Бесшовная труба: какая бывает, и как производят? Характеристики, применение и эксплуатация металлических стальных труб

Производство бесшовных труб

Технология создания отличается сложным производственным процессом. Потому изделие обладает высокой стоимостью. Для этого используется цилиндрическая заготовка на основе монолитного материала.

Виды изготовления:

1. Горячая прокатка на специальном оборудовании.
2. Методом холодной деформации.

Любой вариант упрощает сварку, клепание материала либо резку.

Горячекатаная бесшовная труба

Допускается использование стали 3 видов: легированная и низколегированная, углеродистая вариация материала.

Особенности технологии:

• Используется монолитная заготовка с цилиндрической формой. Нагревается до старта кристаллизации металла. Для этого требуется не менее 60 градусов. Появляется пластичность для последующей работы;
• На основе прошивочного станка создаётся пустотелая заготовка в виде цилиндра;
• Благодаря вальцовке создаётся требуемая круглая форма с задуманными размерами;
• Заготовка охлаждается в воде;
• Методом вальцовки выполняется калибровка;
• Труба нарезается на комфортные размеры. Это необходимо для транспортировки и упрощённого монтажа.

Горячее и холодное деформирование

Как изготавливают металлические трубы с применением методики горячей прокатки? Технологический процесс подразумевает определенные финансовые затраты, по этой причине стоимость этих труб в итоге оказывается весьма внушительной.

Первые этапы подразумевают выполнение подготовительных работ. Заготовка представляет собой элемент с проделанной полостью стандартной длины и сечения. В качестве материала для изготовления применяется специальная марка стали.

Процесс горячего деформирования имеет такие особенности:

• Перед прокаткой заготовка раскаляется до температуры не доходящей до начала процесса кристаллизации металла с допустимым превышением в 50-60 градусов. Заготовка становится более пластичной, но все-еще сохраняет свою форму и не плавится;
• На следующем этапе выполняется образование гильзы, изготавливаемой при помощи специальной сверлильной установки, способной пробурить в заготовке отверстие необходимого диаметра и глубины. Прошивочный пресс позволяет получить готовый пустотелый цилиндр из предварительно раскаленной металлической заготовки. Однако это изделие только напоминает трубу по визуальным характеристикам;
• В процессе прокатки гильза размещается на специальном станке оборудованном несколькими валиками. Гильза, установленная между валиками, постепенно вытягивается в нескольких направлениях;
• Необходимая форма изделия достигается после выполнения вальцовки, размеры трубы регулируются при горячей деформации. Контроль диаметра изготавливаемой трубы выполняется при помощи ограничительного элемента;
• При погружении в воду выполняется охлаждение раскаленной стальной трубы, затем выполняется окончательная калибровка через несколько вальцев.

Некоторые процедуры из вышеперечисленной последовательности могут выполняться несколько раз, чтобы получить изделие необходимой формы.

На завершающей стадии процесса обработки трубы нарезаются на изделия необходимой длины.

Технология холодного деформирования подразумевает две основных отличительных особенности:

1. Процедура охлаждения выполняется после того, как заготовка выходит из прошивочного станка.
2. Предварительная калибровка трубы должна выполняться только в холодном состоянии.

Когда выполняется финишное вальцевание, гильза обжигается, раскаляется до температуры, при которой начинается процесс рекресталлизации металла.

Плюсы и минусы бесшовной трубы

Сложно найти существенные недостатки. Потребитель отмечает высокую стоимость. Но большинству важны технологические особенности — отсутствие шва хорошо либо плохо?

Именно это считается основным преимуществом. Бесшовная труба отличается увеличенной прочностью и практически идеальной герметичностью на всей протяжённости.

Другие преимущества:

• Сравнительно небольшая масса;
• Увеличенная износоустойчивость.

Благодаря этому изделие применяется в разных сферах и даже авиастроении.

Назначение бесшовных стальных труб

Бесшовные трубы из-за своей впечатляющей прочности и устойчивости к различным нагрузкам применяются практически во всех отраслях промышленности. Например, они востребованы при добыче полезных ископаемых, в частности, нефти и газа, для транспортировки этих веществ на большие расстояния. Трубы применяются и в конструкции бурильных установок. В угольной промышленности с их помощью выводится лишний пар под давлением. Во всех этих вариантах применяются горячекатаные трубы, отличающиеся высокой прочностью. Во всех областях машиностроения без них также не обойтись. Трубы используются в конструкции самолетов, автомобилей, кораблей, станков, в военной промышленности. Главной причиной широкого использования этого вида металлопроката является беспрецедентная среди аналогов устойчивость к внутреннему давлению.

Для таких трубопроводов выбирают только бесшовные трубы благодаря их прочности

В зависимости от назначения бесшовные стальные трубы делятся на 6 классов:

• 1 класс. Такие трубы рассчитаны на прокладку ирригационных систем, электрических линий, а также транспортировку газообразных смесей и различных жидкостей. Также из такого проката можно собирать ограждения, строительные леса и другие подобные конструкции.
• 2 класс. Это прокат для магистральных трубопроводов, по которым могут идти вода, нефть, газ, твердые тела, топливо и нефтепродукты.
• 3 класс. Такие трубы применяются в средах с высокими нагрузками давления и температур.
• 4 класс. Изделия используются в нефтедобывающей промышленности в качестве вспомогательных элементов, частей бурильных и обсадных конструкций.
• 5 класс. Это трубопрокат, который используется в качестве элементов конструкций мачт, вышек, кранов или опор. Также из таких труб делают части мебели.
• 6 класс. Трубы для различных отраслей машиностроения. Их применяют для изготовления цилиндров, поршней, подшипников. Также из них делают резервуары для больших нагрузок давления и кольца валов.

Такое деление значительно облегчает выбор трубопровода для конкретного производства. Но все же, чтобы купить бесшовные трубы, лучше обратиться за консультацией к специалистам. В большинстве случаев это поможет сэкономить время.

Сфера применения бесшовных труб

Благодаря совершенным характеристикам бесшовные трубы выделяются из числа прокатных металлоизделий.

Где используются:

• Добыча сырой нефти;
• Машиностроение;
• Химическая промышленность;
• Монтаж коммуникаций ЖКХ;

Для облегчения и обеспечения надёжности, безопасности различных строительных работ, но высокий уровень прочности на разрыв, облегченная масса обеспечили востребованность в судостроении.

Стандарты и доступный ассортимент

Чтобы упорядочить и обеспечить качество продукции решено ввести ГОСТы на основе нескольких критериев:

• Предусматривается повышенная либо стандартная точность изготовления;
• Бывают толстые, толстостенные, тонкостенные либо очень тонкие виды;
• По длине бывают мерные либо немерные бесшовные трубы.

На основе государственных стандартов классифицируются цельнотянутые бесшовные трубы двух, главных, классов. Это ГОСТ 8732-78 и 8734-75. Остальные сортаменты применяются значительно реже. Но, иногда, встречается ГОСТ 8731 74.

Труба ГОСТ 8732-78

Используется на основе горячего проката либо процесса деформации. Диаметр стальной трубы данного типа предлагается от 2 до 55 см. Стенки могут обладать максимальной толщиной до 75 мм, но не менее 25 мм. Допускается максимальная длина в 12,5 метров.

Другие особенности:

• Главное отличие данного вида бесшовной трубы в устойчивости к износу;
• Выдерживают значительное физическое давление.

Благодаря надёжности и прочности эксплуатируются для прокладки газопроводов либо трубопроводов для транспортировки различных жидкостей, в том числе нефти, газа без дополнительного усиления трубы.

Преимущества

Естественно, основной отличительной особенностью и преимуществом цельных труб считается отсутствие каких-либо швов. Эта особенность снижает вероятность возникновения повреждений, повышает устойчивость к механическим воздействиям.Горачекатные трубы, изготовленные из толстых металлических листов, отличаются высокой устойчивостью к воздействию коррозии. Однако подобные изделия не отличаются особой гибкостью в процессе выполнения ремонта или монтажа каких-то конструкций.

Это имеет большое значение, поскольку установка не принесет должного результата.Горачекатаные трубы считаются буквально идеальными материалами для возведения различных коммуникаций.При использовании разных видов соединений могут создаваться всевозможные конструкции и проектные сооружения. При этом требуется строгое соблюдение существующих технологий соединений и правил установки. Горячекатные цельнотянутые изделия, благодаря высокому показателю прочностных характеристик, замечательно подходят для оборудования разных видов систем с высоким показателем внутреннего давления.

Труба ГОСТ 8734 75

Данный государственный стандарт используется для классификации труб созданных на основе холодного деформирования. Выделяется возможностью изготовления мелкого диаметра в районе 5 — 250 мм и уменьшенной толщиной стенок 0,3 — 24 мм.

Важно: Несмотря на значительно уменьшенные габариты различные тесты доказали, что характеристики прочности, износостойкости, не хуже, чем у изделий горячего проката.

Кроме этого, 8734-75 выделяется повышенной пластичностью без потери прочности либо устойчивости к искривляющему моменту.

Чем электросварные трубы отличаются от бесшовных?

Переходим к ответу на вопрос, поставленный в самом начале. Основные различия между бесшовными и электросварными трубами можно объединить в несколько категорий.

Внешний вид

Бесшовные изделия производятся из стальных заготовок или слитков цилиндрической формы. К качеству заготовок предъявляются повышенные требования, потому что внешние дефекты в дальнейшем не устранить в ходе горячей прокатки. Можно уменьшить толщину стенки, но это позволяет лишь частично нивелировать недостатки сырья.

Для производства электросварных труб используются холодно- или горячекатаные листы. За счет этого внешний вид поверхности будет лучше, чем у бесшовных аналогов.

Технология производства

Сформовать бесшовную трубу можно лишь однократно при прокатке. Для изготовления сварного трубопроката используются сразу несколько технологических процессов – изгиб, холодная или горячая прокатка, сварка. Такая универсальность позволяет заметно расширить диапазон технических характеристик готовой продукции.

Эксплуатационные качества

За счет отсутствия уязвимых участков бесшовные трубы способны выдерживать более высокое давление. Они обладают большим сопротивлением, поэтому широко востребованы в тепловой промышленности и других отраслях, в которых применяются котлы высокого давления.

Сварные аналоги более уязвимы к высокому давлению (предельно допустимый уровень на 20% ниже). Основные сферы использования – аэрокосмическая промышленность, производство автомобилей.

Ассортимент размеров

Максимальный наружный диаметр у бесшовной трубы – 508 мм. Многие производители учитывают особенности оборудования и не превышают показатель в 400 мм: изделия большего диаметра производятся в индивидуальном порядке. Что же касается электросварных аналогов, то диапазон размеров очень широк: от 48 до 2540 мм.

Цена

Ранее мы отмечали, что бесшовные изделия стоят дороже, чем электросварные. Это объясняется технологией изготовления, более строгими требованиями к сырью и особенностями оборудования. В целом цена на трубы очень подвержена колебаниям рынка металлопроката, поэтому реально приобрести бесшовную продукцию даже дешевле сварной.

Труба ГОСТ 8731 74

Это редкий вид стандарта качества. Он активно применялся, но сейчас не популярен.

• В любом случае все виды бесшовных труб считаются качественными только, если могут выдержать воздействие значительной температуры либо давления.
• Потому метод изготовления считается вторичным. Главное это обретенные характеристики.
• Чтобы изделие получилось действительно хорошим выгоднее всего опираться на прокатный станок.

Важно осознать, что разные способы изготовления влияют не только на характеристики, но и стоимость. Чем выше качество бесшовной трубы тем дороже она оценивается.

Как делают горячекатаные трубы?

Производство горячекатаных (их еще называют горячедеформированными) бесшовных труб осталось в принципе таким же, как и в XIX веке. Круглая заготовка

подвергается воздействию валков, после которого в ее осевой части образуется небольшое отверстие.

Затем при помощи специальной оправки, установленной между валками площадь отверстия увеличивается до необходимых размеров, а его поверхность выравнивается. Чтобы удержать заготовку в нужном положении применяются направляющие линейки и непроводные (принудительно не проталкивающие) ролики.

Следующим этапом идет обработка на обкатном стане, это промежуточная операция перед окончательной обкаткой. Далее изделие поступает на непрерывный стан горячей прокатки. И последней стадией выступает холодная калибровка готовой продукции. При необходимости нарезается резьба. После чего следует контроль, упаковка и транспортировка или продолжение обработки на стадии холодной прокатки.

Монтаж бесшовной трубы

Многое зависит от толщины стенки бесшовной трубы. Как правило, для монтажа применяется сварка. Но очень важно обрезать швы до старта соединения, поскольку концы трубы обретут улучшенное сцепление.

Нюансы сварки:

• Для соединения тонкостенных бесшовных труб применяется газовый сварочный аппарат. Благодаря этому оборудованию даже новичку легко выполнить работу;
• Трубы с толщиной стенки начиная от 20 мм можно сваривать только электрическим аппаратом, поскольку газовый вариант отличается недостаточной мощностью.

Совет: Бесшовную трубу ГОСТ 8732 78 выгодно сгибать механическим трубогибом.

Теперь мы осознаем для чего применяется бесшовная труба, какие бывают виды, технологии изготовления. И рассмотрели методы монтажа.

Как определить массу бесшовной трубы

Определить точно вес трубы бесшовной горячедеформированной весьма важно, так как отпускается эта продукцию потребителю по стоимости, зависящей от этой величины. Так как именно стоимостью металла задается величина стоимости изготовленной из него продукции. С помощью специальных калькуляторов металла можно произвести необходимые расчеты для трех параметров:

• массы;
• длины;
• наружного диаметра.

Для горячекатаной продукции величина:

• наружного диаметра находится в диапазоне 25-700 мм;
• толщины стенок – 2,5 -75 мм;
• мерной длины – 9-12 м;
• немерной длины – 4-12 м.

Вес закупаемой партии трубного проката исчисляется, исходя из замеров:

• толщины труб;
• длины;
• наружного и внутреннего диаметра.

Вес труб напрямую зависит от их диаметра, как внешнего, так и внутреннего

Вес погонного метра можно посмотреть по ГОСТу или рассчитать самостоятельно. Для этого прибегают к упрощенной формуле: P = 002466 * S * (D — S). В формуле:

1. P – вес погонного метра;
2. S – толщина стенок;
3. D – наружный диаметр.

При определении веса стоит принимать в расчет стандартные показатели предельных допусков, устанавливаемых для габаритов труб. При длине, не доходящей до шести метров, допускается до десяти миллиметров припуска. Эту величину увеличивают в полтора раза при большей длине трубы и диаметре свыше 152 мм. При приблизительном расчете длины изделий предельный допуск может доходить до полуметра.

Для наружного диаметра горячекатаных труб до 219 мм допуски не должны превышать одного процента, при более высоких значениях допуск может оказаться выше на четверть.

Для толщины стенки горячедеформированной бесшовной трубы предельные допуски предусматриваются порядка десяти-пятнадцати процентов.

Фото бесшовных труб