толщиной стенки от 0,8 мм до 14 мм с наружным диаметром от 10 до 180 мм. Их длина может быть немерной, мерной и кратной мерной.
• ГОСТ 10706-76 (91). Относится к электросварным прямошовным трубам из стали общего предназначения. В документе размещены требования к трубам диаметра 426-1620 мм.
• ГОСТ 30732-2006. Данный госстандарт был утвержден в 2006 г. Он характеризует стальные изделия с пенополиуретановой теплоизоляцией с полиэтиленовой оболочкой. Иногда вместо полиэтилена можно встретить защиту в виде стального покрытия. Такая продукция используется в случае необходимости прокладывания подземных тепловых сетей. Согласно документа, в таких изделиях разрешается использование теплоносителя с температурой до + 140⁰С при давлении не выше 1600 кПа.

Технология производства

Холоднокатаные трубные материалы производят их горячекатаных заготовок, путем дальнейшей обработки труб без нагревания.

Обратите внимание! Горячекатаные стальные трубы являются сырьем для производства холоднокатаного проката.

Производственный процесс холоднокатаных труб состоит из двух ступеней.

Первая – это производство черновых заготовок классическим способом горячей деформации. Здесь из металлической литой болванки производят полую толстостенную гильзу, которую в горячем виде раскатывают на специальном оборудовании. Вторая ступень – холодная обкатка трубной заготовки, для придания ей необходимых размеров, геометрической формы, характеристик по ГОСТу.

Рекомендуем ознакомиться: Бесшовные толстостенные трубы — разновидности и сферы применения

Схема технологического процесса производства холоднокатаной бесшовной трубы:

• черновую заготовку нарезают на необходимые сегменты;
• подвергают химической обработке для удаления посторонний поверхностных загрязнений, окалины;
• промывают водой, чередуя температуру;
• сушат при температуре 160-180 градусов;
• покрывают специальным составом, который уменьшает трение металла о прокатное оборудование;
• подают на прокатку в холодном виде, уменьшают толщину стенки до близких значений;
• обрабатывают торцы изделия;
• Прокаткой (протяжкой, волочением, ковкой – зависит от имеющегося на предприятии оборудования) доводят трубу до требуемых размеров, калибруют, выравнивают геометрию изделия;
• готовые изделия подвергают тепловой обработке для снятия напряжения металла и выравнивания характеристик пластичности и вязкости металла.

Прокатка трубы в холодном виде позволяет получать высокопрочные тонкостенные изделия, которые способны выдерживать существенные нагрузки в агрессивной среде.

Области применения

Благодаря своим эксплуатационным характеристикам холоднокатаные трубы получили широкое применение в различных отраслях промышленности. Такой прокат востребован в авиации, космической промышленности, медицине и т.д. Также профильные холоднокатаные трубы применяют при изготовлении силовых агрегатов для транспортных средств и различного промышленного оборудования.

Круглые холоднокатаные трубы и изделия с другими типами сечения обладают привлекательным внешним видом, что позволяет использовать их при производстве мебельной фурнитуры и предметов интерьера.

Современное производственное оборудование позволяет получить стальные и медные трубы с различными характеристиками. Холоднокатаныебесшовныепрофильные трубы актуальны во многих областях производства. Они устойчивы к различным видам воздействий, что позволяет эксплуатировать изделия при широком диапазоне параметров окружающей среды.

Преимущества холоднокатаных стальных труб

Особая технология холодной прокатки позволяет изготавливать нержавеющие стальные трубы малых диаметров (капельных), средние и большие.

Преимуществом холоднокатаных труб является:

• обширный ассортимент выпускаемой продукции (диаметр, толщина стенки, геометрические конфигурации);
• точное соответствие заявленным размерам;
• прочность.

Стоимость холоднокатаной бесшовной продукции зависит от марки стали, производственных технологий, используемых присадок в производственном процессе. Однако затраты окупаются в процессе эксплуатации.

Параметры холоднокатаных труб

В соответствии с ГОСТ 8734-75 для изготовления труб данной категории применяют следующие виды сталей:

• Углеродистые;
• Высокоуглеродистые;
• Легированные;
• Высоколегированные.

Только применение марок металлов, регламентированных ГОСТ, позволяет добиться высокой прочности стального изделия и устойчивости к нагрузкам. Кроме того, в некоторых отраслях производства эксплуатируются холоднокатаныетрубы, изготовленные из цветных металлов. Широкое применение получили медные круглые тянутые и холоднокатаные трубы.

Медные круглые тянутые трубы

Современное оборудование предназначено для формирования труб сдиаметром от 0,3 до 450 мм и толщиной металла от 0,06 до 12 мм. Выбор характеристик изделия обусловлен особенностями его применения.

Отличие холоднокатаной трубы по ГОСТ от горячекатаной в том, что технология ее производства позволяет получить стенки меньшей толщины, а, следовательно, и меньший диаметр трубы. Это значительно расширяет область применения таких изделий. Холоднодеформированные трубы могут иметь не только стандартное круглое сечение, но также квадратное, прямоугольное, овальное и даже в форме звезды.

Классификация и стандарты

Сортамент холоднокатаного трубного проката регулируется ГОСТ 8734-75. Данная документация содержит табличные данные размеров: внешнего диаметра (от 5 мм до 250 мм), толщины стенки, веса одного погонного метра трубы.

Классифицируют изделия по нескольким признакам. По качеству стали трубные бесшовные изделия делят на следующие группы:

• Б – сталь среднелегированная, соответствующая ГОСТам 14959 и 18495. Классификация по соответствию химического состава металла.
• В – стали низколегированные ГОСТ 1050 или ГОСТ 4543. Классификация по соответствию химического состава металла плюс испытания механической прочности.
• Г – контролируется состав сплава, механическая прочность плюс дополнительное испытание при высокой температуре.
• Д – классификация по соответствию нормам рабочего давления (гидравлические испытания). Здесь химический состав сплава не является критичным.
• Е – трубы из высоколегированной стали с контролем термоустойчивости и механической прочности.

Рекомендуем ознакомиться: Как сделать правильный дымоход из кирпича своими руками?

Обратите внимание! Контроль качества изготовления трубной продукции проводится на каждом этапе. Завершающая стадия – контроль кривизны продукции и сплющивания стенок. Все допустимые отклонения зафиксированы в ГОСТе 8734 от 1975 года.

Трубные изделия делят на разные категории, в зависимости от формата и назначения. Основной форматной классификацией является деление по толщине стенки на:

• особотонкостенные (больше 35);
• тонкостенные (от 13 до 35);
• толстостенные (от 6 до 13);
• особо толстостенные (меньше 6).

Деление на группы изделий по толщине стенки подчиняется математическим пропорциям отношения диаметра трубы (наружного) к толщине стенок. В скобках указаны значения данных пропорций для каждого вида.

Обратите внимание! Толщина стенки бесшовной трубы является основной характеристикой ее прочности. По договоренности с заказчиком параметры могут изменяться в индивидуальном порядке. Например, трубы изготовят не по наружному, а по внутреннему диаметру, с заказанной толщиной стенки.

По конфигурации сечения бесшовные трубы бывают:

• круглыми;
• овальными;
• квадратными;
• прямоугольными.

Размеры профильной продукции характеризуются длинной стенки. Минимальный размер 50 мм, максимальный – 150 мм.

По назначению трубы холоднокатаные бесшовные делят на:

• изделия особого назначения – капиллярные, высокого давления, повышенной точности (ГОСТ 9567);
• обычные – предназначенные для мебельного производства, строительства, монтажа коммуникаций.

Значимой характеристикой является длина изделий. Она может быть мерной от 4,5 до 9 м, немерной 4-9 м и кратной мерной с шагом в 1,5 м.

Виды

Стальные

Без холоднокатаных стальных изделий нельзя обойтись ни в промышленном производстве, ни в быту. Магистралями, смонтированными из таких изделий, транспортируются жидкости, газообразные среды. С помощью стальных труб можно надежно защитить силовые и сигнальные кабеля. Изделия с успехом применяют в авиа- и автомобильном строении, нефтегазовой, химической промышленностях, в бытовых целях.

Они отличаются:

• повышенной прочностью;
• надежностью;
• способностью выдерживать внутренние и внешние давления;
• долгим сроком эксплуатации.

К «минусам» можно отнести низкую способность противодействовать, различного рода, отложениям, а также коррозионным процессам.

Соответственно методов производства, стальные трубы бывают:

• электросварными, которые, в свою очередь, разделяются на прямо- и спиралешовные, а также профильные и водогазопроводные;
• бесшовными, к которым относятся горяче- и холоднокатаные.

С целью защиты от воздействия коррозии, продукция подвергается:

• горячему или холодному цинкованию;
• покрытию, с использованием экструдированного полиэтилена, цементно-песчаных и битумных смесей.

Цена холоднокатаной бесшовной трубы зависит от:

• условного прохода;
• наружного диаметра;
• толщины стенки;
• марки стали и других технических параметров.

Кроме того, на стоимость влияет величина партии покупки (опт или розница). Поэтому, прежде чем купить холоднокатаные трубы, нужно на все 100% знать, какие изделия и в каком количестве вам нужны.

Бесшовные

Бесшовные холоднокатаные трубы гост 8734 75 являются разновидностью металлопроката цельного типа, для производства которого используются специальные прокатные станки.

Название говорит, что в таком продукте отсутствует шов. Поэтому применяют их в условиях с возможными повышенными механическими, химическими, тепловыми воздействиями.

В зависимости от способа производства, труба может быть:

• цельнотянутой;
• горячекатаной;
• холоднокатаной.

Такая продукция обладает рядом преимуществ, среди которых главными считаются:

• повышенная прочность;
• способность выдерживать резкий перепад давлений и температур;
• надежность;
• устойчивость к нагрузкам механического вида;
• стойкость к влиянию сред химического происхождения.

Купить бесшовную холоднокатаную трубу можно в специализированных или интернет-магазинах.

Квадратные

Сооружение мостов, арок, колонн, спортивных и торговых помещений, других зданий промышленного и бытового предназначения не обходится без прямоугольных и квадратных холоднокатаных труб. Предприятия, занимающиеся производством профтруб, для этих целей используют сталь, медь, алюминий, латунь, другие металлы и сплавы.

Для сооружения каркасов, ангаров, рекламных щитов, элементов мебели, стационарных теплиц и оранжерей, иных металлических конструкций никто не использует стальные, алюминиевые или медные круглые тянутые трубы, так же, как никто не применяет холоднокатаный профильный продукт для монтажа водопровода и системы отопления.

Среди множества квадратных холоднокатаных профильных труб можно выделить:

• профиля магистрального типа. Их используют в качестве опорных элементов для поддержки крупногабаритных трубопроводов, где встречаются участки с частыми резкими перепадами давлений и температур. Как правило, такие конструкции исполняются по индивидуальному заказу;
• классические профтрубы. С их помощью конструируются строительные леса, трубопроводные магистрали. Они – незаменимы при сооружении защитных конструкций для кабелей, без них нельзя обойтись, если нужно соорудить оросительную систему, хорошую калитку, ворота или забор;
• химически устойчивый металлопрокат. Такая продукция используется в фармацевтической, пищевой, химической отраслях;
• машиностроительные профтрубы. Такой металлопрокат – отличный материал для производства валов, подшипников, цилиндров, поршневых систем.

Круглые

Самая обширная группа стальных труб, с достаточно сложной систематизацией, – круглые изделия. Метод производства продукта определяет его сортамент.

Круглые холоднодеформированные стальные трубы могут быть:

• бесшовными. Их производство исполняется по очень схожей схеме производства горячедеформированных изделий. Разница состоит в том, что во время изготовления холоднокатаной трубы без шва для охлаждения заготовки применяют воду. Регламентируется такая продукция ГОСТ 8734-75;
• электросварными прямошовными (ГОСТ 10707-91). Изделия больших диаметров определены в ГОСТе 52079-2003;
• электросварными спиралешовными с диаметрами в пределах 114 мм – 1420 мм. Такой металлопрокатный продукт используется для монтажа нефте- газопроводных магистралей. Продукция способна выдерживать давления до 9800 кПа при температуре не ниже -60⁰С;
• газо- водопроводными, которые определены специальным ГОСТом 3262-75. Обычно они бывают мерного и немерного типов длиной от 4 м до 12 м. В быту пользуются тонкостенными холоднокатаными трубами с толщиной стенок от 1,8 мм до 4 мм.

Профильные

Профильные трубы практически не могут быть арматурой для монтажа трубопроводов, транспортирующие жидкие или газообразные среды.

Прямоугольные или квадратные детали отличаются небольшим удельным весом. Чаще всего они применяются для построения каркасов и соединительных частей различных зданий.

Они отличаются:

• повышенной прочностью, а значит, надежностью в эксплуатации;
• невысокой стоимостью в сравнении с арматурой иного типа;
• простотой монтирования;
• экономичностью;
• возможностью выдерживать высокие перепады температур.

Торговые помещения, промышленные и жилые здания, склады, спортивные сооружения, башни – вот далеко не полный перечень сфер использования профильных конструкций. Они также успешно применяются в авто- и мотостроении, мебельной промышленности (особенно тонкостенные варианты).

Тонкостенные

Архитектурные сооружения, мебельное производство, очень легкие каркасы рекламных строений, бытовые конструкции – в этих и иных случаях наблюдается использование тонкостенных труб.

Они отличаются:

• прочностью и надежностью;
• пластичностью;
• меньшей стоимостью, в сравнении с толстостенными аналогами;
• широтой применения.

Кроме того, такие изделия легко можно сваривать между собой, что очень важно при монтаже трубопроводов.

Тонкостенными могут быть, как круглые, так и профильные аналоги. Цена тонкостенной холоднокатаной трубы зависит от многих факторов. Нужный выбор тонкостенного изделия определяется сферой ее применения. При выборе продукта нужно учитывать:

• длину и диаметр;
• толщину стенки;
• марку стали.

Электросварные

Электросварные трубы обычно используются при монтаже водо- и газопроводных магистралей, как внутри, так и вне зданий.

С их помощью строятся самые разнообразные сельские, поселковые и городские магистральные трубопроводные системы, различные по длине и диаметру. Соответственно, создана целая индустрия, которая обеспечивает процесс монтажа электросварных конструкций различной запорно-соединительной арматурой в виде фланцев, запорных кранов, вентилей, муфт, тройников, переходников, колен, задвижек и пр.

С использованием электросварных конструкций сооружаются не только трубопроводы. Из них делают столбы, опоры, мачты освещения, заборы, ворота, оградки, прочие бытовые и промышленные конструкции.

Медные

Между стальными и медными деталями небольшая разница в прочностных и температурных характеристиках. Но все-таки медные конструкции, обладают рядом преимуществ. Для тянутых медных холоднокатаных труб (ГОСТ 617-90) характерны такие свойства:

• высокая антикоррозионная стойкость. А если учесть повышенные прочностные соединения, то продолжительность службы медных деталей значительно больше, чем у стальных аналогов;
• небольшая материалоемкость. При производстве стальных изделий толщина стенки значительно больше, поскольку нужно еще учесть необходимый запас толщины на коррозионные процессы;
• идеально гладкая внутренняя и внешняя поверхность. А поскольку осадок практически отсутствует, то можно применять трубки очень маленьких диаметров;
• при соединении деталей пользуются самыми современными методами, что технологически важно при монтаже или ремонтных работах;
• высокая надежность фитингов и соединяющих элементов.

Сегодня среди потребителей достаточно популярной является финская медная холоднокатаная труба, которая, обычно, реализуется в бухтах общей длиной 50 м.

Выбираем холоднодеформированные трубные изделия

При выборе холоднокатаных бесшовных труб следует руководствоваться соответствием предлагаемой продукции ГОСТу 8734-75 и назначением:

• Если в документации к трубам не указан данный документ, как основной, то трубы могут быть произведены с нарушениями. Первое, к чему прибегают недобросовестные производители – это несоответствие марки стали, замена материала на более дешевый сплав, несоблюдение технологического цикла.
• Присутствие в сплаве посторонних примесей низколегированной стали, несоблюдение технологии производства, приводит к критическому снижению прочности трубы. Если вы выбираете трубы для изготовления особо прочных механизмов, трубопроводов или конструкций, то обращайтесь к продукции проверенных производителей, где качество будет гарантированно.
• Если трубы вам нужны для «обычных» трубопроводов, где нет избыточной нагрузки, то стоит обратить внимание на продукцию горячекатаную с электросварным прямым или спиральным швом. Такие трубы обойдутся в два раза дешевле бесшовных, а запаса прочности их будет вполне достаточно.
• Если приобретаете трубную продукцию для монтажа посредством резьбовых соединений, то рекомендуется выбирать тонкостенные трубы.
• Для сварочных работ на бесшовных трубах используют газовое оборудование, а не электрические аппараты.
• Толстостенные трубы перед сваркой предварительно готовят – снимают фаску со среза. Такая подготовка делает сварочный шов более прочным.
• Трубы средней толщины рекомендуется сваривать при постоянном токе. Для чего используют инверторный аппарат и соответствующие электроды. Такая сварка обеспечит требуемое качество соединения для труб повышенной прочности.

Рекомендуем ознакомиться: Как правильно и надежно соединить металлическую трубу с пластиковой?

Классификация видов производства бесшовных горячедеформированных труб

В основу классификации производства бесшовных горячедеформированных труб положены три главные отличительные особенности:

1. Способ получения гильзы.
2. Способ раскатки гильзы в трубу.
3. Способ, которым окончательно формируется диаметр изделия и толщина его стенки.

Процесс производства с наибольшей полнотой характеризует способ раскатки гильзы в трубу. Трубопрокатные агрегаты и цехи получают название, исходя именно из этого параметра. Способ раскатки гильзы в трубу может быть совмещен как с любым способом получения гильзы, так и с любым методом окончательного формирования изделия.

Для получения гильзы может использоваться:

1. Прошивка на косовалковом стане.
2. Прошивка на прессе.
3. Прессововалковая прошивка.
4. Прошивка на прессе с сочетанием раскатки на косовалковом стане.

Как правильно выбрать стояк

Не все знают, как правильно выбрать трубу. Для того, чтобы она служила долго и надежно, необходимо придерживаться таких советов.

Во-первых, сначала нужно ознакомиться с эксплуатационными характеристиками, возможностями, сферами ее использования.

Во-вторых, следует выбрать бесшовное изделие. По ГОСТу 8734-75, бесшовные трубы изготавливаются из углеродистой и легированной, в том числе, нержавеющей стали. А это значит, что только такие элементы способны качественно функционировать на протяжении длительного периода времени, что составляет примерно 40-50 лет, а может быть и больше. Кроме того, такие стояки обладают большими преимуществами, в сравнении с аналогами. Один из главных – высокая стойкость к коррозионным процессам.

В-третьих, необходимо определиться, изделия с какой стенкой вам необходимы: тонкостенные или толстостенные.

Понятно, что все зависит от сферы применения. Например, если вы хотите проложить водопровод или газопровод, где внутреннее давление среды невысокое, то тонкостенный продукт – просто незаменим.

Толстостенная продукция – идеальный вариант для конструкций, которые функционируют под очень большими нагрузками. Поэтому, их часто используют в котельных установках, в нефтехимических, гидродинамических системах. В таких конструкциях недопустима минимальная утечка рабочей среды и должна быть полная герметизация. Такие стояки используются на достаточно сложных участках газонефтепроводов, в перерабатывающих узлах, буровых и компрессорных станциях.

Как производится бесшовная горячекатаная труба

Бесшовная горячекатаная (горячедеформированная, горячепрессованная) труба из нержавеющей стали выполняется обычно на станах, работающих по принципу непрерывного действия.

Бесшовная конструкция в процессе изготовления проходит несколько этапов, общих для агрегатов со станами разного типа:

• металлическую заготовку подают в специальную печь и нагревают до заданной температуры;
• для получения гильзы применяется прошивный стан, в гильзу вводится оправка и производится прокатка;
• по окончании прокатки производится извлечение гильзы, а конец трубы обрезается;
• наружная поверхность трубы выравнивается;
• для проведения редуцирования используется редукционный или непрерывный калибровочный стан. Эта процедура является строго обязательной, так как позволяет избежать появления овальности изделия. Бесшовная труба большого диаметра может потребовать применения стана-расширителя;
• по остывании изделия оно нарезается на отрезки нужной длины и проходит окончательную отделку.