Разновидности бесшовных труб

Бесшовные трубы, у которых нет сварного соединения, предназначены для эксплуатации в условиях большой нагрузки. Благодаря своим особенностям они получили широкое распространение в производственных, строительных и обслуживающих сферах промышленности.

Труба бесшовная – это цельная металлическая трубная конструкция без швов и соединений. Требования стандартов предполагают производство на крупных заводах, где происходит контроль качества на каждом технологическом этапе. Стоимость на бесшовные трубные элементы соответствует надежности продукции во время эксплуатации.

При применении бесшовных труб выделяются следующие положительные стороны:

• надежность;
• высокая прочность под воздействием давления;
• устойчивость к повреждениям;
• термическая стойкость и пожаробезопасность;
• разнообразие размеров;
• привлекательный товарный вид;
• длительный срок эксплуатации;
• многофункциональность использования.

Отрицательными качествами бесшовных трубных систем считается высокий коэффициент теплопроводности и тяжесть изделий большого сечения. Вместе с прочностью появляется жесткость конструкции. Монтаж труб невозможно произвести самостоятельно – нужна специальная подготовка и оборудование.

Разновидности элементов трубопроводов можно классифицировать по категориям, в соответствии со способом производства, форме изделия, толщине стенки. Технологии изготовления меняются в зависимости от температурного режима при производстве. Можно выделить следующую продукцию:

• горячедеформированную;
• холоднодеформированную;
• теплодеформированную.

Сырьем для изготовления труб служит металлическая заготовка проката. Заготовку делают в форме литого слитка – кованую или катаную. Металлический прокат нагревают до пластичности, придавая полую форму путем вращения. Для получения необходимого размера в полость помещается оправка. Горячекатаная труба обрабатывается на обкатном стане с дальнейшей горячей прокаткой и вальцовкой. На последнем этапе происходит охлаждение, калибровка и нарезка изделия в соответствии с ГОСТ 8732-78. Горячедеформированная труба проходит контроль на механические и химические свойства.

Высокими прочностными и устойчивыми характеристиками обладает холоднокатаная трубная продукция. Она соответствует требованиям ГОСТ 8733-74 и ГОСТ 8735-75. Холоднодеформированные трубы изготавливаются методом прокатки и прессованием.

Для производства холоднокатаных элементов заготовки отжигают и формируют в прошивном стане. Отжиг снимает внутреннее напряжение в металле, устраняет структурные неоднородности, повышает пластичность. Затем на стане холодной прокатки происходит вальцевание заготовки с внутренним стержнем из оправки до получения установленных параметров. Для получения продукции с высокими техническими свойствами в процессе формирования трубы проходят травление кислотами с последующей нейтрализацией и сушкой.

Теплодеформированное производство предполагает волочение на станках с последующим вытягиванием на барабане. Трубные заготовки подвергаются обработке на стане, где незначительно повышается температура, делая протяжку эффективной. Цельнотянутая труба производится с большой толщиной стенки.

В зависимости от толщины стенок трубы классифицируют на следующие виды:

• тонкостенные;
• толстостенные;
• особо тонкостенные;
• особо толстостенные.

Самые тонкие трубные конструкции изготавливаются толщиной менее 0,5 мм, окружностью до 20 мм. Тонкостенная труба определяется показателем кратности диаметра к толщине стенки, который варьируется от 12,5 до 40. В пределах кратности от 6 до 12,5 лежит толстостенная трубная конструкция. Особо толстостенной считается изделие с соотношением кратности менее 6.

По форме сечения бесшовные трубы делятся на круглые и профильные варианты. Круглая форма изготавливается согласно ГОСТ 8732-78 с наружным диаметром от 20 до 550 мм. Профильная труба может быть квадратной, овальной или прямоугольной. Стальные овальные трубы изготавливают согласно ГОСТ 8642-68. Площадь сечения меняется в зависимости от размеров: от 0,06 до 5 см2.

Квадратные изделия регламентируются ГОСТ 8639-82. Ее наружная сторона варьируется в диапазоне от 10 до 180 мм, толщина стенки – от 0,8 до 14 мм, максимальная площадь сечения составляет 89,5 см2, минимальная – 0,3 см2. Прямоугольная форма изготавливается по ГОСТ 8645-68. Площадь варьируется от 0,4 до 70 см2.

При производстве труб должен осуществляться контроль точности изготовления по наружному диаметру и толщине стенок. Трубные изделия изготавливаются повышенной и обычной точности. Для обычной трубы допустимые отклонения в диаметре не должны превышать 1%, в толщине стенок – 12%. Прецизионная труба не допускает отклонений свыше 0,8% в диаметре и более 10% в толщине стенки.

Методом горячей прокатки не получить трубы диаметром менее 16 мм – наружная поверхность нечистая в окалинах. Точность размеров может варьироваться, поэтому не подходит для применения в промышленных отраслях, нуждающихся в стандартизированной продукции. Горячедеформированные трубы не применяются в контакте с едкими химическими веществами, горючим, не используются для транспортировки горячего пара и воды.

Для этого используются холоднотянутые трубопроводы – они устойчивы к высоким температурам, к статическим и динамическим нагрузкам, воздействию кислот и нефтепродуктам. Такие изделия выдерживают гидравлическое давление до 20 МПа.

Область применения трубных элементов подразделяет по их назначению и свойствам. Бесшовные трубы выделяются по типу назначения:

• магистральные;
• нержавеющие;
• подшипниковые;
• нефтепроводные;
• крекинговые для нефтеперерабатывающей промышленности;
• обсадные для скважин;
• котловые для транспортировки теплоносителей и котельных установок.

Условно трубные конструкции имеют классы. Например, для изготовления ограждений и передачи жидкости в поливных системах используется 1-й класс. Для транспортировки воды, газа, топлива при низком давлении применяют 2-й класс труб. 3-й класс подходит для производства котлов, переработки нефти, используется в ядерной энергетике.

Высокую прочность имеет 4-й класс трубной продукции, предназначенный для бурения и установки обсадных сооружений, для нефтедобычи и геологической разведки. Трубы 5-ого класса применяются для производства автомобильного и железнодорожного транспорта, в авиа- и кораблестроении. Для изготовления деталей в машиностроении, подшипников и цилиндров используют 6-й класс труб.

Основным материалом изготовления для бесшовных труб является стальной прокат. В зависимости от сферы применения меняется состав стали, из которой производят трубные изделия.

В качестве основы выступает стальная масса разных марок:

• углеродистая сталь (Ст 10, Ст 20, Ст3-6);
• низколегированные и легированные (10Г2, 09Г2С, 17ГС, 15Х5М, 12ГСБ);
• жаропрочные легированные сплавы (12Х18Н12Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т).

Из углеродистой стали выполняют изделия для опор и ограждений. Высокоуглеродистую сталь используют для изготовления трубопровода с малым давлением общего назначения.

Трубопроводы с антикоррозионной защитой изготавливаются из легированной стали, содержащей хром, никель, титан. Часто такой металл называют нержавейкой. Нержавеющая труба прослужит дольше в естественных атмосферных условиях и химически агрессивных средах. Изделия из легированной стали выдержат эксплуатацию при высокой температуре и давлении.

Горячедеформированные бесшовные трубы изготавливаются с диаметром от 2 до 55 см и толщиной стенок от 2,5 до 75 мм. Нарезаются длиной, согласно стандартам. Такие изделия бывают мерной, немерной, приблизительной и кратной длины.

Величины варьируются от 4 до 12,5 м. В ГОСТ 8732-78 представлена таблица зависимости массы от диаметра и толщины изделия. Вес с диаметром 55 см и толщиной 7,5 см достигает 878,5 кг/м. Весом в 1 кг будет метровая трубка окружностью 20 мм и стенкой 2,5 мм.

Холоднодеформированные трубы имеют диаметр 5-250 мм и толщину стенки 0,3-24 мм. Мерная длина составляет 4,5-9 м, немерная – 1,5-11,5 м, кратная – 1,5-9 м.

Трубы малого диаметра имеют параметры до 114 мм. Трубные изделия от 114 до 480 мм считаются среднего диаметра, а более 48 см – элементы с большим диаметром, производятся методом горячей деформации.

Овальные бесшовные трубы различаются по размерам: толщина стенки – от 0,5 до 2,5 мм, ширина сторон – от 6 до 90 мм, длина – 3-32 мм. Вес изменяется в зависимости от размера: от 0,05 до 4 кг/м.

Для прямоугольных трубных элементов изменяется не только размер, но и форма. Самая маленькая труба – это изделие с размером 15х10 мм и толщиной 1 мм. Максимальная толщина стенки – 1,2 см, длина наружной стороны составляет 18 см, ширина – 10 см с шагом 1 см. Вес конструкции не превышает 50 кг/м.

Трубные изделия квадратной формы могут быть со стороной от 10 до 180 мм с шагом в 5 мм. Бесшовные горячедеформированные трубы производят следующих размеров: диаметр – от 60 до 180 мм, толщина стенки – от 4 до 14 мм, длина – от 4 до 12,5 м. Холоднодеформированные конструкции имеют такие размеры: диаметр – от 10 до 120 мм, толщина стенки – от 1 до 8 мм, длина – от 1,5 до 11 м.

На рынке трубной бесшовной продукции лидирующее положение занимают отечественные предприятия. Они расположены в Свердловской, Волгоградской, Челябинской, Нижегородской, Белгородской областях. Продукция изготавливается в соответствии с ГОСТ, проходит проверку качества.

Старейшее предприятие в России по производству горячекатаных бесшовных труб находится в г. Полевской. ОАО «Северский трубный завод» выпускает бесшовные обсадные изделия с диаметром 168-340 мм, бесшовную продукцию нефтегазопроводного и общего назначения с наружным размером 168-325 мм.

ОАО «Волжский трубный завод» с 1970 года производит бесшовные трубы для промышленности. Изделия соответствуют сертификату «Системы экологического менеджмента», требованиям международного стандарта ISO 14001: 2004. Продукция проходит ультразвуковой контроль по качеству.

С 2007 года производят бесшовные трубы из корабельной стали PCF. В ассортимент завода входят трубы горячедеформированные бесшовные общего назначения, нефтегазопроводные, крекинговые, для машиностроения, паровых котлов и паропроводов, для изготовления подшипников, бесшовные обсадные, а также трубы из коррозионно-стойкой стали.

ОАО «Синарский трубный завод», располагающийся в г. Каменск-Уральский, с 1934 года производит бесшовные горячекатаные и холоднодеформированные трубы из различных марок стали. Продукция пользуется спросом в нефтегазовой, химической, строительной отрасли, в сельском хозяйстве и энергетике.

Бесшовные горячедеформированные трубы, а также трубные заготовки выпускает ОАО «Таганрогский металлургический завод». ОАО «Первоуральский новотрубный завод» производит трубы бесшовные горяче- и холоднодеформированные из углеродистой и легированной стали, из коррозионно-стойких сплавов, бесшовные котельные трубы.

В десятку крупнейших мировых трубных компаний входит ОАО «Челябинский трубопрокатный завод», который выпускает трубную продукцию для основных сфер производства. Завод производит бесшовные горячедеформированные трубы, из нержавеющей стали, холоднодеформированные трубы.

Компания из г. Белгорода ООО «Белэнергомаш-БЗЭМ» занимается изготовлением бесшовных изделий методом горячей деформации и электрошлаковой выплавки с последующей обработкой, расточкой и сверлением.

На территории Украины производством оборудования для трубопроводов занимается компания «Интерпайн». В продуктовом ряду представлены бесшовные трубы для транспортировки топлива, для машиностроительной отрасли, трубы общего назначения.

На выпуске холоднодеформированных труб по украинским и международным стандартам специализируется «Никопольский Завод Стальных Труб «ЮТИСТ». В ассортименте трубы различного назначения диаметром от 6 до 90 мм с толщиной стенок от 0,5 до 12 мм.

Выбор бесшовных труб осуществляется по следующим критериям: градация по размеру стенок, размер окружности, метраж, вес, предельные отклонения. По размеру стенок определяется нужная толщина изделия – тонкостенная либо толстостенная. Окружность характеризуется внешним диаметром. Если есть необходимость в крупном диаметре от 25 см, то выбирают горячедеформированные конструкции. Холоднокатаные трубы подходят для малого диаметра.

Длина определяется типом трубы. Холоднодеформированные изделия могут поставляться длиной 1,5-11,5 м с шагом разреза в 5 мм. Горячекатаная продукция нарезается от 4,5 до 12,5 м.

Расхождения в технологических размерах регулируются государственным стандартом. Для бесшовных труб допускаются отклонения по длине изделия до 1 см (мерная продукция), для немерного варианта – не более 1,5 см. Отклонения по толщине стенок не должны превышать 12%. Кривизна для холоднокатаных труб на погонный метр не должна превышать 1,5 мм для изделий со стенками более 10 мм. Для горячедеформированных изделий кривизна на 1 м не превышает 2 мм для стенок до 30 мм и 4 мм для толщины стенок более 30 мм.

На производстве бесшовные изделия маркируют – это помогает вести учет при продаже, транспортировке и хранении продукции. Маркировка может наноситься краской, клеймом или электрографом. Место нанесения зависит от габаритов трубы. Для труб малого и среднего диаметра маркировка прилагается ко всей партии. Трубные изделия диаметром более 16 см маркируются отдельно с внешней стороны.

Бесшовные трубы разного калибра можно соединить электросваркой. Чтобы соединить изделия одного диаметра, на концах трубы делается резьба, ведь это удобно, особенно для толстостенных изделий. Газовая сварка подходит для монтажа тонкостенного трубопровода.

Для длительной эксплуатации применяют трубопроводы, сформованные из стали марки 12Х18Н10Т, характеризующиеся антикоррозионными свойствами, пластичностью и высокой ударной вязкостью. Самые теплоупорные изделия выполняются из стали марки 20Х23Н18, применяемые для трубопроводов горячего водоснабжения. Высокую стойкость к кислотам и температурам проявляет сталь 10Х17Н13М2Т.

О том, как производят стальные бесшовные трубы, смотрите в следующем видео.