Производство бесшовных труб

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 28 Апреля 2024

Содержание:

• Виды бесшовных труб
• Сферы применения
• Способы монтажа и соединения

Трубы без швов производятся из цельного куска металла, их однородный корпус не содержит никаких соединений или швов. Это обеспечивает большую устойчивость к воздействию давления и агрессивных веществ, а также повышает их способность противостоять разрывам.

Основным плюсом данной категории является ее герметичность. В дополнение к этому, отсутствуют все негативные аспекты, связанные с сварным стыком: остаточные напряжения, микронеровности и заусенцы. Производство по бесшовной технологии предполагает выпуск труб с толщиной стенки от 0,3 до 75 мм. Меньшее количество сырья требуется для достижения аналогичных показателей прочности по сравнению с производством прямошовных продуктов, что приводит к снижению веса конструкций. Товары с большой толщиной стенок обладают увеличенным уровнем устойчивости к механическим воздействиям.

Бесшовные стальные трубы подразделяются в зависимости от метода их изготовления:

• Горячекатаные;
• Холоднокатаные;
• Цельнотянутые

Операционные характеристики:

• Усиленная способность противостоять внутренним и внешним обременениям;
• Уменьшение потребления металла;
• Отсутствие коррозии благодаря недостатку микротрещин, которые обычно сопутствуют сварным швам;
• Полное исключение аэрации среды
• Высокое качество обработки при производстве изогнутых элементов: криволинейных деталей, витых конструкций.

Вопреки всем достоинствам, использование в некоторых случаях не является рациональным. В городских инфраструктурах практически нет нагрузок, с которыми бы не справился бюджетный электросварный прокат. Основным фактором, сдерживающим его широкое применение, являются производственные затраты. Ни одна из существующих технологий на текущий момент не способна производить изделия с диаметром свыше 550 мм. Это в ряде случаев недостаточно для обеспечения способности пропускать необходимый объем в основных линиях.

Правила безопасности не разрешают использовать трубный металл с непрерывной оболочкой для перевозки взрывных и тлеющих материалов.

Виды бесшовных труб

Горячекатаные

Обычно производственный процесс состоит из ряда операций, которые осуществляются на автоматических производственных линиях. Для производства горячекатаной продукции используется слиток в качестве исходного материала. Весь производственный цикл включает в себя несколько последовательных этапов:

• Нагрев материала в круговой печи;
• Процесс прошивки и прокалывания.
• Процесс раскатки гильзы превращает заготовку в объект цилиндрической формы.
• Подстройка под характеристики трубы;
• Когда требуется уменьшить толщину стенки, используются методы калибровки и редуцирования.
• Охлаждение;
• Отжиг для стабилизации

Слиток нагревают до температуры от 1100 до 1250 градусов Цельсия, что зависит от свойств конкретного сплава. После процесса отжига металлическая поверхность образует окалину. В случае дополнительных требований, обработка полуфабрикатов продолжается с использованием кислотного раствора, а также процессов шлифования и нанесения покрытия. В регламенте ГОСТ 32528-2013 описаны технические параметры. Сортамент ассортимента описан в ГОСТ 8232-78. Кроме этих стандартов, действует уточнённая версия ГОСТ 8734-75.

При горячей обработке металл сохраняет свои пластические свойства и ударную жидкость, что делает его идеальным для использования в трубопроводах, поскольку они способны гасить вибрации и выдерживать большую массу грунта.

Холоднодеформированные

Процесс создания холоднодеформированного трубопроката является более сложным. Обработка стали без предварительного нагрева осуществляется в более медленном темпе. Этапы раскатки чередуются с процедурами стабилизирующей термообработки, очисткой, высушиванием в специализированной камере, а также нанесением масел и смазок.

Центрированная цилиндрическая гильза выступает в качестве заготовки. В основном, для процесса раскатки применяются станы с тремя валками. Расположение валков осуществляется под наклоном, от угла которого зависят характеристики готового продукта. Важно учесть максимальную прочность сплава, после достижения которой продолжение деформации без образования трещин становится невозможным. Хотя данный процесс называется холодным, от трения металл нагревается до высоких температур.

В процессе холодной деформации металлическая структура растягивается в направлении приложенных сил, а во время термической обработки происходит процесс рекристаллизации, при котором зерна становятся более мелкими, и структура восстанавливается до состояния однородности. Так, прочностные характеристики формируются на молекулярном уровне, причем количество циклов повторения может достигать 17. Технические параметры описываются в техническом регламенте ГОСТ Р 54159-2010, а стандартные размеры указаны в ГОСТ 8734-75.

Применяется дополнительная классификация холоднодеформируемых видов продукции в соответствии с толщиной стенки:

• Очень тонкие - меньше или равно 0,5 мм.
• Тонкостенные конструкции – менее 1,5 метра.
• Толстостенные означают, что соотношение внешнего диаметра к толщине стены составляет не более 6.
• Особотолстостенные означают соотношение внешнего диаметра к толщине стенки в пределах от 6 до 12,5.

Методом холодной прокатки изготавливают легкую и высококачественную трубопрокатную продукцию, включая капиллярные трубы. Как полуфабрикаты, они используются при монтаже трубопроводов, в составе оборудования для теплообмена, при сборке змеевиков и в процессе создания разнообразных деталей.

Цельнотянутые

Трудно не спутать цельнотянутые трубы с другими видами бесшовной продукции, но они не являются ни горячекатаными, ни холоднокатаными. В процессе производства этих труб используется специальные заготовки, которые подвергаются нагреву и последующему протягиванию через стан, при этом станки, выполняющие функцию раскатки, не используются. Характерной особенностью этих изделий является небольшое тепловое удлинение, что делает их полезными в паравой доставке, авиации, атомной промышленности и других сферах узкого применения. Учитывая их специфическое использование, для изготовления из углеродистых сталей на эти трубы наносят коррозионно-стойкое покрытие.

Сферы применения

Бесшовная труба имеет ключевое применение - это передача сред под давлением или обработка чрезвычайно опасных материалов, в ситуациях, где утечки или разрывы могут создать угрозу для жизни и здоровья людей или причинить ущерб окружающей среде. У каждого типа таких труб есть свои преимущества и технические характеристики.

Процесс изготовления горячекатаного проката является наиболее простым, а металлическая продукция обладает универсальностью и применяется в различных областях промышленности.

• В городских инженерных системах толстостенные элементы устойчивы к нагрузке от почвы и помогают снизить теплоубытки.
• Транспортировка горячих материалов любого применения;
• Осуществление перевозки газа и нефти, планирование и реализация промысловых и технологических систем трубопроводов;
• В форме оснований, колонн, поддерживающих частей, обсадных трубочек.
• Для создания тройников, изгибов для систем трубопроводов;
• Компоненты устройств, тепловых генераторов, автотранспортных средств.

Бесшовный трубный прокат стоит дороже и требует больше металла, где толщина стен можно увидеть до 10% от диаметра. Его ключевое свойство - малое термическое расширение. Такие изделия применяются при монтаже магистральных и промышленных трубопроводов в сфере энергетики, нефтеперерабатывающего производства и других областях.

Полуфабрикаты, прошедшие холодную катку, выделяются высокой точностью, малым весом и могут быть как тонкостенными, так и толстостенными. Их использование можно найти в различных областях благодаря равномерной структуре металла, которая обеспечивает хорошую производительность при колебаниях давления. Также ровная внутренняя поверхность улучшает пропускную способность и увеличивает стойкость к коррозии. Однако стоит помнить, что у них недостаточная стойкость к ударным и растягивающим нагрузкам.

• Трубопроводы технологического типа используются на пищевых и промышленных предприятиях.
• Оборудование для теплообмена и гидравлические системы.
• В области производства приборов известно использование капиллярных трубок в устройствах для дозировки.
• Витиеватые катушки, спиралевидные структуры, поршневые устройства;
• Экспериментальные лабораторные устройства;
• В авиакосмической и судовой отраслях ценятся материалы с высокой устойчивостью и легким весом.
• Системы выбросов автомашин, дымовые трубы отопительных устройств;
• Конструкции из металла, барьеры, заграждения

В процессе транспортировки питьевой воды, в рамках химической индустрии и на предприятиях пищевого производства предъявляются строгие требования к химическому составу. Это включает в себя ограничения на содержание вредных примесей и элементов, которые могут взаимодействовать с определенными средами.

Способы монтажа и соединения

Установка трубных линий не сильно различается от создания конструкций из прямошовных эквивалентов. Сварка гарантирует большую устойчивость и используется для систем под высоким давлением, а также при взаимодействии с кислотами и щелочами. Для среды с низкой агрессивностью и температурой до 100 С⁰ допустимо использование резьбового соединения, но в случае вибрационных воздействий есть риск самостоятельного откручивания.

Основные методы:

• Выбор способа сварки определяется техническими характеристиками.
• Процесс резьбонарезания: если толщина металла это допускает, то резьбу может вырезать изготовитель или на токарном станке. Для обеспечения герметичности используются уплотнительные элементы.

Способы проведения сварочных работ:

• Аппараты с низкой мощностью для газовой сварки подходят для работы с материалами толщиной до 20 мм. Они не приводят к перегреву и даже начинающий сварщик сможет выполнить аккуратный шов.
• Тонкостенные элементы от 20 мм свариваются встык с использованием электросварки.
• Электросварка, проведенная после устранения V-образного скоса, известна как толстостенная.

Приварные и резьбовые фасонные элементы используются для устройства разводки, в то время как направление регулируется с помощью трубогибов. Воротниковые фланцы подходят для инженерных систем с прессованием до 250 кгс/см².

Изготовление бесшовных труб возможно из нержавеющих сталей, уникальных сплавов и труб из неметаллических материалов. В этой связи установка осуществляется в соответствии с техническими указаниями, выбираются метод и режимы сварки, а также электроды. Выбор методологии сварки определяется в зависимости от предназначения трубопровода: для некоторых систем наиболее важным является химическая устойчивость шва, тогда как другие трубопроводы требуют термической устойчивости.