Как изготовляется бесшовная труба

Нормативные документы

Все требования к изделиям и процессу производства описаны в соответствующих стандартах. Для выпуска различных видов труб необходимо учитывать следующие ГОСТы:

• Холоднокатаные трубы изготавливают в соответствии с ГОСТ 8734-75
• Основный документ для производителя, выпускающего горячедеформированные трубы — ГОСТ 8732-78.

Основные моменты, указанные в данных документах, регламентируют следующие требования.

ГОСТ 8732-78

Бесшовные горячедеформированные трубы могут иметь диаметр 20-550 мм. Толщина стенок не может быть меньшей 2,5мм, максимальная составляет 75 мм.

Длина труб может быть мерной или немерной, при этом диапазон для обоих случаев составляет 4-12,5 метров. Припуск на каждый рез не должен составлять больше 5 мм.

Также трубы стальные бесшовные должны иметь диаметр, соответствующий техническому заданию, превышение показателей выше предельно допустимых не допускается.

ГОСТ 8734-75

Диаметр холоднокатаных труб может составлять 5-250 мм, толщина стенки варьируется в следующих пределах — 0,3-24 мм.

При этом стандартом установлена точная градация труб по размеру стенки:

•  Особо толстостенными считаются трубы с соотношением диаметра к толщине меньше чем 6.
•  Если этот параметр находится в пределах 12,5-6, это говорит о том, что перед вами толстостенная бесшовная труба.
•  Соотношение 12,5-40 относит изделие в разряд тонкостенных.
• Превышение данного показателя позволяет отнести трубу в группу особо тонкостенных.

Кроме того, стандарт определяет еще ряд дополнительных условий выпуска трубы.

Производство труб с показателями отношения диаметра и толщины, не входящие в данную градацию (больше или меньше), может осуществляться только после предварительного согласования всех технических условий на их изготовление.

Холоднодеформированная труба не может иметь кривизну любого участка большую, чем 3 мм (толщина стенки 4-8 мм), 2 мм (8-10 мм), 1,5 мм (более 10 мм) на каждый погонный метр.

Окончательный отжиг труб является обязательным этапом производства. Отказаться от него можно только по особой договоренности с заказчиком. Овальность и разностенность труб не должна превышать установленные нормативы.

Как видите, требования достаточно жесткие. Поэтому, если вы приобретаете бесшовные стальные трубы ГОСТ, это может служить неплохой гарантией качества.

Сфера применения

Подобные трубы, в основном, применяются на наиболее ответственных участках, для которых надежность играет главную роль, а стоимость материала отходит на второй план.

• Гидравлические системы. Элементы таких систем работают при значительном давлении, именно то, что стальные бесшовные трубы могут выдерживать большие нагрузки, и определило возможность их применения в данной сфере.
• Производство различных видов энергии. Для теплообменников котлов большое значение имеет способность работать независимо не только от внутреннего избыточного давления, но и высокой окружающей температуры. Применение толстостенной бесшовной трубы позволяет эффективно решить вопрос работы устройств при экстремальных комбинированных нагрузках.

Стальная труба в теплообменниках

• Добыча нефти и газа. Увеличение глубины бурения скважин требует применения самых надежных материалов для обсадки. Бесшовная труба способна выдержать давление пород, обеспечивает надежную работу при сдвижках грунта.
• Химическая промышленность. В данной области применяются и толстостенные, и тонкостенные бесшовные трубы. Первые позволяют выдерживать значительное давление, вторые обеспечивают чистоту производства различных химических элементов и предотвращение утечек агрессивных жидкостей и газов.
• Еще одна область применения тонкостенных труб — производство самолетов, кораблей, обычных автомобилей. Именно благодаря им удается значительно снизить вес техники, при этом, не жертвуя надежностью.

Процесс производства бесшовных труб

Производство сварных труб

Сварные трубы изготавливаются из пластин или непрерывных катушек или полос. Чтобы изготовить сварную трубу, первая пластина или рулон катятся в круглом сечении с помощью листогибочной машины или с помощью ролика в случае продолжения процесса. После того, как круглое сечение откатано от плиты, труба может быть сварена с присадочным материалом или без него. Сварные трубы могут быть изготовлены в большом размере без каких-либо ограничений сверху. Сварные трубы с присадочным материалом могут быть использованы при изготовлении изгибов большого радиуса и отвода. Сварные трубы дешевле по сравнению с бесшовными, а также слабые из-за сварки.

Существуют различные методы сварки, используемые для сварки трубы:

• ERW — электрическая сварка сопротивлением
• EFW — электрическая сварка плавлением
• HFW- высокочастотная сварка
• SAW — дуговая сварка под флюсом (длинный шов и спиральный шов)

ERW процесс производства стальных труб

В процессе производства труб ERW / EFW / HFW первая пластина формируется в цилиндрической форме, а продольные кромки сформированного цилиндра свариваются методом мгновенной сварки, низкочастотной контактной сварки, высокочастотной индукционной сварки или высокочастотной сварки или сваркой сопротивлением.

Горячая катушка — фрезерный станок — фасонная прокатка — сварка — тепловая обработка — установление размеров — резка

SAW Производство труб

В процессе сварки SAW внешний присадочный металл (проволочные электроды) используется для соединения формованных пластин. SAW трубы могут иметь один продольный шов, двойной продольный шов в зависимости от размера трубы. Труба SAW также доступна в спиральном шве, который непрерывно катится от единственной пластины катушки. Производительность спиральной SAW трубы очень высока по сравнению с прямой SAW трубой. Однако трубы спиральной SAW используются только в сервисах низкого давления, таких как водоснабжение, некритические технологические процессы и т. д.

Источник

Сырье для производства сварных труб

В качестве исходного сырья для изготовления стальных трубных изделий большая часть производителей использует металл. Это могут быть листы стали толщиной не больше 5 сантиметров, или стальная лента, имеющая различную толщину и свернутая в рулоны. Современная экономика отдает предпочтение трубным изделиям сварного типа, для производства которых использовалась низколегированная или углеродистая сталь. Ее отличительное свойство – содержание углерода в определенном количестве и минимум легирующих веществ. По количеству углерода определяется тип стали: низкоуглеродистая, среднеуглеродистая и высокоуглеродистая.

Углерод в большом количестве, входящий в состав исходного материала, неоднократно повышает прочностные характеристики сварной трубы при нормальном использовании. Однако параллельно снижаются эластичные свойства изделий, и возрастает степень их ломкость в холоде. Следовательно, большое количество углерода делает материал более хрупким при эксплуатации в холоде, что значительно сужает сферу использования готовой продукции.

Сталь, в которой легирующие вещества содержатся в количестве, не превышающем 2,5%, отличается прочностью независимо от эксплуатационных условий. Трубопрокат из такой стали имеет продолжительный срок службы и меньшую массу при одинаковых условиях. Низколегированная сталь для трубных изделий повышает стоимость готовой продукции, и одновременно увеличивает прочностные характеристики, устойчивость к износу и коррозии

Если сравнивать аналогичные качества труб сварного типа из углеродистой стали, то высокая стоимость трубопроката из низколегированной стали не имеет особой важности.

Для изготовления нержавеющих трубных элементов используется аналогичная сталь. Это материал устойчив к коррозии, прост в обработке, с небольшой массой и привлекательной поверхностью. Труба из нержавеющей стали может быть холодного или горячего проката. В первом случае стальные листы имеют толщину от 0,4 до 5 миллиметров, во втором – от 2 миллиметров до 5 сантиметров.

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

Особенности бесшовных и шовных труб

Основные требования, которые выдвигаются к отопительной и водопроводной системам это:

• надежность,
• длительный срок службы,
• доступная цена материалов и монтажных работ.

Соответствие этим критериям во многом определяется выбором труб, по которым будет осуществляться подача в помещение холодной/горячей воды и теплоносителя. Основное разделение труб производится по технологии их изготовления, обеспечивающей наличие или отсутствие сварочного шва:

• бесшовные (цельнолитые);
• шовные (сварные).

Каждый из этих видов имеет свои преимущества и предназначается для конкретной сферы использования.

Бесшовные трубы

Труба стальная бесшовная представляет собой цельный металлопрокат, получаемый из заготовки, в которой продавливается отверстие. Технология производства включает в себя несколько процессов: прокат, прессование, ковку и волочение. В зависимости от способа изготовления такие трубы бывают:

• горячедеформированные;
• холоднодеформированные;
• цельнотянутые.

Сложность процесса позволяет получить наиболее высокие технические характеристики изделия, но напрямую отражается на его стоимости.

Трубы, не имеющие швов, предназначаются для трубопроводов с высокими нагрузками и агрессивными средами, в которых критически важно исключить возможность разгерметизации. Их сфера применения:

Их сфера применения:

• нефтедобывающая и химическая промышленность;
• газопроводы и бензопроводы;
• транспортировка пара;
• машиностроение и оборонная отрасль;
• судостроение, авиастроение и вагоностроение;
• технически сложные производства;
• гражданское и промышленное строительство.

Шовные трубы

Второй вариант труб – шовные. Они гораздо проще и дешевле в производстве. Сам процесс заключается в сгибании стального листа «в трубочку» и сваривании краев. В большинстве случаев для этого используется электродуговая сварка, промышленная технология которой в настоящее время доведена до совершенства и позволяет выпускать сварные изделия, по прочности сопоставимые с цельнометаллическими.

По типу шва они делятся на:

• прямошовные (сварной шов идет вдоль по длине трубы);
• спиралешовные (шов «обматывает» трубу, придавая ей дополнительную прочность).

Более демократичная цена (в сравнении с бесшовными) и высокое качество делает шовные стальные трубы универсальными. Технология изготовления позволяет выпускать изделия разных размеров (диаметра, длины) и формы (круглые, квадратные, прямоугольные), что значительно расширило сферу их применения. Они используются везде, где нет повышенных требований по критическим нагрузкам:

• многоэтажные жилые здания;
• частные дома, коттеджи, дачи;
• коммерческие и общественные объекты и т. д.

Какой вариант предпочтительнее?

Опытные специалисты считают оцинкованные стальные шовные трубы оптимальным вариантом для систем водопровода и отопления.

Вот еще несколько аргументов в пользу шовных труб:

Требуется квалифицированная помощь и консультации? Наша бригада сварщиков предлагает услуги по замене стояков на любых объектах Москвы и области. Звоните, пишите! Мы предложим Вам наиболее рациональный вариант решения любого вопроса по сварке и сантехнике!

Источник

Бесшовные холоднодеформированные

Такие разновидности стального коллектора производятся подобно описанным выше. Но различие этих типов в том, что после прошивки изделие охлаждается и остальные манипуляции с ней осуществляются в холодном виде. Когда труба сформирована, ее отжигают, нагревая до рекристаллизационной температуры стали (для устранения внутреннего напряжения стали). Затем происходит окончательное охлаждение.

Бесшовные холоднодеформированные не такие толстые (в стенках), как горячедеформированные, их толщина колеблется в пределах от 0,3 до 24 миллиметров.

При работе с этими изделиями (со сварными чаще) обязательно нужно держать под рукой фаскосниматель для стальных труб – спецаппарат для зачистки поверхности (наружной и внутренней) и для выравнивания швов после сварки.

Для создания отводов от основного «русла» применяется седелка на стальную трубу. Монтаж трубопроводов очень облегчается при использовании таких деталей.

Способы производства

Производство бесшовных труб выполняется:

• методом ручной либо аппаратной (штамповочной) ковки;
• с помощью обработки прокатными установками;
• методом волочения;
• прессованием на специальных аппаратах.

Работы выполняются преимущественно в цехах заводов, оборудованных специальной техникой для разных видов прокатки. Предприятия должны быть снабжены соответствующими сертификатами, которые подтверждают право изготовления трубопроводных изделий в соответствии с ГОСТами на горячекатаную, производимую холодным методом продукцию. Изделия перед отправкой заказчикам проходят тестирование на отсутствие дефектов, соответствие типоразмеру.

Горячая деформация

Горячедеформированные трубы изготавливаются при нагревании до высокой температуры. Производство требует наличия технологического оборудования, организации многоступенчатого процесса. Стоимость изделий высокая.

До процесса прокатки заготовки нагревают, не превышая точки кристаллизации металлического сырья (допустимая погрешность — +60 °С). Изделия должны держать форму, быть достаточно пластичными для работы. Выполняется формирование гильзы с помощью специальной техники для сверления с элементами, позволяющими создать необходимую глубину и диаметр в металлическом изделии.

На прессовальном аппарате из подогретой заготовки формируется цилиндр, визуально схожий с трубой. При прокатке гильзу размещают на станочном оборудовании и пропускают через валики разного диаметра. Под давлением элементов заготовка растягивается в противоположных направлениях.

Требуемую форму диаметра изделию придают методом вальцевания, габариты подгоняются в процессе термической обработки. Равномерный параметр диаметра по длине продукции контролируется ограничительными частями оборудования.

Горячая заготовка охлаждается погружением в холодную воду и калибруется прохождением нескольких вальцев. Некоторые этапы процесса изготовления могут повторяться для подгонки металлической продукции под технические требования. В завершение изделия разрезают на элементы требуемой длины.

Холодная деформация

Холоднодеформированные трубы производятся из заготовленных элементов в охлажденном состоянии после прохождения прошивочного аппарата. Предварительный процесс калибрования выполняется по холодному металлу.

После финишной вальцовки гильза проходит процесс обжига, разогревается до температуры начала рекристаллизации металла. Готовые охлажденные изделия разрезаются на трубы необходимой длины.

Продукция холодной деформации изготавливается:

• с особо тонкими стенками (менее 0,5 мм) с диаметром 20 мм;
• с тонкими стенками (1,5 мм) с диаметром от 20 мм;
• с толстыми стенками (6-12,5 мм) и т.д.

Холоднодеформированными изделиями оформляются внешние стены, уличные конструкции.

Технология

Производство труб ПНД предусматривает использование технологии экструзии (выталкивания). Она заключается в гомогенизации, контролируемом размягчении и пластификации подаваемого сырья в экструдере. Далее выполняются формирование готовой продукции при помощи фильера, последующее охлаждение и итоговая калибровка.

Любой завод по производству труб из полимеров оборудован приемным бункером экструдера. В него производится загрузка гранулированного сырья. Затем полимер поступает в рабочий цилиндр, оснащенный нагревательными элементами. Гранулы от участка загрузки перемещаются к более горячим отсекам резервуара, осуществляется расплавление сырья, гомогенизация, подача расплава к формирующей головке (фильере).

Способы изготовления

Труба сварная производится несколькими способами, среди которых наибольшее распространение получили: метод печной сварки, электросварной метод и сварка в защитной  газовой среде.

Способ печной сварки

Согласно этой технологии стальные заготовки (штрипсы) подвергаются воздействию высоких температур. Полоска металла, выступающая в качестве заготовки, в специальной туннельной печи нагревается до температуры 1300С. Выходящая из печи заготовка подвергается обдуву направленным потоком воздуха, что приводит к нагреванию боковых кромок до 1400С и очищению их от окалин, способствующих ухудшению качества шва.

Полученную горячую заготовку отправляют на формовочно-сварочный стан, в настройках которого заложен определенный диаметр. Здесь будущее изделие принимает нужную форму. Далее выполняется дополнительный воздушный обдув, и кромки стали свариваются при воздействии высокой температуры и определенного давления.

Штрипсу повторно отправляют в печь, где, проходя через формовочные валики, она подвергается обжатию, способствующему повышению качества сварного шва. Технология печной сварки позволяет получать изделия горячего проката.

Метод электросварки

Изготовление сварных труб с использованием электрической сварки считается самым распространенным способом, так как в результате можно получить трубы большого диаметра, имеющие тонкие стенки, хороший шов и поверхность высокого качества. Существует несколько видов электросварки, но производство трубных изделий, предназначенных для магистрального трубопровода, в большинстве случаев осуществляется методом дуговой сварки под флюсом.

По этой технологии производство делится на несколько этапов. Вначале специальные прокатные станы выполняют формовку холодных стальных листов, в результате этого на выходе получаются трубные заготовки. Процесс изготовления прямошовных труб любого диаметрального сечения подразумевает применение валковой формовки. Чтобы изготовить полуцилиндры или круглые заготовки для прямошовных труб, используют прессовую формовку. Сталь для изготовления спиралешовных трубных изделий проходит процедуру формовки в валково-оправочных или втулочных станах.

Дальнейшее изготовление зависит от вида трубы: используя электродуговую сварку, кромки заготовок сваривают с двух сторон, получая в результате продольный прямой  или спиралевидный шов. Далее снимается грант со шва, и труба охлаждается водой. Затем ее отправляют в калибровочный стан, где добиваются соответствия диаметра определенным параметрам по всей длине трубного изделия.

После этого труба подвергается визуальному и ультразвуковому контролю качества швов, проходит специальные гидроиспытания, которые позволяют проверить прочность шва под воздействием высокого давления, аналогичное тому, что будет оказываться в эксплуатационный период. Затем проводится еще одна ультразвуковая проверка, и при отсутствии дефектов трубные изделия отправляют потребителю.

Метод сварки в защитных газах

В большинстве случаев такой технологией пользуются при производстве стальных сварных труб из нержавеющей или высоколегированной стали. У таких металлов под действием стандартной сварки наблюдается карбидизация легирующих элементов, в результате чего отмечается значительное ухудшение качества швов. Решить такую проблему помогает сварка стали в защитной газовой среде с использованием аргона, гелия или углекислого газа.

Такая технология позволяет пользоваться достоинствами и газовой, и электрической сварки. Указанные газы имеют больший удельный вес по сравнению с воздухом, поэтому при попадании в рабочую зону сварки выталкивают его. В результате взаимодействие сварочной ванны и атмосферы полностью исключается. Сварка трубных изделий с использованием защиты газом выполняется посредством вольфрамовых электродов.

Производство бесшовных труб

Трубы без шва не имеют соединений. Применяются при прокладке трубопроводов, строительстве, машиностроении и в других отраслях.

Из-за трудоемкости производства и характеристик продукта, готовые изделия трудно заменимы. Подготовка к выпуску включает поиск и установку сложного оборудования, соблюдение технических норм. Поэтому изготовлением занимается ограниченное число предприятий в России и за рубежом.

• Челябинский трубопрокатный — ЧТПЗ;
• Первоуральский трубопрокатный — ПНТЗ;
• Волжский трубопрокатный — ВТЗ;
• Синарский трубопрокатный — СинТЗ;
• Северский трубный — СТЗ;
• Ижорская трубная компания — ИТК;
• Омутнинский металлургический — ОМЗ;
• Таганрогский металлургический — ТАГМЕТ.

Синарский трубный завод

Мощное предприятие, входящее в так называемую «Большую восьмерку». Специализируется на изготовлении чугунной и стальной продукции. В том числе, и бесшовных нержавеющих труб. Предприятие принадлежит компании ТМК.

Завод был основан в первой половине двадцатого столетия. За время существования предприятие множество раз подвергалось модернизации. Его продукция хорошо известна на территории всего постсоветского пространства.

Бесшовные нержавеющие трубы этого производителя отличаются высоким уровнем качества и надежности. Их используют в различных направлениях промышленности.

Предпосылки появления

Считается, что поводом для появления самой технологии изготовления бесшовных труб стала гонка вооружений. В истории человечества таких гонок было много, но в данном случае подразумевается конкуренция 19 века. Окончание франко-прусской и Крымской войны привело к тому, что самые крупные государства стали задумываться над тем, как можно улучшить имеющиеся артиллерийские системы – в то время именно на артиллерии строились военные сражения.

Шли разработки, направленные на усиление пушек по части их дальнобойности и общей мощности. В частности, для усиления пушек требовалось придумать технологию удлинения стволов, а с этим наблюдались серьезные проблемы. На то врем технологии сверления и литья уперлись в потолок еще несколько десятков лет назад, и в этом смысле наблюдался определенный застой. При использовании старых технологии созданные пушки с длинными стволами страдали от недостатка точности, поэтому их никто не делал.

Прорывом стал 1886 год, когда братья Маннесман на своем металлургическом заводе в Германии по счастливой случайности обнаружили один занимательный эффект – этот эффект стал основной для разработки технологии создания горячекатаных труб без шва. Суть эффекта заключается в следующем:

1.       Нужно взять круглую металлическую заготовку и двигать ее по своей оси.

2.       Во время движения следует обрабатывать эту заготовку конусными валками, которые должны вращаться в одну сторону. Расположить эти валки нужно в вертикальной плоскости под угломот 4 до 12 градусов.

3.       Перечисленные манипуляции с заготовкой приводят к тому, что в осевой части образуется отверстие, которое можно без проблем увеличить раскаткой.

Данную технологию отметил даже знаменитый Томас Эдисон, который познакомился с ней на выставке 1889 года. Военные быстро взяли технологию на вооружение, что позволило изготовлять действительно эффективные длинные орудия без потери в качестве стрельбы. Постепенно из военной отрасли технология перешла в гражданскую. Крупные города стали получать новые трубопроводы, изготовленные по указанной технологии. Люди получили возможность получать воду, добывать нефть на глубине, развивать химическую промышленность и прочее.

Отсутствие шва на трубах делает их очень прочными. Они способны выдерживать предельное давление до 200 атмосфер. Также нужно отметить их гибкость, так как трубы можно согнуть даже на большой угол, и все равно с трубой ничего не случится. Сварные изделия подобное выполнить не могут. Именно по этой причине для прокладок трубопроводов высокого давления используются исключительно бесшовные трубы.

Модернизация технологий

Есть две основные технологии – горячая и холодная прокатка. Горячая прокатка практически не поменялась с 19 века, по крайней мере, основная суть осталась такой же. На заготовку воздействуют валки, что приводит к появлению отверстия в осевой части. Постепенно площадь отверстия увеличивается, а поверхность выравнивается. За увеличение отверстия отвечают специальные оправки, а удерживать заготовку призваны ролики и направляющие.

Дальне наступает очередь обработки на обкатном станке и непосредственно горячая прокатка. Финальным шагом выступает холодная калибровка и нарезка резьбы, если это нужно. Что касается технологии холодной прокатки, то выглядит процедура примерно так:

1.       Металл подвергается отжигу и обработке кислотой, после его нужно промыть щелочным раствором. Улучшить свойства изделия можно за счет фосфатирования.

2.       Дальше заготовку нагревают до 500 градусов и устанавливают на прокатный стан.

3.       Стан состоит из клети и двух валков, расположенных под углом. При вращении они создают калибр, увеличивающийся или уменьшающийся в зависимости от выбранного угла.

Гладкость поверхности и прочность с каждым проходом увеличивается. Таких проходов может быть несколько, соответственно, готовая труба является достаточно дорогой. Плюсы труб холодной прокатки заключаются в том, что они легкие и сверхпрочные, то есть, их можно использовать при создании трубопроводов высокого давления, при обустройстве атомных станций.

Требования к изготовлению горячекатаных труб намного ниже, чем у труб холодного проката, с другой стороны, все бесшовные трубы имеют улучшенные характеристики по сравнению с простыми сварными трубами

Выбирая трубы, важно четко понимать, в каких условиях они будут использоваться.