Труба бесшовная горячекатаная: как она производится

Труба бесшовная горячекатаная – это цельное изделие, полученное на завершающем этапе передела из углеродистой или легированной, или высоколегированной стали и сплавов путем горячего проката. Трубу горячекатаную бесшовную получают несколькими способами, выбор которых определяется требованиями к размерам и качеству изделия, свойствами, присущими металлу заготовки, из которой она будет выплавляться.

Горячекатаные трубы — это изделия, не имеющие шва, их получают несколькими способами

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.

Способы раскатки гильзы

Продольная прокатка на автоматическом стане – на стационарной короткой оправке. Автоматические станы широко распространены, так как производство на них сопряжено с достижением целого ряда преимуществ:

• универсальности выпускаемого сортамента;
• достаточно высокой производительностью;
• высокой степени механизации;
• высокого уровня автоматизации;
• большой маневренности в достижении полной загрузки оборудования.

Прокатка будущих труб может осуществляться на прокатных станах разного типа, каждый из которых позволяет получить изделия с определенной длиной и толщиной стенки

Среди трубопрокатных агрегатов с автоматическим станом принято выделять, отталкиваясь от сортамента (диметра изделий):

• малые – производят изделия диаметром до полутора сот миллиметров;
• средние – до двухсот пятидесяти миллиметров;
• большие – до четырехсот миллиметров и более.

Периодическая прокатка на пилигримовом стане (длинная плавающая коническая оправка с порционно подающимся в валки металлом). Прокатными агрегатами с пилигримовым станом поставляются толстостенные изделия, находящие различное применение. Главными адресатами их поставок выступают нефтедобыча и нефтепереработка. Сортамент определяет условное разделение трубопрокатных агрегатов с пилигримовым станом на:

• малые – предназначенные для производства изделий, не превышающих по длине шестидесяти метров, по диаметру – 114 миллиметров, с толщиной стенок не менее двух с половиной-четырех миллиметров;
• средние – длиной не более сорока метров, диаметром – до 325 миллиметров, с толщиной стенок не менее пяти-восьми миллиметров;
• большие – длиной до тридцати шести метров, диаметром – до семисот миллиметров, со стенками толщиной не менее шести-десяти миллиметров.

Продольная прокатка на непрерывном стане (длинная цилиндрическая оправка, плавающая или удерживаемая, полностью или частично, в многоклетевом стане). Непрерывную прокатку принято считать наиболее перспективным высокопроизводительным способом производства горячекатаных труб. Для изготовления продукции диаметром от шестнадцати и до трехсот пятидесяти миллиметров и толщиной стенок два-двадцать пять миллиметров используются преимущественно углеродистые и низколегированные стали, иногда – высоколегированные.

Для прокатки в непрерывном стане используют заготовки из легированной или углеродистой стали

Винтовая прокатка на раскатном стане (длинная плавающая оправка в косовалковом стане). Винтовую прокатку применяют на всех трех валках трубопрокатного агрегата с трехвалковым станом – прошивном, раскатном и калибровочном. Уступая по производительности трубопрокатным агрегатам с непрерывным станом, агрегаты с раскатным станом отмечаются как высоко маневренные. Переход на производство изделий другого диаметра не представляет никакой сложности, так как нет необходимости в замене валков. Для производства сравнительно толстостенных изделий высокой точности используют углеродистые и легированные стали, в основном выпускаются трубы для колец подшипников.

На реечном стане. В этом случае с помощью дорна стаканы проталкиваются сквозь ряд сужающихся калибров колец или роликовых обойм. Из квадратной заготовки, получаемой на установках непрерывной разливки или прокаткой, производятся тонкостенные трубы диаметром до 245 мм. Отечественные агрегаты для прокатки труб с реечным станом ввиду высокой себестоимости изделий и неважного качества наружной поверхности не получили распространения. Зарубежные модернизированные агрегаты позволяют из углеродистых и легированных сталей получать изделия длиной до двенадцати метров и диаметром от 21 и до 245 мм, со стенками толщиной от двух с половиной до десяти миллиметров.

На трубопрофильном прессе. Стационарно установленная оправка и матричное кольцо образуют кольцевую щель, куда выдавливается металл. Трубопрокатные агрегаты с трубопрофильным прессом позволяют выполнять профили сложной формы с высокой точностью. Допуск по толщине стенки на них устанавливается в десять процентов, но может быть, при необходимости, уменьшен до пяти-восьми процентов. Высокой точности достигают благодаря концентричному расположению технологического инструментария и осесимметричной схеме деформации.

Поперечная прокатка на планетарном стане. Это неподвижная оправка в конических валках, которые установили во вращающуюся обойму.

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.

Сферы применения и достоинства бесшовных горячедеформированных труб

Полученные способом горячей прокатки бесшовные изделия находят применение:

• в водопроводных системах и системах отопления, различных котельных, в основном, в жилищно-коммунальном хозяйстве;
• в фармацевтическом производстве;
• на предприятиях пищевой промышленности;
• в транспортной отрасли;
• на химических, нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятиях;
• в судостроении, авиастроении, строительстве и энергетике;
• при изготовлении мебели и дизайнерских конструкций.

Бесшовные трубы — основа магистралей разного назначения, работающих под высоким давлением

Столь широкое и разнообразное применение обусловлено превосходными эксплуатационными характеристиками нержавеющей стали, характеризующейся:

• отменной механической прочностью;
• устойчивостью по отношению к коррозии;
• термостойкостью, позволяющей применять продукцию в широком температурном диапазоне;
• устойчивостью при воздействии агрессивных химических составов.

Этими качествами и объясняется широкое распространение и востребованность изделий, которые отличаются высокой стоимостью, вытекающей из необходимости использования для производства громоздкого и дорогостоящего оборудования.

Только бесшовные трубы могут смело использоваться для обустройства водопроводов и трубопроводов, по которым транспортируются агрессивные жидкие составы, так как они никогда не протекут и не поржавеют.

Ассортимент горячекатаных бесшовных труб

Бесшовные горячедеформированные изделия различаются по форме, размерам, материалам и особенностям изготовления. В многообразном ассортименте принято выделять трубы по виду сечения:

• квадратные;
• круглые;
• прямоугольные.

Трубы горячей прокатки могут выпускаться с разной формой сечения

Точность изготовления наружного диаметра изделия может быть:

• обычной;
• повышенной.

По толщине стенки изделия относят к:

• толстостенным – от 12, 5 до сорока миллиметров;
• тонкостенным – шесть-двенадцать миллиметров.

Изделия отличаются длиной:

• немерной – от четырех и до двенадцати с половиной метров;
• мерной – в тех же пределах;
• кратной мерной –с припуском в пять миллиметров на каждый рез;
• приблизительной.

Для изготовления используется сталь:

• легированная;
• углеродистая.

По характеристикам материала, примененного в конструкции, бесшовные горячедеформированные трубы разделяются на пять групп, отличающихся нормированием:

1. А – механических свойств;
2. Б – химического состава;
3. В – механических свойств и химического состава;
4. Г – химического состава и контролем механических свойств на образцах;
5. Д – испытательного гидравлического давления.

Трубы делятся на классы, которые определяют назначение каждого типа горячедеформированных изделий

Бесшовные горячекатаные трубы, выполненные из заготовки в виде цельного слитка, непригодны для использования с целью транспортировки вредных (I, II и III классов), взрывоопасных, пожароопасных веществ, горячей воды и пара.

Важнейшие технические характеристики по ГОСТам 8731-74 и 8732-78

Для всех изделий, включенных в перечень типоразмеров, ГОСТом регламентированы диаметр, длина, толщина и масса погонного метра. В соответствии с классификацией по точности изготовления устанавливается возможность предельных отклонений от номинального диаметра. Установлены (независимо от классификации) предельные отклонения (допуски) по длине и кривизне, толщине стенки. Оговорен ряд нюансов, относящихся к согласованию заказа между потребителем и производителем.

Определены материалы для изготовления – стальные углеродистые и легированные сплавы. В зависимости от качества изделия разбиты на пять групп: А, Б, В, Г, Д. ГОСТом особо оговорено право заказчика потребовать поставки термически обработанных труб. При этом режим термической обработки и нормируемые значения механических свойств устанавливаются на основе утвержденных в установленном порядке нормативно-технических документов.

ГОСТом не допускается наличие на поверхности изделий явных дефектов (трещин, закатов, рванины и плены), нарушающих установленную толщину стенки. При изготовлении труб для последующей механической обработки с целью получения из них деталей возможно установление дополнительных требований к качеству поверхности по согласованию, достигнутому между заказчиком и производителем.

Концы продукции обрезаются строго под углом 90º со снятием заусенцев. Образование при этом фаски допускается при условии ее наклона к оси изделия под углом не менее 70 градусов. При использовании для обрезки труб автогена или плазменной резки размер припуска по длине не может быть меньше двадцати миллиметров на каждый рез.

Обратите внимание! Для труб, которые намечается использовать под давлением, при формировании заказа оговариваются условия работы. Изделия должны подвергнуться испытательному гидродавлению величиной до двадцати атмосфер (по требованию заказчика этот порог может быть превышен).

Высокая востребованность дорогих в изготовлении бесшовных горячекатаных труб объясняется их замечательными достоинствами, позволяющими до определенной степени пренебречь стоимостью изделий. Они напрочь исключают возможность протечек, достигая идеальной герметичности и превосходной антикоррозионной стойкости. Долговечные, надежные, универсальные в применении изделия обладают реальной эстетической привлекательностью и красотой как воплощенной рациональностью.