Труба стальная цельнотянутая. Параметры, которыми характеризуется бесшовная конструкция

Труба цельнотянутая является одним из самых дорогих видов металлопроката. Это объясняется сложностью ее производства. Изделие отличается высокой надежностью и изготавливается в полном соответствии со стандартами. Бесшовные цельнотянутые трубы широко используются в нефтеперерабатывающей, химической промышленности, авиа- и машиностроении, а также в коммунальном хозяйстве.

Цельнотянутые трубы более прочные, чем сварные, но и стоят дороже

Минусы и плюсы цельнотянутых стальных труб

Область применения стальных труб очень обширная, поскольку отсутствие швов влияет на прочностные характеристики изделий – они становятся практически неуязвимыми. Бесшовная конструкция отличается низким линейным расширением, которое вызвано влиянием высоких температур, коррозионной устойчивостью и не боится больших давлений.

Степень теплопроводности зависит от материала изготовления и, как правило, находится на хорошем уровне. Цельнотянутая стальная труба имеет идеально гладкую поверхность внутри, что способствует улучшению пропускной способности. В сравнении со сварным изделием бесшовная конструкция отличается гораздо лучшими показателями прочности и стойкости к внешнему воздействию.

Из недостатков такого типа металлопроката можно отметить отсутствие гибкости толстостенных изделий, что может привести к определенным трудностям при выполнении ремонтно-строительных работ. Кроме того, для производства труб требуется дорогое оборудование, а сама технология очень сложна. В сочетании с дороговизной материалов это приводит к увеличению себестоимости продукции, поэтому в некоторых случаях использовать подобные изделия нецелесообразно.

Бесшовная конструкция: основные виды

Стальная цельнотянутая труба классифицируется в зависимости от стеночной толщины. В случае, когда стенка больше диаметра, бесшовная конструкция называется особо толстостенная. Кроме того, выделяют особо тонкостенные, тонкостенные и просто толстостенные элементы.

Толщина стенки одного из видов бесшовных труб может достигать 10% от величины диаметра

Обратите внимание! Для первого типа характерна толщина стенки, составляющая не более 2,5% от величины диаметра, для второго – от 2,5 до пяти процентов, для третьего – от 5 до 10%.

Также выделяют легкие, усиленные и обыкновенные конструкции. Усиленные варианты труб отличаются повышенной коррозионной стойкостью, а легкие хорошо поддаются гнутью. Наиболее часто встречается бесшовная конструкция стальная, но возможен выпуск изделий из различных сплавов и цветных металлов. Трубы различаются по технологиям изготовления. По этому признаку выделяют холодно- и горячекатаные изделия.

Сферы использования цельнотянутой продукции

Благодаря отличным прочностным характеристикам, бесшовная труба нашла свое применение в большом количестве отраслей человеческой жизнедеятельности, однако основным является монтаж магистралей различного назначения. В газовой и нефтяной промышленности такие изделия используются для транспортировки топлива.

Отсутствие сварного шва и абсолютно гладкая поверхность внутри позволяет применять такие элементы в трубопроводах подачи питьевой воды. Бесшовная конструкция позволяет устраивать магистрали, транспортирующие агрессивные вещества и находящиеся под высокими давлениями и повышенными температурами.

Без таких труб не обходится атомная промышленность. Они используются в судо-, вагоно-, авиа-, тракторо- и машиностроении, например, для решения задачи передачи вращения вала. Бесшовная полая цельнотянутая конструкция необходима при строительстве угольных шахт и буровых вышек.

Ее целесообразно применять при особо сложных эксплуатационных условиях, когда обычный металл и сварочный шов может не выдержать. Монолитные изделия нашли себя также в оборонной промышленности.

Бесшовные трубы незаменимы для магистралей, работающих в сложных условиях, под повышенным давлением или температурой

Стандартизированные требования к размерам изделий

Требования, которые предъявляются к холоднодеформированным изделиям, изложены в стандарте 8734 от 1975 года. По этому документу бесшовная труба может выпускаться немерной или мерной длины. При первом варианте эта характеристика находится в границах 4,5-9 метров, при втором – от полутора до 11,5 м. Предельные отклонения – не больше 1 см.

По согласованию с заказчиком трубы мерной длины можно выпускать от 4 до девяти метров при неизменном значении предельных отклонений. Изделия кратной мерной длины производятся размерами от полутора до 9 м.

Обратите внимание! Обычно продукцию изготавливают в соответствии с толщиной стенки и наружным диаметром, однако, при требованиях заказчика, можно ориентироваться на другие характеристики, например, разностенность и оба диаметра или стенку и внутренний диаметр.

По желанию заказчика предельные отклонения также могут быть комбинированы. К примеру, по диаметру изделие изготавливается обычной точностью, а по толщине стенки – повышенной.

Производители обязаны следить, чтобы ни разностенность, ни овальность труб не выходили за границы допустимых отклонений. В стандарте также приводятся значения кривизны. Для изделий сечением до 8 миллиметров она не должна быть более 3 мм, в пределах 8-10 мм – более 2 мм на 1 м длины, больше 10 мм – более полутора миллиметров.

Бесшовные изделия специального назначения

Существуют бесшовные трубы специального назначения, которые выпускаются в соответствии со стандартом 9941 от 1981 года. Такому типу металлопроката также характерна мерная, кратная и немерная длина. Толщина стенки варьируется от 0,3 до 24 миллиметров, диаметр – от 5 до 250 мм.

Бесшовные трубы выпускаются в мерной и немерной длине согласно стандартам

Возможная кривизна конструкции определяется в зависимости от параметров. К примеру, для изделий сечением выше 5 мм и стенкой от полмиллиметра этот показатель может быть не более 1 миллиметра на метр, а для диаметра более 15 мм и толщиной металла менее 0,5 мм – до 2 мм.

Края металлопроката должны быть без дефектов и обрезаны под 90 градусов. По желанию потребителя на концах можно наносить фаски под сварку. Это допустимо, когда толщина металла больше 5 мм. В этом случае материал изготовления должен соответствовать особым требованиям. Например, химсостав стали регулируется государственным стандартом 5632, причем часть вредных примесей (серы) не может превышать 0,02%.

Поверхность труб должна характеризоваться отсутствием закатов, раковин и трещин. Исключение составляют изделия, которые не прошли зачистку. При этом на них допускаются единичные плены, небольшие вмятины или риски, но исключается влияние этих дефектов на диаметр и стенку элемента.

Нормы для горячедеформированных труб

Горячедеформированные бесшовные изделия должны в полной мере соответствовать нормам, которые оговорены в государственном стандарте 8732 от 1978 года. В этом документе содержатся таблицы с возможными размерами изделий. Горячедеформированная продукция мерной/немерной длины изготавливается от 4 до 12,5 метров. В случае длины кратной мерной возможен припуск, который не превышает 5 миллиметров на каждый рез.

Производство горячедеформированных труб осуществляется в строгом соответствии с ГОСТами

Обратите внимание! Допустимое предельное отклонение составляет +15 мм, если изделие больше 6 м, +10 мм, если труба короче этой длины.

Как и для холоднодеформированных элементов, разностенность и овальность не должны выводить стенку и диаметр за указанные границы. Кривизна труб зависит от толщины металла (все значения соответствуют одному метру изделия). Если она меньше 20 мм, то параметр не может быть выше 1,5 мм; если 20-30 мм – до 2 мм. Для труб с большей толщиной стенки допустима кривизна до 4 мм.

Проверка качества продукции

Бесшовные цельнотянутые трубы повышенного качества в обязательном порядке подвергаются ряду испытаний. После проверки изделий на отсутствие дефектов поверхности при помощи специальных приборов измеряются диаметр, овальность, длина и кривизна.

По документу 10006-80 проводится испытание на растяжение. При этом определяется относительное сужение и удлинение трубы после разрыва, временное сопротивление материала и его предел текучести. Согласно требованиям стандарта 19040-81 бесшовные конструкции испытываются на растяжение при повышенных значениях температур. В этом случае устанавливаются характеристики материала при температурах от 35 до 1200 градусов.

Также все элементы проходят проверку гидравлическим давлением. В нормативном документе 17410 оговорены условия проведения ультразвукового контроля. Если хотя бы один показатель не удовлетворяет нормам, то необходимо проведение повторных испытаний на удвоенном количестве образцов.

Секреты производства труб

Рассмотрим процесс производства горячекатаных труб. Он состоит из нескольких технологических этапов. Сырьем выступают заготовки, которые могут быть непрерывно литыми, кованными, катанными или даже слитками.

Заготовкой для трубы служит цельный слиток стали

Обратите внимание! Выбранный тип элемента влияет на класс прочности и класс готовой продукции.

На начальной стадии заготовки поступают на прессы либо станы, где происходит формирование гильзы. Далее ее диаметр увеличивается до требуемого размера. На этом же этапе происходит выравнивание поверхности будущего изделия. Потом труба поступает на стан горячей прокатки. На завершающем этапе выполняется процесс холодной калибровки. В случае необходимости на трубу наносится резьба.

Формирование гильзы выполняется на станках, которые состоят из конусных или грибовидных валков с односторонним вращением. Они расположены в вертикальной плоскости и характеризуются наклоном в несколько градусов. Благодаря вращательно-поступательному движению сечение заготовки, расположенной между осей, уменьшается, а в осевой части появляется небольшое отверстие. Для увеличения диаметра требуется специальная оправка.

Корректировка параметров изделий при изготовлении

Оправка установлена между валами, а гильза из металла насаживается на нее во время следующих проходов. Смещение конструкции можно избежать при помощи неповоротных роликов и направляющих линеек. Для корректировки диаметра трубы существуют разные автоматические установки. Их работа производится по такому принципу: оправка в калибр вставляется так, чтобы оставался зазор, равный стеночной толщине будущего изделия. Далее бесшовная конструкция подвергается прокатке, а оправка каждый раз разворачивается на прямой угол. Для того чтобы труба поступила на оправку, необходимо опущение нижнего ролика установки. После занятия заготовкой нужного места ролик помещается в свое исходное положение.

Холоднодеформированная труба производится на основе горячекатаной заготовки, нагрев которой выполняется до небольших температур. Будущая труба проходит процесс волочения, во время которого происходит ее вытягивание, регулируется диаметр и уменьшается стеночная толщина. Такие элементы отличает высокое качество поверхности. Антикоррозионные свойства труба обретает путем цинкования. Тонкий слой цинка способствует появлению защитной пленки на поверхности металла, которая препятствует его контакту с О₂ (кислородом) и его проникновению вглубь. Изделия, обработанные подобным образом, не нуждаются в грунтовке либо покраске.

Цельнотянутые трубы являются незаменимыми элементами конструкций, эксплуатируемых в сложных и агрессивных условиях. Их параметры во многом превосходят прочностные характеристики изделий со швом.