Нержавеющая труба бесшовная: особенности и свойства изделия

Нержавеющая бесшовная труба – один из видов трубного проката, который получается из нержавеющей высоколегированной стали и не имеет сварного соединения. Поперечное сечение изделий может иметь разную форму: круглую, квадратную, прямоугольную, овальную и др. Бесшовная труба обладает необходимой крепостью, жесткостью и долговечностью, а также повышенным уровнем технических и эксплуатационных характеристик.

Бесшовные трубы из нержавеющей стали отличаются высокой прочностью и износостойкостью

Типы бесшовных изделий

Металлопрокат данного типа выполняется из легированных, углеродистых или низколегированных сталей. По методу производства бесшовная нержавеющая труба бывает:

• холоднокатаная;
• горячекатаная.

Во втором случае происходит нагрев заготовки. У горячекатаной трубы более толстые стенки, составляющие до 32 мм, а диаметр может доходить до 32,5 см. Холоднокатанные бесшовные изделия являются более тонкими и выпускаются с меньшими диаметрами.

Получение бесшовных нержавеющих труб обеспечивается производственным процессом с последовательным выполнением:

• проката;
• прессования;
• ковки;
• волочения;
• центробежного литья.

Бесшовные трубы различаются диаметром и толщиной стенок

Область применения изделий зависит от типа их поверхности: необработанные, зеркальные и шлифованные. Цельные бесшовные трубы нет необходимости красить либо грунтовать. Сварные и бесшовные изделия по значению отношения толщины их стенки к диаметру классифицируются на особотонкостенные, тонкостенные, толстостенные, особотолстостенные.

Согласно стандартам, для производства бесшовных труб могут быть использованы 20 сплавов, обладающих коррозионностойкими свойствами.

Марки стали для бесшовных труб

Самой востребованной сталью, отличающейся коррозионной стойкостью, которая используется для изготовления труб, является марка 12х18н10т. Она содержит легирующие добавки, такие как хром, титан или никель. Зачастую изделия из стали марки 12х18н10т применяются при прокладке водопроводов для горячей, холодной воды, поскольку они не оказывают негативного влияния на качество и состав питьевой воды.

Обратите внимание! Относительное удлинение таких труб должно быть не менее 40%, а сопротивление разрыву – 529 Н/мм² (по ГОСТ 9940).

Такие изделия могут иметь разную форму среза. Некруглые сечения используются для создания разных металлоконструкций, для производства предметов интерьера, а также внутренней отделки всевозможных помещений.

Сталь марки 10х17н13м2т обладает высокой устойчивостью к влиянию кислотных сред. Такое свойство сохраняется при долговременном воздействии температур до 600 °С. Трубы из этого материала широко используются в химической, пищевой и медицинской отрасли. Они отлично свариваются, образуя герметичный и надежный шов, что определяет их длительный срок эксплуатации.

Стальные трубы бывают с сечением самых разных форм и их используют даже в качестве декоративных элементов в самых разных сферах

Изделия 06ХН28МДТ применяются для долговременной эксплуатации в металлургии, нефтехимии, на производствах при работе с кислотами, находящимися под высокой температурой.

Высоколегированная сталь 10Х23Н18 придает трубам уникальные свойства по жаростойкости и жаропрочности. Такие изделия широко применяются при производстве камер сгорания, высокотемпературных трубопроводов, котлов и другого оборудования, работающего при температурах до 1100 °С.

Этапы производства изделий

Технологический процесс производства бесшовных труб очень трудоемкий и сложный. Он требует значительных затрат сырья и энергии. Все вещества, используемые в нем, должны быть высококачественными, поскольку их свойства и характеристики перейдут на продукцию. Также требуется очистка металла от примесей.

Трубы изготавливаются на высокоточных автоматизированных станках. На начальном этапе в специальной печи нагревается заготовка. После достижения температуры красного каления она направляется на прессовально-прошивной стан. Для придания формы специальные формирующие элементы воздействуют на заготовку. Обработка горячего металла не предполагает появление разрывов или деформаций в неверном направлении. Остыв, он будет сохранять полученную форму.

Далее происходит раскатка трубы до требуемой длины, формирование внутреннего, наружного диаметра и толщины стенок. Изделия остывают и калибруются в специальной ванне. Некоторые трубы проходят дополнительный процесс закалки, при котором они нагреваются, а потом мгновенно охлаждаются. Такая процедура приводит к перестройке молекулярной сетки и придает необходимые свойства.

Технология производства бесшовных труб сложна, трудоемка и требует использования только качественного сырья

На завершающем этапе трубы нарезаются на отрезки требуемой длины и маркируются.

Характеристики труб

Бесшовные трубы из нержавеющей стали обладают высокой коррозионной устойчивостью и прочностью. Благодаря отсутствию сварных соединений у них не бывает местной околошовной коррозии. Такие трубы значительно лучше, чем другие, противостоят высокому и повышенному давлению, агрессивным влияниям внутренней среды, а также применимы в самых разных условиях (например, при повышенных или пониженных температурах, в помещениях с высокой влажностью).

Обратите внимание! Нержавеющие трубы не окисляются. Они не влияют на биологический и химический состав веществ, которые по ним перекачиваются.

Изделия характеризуются способностью к самовосстановлению, если имеются незначительные повреждения на их поверхности, а также невозможностью протекания либо выхода летучих субстанций. Бесшовная труба имеет ряд преимуществ перед электросварной:

• разная толщина стенок в зависимости от типа трубы;
• отсутствие шва – потенциально слабой точки;
• одинаковая прочность по всей длине.

Для расчета веса нержавеющей трубы применяется теоретическая формула, имеющая вид:

М= l*(d-a)*ρ*π*a,

где l – длина трубы (метры); ρ – плотность нержавеющей стали (7480-8000 кг/м3); d – наружный диаметр (метры); a – толщина стенки трубы (метры); π – постоянная (3,14). Плотность сплава 12Х18Н10Т составляет 7,9 г/см3.

На сварной трубе хорошо виден шов — место соединения стального листа, на бесшовной трубе этот след отсутствует

Размеры бесшовных труб

Горячедеформированные нержавеющие рубы изготавливаются по толщине стенки и наружному диаметру согласно ГОСТ 9940-81, тепло- и холоднодеформированные изделия – ГОСТ 9941-81. Стандартами определяется и сортамент данных труб. Основным отличием между этими двумя стандартами является разница в механических характеристиках бесшовных труб, которые обусловлены различными методами их изготовления.

Горячедеформированные нержавеющие изделия изготавливаются такой длины:

• немерной: от 15 до 100 см;
• мерной: в границах немерной, допустимо предельное отклонение до +15 мм;
• кратной мерной: в границах мерной с учетом припуска по 5 мм на каждый рез, допустимо предельное отклонение по длине до +15 мм, минимальное значение кратной длины составляет 300 мм;
• ограниченной: в границах мерной с допустимым предельным отклонением 500 мм в большую или меньшую сторону.

Горячедеформированные, тепло- и холоднодеформированные нержавеющие трубы производятся из марок стали, химическая структура которых согласовывается с ГОСТ 5632. Допускается введение микродобавок редкоземельных металлов. Количество серы, содержащейся в стали, которая используется для производства труб, не должно быть больше 0,02%.

Теплодеформированные и холоднодеформированные нержавеющие трубы изготавливаются немерной длины со значениями, представленными в таблице.

Таблица 1

Выпуск изделий немерной длины и кратной мерной аналогичен требованиям к горячедеформированным трубам.

Бесшовные трубы поставляются отрезками, длина которых зависит от толщины стенок изделия

Требования к изделиям из нержавейки

Нормативные документы определяют, что нержавеющая бесшовная труба, изготовленная из стали 12х18н10т должна обладать пределом текучести не меньше 216 МПа и плотностью 7,95 г/см³. В сплаве она содержит титан, который придает отличные антикоррозионные свойства, а содержащийся углерод позволяет в значительной мере повысить твердость изделия.

Обратите внимание! Минимальная толщина стенок горячедеформированных изделий может составлять 0,12 мм, согласно ГОСТ 10498-82.

Требования к длине особо тонкостенных труб приведены в таблице.

Таблица 1

Нержавеющие трубы могут работать при значениях температуры внутренней жидкости в обычных условиях до 800 °С, в агрессивных средах – до 350 °С. Также характеристики зависят от элементного состава сталей: холодостойкие, ударопрочные, нержавеющие жаропрочные, твердосплавные и др.

Относительно кривизны трубного проката, то на любом участке длиной 100 см она не должна быть больше:

• 1 мм (для труб любых диаметров с толщиной стенки полмиллиметра и более);
• 2 мм (для труб с диаметром, превышающим 15 мм и толщиной стенки менее полмиллиметра).

Резка изделий должна выполняться под прямым углом с обязательной зачисткой концов от заусенцев. Наружная и внутренняя поверхности не должны иметь трещин, рванин и закатов. Необходимо, чтобы трубы имели светлый цвет.

Качественная труба не должна иметь визуальных дефектов как снаружи, так и внутри

Применение бесшовных труб

Нержавеющие изделия имеют специфические качества, формирование которых происходит с помощью разных методов обработки. К ним относятся, например, прокатка труб, находящихся в горячем виде, и последующая термообработка, холодная деформация с приданием прочности и т. д.

Нержавейка является очень долговечным и практичным материалом, который не поржавеет и не потускнеет с годами. Все детали и конструкции из него имеют долговременные эксплуатационные сроки. Трубы толстостенные имеют широкий диапазон применения, включающий в себя такие области:

• детали газо-, нефтепроводов для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности;
• трубы паропроводов конденсационных электростанций, паровых котлов высоких давлений;
• биметаллические трубы, имеющие внутренний износостойкий слой для выполнения транспортировки пульпы с содержанием алмазов, гидротранспортировки рудных материалов, а также производства деталей насосов;
• трубы, применяемые в строительстве.

Тонкостенные изделия используются:

• в пищевом производства, которые обладают высокими гигиеническими характеристиками;
• в медицине;
• судо-, авто- и авиастроение;
• для подачи горячей и холодной воды;
• в системах отопления.

Также бесшовная труба может выступать как предмет дизайна либо элементы мебели.

Бесшовные трубы соединяют при помощи сварки, но при необходимости на ней нарезают резьбу; такое соединение требует уплотнения

Виды соединения труб из нержавейки

Из нержавейки бесшовные трубы соединяются сваркой, которая может быть автоматической, полуавтоматической и ручной. Существуют несколько технологий: TIG, HF и Laser. Первый вариант – это сварка электродом из вольфрама в среде инертного газа. Полученный шов характеризуется плотностью, однородностью, отсутствием раковин и пустот. По прочности сварной шов не уступает основному материалу.

Обратите внимание! Генератором тепла, которое необходимо для сварки, является дуга, образующаяся между изделием и электродом. В зону сварки изнутри и снаружи трубы поступает газ, который защищает шов от окисления.

HF – сварка высокочастотным током, которая позволяет получить шов с несколько меньшими прочностными характеристиками, чем у тела трубы. Это объясняется ограниченностью зоны плавления и отсутствием зоны термического раздражения, что приводит к неоднородности шва. Такая технология менее затратна.

Технология сварки лазером позволяет сберечь прочностные показатели шва TIG, а также уменьшает зону плавки, благодаря чему происходит лучшая поверхностная обработка шва. Это важно для труб, применяемых в химической и пищевой промышленности. Обычно лазерная сварка используется в сочетании со сваркой TIG и плазменной.

Популярность бесшовных труб из нержавеющей стали объясняется важными эксплуатационными параметрами, расширенными температурными границами их применения, высокими прочностными свойствами.