Производство металлических, пластиковых, бетонных, керамических и стеклянных труб: как это происходит

Трубы — это изделия, которые представляют собой вид замкнутого сварного профиля с постоянным сечением. Из них формируют различные коммуникационные системы. Кроме этого, их используют и в других всевозможных целях в строительстве (например, трубный фундамент). На сегодняшний день существует множество разновидностей труб по материалу изготовления. Все они отличаются по способу производства и назначению.

Производство каждого типа труб имеет свою технологию и особенности

Сферы использования разных типов труб

До недавних пор материалом для труб служили различные металлы. Стальные, чугунные, медные и прочие изделия широко использовались в коммуникациях и других областях. Однако с развитием промышленных технологий стали появляться изделия, выполненные из различных полимерных соединений, что привело к большим изменениям в этом сегменте рынка.

Пластиковые трубы имеют ряд неоспоримых преимуществ перед металлическими аналогами: производство и стоимость таких изделий дешевле, отличаются высокими антикоррозийными показателями и имеют долгий срок службы. Они просты в транспортировке и монтаже и имеют эстетичный внешний вид.

Однако использование пластмассовых труб не всегда возможно из-за тех или иных обстоятельств. Как пример, применение изделий из полимерных материалов для хозяйственных газопроводов категорически запрещено. Это связано с тем, что конструкция, транспортирующая газ, должна отличаться высокими прочностными характеристиками. Поэтому газопроводы внутри помещений монтируются только из металлических труб.

Для устройства магистралей, работающих в экстремальных условиях, можно применять только трубы, изготовленные из стали

Обратите внимание! Во всех случаях, когда необходима высокая прочность коммуникации, используют металлические детали. Это связано с тем, что, несмотря на все свои плюсы, пластиковые изделия не могут похвастаться очень высокой прочностью. Изготовление трубопроводов, которые требуют определённых технических характеристик по ГОСТу, из таких изделий запрещено.

В зависимости от назначения можно выделить основные эксплуатационные области этих изделий:

• по трубам осуществляется транспортировка различных сред. Агрегатное состояние среды может быть жидким или же газообразным;
• использование в качестве защитного кожуха для различных коммуникаций. Наиболее часто их используют для защиты кабелей и различной проводки;
• использование в качестве опор магистральных трубопроводов;
• для бурения и укрепления скважин;
• для водопроводов (хозяйственных и технических);
• для газопроводов;
• для канализационных коммуникаций;
• для дымоходных конструкций;
• для вентиляционных систем.

Можно перечислить лишь наиболее распространённые способы использования различных труб. Однако это далеко не все области, в которых применяются коммуникации из этих изделий.

Виды труб

Разновидностей труб для трубопроводов огромное множество. Они могут отличаться по способу производства, материалу, форме сечения и т. д. Производство труб осуществляется только на промышленном оборудовании, которое позволяет достичь высоких показателей качества продукции.

Производство трубных изделий — сложный процесс, который может проходить только в промышленных условиях

В зависимости от материала, использованного для производства трубы, выделяют несколько основных видов этих изделий:

• металлические;
• пластмассовые;
• керамические;
• стеклянные;
• бетонные.

Несмотря на тот факт, что трубопроводы могут производиться из различных материалов, наиболее популярными являются изделия из металла и пластика, а также их комбинированные аналоги (металлопластиковые).

По форме сечения выделяют 4 основных вида труб:

• с круглым сечением;
• с прямоугольным сечением;
• с квадратным сечением;
• с овальным (овоидным) сечением.

Наиболее популярными являются изделия, которые имеют круглое сечение. Востребованность таких изделий обусловлена тем, что круглая форма не влияет отрицательно на пропускные показатели. Технологии производства разных видов труб отличаются. Это связано с тем, что каждый материал требует индивидуального подхода.

На сегодняшний день значительную часть рынка занимают трубы, производимые из различных полимеров

Технологии производства металлических труб

Изготовление металлических труб, несмотря на растущую популярность полимерных изделий, является очень востребованным на сегодняшний день. Без металлических труб сложно представить многие сферы человеческой жизни. Такие изделия различают по двум основным факторам: показателю сечения и предназначению.

Диаметр металлопрокатных труб колеблется от 30 до 530 мм, а их длина может составлять от 4 до 12 м. Сечение может иметь разную форму. Наиболее популярными материалами, из которых изготавливают металлические трубопроводы, являются: сталь, чугун, медь. Однако самыми востребованными считаются стальные изделия. Крупные металлургические комбинаты занимаются производством металлических изделий, имеющих разные технические характеристики. Для того чтобы изготовить металлическую трубу используют специально оборудование — трубопрокатные станки.

Рассмотрим три основных метода, с помощью которых производят металлические трубы:

• электросварной.
• горячекатаный;
• холодный деформационный.

Сварные изделия классифицируются по способу сварки на:

• прямошовные, произведённые с помощью высокочастотной сварки;
• прямошовные, произведённые с помощью электродуговой сварки;
• изделия с винтообразным швом.

Стальные сварные трубы могут иметь спиралевидный шов, такие изделия прочнее, тем прямошовные

Технология производства, подразумевающая сваривание, является очень популярной и включает в себя 3 основных этапа:

1. Сварку свёрнутого в рулон металлического листа.
2. Профилирование.
3. Калибровка.

Важно! На каждом этапе изготовления металлических труб в обязательном порядке проводится необходимый контроль качества. Кроме этого, готовые детали проходят проверку, которая сравнивает показатели прочности и герметичности с нормами ГОСТ.

Показатели наружного сечения прямошовных изделий варьируются от 14 до 120 мм, а детали с винтообразным швом могут иметь наружный диаметр до 1500 мм.

Второй популярный способ, посредством которого изготавливают металлические изделия — горячекатаный. Он включает в себя такие этапы:

1. Подогрев заготовки до нужной температуры.
2. Прошивка.
3. Прокатка.

Толщина стенок такого металлопроката варьируется от 25 до 45 мм. Использование горячекатаного метода требует соблюдения всех необходимых технических требований. Продукция, выпускаемая любым из способов, регламентируется ГОСТом.

Метод холодной прокатки подразумевает использование прокатного станка, оснащенного вальцами, которые и формируют трубу

Метод холодной деформации включает в себя:

1. Холодная прокатка.
2. Волочение.

Для этого метода используется горячекатаная заготовка. Холодная деформация позволяет уменьшить площадь поперечного сечения и увеличить степень вытягивания (приблизительно в 9 раз). Показатель наружного сечения в этом случае может быть от 20 до 140 мм, а толщина стенки — 0,5–12 мм.

Технология производства пластиковых труб

Изготовление трубопроводов из пластика подразумевает использование определённого полимера, который перерабатывают и после, придают ему нужную форму. Нужное сырьё первую очередь подготавливают к переработке, а затем производят из него детали для трубопроводов необходимой конфигурации. Метод, с помощью которого из первичного сырья выполняют детали для трубопроводов, называется экструзией.

Рассмотрим основные этапы производства пластиковых труб:

1. Подготовка. Этот этап включает в себя перемешивание и измельчение сырья.
2. Подогрев. На этом этапе полимерную массу пропускают через несколько температурных камер, что позволяет выполнить нагрев постепенно.
3. Формирование заготовки. Оно производится в специальном оборудовании — экструдере. Подогретое сырье закачивается в камеру экструдера, где проходит через формирующий элемент — фильеру.
4. Охлаждение. Охлаждают полученную заготовку с помощью горячей воды.
5. Калибровка. На этой стадии деталь подвергается обработке в вакуумном калибраторе, после чего она приобретает окончательный размер и форму.

Полезная информация! От типа начального сырья зависит, какие характеристики будут у детали. А также то,  в какой области она будет эксплуатироваться.

Полимерные трубы изготавливаются на специальном оборудовании — экструдере, а сам процесс носит название «непрерывная экструзия»

На сегодняшний день пластиковая продукция представлена несколькими основными полимерами:

• полипропилен (ПП);
• поливинилхлорид (ПВХ);
• полиэтилен (ПЭ).

Обзор полимерных материалов

Полипропилен. Полипропиленовые трубы могут быть изготовлены из такого сырья:

• ПП + рандом-сополимер;
• ПП+ гомополимер.

Первый материал получается путём сополимеризации пропилена и этилена в нужных пропорциях. На выходе получаются белые гранулы, которые маркируются PPRC. Из таких гранул изготавливают трубы и фитинги. Как правило, такой метод используют европейские компании. Из комбинации ПП с гомополимером изготавливают канализационные трубы и различные комплектующие элементы к ним. Такой материал отличается низкой прочностью и подходит только для монтажа внутренних безнапорных (самотёчных) канализационных коммуникаций.

Поливинилхлорид. Сырьё, которое используют для производства ПВХ труб, представляет собой гранулированный полимер, с различными добавками:

• катализаторами, которые влияют на скорость реакции полимеризации;
• ингибиторами, замедляющие ненужные процессы;
• стабилизаторами, позволяющие добиться нужных технических характеристик конечного изделия;
• пластификаторами, которые придают пластичность деталям;
• красителями, позволяющие получить деталь нужной окраски.

Промышленность не стоит на месте и технологии производство постоянно усовершенствуются. Не так давно в производстве труб из ПВХ стали использовать двухосноориентированый метод, который может быть двух типов:

• двухстадийный периодический;
• однолинейный.

ПЭ трубы чаще всего производятся из полиэтилена низкого давления (ПНД)

Полиэтилен. Такая продукция по большему счёту представлена полиэтиленом низкого давления (ПНД). Для того чтобы получить такую трубу, используют специальное сырьё. Оно может быть двух марок:

• ПЭ-80;
• ПЭ-100.

Изделия из этих материалов отличаются довольно высокой прочностью, что позволяет расширить их эксплуатационную область.

Производство керамических труб

Технология производства керамических труб включает в себя то же оборудование, что и при выполнении кирпича. На глиноформирующем оборудовании выполняется вакуумная обработка и уплотнение материала. Такой способ можно считать пластичной формировкой.

Сам процесс состоит из нескольких этапов:

1. Размол глины, в результате чего разбиваются нежелательные комья;
2. Подмешивание специальных добавок, которые влияют на прочностные характеристики конечного изделия;
3. Подготовка материала для формирования деталей;
4. Формирование детали.
5. Формирование соединительного элемента — раструба.
6. Обрезка детали до получения необходимой длины.
7. Сушка детали.
8. Обжиг глиняной трубы.
9. На последнем этапе на изделия наносят специальную глазурь.

Процесс сушки выполняется в специальных сушилках, которые называют туннельными. Обжиг, в свою очередь, проводится в туннельной печи. Глазуровка выполняется посредством погружения глиняного изделия в бассейн с глазурью.

Производство бетонных труб

Изготовление трубопроводов из бетона проводится с использованием нескольких технологий. Рассмотрим их:

• метод с использованием центрифуги;
• виброформирование;
• радиальное прессование;

Наиболее популярным методом считается виброформирование. Это связано с тем, что такой способ имеет ряд преимуществ:

• высокая скорость уплотнения бетона;
• однородность материала;
• трубы, произведённые с помощью виброформирования, отличаются высокими прочностными характеристиками;
• такое производство можно полностью автоматизировать.

Процесс центрифугирования подразумевает использование специальной центрифуги. Бетон, во время вращения формы, равномерно распределяется по её внутренним стенкам, тем самым сформировывая трубу.

Полезная информация! Наиболее качественная продукция получается при комбинировании методов (например, совмещение центрифугирования с вибропрессованием).

Бетонные трубы выпускаются в очень широком ассортименте и такие изделия пользуются популярностью во многих сферах строительства

Радиально-прессовый метод проходит с использованием пресса, который вращается в радиальном направлении, распределяя и прессуя бетон. Кроме этого, в процессе вращения происходит затирка внутренних стенок детали.

Производство стеклянных труб

Изготовление стеклянных труб производится посредством механизированных методов. Ручные способы, которые были очень популярны ранее, вытеснены новейшими методами.

Существует три основных способа, с помощью которых выполняются стеклянные трубы:

1. Изделия с показателями сечения до 50 мм изготавливаются с помощью горизонтального вытягивания (ГВТ).
2. Детали с показателями сечения больше 50 мм производят с помощью вертикального вытягивания вверх.
3. Детали с показателями сечения больше 50 мм выполняют с помощью вертикального вытягивания вниз.

Стекла, которые используют для изготовления труб, как правило, варят в ванных печах. Работа таких печей отличается непрерывностью процесса.

Разнообразие труб позволяет выбрать изделие, максимально подходящее не только по техническим параметрам, но и цене. Благодаря новым технологиям и материалам можно значительно снизить затраты на монтаж как промышленных, так и бытовых трубопроводов.