Труба бесшовная

Трубы бесшовные толстостенные принадлежат к категории сортового металлопроката и характеризуются как цельный профиль, не имеющий сварных стыков и соединений, полученных другим способом. Благодаря выраженной прочности и надежности такая категория проката пользуется немалым спросом, особенно при создании систем и конструкций повышенной ответственности.

Характеристики

Данная категория трубного металлопроката рассчитана на эксплуатацию в условиях высоких нагрузок, вызываемых давлением транспортируемых материалов или внешними воздействиями. При этом высокое качество сплавов, применяемых при производстве труб, абсолютная герметичность и большая прочность за счет увеличенной толщины стенок делают прокат востребованным при создании высоконагруженных узлов машин, авиационной техники и судов, а также при обустройстве ответственных трубопроводов для химической промышленности, нефтепереработки и прочих сфер.

Принадлежность трубы к категории толстостенных изделий определяется по коэффициенту соотношения толщины стенки профиля к величине внешнего сечения. Толстостенными считаются те бесшовные трубы, у которых коэффициент колеблется в диапазоне от 6 до 12,5, а если показатели меньше нижнего значения, то речь идет об особо толстостенных изделиях.

Нормированные характеристики цельнотянутых бесшовных труб:

– Внешний диаметр.
– Толщина материала (стенки).
– Длина.

Классификация бесшовных труб

Трубы толстостенные цельнотянутые делятся на две категории: холодной и горячей прокатки. Основным различием между этими типами металлопроката является температура производственного процесса, отображающаяся на характеристиках готовых изделий. Трубы, полученные способом горячей прокатки, отлично поддаются последующей обработке, но точность геометрических параметров и качество внешней и внутренней поверхности при этом недостаточно высоки.

Бесшовные трубы холодной прокатки имеют более высокую прочность, практически безупречно ровную внешнюю поверхность без дефектов и максимально точную геометрию. Качество таких труб по сравнению с горячекатаными трубами существенно выше, что отображается на цене проката.

В зависимости от определенных характеристик, используемых стальных сплавов и методик дополнительной обработки, прокат маркируется следующим образом:

– Д - продукция, которая прошла гидравлические испытания.
– В - металлопрокат подвергся термообработке.
– Е - не проводилась закалка.
– Б - при производстве используется сталь, химический состав которой нормирован и характеризуется минимальными показателями окисления.

Применение

Выраженная прочность, надежность и достаточно небольшая удельная масса толстостенных бесшовных труб обеспечивают высокий спрос на эту категорию проката в целом ряде производственных отраслей. В числе наиболее распространенных сфер применения можно выделить:

– Нефте- и газодобыча. В этой промышленной отрасли толстостенные трубы задействованы при создании трубопроводов, по которым перемещаются жидкие материалы и газы. Кроме того, герметичные и высокопрочные изделия используются при бурении для создания надежной обсадной конструкции, обеспечивающей безаварийное и стабильное функционирование буровых установок.
– Химическая промышленность. Транспортировка различных химических веществ и соединений требует абсолютной герметичности, поэтому при обустройстве производственных комплексов широко применяются бесшовные трубы, как тонкостенного типа, так и толстостенной категории. Благодаря высокой прочности толстостенный прокат применяется при обустройстве путепроводов для опасных веществ и газов, процесс перемещения которых происходит под воздействием высокого давления.
– Авиационная, судо- и машиностроительная сфера. Высочайшая прочность на разрыв и небольшой удельный вес обеспечивают возможность применения труб при создании различных ответственных узлов и систем.
– Создание гидросистем. В механизмах широкого спектра спецтехники, главных узлах автотранспорта, в различном оборудовании и машинах, на производственных предприятиях и на многих других объектах применяются гидросистемы. Их главным назначением является транспортировка материалов, которую сопровождает высокое давление и интенсивные температурные режимы. Стальные трубы, имеющие толстые стены и огромный запас прочности, без труда справляются со всеми неблагоприятными воздействиями, сопровождающими эксплуатацию гидравлических систем.
– Энергетические установки. Неотъемлемыми сопутствующими факторами, сопровождающими работу различного энергетического оборудования, являются высокие температурные показатели окружающей среды и выраженное внутреннее давление, воздействующие на конструкцию трубопровода. Для нормального функционирования оборудования в таких условиях оптимальным вариантом является обустройство бесшовных толстостенных магистралей.

Примеры:

– работа гидравлических систем, установленных в узлах подъемных механизмов, станках, инструментах;

– обустройство буровых установок, способных выдерживать давление пород, при добыче углеводородов;

– эксплуатация теплообменников в энергетике;

– прокладка коммуникаций в труднодоступных местах;

– лабораторное и промышленное оборудование в химической промышленности, не допускающее утечку ядовитых газов, агрессивных веществ;

– аппараты судов, летательных аппаратов, сочетающие небольшой вес и повышенную прочность;

– устройство водопроводных и дренажных систем;

– монтаж паропроводов, комплексов, подающих пар в котельное оборудование;

– теплотехнические установки, выдерживающие высокие температуры;

– инженерные, технические решения после механической обработки трубных заготовок.

Госты и стандарты

Производство бесшовных толстостенных труб, как и любого другого проката, осуществляется в соответствии с действующими государственными стандартами и прочими техническими требованиями, изложенными в нормативных документах.

В качестве основных стандартов, регламентирующих процесс производства и параметры проката, можно выделить:

– ГОСТ 8732-78 - регулирует параметры горячекатаных труб.
– ГОСТ 8734-75 - отвечает за характеристики холоднокатаного проката.

Если речь идет о производстве трубного металлопроката специального назначения, в силу вступают другие стандарты и нормативные документы. На сегодняшний день изготовление такой категории труб подчиняется ГОСТу 32528-2013, в 2015 году пришедшим на смену ГОСТу Р 53383-2009.

Стандартами нормируются следующие характеристики:

– Размеры.
– Вес изделий.
– Предельно допустимые отклонения.
– Технологии производства.
– Химический состав сплавов.

Размерные параметры труб по ГОСТ 8732-78:

– Диаметр - 20-550 мм.
– Толщина стенок - 25-75 мм.
– Длина - 4-12,5 м.

Размеры проката в соответствии с ГОСТ 8734-75:

– Диаметр - 5-250 мм.
– Толщина стенок - 0,3-24 мм.
– Длина - 4-12,5 м.

Для правильного расчета допустимых нагрузок при создании различных систем и конструкций и при определении оптимальной грузоподъемности транспорта, выполняющего перевозку, необходимо точное определение массы изделия, рассчитываемое для одной единицы проката. Параметры массы (М) зависят от размеров наружного диаметра (D) и значений толщины стенки (S). Для расчета теоретической массы одного метра бесшовных труб, определяемой в килограммах, используется указанная в государственных стандартах формула: М=0,02466 х S х (D - S). При выполнении расчетов общепринятая плотность стали выражается показателями 7,850 г/см³.

Отклонения по массе проката ГОСТом не обозначены, но при отклонении от размерных параметров вес изделия определяется исходя из среднеарифметического значения минусовых и плюсовых допусков, обозначенных в соответствующих таблицах госстандарта.

Стандарты для труб бесшовных толстостенных из углеродистой стали

Стандарты для труб котельных толстостенныъ

Стандарты для труб бесшовныъ толстостенных из нержавеющей стали

Эти же виды сталей подходят для изготовления толстостенных труб, используемых для возведения подводных трубопроводных систем.

Производство труб бесшовных

При создании стальных бесшовных труб применяются следующие технологии:

– Горячая прокатка. Стальная заготовка, имеющая цилиндрическую форму, нагревается до температуры кристаллизации, после чего в подготовленном изделии при помощи прошивочного станка формируется сквозное отверстие. Полученная пустотелая заготовка под воздействием высоких температур проходит обработку на прокатном стане, а последующее проведение вальцовки задает диаметр и толщину стенки трубы. Полученный трубный профиль охлаждают водой и выполняют завершающую калибровку, после чего изделие нарезают на отрезки необходимой длины, соответствующие нормам, установленным ГОСТами, и требованиям заказчика.
– Холодная деформация. Этапы по подготовке заготовки при использовании этой технологии осуществляются таким же образом, как и при использовании горячей прокатки. Единственным отличием является то, что заготовка, прошедшая обработку на прошивочной установке, сразу подвергается охлаждению. Само холодное деформирование изделия может выполняться несколькими способами: волочение профиля сквозь отверстие меньшего диаметра или прокаткой, применение которой предполагает вытяжку заготовки до получения трубы с необходимыми параметрами. В процессе производства холодная катанка проходит процедуру отжига, что способствует улучшению эксплуатационных параметров металлопроката.

Монтаж

Оптимальным вариантом для соединения отдельных отрезков толстостенных бесшовных труб в единую конструкцию трубопровода является формирование резьбы на их торцах для последующей состыковки. Благодаря бесшовной конструкции и увеличенной толщине стенок проведение такой обработки не доставляет особых трудностей.

Если используется не резьбовое соединение, а стыковка труб посредством поперечного сварного шва, то прокат потребует предварительной подготовки торцевой поверхности. Производится зачистка кромки для удаления фаски и загрязнений различного рода. После этого соединяемые между собой трубы прихватывают в нескольких точках с разных сторон и приступают к формированию сварного шва. Сам шов выполняется в несколько слоев, количество которых зависит от толщины соединяемых профилей. Качество и герметичность сформированного соединения в обязательном порядке подлежит проверке, что реализуется за счет пробной прогонки рабочей среды по системе.