Все о бесшовных толстостенных трубах: виды и применение + размеры и ГОСТы

Основные характеристики

Данный тип трубного проката способен переносить большое давление транспортируемой среды, а усиленные параметры толщины стенок, высокое качество применяемых сплавов позволяют использовать его на самых ответственных трубопроводах, в сложных узлах машин и судов.

Производятся изделия из углеродистой, легированной или низколегированной стали.

Отнесение трубы к классу толстостенных определяют по соотношению внешнего сечения и толщины стенки. Коэффициент от 6 до 12,5 является признаком принадлежности проката к этому классу. Показатель меньше шести свидетельствует об особо толстостенной продукции.

Нормируемыми параметрами для стальных цельнотянутых труб являются:

• Диаметр наружный.
• Толщина стенок.
• Длина.

При выборе продукта важное значение имеет метод изготовления.

Методы соединения труб

Наиболее распространены сварные соединения. Сваркой соединяются трубы любого размера; для удобства и надежности сварного шва трубы под сварку поставляются со снятыми фасками.

Трубы большого диаметра ( от 50 миллиметров и более; деление по диаметру довольно условно — встречаются фланцы и на трубах диаметром 40 миллиметров, и на более тонких) используют фланцевые соединения. В качестве средства обеспечения герметичности используется паронитовая прокладка.

Трубы большого диаметра могут соединяться фланцами

Трубы малого диаметра используют резьбовые соединения. То, какими производятся резьбовые фитинги для стальных труб — ГОСТ тоже регламентирует, причем не один.

Так,

• ГОСТ 8966-75 регламентирует производство муфт;
• Ниппели стальные производятся по ГОСТ 8967-75;
• Контргайки делаются по стандарту ГОСТ 8968-75;
• Сгоны должны изготавливаться с учетом требований ГОСТ 8969-75.

Материалами для резьбовых фитингов служат латунь (часто хромированная), нержавеющая сталь и чугун. Из черной стали фитинги тоже делают, однако их применение не рекомендовано: ржавея, они прикипают к трубе намертво, и разобрать такое соединение без отжига очень трудно.

Классификация и виды

Бесшовные толстостенные трубы делятся на два вида: горячей и холодной прокатки.

По характеристикам и методам изготовления их подразделяют на 4 категории:

• «Б» – производятся из нормируемой по химическому составу стали с минимальной степенью окисления.
• «В» – с применением термообработки.
• «Е» – без проведения закалки.
• «Д» – с прохождением гидравлических испытаний.

Разница между горячей и холодной прокаткой

Основное различие – температура рабочего процесса. При горячем способе металл легче поддается обработке, однако качество поверхности и геометрическая точность произведенного продукта будут не самого высшего уровня.

Холодная катанка позволяет получить гладкую, ровную поверхность, выдержать заданные параметры точности. Изделия отличают более высокая прочность и качество. Но стоимость их будет выше.

Область применения

Высокая прочность и малый удельный вес стальных бесшовных труб делают их востребованными во многих хозяйственных отраслях. При возведении магистралей, предназначенных для перемещения газов и жидкостей под сильным давлением, в большинстве своем применяют отводы без продольных швов.

Добыча нефти и газа

В газо- и нефтедобывающих сферах толстые трубы применяют при транспортировки газовых и жидкостных сред на длительные расстояния, а также при бурении. На большой глубине проходки возрастают риски повышенного давления грунта, сдвигов пород, что требует использования особо прочной обсадной конструкции. Бесшовные каналы с надежными стенками, изготовленные из качественных сплавов, обеспечат безаварийное функционирование бурового оборудования.

Обустройство гидравлических систем

Гидравлические системы присутствуют во многих грузоподъемных установках, важных узлах автомобилей, используются в промышленности и строительстве. Их работу отличают предельная температура и большая напорная сила. Толстостенные трубы из стали, обладающие большим запасом прочности, успешно выдерживают эти условия.

Химическая промышленность

В химической индустрии находят использование трубы как с толстыми, так и тонкими стенками. Прочные толстостенные применяют для транспортировки газов и токсичных веществ, там, где существует высокое давление. Тонкостенные трубки активно используют в лабораториях и врачебных инструментах.

Производство энергии

Для энергетических установок характерны постоянное изменение внутреннего избыточного давления и высокие температуры окружающей среды. В этих экстремальных условиях эксплуатации оптимально подходит применение толстостенного бесшовного трубопровода.

Судостроение и самолетостроение

В данных отраслях одна из главных задач конструкторов минимизировать вес основного продукта. Для этого применяются материалы, которые должны быть надежными в эксплуатации и обладать небольшой массой. Высочайшие показатели прочности на разрыв и легкий вес бесшовной трубы полностью отвечают данным требованиям авиа- и судостроителей, поэтому продукция находит у них широкое применение

Плюсы и минусы

Цельнотянутые трубы, изготавливаемые методом холодной прокатки, отличаются большей прочностью и лучшим качеством изготовления, чем сортамент горячей катанки.

Обработанные цинкованием и хромированием, они прекрасно противостоят коррозии.

Толстые стенки позволяют использовать их в сложных условиях эксплуатации.

Недостаток, по мнению экспертов, один – высокая, почти в два раза больше, чем у горячедеформированных аналогов, цена за тонну.

Отсутствие шва плюс или минус

Бесшовные трубы более надёжны в сравнении с электросварными. Однако они значительно дороже.

Шовные изделия могут изготавливаться большего диаметра и большей длиной, чем бесшовные. Номенклатура их диаметров и сечений существенно шире.

Оба вида востребованы в своих нишах. Электросварные вполне оправдали себя для водо- и теплоснабжения, прежде всего с экономической точки зрения. Бесшовный прокат используют там, где существует высокое давление и нужна большая прочность.

Стандарты и нормативные документы

Производство бесшовных толстостенных труб осуществляется в соответствии с требованиями государственных стандартов и других нормативных документов. Нормируются:

• Типоразмеры.
• Масса.
• Предельные отклонения.
• Способы изготовления.
• Структура химического состава сплавов.

Госты

Для изготовления БТ используют два основных ГОСТа.

ГОСТ 8732-78 регламентирует сортамент горячекатаных труб, ГОСТ 8734-75 распространяет свое действие на холоднокатаные изделия.

Для выпуска трубного проката специального назначения (например, для ПАО «Газпром») применяют другие госты или технические условия.

С 2010 по 2015 годы действовал общенациональный стандарт ГОСТ Р 53383-2009, замененный впоследствии ГОСТом 32528-2013.

Вес и допустимые отклонения

Точное определение массы изделий необходимо для расчета нагрузок в конструкциях, выбора подходящей грузоподъемной техники для транспортировки продукции.

Вес вычисляют на единицу длины трубы. Он зависит от внешнего диаметра и толщины стенок. В таблицах соответствующих ГОСТов указаны нормативные значения массы проката для каждого типоразмера.

Нормируемые отклонения по весу не существуют, но при отклонениях в размерах, массу рассчитывают по средней арифметической сумме минусового и плюсового допуска, указанных в соответствующих таблицах ГОСТов.

Размеры

Диаметры горячекатаной трубной продукции по ГОСТу 8732 78 исчисляются в диапазоне от 2 до 55 сантиметров. Толщина стенок – от 25 мм до 75 мм. Нарезаются трубы длиной от 4 до 12,5 метров.

Холоднокатаные изделия по ГОСТу 8734-75 представлены несколько меньшими диаметрами: от 5 до 250 мм. Толщина стенок составляет от 0,3 до 24 мм.

Мерная и немерная длина проката допускается от 4м до 12,5м.

Формула расчета массы

В госстандартах представлена формула расчета теоретической массы одного метра изделия в килограммах.

М=0,02466 х S (D — S),

в которой:

• D – внешнее сечение в мм.
• S – толщина стенки (мм).
• М – масса.

Величина плотности стали принята для расчетов 7,850 г/см3.

Длительность эксплуатации

Срок службы стальных водопроводных труб очень внушительный. По этим причинам они стали бесспорным лидером для магистралей разнообразного предназначения. В обогревательной системе лучше использовать трубы из черной стали, а в водопроводной уместнее поставить оцинкованные виды.

Применяя данные изделия в коммуникационных системах из металла, необходимо обращать внимание на особенности их производства. Это отражается на продолжительности использования.

Трубопрокаты могут быть электросварные и могут монтироваться в водоподводящих, обогревающих и газоподающих сетях. Их проблема заключается в том, что пропускные объемы у них меньше, чем у аналогичных трубопроводов из меди или полимера.

Причиной этого является поверхность внутри стальных водопроводных систем, она шероховатая и создает вихревые потоки в перегоняемой жидкости. Таким образом, поток среды затрудняется.

Отличительной чертой данных труб является то, что на длительность их эксплуатации не влияет гидравлическая нагрузка. От высоких нагрузок подобного рода срок службы стального трубопровода не сокращается.

Часто такая сеть работает в тяжелых условиях: под землей и при температуре носителя тепла, приближенной к показателям кипения, и при гидравлических ударах, доходящих до 15 атмосфер.

Этот режим работы не осилят пластиковые и металлопластиковые трубопроводы. Они вышли бы из строя после 10 -15 минут такой работы, а вот конструкция из стали надежно продержится длительный срок.

Размеры

Стальные трубы отличают следующие типовые размеры, которые учитывают при проектных разработках:

1. Условный проход. Это условный показатель, который используется при описании магистрали. Это фактическое обозначение внутреннего диаметра, округленного до ближнего стандартного ряда. В соответствии к ГОСТу 28338-89 округляют величину в направлении увеличения. Замеры проводят в дюймах или миллиметрах. У водоподводящих трубопрокатов спектр размеров идет в диапазоне от 1 до 15 см.
2. Внутренний диаметр. Это точная цифра объема внутри, которую получают прямым измерением. Она выставляется в миллиметрах.
3. Наружный диаметр. Это величина объема с расчетом толщины стенок.
4. Толщина стенок. Это значение является регламентированным.

Длина в такой ситуации не является постоянной величиной, при расчетах она берется в учет, как фактор регулирования давления и, как экономический. Эти системы производятся мерно краткой длины, это значит в форме стандартных кусков. А могут производиться в немерном варианте. При этом размерные величины это от 4 до 12 метров.

Видео: рассмотрим характеристики

Сравнительные характеристики водопроводных труб

В системах измерения водопроводных труб применяют дюймовую систему, а размерные величины труб во всех остальных случаях указывают в миллиметрах. Для большего удобства на практику наряду с дюймовыми обозначениями ставят миллиметровые.

В метрическом варианте эталоном измерения считают мм, и это значение стабильное. В имперской системе дюймы показывают не только эталонные варианты измерения, но и условные. Такое основано на особенностях резьбы.

Различие между изделиями двух видов видно с первого взгляда. На это указывает величина резьбы и округлость нитей на трубе.

ВАЖНО! Дюймы переводятся в мм следующим образом. Зная, что 1 дюйм равняется 2,54 см, можно точно просчитать миллиметровое значение диаметра труб. Округляют все по направлению увеличения.

Таблица диаметров

Диаметры стальных трубопрокатов для водопровода показаны в таблице.

Стандартные диаметры этих труб, которые регулируются ГОСТом показаны в следующей таблице.

Какие трубы выбрать для водопровода.

Объем необходимо знать точно. Такие знания дают возможность подсчитать количество проводимой по трубопроводу среды. Особенно ценны такие знания при обустройстве бытовых систем.

К примеру, эти показатели понадобятся при работе с отопительной системой, когда нужно просчитать сеть так, чтобы в зимний период все помещения в доме прогревались равномерно. Для каждой конкретной ситуации такие расчеты производят, используя специальные таблицы.

При возникновении сомнений, лучше на помощь позвать специалистов. Грамотно и правильно смонтированная сеть из стали прослужит бесперебойно очень длительное время. Таким путем можно сэкономить не только нервы и время, но и финансы.

Неправильно смонтированный водопровод может быстро прийти в негодность, а ремонтные работы в данном случае – вещь затратная. Именно по этим причинам грамотная квалифицированная помощь мастеров позволяет сэкономить деньги.

Таблица размеров разных водопроводных труб

Размеры разных водопроводных труб указывает следующая таблица.

Сортамент

Сортамент стальных труб показывает предоставленная таблица. Здесь предоставлены данные о том, какой труба имеет вес. Этими же нормативными стандартами определяется толщина металлических водопроводных труб. Ее тоже можно будет узнать в предоставленной таблице.

Труба водопроводная стальная является очень распространенной и в ее приобретении не возникнет проблем. Сделать это можно через платформы для выбора приобретения строительных материалов.

В таких местах предоставлено большое количество разнообразных предложений. Внимательно ознакомившись с ними, можно выбрать наиболее подходящий вариант для покупки.

Производство стальных бесшовных труб

При заказе есть возможность выбора варианта транспортировки, и при необходимости можно взять в аренду оборудование для монтажа стальной магистрали.

Несмотря на возросшую популярность магистралей из пластика, сталь по-прежнему остается одним из самых популярных материалов, и прочные стальные сети – лучшее тому подтверждение.

Методы и технологии изготовления

Бесшовные трубы из черных металлов производят одним из двух способов:

• Горячей прокаткой.
• Холодной деформацией.

Процесс происходит в промышленных условиях на трубопрокатных агрегатах. Основой служит металлическая заготовка цилиндрической формы, которая разогревается до момента кристаллизации стали и приобретения ею необходимой степени пластичности. Далее на прошивочном станке оправкой в ней прошивают сквозное отверстие и получают пустотелую трубную заготовку.

Горячедеформированная

Затем заготовка при высокой температуре раскатывается на прокатном стане, где с помощью вальцовки из неё получают трубу нужного диаметра с требуемой толщиной стенки.

Изделие охлаждают водой.

При помощи вальцовки производят окончательную калибровку.

Завершают процесс нарезкой стандартных отрезков согласно нормативам ГОСТа, а также с учетом требования заказчика.

Весь процесс производства тщательно контролируется. Дефектная продукция подлежит переплавке. Изготовленные изделия проходят испытания по установленной методике.

Холоднодеформированная

Процесс изготовления холоднодеформированной трубы на первом этапе схож с производством горячекатаной. Но здесь процедуру охлаждения осуществляют сразу после изготовления заготовки на прошивочном станке. При этом для холодной катанки используют горячекатаные изделия несколько большего диаметра – так называемый «подкат».

Процесс холодного деформирования производят либо прокаткой (вытягиванием заготовки на прокатном стане до получения нужных диаметра и толщины стенки), либо волочением заготовки через отверстие меньшего сечения (волочильное кольцо). Второй способ занимает большее время, так как протягивание производится в несколько циклов через постепенно уменьшающееся в сечении кольцо.

В ходе изготовления холоднокатаную трубу подвергают отжигу, чтобы улучшить его эксплуатационные характеристики.

Производство

Сварные трубы

Сырьем для любой сварной трубы служит плоский стальной лист; впрочем, чаще всего он поставляется с металлургического предприятия свернутым в рулон.

• Лист нарезается на узкие продольные полосы;
• Полосы свариваются в бесконечную узкую ленту;
• Лента сворачивается вальцами в круглую заготовку с открытым швом;
• После чего шов проваривается;
• Труба калибруется в очередных вальцах;
• Шов проходит проверку на герметичность. Чаще всего используется дефектоскопия вихревыми токами, однако существуют и ультразвуковые дефектоскопы;
• Труба нарезается на отрезки необходимой длины и отправляется на склад.

Важно: наиболее прочными считаются трубы, сваренные TIG — вольфрамовым электродом в среде инертного газа.

Однако HF-сварные трубы, изготовленные с применением индукционной сварки токами высокой частоты, заметно дешевле. Причина — примерно в 20 раз большая по сравнению с TIG скорость сварки.

На одном конце линии можно увидеть узкий стальной лист. На другом — готовые сварные трубы. Присутствие человека нужно лишь для контроля

Бесшовные трубы

Изготовление горячедеформированной трубы в общих чертах выглядит так:

• Монолитная цилиндрическая заготовка — штанга — нагревается в печи до температуры выше точки рекристаллизации стали; при этом металл делается пластичным;
• На прошивном стане заготовка превращается в полый цилиндр. Внешне это уже труба, однако довольно неправильной формы и с размерами, далекими от целевых;
• После чего начинается собственно прокат заготовки в вальцах — ее горячая деформация. Будущая труба приобретает необходимые диаметр и толщину стенок, затем остужается и калибруется;
• Готовая труба нарезается на отрезки необходимой длины и складируется.

Все операции проводятся с горячей заготовкой

Производство холоднодеформированной бесшовной трубы отличается лишь двумя моментами:

1. После прошивного стана заготовка (ее называют гильзой) остужается водой и все дальнейшие операции проходит холодной;
2. Перед финальной калибровкой обязательным этапом производства является отжиг — нагрев до температуры рекристаллизации и охлаждение. При этом металл покидают внутренние напряжения, накопившиеся в процессе деформации; кроме того, он делается более вязким.

Обратите внимание: труба стальная толстостенная производится именно бесшовной.

Стенки горячедеформированной трубы могут достигать толщины 75 миллиметров, холоднодеформированной — 24 мм.

При необходимости возможно производство особотолстостенной трубы и вне стандартов. Оно осуществляется сверлением откалиброванной заготовки.

Цинкование

Если необходимо снабдить трубу антикоррозионным покрытием — используется так называемое цинкование.

Существует довольно много способов нанести на трубу слой цинка; в промышленных масштабах, однако, при производстве труб применяется всего два метода:

• Горячее цинкование. Труба погружается в расплав цинка. Он имеет температуру плавления гораздо ниже, чем у стали; после его остывания на поверхности трубы образуется тонкая равномерная пленка;
• Гальваническое цинкование. В среде раствора кислоты между цинковым электродом и трубой создается значительная разница потенциалов; электрод растворяется, и цинк оседает на поверхности трубы. Основной недостаток метода — необходимость утилизации токсичного электролита с солями цинка.

Так выглядят ванны для гальванического цинкования

Где купить

Покупать продукцию лучше у зарекомендовавших себя производителей.

Лидером в России по объему выпускаемой трубной продукции является ТМК (Трубная Металлургическая Компания). В компании насчитывается 28 предприятий с ежегодным объемом около 4 млн. тонн изделий.

ОМК (Объединенная Металлургическая компания), занимающая второе место в рейтинге производителей, специализируется на выпуске труб большого диаметра.

Около 17 % трубной продукции в России приходится на долю ЧТПЗ – объединение металлургических предприятий во главе с Челябинским трубопрокатным заводом. Выпускает и реализует практически все виды бесшовных труб, в т. ч. нержавеющих.

Широкий ассортимент бесшовных труб производится на предприятиях , «Уральский Трубный Завод», на Волжском и Синарском трубных заводах.

Все указанные предприятия продают свою продукцию как напрямую, так и через своих дилеров.

Цена труб горячекатаных начинается от 31,5 тысячи рублей за тонну, холоднокатаных – от 45 тысяч.

Краткий обзор самых востребованных марок

Наибольшим спросом пользуется продукция, изготовленная из стали марки 20. Она относится к группе высокотехнологичных сплавов, хорошо поддается обработке и штамповке. Сварка не требует первоначального разогрева, швы получаются прочными.

При производстве трубного металлопроката широко применяется марка 09Г2С. Обладает высокой механической прочностью, легкой свариваемостью, устойчивостью к низким температурам.

Около 70 процентов нержавеющей продукции приходится на бесшовные трубы, изготовленные из сплава марки 10Х17Н13М2Т. Входящие в его состав никель, титан, хром, молибден обеспечивают прокату антикоррозионные свойства, пластичность и прочность. Изделия из этой марки востребованы в медицинских учреждениях, на предприятиях химической и пищевой промышленности.

Особенности монтажа труб и их соединений

Конструкции толстостенных труб позволяют легко осуществлять нарезку резьбы на их торцах для последующего соединения. Процесс облегчает отсутствие сварного шва и достаточная толщина стенок.

Сварочные соединения требуют предварительной подготовки торца. Следует зачистить кромку, удалить загрязнения, снять фаску. Вначале места соединения прихватывают в двух-трех точках с противоположных сторон. Сварной шов делают в несколько слоев, в зависимости от толщины стенок. Надежность соединения обязательно проверяют пробным пуском рабочей среды.

Классификация труб

Чем различаются трубы?

• Линейными размерами. Длина, диаметр и толщина стенок трубы могут быть измерены простейшими инструментами; сортамент можно посмотреть в соответствующем стандарте. Соответствующем чему? Методу, которым была произведена труба. Отсюда и следующий пункт.
• Методом производства. Различают сварные спирально- и прямошовные трубы; бесшовные горячедеформированные и бесшовные холоднокатаные;
• Наличием антикоррозионного покрытия. Им обычно служит слой цинка, нанесенного на внутреннюю и внешнюю поверхности трубы.