Трубы Технология производства горячекатаных труб - Домашний мастер Dach-Master.ru
17 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Трубы Технология производства горячекатаных труб

Технологии изготовления стальных труб (стр. 1 из 2)

Труба, основная идея конструкции которой заимствована у природы, представляет собой, несомненно, один из старейших конструктивных элементов; время первого ее использования человеком теперь установить невозможно, поскольку первые трубы изготавливали из непрочных материалов типа тростника, бамбука, дерева. Наиболее древняя металлическая труба, сохранившаяся до наших дней, изготовлена из меди. Весьма точные данные дошли до нас об изготовлении и использовании труб в древнем Риме. В те времена применяли литые трубы из бронзы и трубы из металлического листа с паяным швом.

В век развития техники и новых изобретений к производству труб начали предъявлять все более высокие требования. Вначале для паровых котлов и машин считались вполне пригодными клепаные и расчеканенные стальные трубы, но вскоре способы изготовления и контроля качества труб потребовалось усовершенствовать, и в ходе непрерывного развития они достигли современного уровня.

Трубная продукция часто используется для предприятий топливно-энергетического комплекса, машиностроения, строительной индустрии, оборонных отраслей, для создания трубопроводного транспорта страны, но основу, все же, составляют трубы, предназначенные для нефтегазового комплекса страны. Стальные трубы выпускают в широком диапазоне диаметров, толщин стенок, марок стали и различных классов точности. Они обладают высокой прочностью, относительно небольшой массой, пластичностью и применяются при индустриальном монтаже. Недостатками стальных труб являются подверженность коррозии и зарастанию, меньший срок службы по сравнению со сроком службы неметаллических труб, возрастание гидравлического сопротивления в процессе эксплуатации, если не предусматриваются соответствующие меры. Применение стальных труб строго ограничивается из-за необходимости экономии металла. Для стальных наружных трубопроводов систем водоснабжения применяют сварные трубы диаметром до 1400 мм следующих видов:

прямошовные по ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10706-76 и ГОСТ 10705-80;

спирально-шовные по ГОСТ 8696-74; спирально-шовные тонкостенные по ТУ 102-39-84; водогазопроводные по ГОСТ 3262-75.

Применение бесшовных стальных труб целесообразно в случае, если расчетом на прочность установлена невозможность использования сварных труб.

Сварные трубы изготавливают из различных сталей, отличающихся химическим составом и механическими свойствами. Эти качества стали регламентируются следующими стандартами:

ГОСТ 380-88 — на углеродистую сталь обыкновенного качества, применяемую для изготовления прямошовных, спирально-шовных и водогазопроводных труб;

ГОСТ 19281-89 — на низколегированную высококачественную толстолистовую и широкополосную сталь, применяемую для изготовления прямошовных (ГОСТ 10706-76) и спирально-шовных (ГОСТ 8696-74) труб.

Наиболее широко применяются трубы из углеродистых сталей обыкновенного качества как наиболее дешевые и менее дефицитные. Трубы из низколегированных высококачественных сталей применяют при строительстве и эксплуатации трубопроводов в условиях низких температур, приблизительно 20 °С и ниже, а также при более высоких температурах, если обеспечивается экономия стали в результате использования труб с меньшими толщинами стенок, чем у труб из углеродистых сталей обыкновенного качества.

Качество труб во многом зависит от качества трубных заготовок (круг, лист, штрипс), что, несомненно, повышает потребительские качества трубной продукции. Трубы выпускают различных групп с гарантией как всех, так и отдельных характеристик: механических свойств, химического состава, испытательного давления. Кроме того, трубы, имеющие одинаковые гарантированные механические характеристики, могут быть изготовлены из сталей, полученных различными способами.

Выбор марки стали производят по нормируемым стандартами показателям стали и механическим свойствам, а при их отсутствии — по значению гарантируемого испытательного гидравлического давления трубы.

Трубы из углеродистой обыкновенного качества кипящей стали (КП) характеризуются хладноломкостью, в связи с чем, их не следует применять при строительстве и эксплуатации трубопроводов в условиях низких температур (минус 10—20 °С).

Трубы из полуспокойной (ПС) и спокойной (СП) стали обладают меньшей склонностью к хладноломкости, поэтому их применяют при строительстве и эксплуатации в условиях более низких температур.

Трубы из низколегированных сталей целесообразно применять, когда в период строительства и эксплуатации стенки труб могут охладиться до весьма низких температур (минус 20 °С и ниже).

Трубы из нержавеющей стали используют в реагентном хозяйстве для транспортирования агрессивных растворов. Для водозабора подземных вод пригодны бесшовные обсадные и бурильные трубы.

Ввиду того что основным способом соединения стальных труб является сварка, необходимо учитывать их свариваемость, которая ухудшается с повышением содержания углерода. При монтаже узлов трубопроводов употребляют гнутые, штампо-сварные и сварные стальные фасонные части, привариваемые к трубам.

Срок службы металлических трубопроводов, надежность и эффективность их эксплуатации определяются в основном степенью защиты металла от коррозии. Внутренняя коррозия вследствие роста выступов шероховатости приводит к резкому снижению пропускной способности трубопроводов, что, в свою очередь, приводит к сокращению срока службы, значительным затратам на ремонт, перекладку и прокладку дополнительных линий, перерасходу электроэнергии.

Существуют два метода защиты металлических труб от коррозии: пассивный и активный. К пассивному методу относится изоляция наружной или внутренней поверхности труб или покрытие труб специальными оболочками, к активному — электрическая защита.

Чугунные трубы на заводах покрывают специальными антикоррозионными мастиками, которые в течение некоторого времени обеспечивают защиту от коррозии.

Антикоррозионную защиту стальных труб выполняют перед или в процессе их укладки. Для наружной изоляции используют битумно-минеральные, битумно-полимерные, полимерные, этиленовые и другие покрытия.

В мировой практике строительства металлических водопроводов получили распространение внутренние покрытия на основе цемента. Они могут наноситься как на новые трубы, так и на трубы, находящиеся в длительной эксплуатации. Существует несколько способов нанесения покрытий на новые трубы. Наибольшее распространение имеет метод центрифугирования.

Средством защиты действующих трубопроводов от коррозии является очистка внутренней поверхности и нанесение антикоррозионных покрытий. Пропускная способность трубопроводов после прочистки составляет 95—97 % первоначальной. Для нанесения покрытий также существует несколько способов в зависимости от диаметра трубопроводов.

Для создания на внутренней поверхности труб полимерных покрытий при выполнении ремонтно-восстановительных работ применяется метод протаскивания внутри эксплуатируемых трубопроводов плетей из полимерных труб.

Широко используются лакокрасочные покрытия, обеспечивающие простоту технологического процесса, высокую индустриализацию и сравнительно низкую стоимость.

Защита внутренней поверхности труб может быть обеспечена и методами стабилизационной обработки воды.

К активным методам защиты металлических трубопроводов от коррозии относится катодная защита, которая основана на электрохимической теории коррозии. Из-за незначительных затрат электроэнергии этот вид защиты целесообразен как дополнительная мера. К дополнительным методам относится также способ нанесения цинкового покрытия.

Трубопроводы, уложенные вдоль электрифицированных дорог, подвергаются действию блуждающих токов. Под их влиянием происходит разрушение поверхности труб. Защита труб от их действия состоит в предотвращении образования этих токов путем специального оборудования рельсовых путей электротранспорта.

Первая и наиболее общая классификация стальных труб может быть проведена по способам их изготовления. По способу изготовления трубы разделяют на бесшовные (цельнотянутые) и сварные (прямощовные и со спиральным швом).

Бесшовные трубы изготавливают из сплошного материала без продольного шва в три этапа: с различными диаметрами от самых малых значений до 1500 мм.

1. Круглый или граненый слиток диаметром 250..600 мм и массой 0,6…3 т прошивается на прошивочном стане. Валки (грибовидной или дисковой формы) установлены под углом 9–14° друг к другу. Заготовка продавливается через оправку, а из-за растягивающих напряжений, создаваемых вращающимися валками, происходит течение металла от центра слитка, и за счет этого без больших усилий происходит прошивка отверстия. На прошивочном стане получают гильзу.

2. Раскатка гильзы на оправке, в результате чего уменьшаются внутренний и наружный диаметры ее и увеличивается длина заготовки. Получают трубу диаметром свыше 57 мм.

3. Прокатка гильзы для уменьшение ее диаметра уже на прокатном стане без оправки.

Для производства бесшовных горячекатаных труб общего назначения создан трубопрокатный агрегат 30-102 с непрерывным станом, короткооправочный стан тандем, более выгодный при больших количествах заказов разнообразного сортамента.

К числу наиболее выдающихся машин, относятся станы холодной прокатки труб роликами (ХПТР). Получаемые на них трубы высокой точности и зеркальной поверхности (наружной и внутренней) используются: в атомной энергетике, судостроении и аэрокосмической технике. На основе конструктивной аналогичной схемы создан стан холодной прокатки корпусов гидроцилиндров (ХПЦ 50-120). Их применение позволяет получать без механической обработки высоко точные длинномерные изделия. Дальнейшим развитием данного вида оборудования является созданный в последние годы стан холодной прокатки труб валкового типа (ХПТ 6-15), Благодаря высокой степени унификации возможна модернизация станов ХПТР с преобразованием их в станы ХПТ.

Читать еще:  Tds тестер качества воды

Краткий анализ производства горячекатаных труб на ОАО «БМЗ»

Во второй половине 2007 года Белорусский металлургический завод ввел в эксплуатацию новое производство-трубное. Его мощности рассчитаны на выпуск 250 тыс. т горячекатаных бесшовных труб диаметром 21,3-168,3 мм и толщиной стенки 2,3-24,0 мм для широкого спектра (для коммунальных служб, нефтяников, газовиков, машиностроителей и др.) в год.

Основной сортамент трубопрокатного цеха составляюттрубы для машиностроения из углеродистой и низколегированной стали (в том числе для дальнейшей холодной перетяжки) наружным диаметром 21,3-168,3 мм с толщиной стенки 2,3-24,0 мм; нефтегазопроводные трубы без резьбы и муфт наружным диаметром 48,3-168.3 мм и толщиной стенки 3,91-21,95 мм;трубы подшипниковые обточенные по наружной поверхности наружным диаметром 70-160 мм и толщиной стенки 7,0-16,0 мм; трубы-заготовки с гладкими концами без резьбы для производства обсадных, насосно-компрессорных и бурильных труб наружным диаметром 60,3-168,3 мм с толщиной стенки 4,83-10,54 мм; трубы для производства соединительных муфт наружным диаметром 66,7-168.3 мм и толщиной стенки 8,0-22,0 мм; трубы для паровых котлов и трубопроводов диаметром 32,0-168,3 мм с толщиной стенки 3,2-19,0 мм.

Для производства всех типоразмеров труб используется горячекатанная трубная заготовка диаметром 140, 160 мм и непрерывнолитая диаметром 200 мм, длиною 4000-10200 мм и непрерывнолитая заготовка диаметром 200 мм и длиной от 4000 до 9600 мм.

Технологический процесс производства бесшовных труб осуществляется по разработанной SМS-Меег технологии РQF [2]. Все основное технологическое оборудование цеха расположено на отметке +5,0 м с целью минимизации углубления вспомогательного оборудования.

Складирование заготовок. Катаная заготовка и непрерывнолитая заготовка диаметром 200 мм поступают со стана 850 на склад или доставляются автотранспортом на специальных палетах из ЭСПЦ-2. Подача заготовки на загрузочные столы осуществляется подъемными устройствами или электромагнитными кранами.

Порезка заготовок на мерные длины. Раскрой заготовок на определенные длины осуществляется дисковыми пилами холодной резки. Измерение длины и взвешивание производится непосредственно перед пилами. Длина разрезанных заготовок зависит от их дальнейшего передела и составляет от 750 до 4200 мм.

Нагрев в кольцевой нагревательной печи до температуры 1240-1280ºСс целью придания металлу заданных пластических свойств, обеспечивающих возможность его деформации при прошивке и в процессе дальнейшей деформации.Кольцевая печь газового типа с вращающимся подом, производительностью до 80т/ч. Система загрузки и выгрузки заготовок полностью автоматизирована. Выдача происходит через окно выдачи поштучно.

Прошивка. Прошивка заготовки в гильзу на стане поперечно-винтовой прокатки является основной технологической операцией, в дальнейшем определяющей качество труб. Для этого используется косовалковый прошивной стан поперечно-винтовой прокатки с двухопорными валками грибовидной формы и направляющими дисками Дишера. Ось прошики должна совпадать с осью заготовки и гильзы. Для предотвращения окисления внутренней поверхности гильза продувается порошкообразной смесью на основе азота.

Раскатка. Для получения черновой трубы используется раскатной стан непрерывного типа (РQF). Стан состоит из 4 клетей 3-валкового типа и клети обжатия полой заготовки. Каждый валок имеет индивидуальный привод. Гильза с предварительно введённой в неё оправкой подаётся в стан, где происходит её последовательное обжатие. При прокатке оправка движется в направлении прокатки со скоростью, равной скорости выхода металла из первой клети. За станом РQF расположен 3-клетьевой стан-извлекатель, который захватывает свободный конец черновой трубы и помогает извлечь оправку.

Редуцирование. Перед началом операции происходит подогрев заготовки в индукционной печи с тремя водоохлаждаемыми катушками до температуры 900-1050ºС для выравнивания температуры по длине и сечению. На выходе из стана-извлекателя у черновой трубы дисковой пилой отрезаются деформированные концы. После индукционной печи трубы передаются в редуционно-растяжной стан. Черновая труба проходит через установку гидросбива окалины и затем поступает на 28- клетьевой редуционно-растяжной стан, имеющий 3-валковую конструкцию клетей. В процессе редуцирования происходит уменьшение наружного диаметра и толщины стенки трубы до требуемых размеров.

Охлаждение на холодильнике. Затем труба передается на холодильник, для ее окончательного охлаждения. С целью равномерного охлаждения готового проката на холодильнике производится вращение труб вокруг продольной оси.

Порезка труб. На пилах пакетной резки производится раскрой труб на мерные длины от 6 до 15 м.

Правка. После порезки труба направляется к косовалковым правильным машинам с целью устранения кривизны и подвергаются правке. Для очистки от окалины внутренней поверхности трубы продувают сжатым воздухом и направляют на установку контроля вихревыми токами.

Контроль вихревыми токами. На установке неразрушающего контроля выявляются дефекты, расположенные на наружной поверхности трубы или залегающиеблизко к ее наружной поверхности. Выявленные дефекты маркируются. Трубы, на которых обнаружены неустранимые дефекты, отбраковываются.

Линия термообработки. Линия состоит из двух газовых печей с шагающими балками (печь закалки и отжига и печь отпуска), закалочного устройства, и системы холодильников для замедленного охлаждения на открытом воздухе. Для равномерного охлаждения трубы на холодильнике вращаются вокруг своей продольной оси.

В зависимости от требований спецификаций трубы проходят одну из операций термообработки: закалка, закалка и отпуск, отпуск. Режим термообработки выбирается в зависимости от марки стали и требований потребителя к механическим свойствам готовых труб.

Правка и обработка торцов. После термообработки с целью устранения кривизны трубы направляются в правильную машину. На линии осуществляется торцовка концов труб и снятие фасок.

Гидроиспытания. В соответствии с требованиями потребителей трубы проходят испытания на герметичность на гидроиспытательном прессе.

Ультразвуковой контроль. На линии неразрушающего контроля с помощью ультразвуковой ротационной установки производится обнаружение продольных дефектов, а также осуществляется контроль толщины стенки и длина готовой трубы.

Маркировка, покраска, пакетирование, взвешивание. Прошедшие неразрушающий контроль трубы маркируются (наносятся на трубу ее свойства и параметры) , затем наносится антикоррозионное покрытие, и I устанавливаются торцевые заглушки. Далее трубы формируются в пакеты весом не более 5 т и обвязываются стальной лентой. Упакованные пакеты взвешиваются и комплектуются бирками с указанием массы, марки стали, номера плавки, длины, диаметра и толщины стенки.

Склад готовой продукции. Готовая продукция с помощью электромостовых кранов поплавочно складируются на складе. После комплектации заказов горячекатаные продукция отгружаются потребителям в железнодорожный или автомобильный транспорт.

Схема расположения оборудования трубопрокатного цеха представлена на рисунке 1.

1- пилы порезки заготовок; 2- кольцевая нагревательная печь; 3- прошивной стан; 4- непрерывный стан PQF; 5- система циркуляции и удержания стержней оправок; 6- стан извлекатель; 7- индукционные печи; 8- редукционно-растяжной стан; 9- холодильник; 10- пилы холодной резки; 11- правильные машины; 12- неразрушающий контроль; 13- машины маркировки; 14- печь закалки; 15- закалочная ванна; 16- печь отпуска; 17- правильная машина; 18- гидроиспытательный пресс; 19- машины снятия фаски; 20- неразрушающий контроль; 21- маркировка, окраска; 22- машина пакетирования; 23- маркировка, взвешивание

Рисунок 1 – Схема расположения оборудования ТПЦ

Труба горячекатаная

Технология производства горячекатаных труб

Для изготовления всех типов горячекатаных бесшовных труб независимо от их назначения, применяют несколько типов установок: два вида с раскаткой труб: раскатка с короткой оправой или на установке типа Штифель. Применяются методы проката на установке Ассель, в котором применяется длинная оправа, прокат заготовки в клети с тремя волками и установка для проката с непрерывным станом, суть которого состоит в прокате предварительно прошитой заготовки длинной оправой. Во всех случаях в качестве сырья в цех поступают стальные круги — цилиндрические заготовки, которые на одном из первых этапов подготовки подвергают прошивке на специальном стане.

Горячекатаные трубы чаще являются конечным продуктом для потребителей стальных труб, но и используются в качестве заготовок для их дальнейшего холодного передела, на выходе которого на предприятии получают холоднодеформированные трубы, например, котельные трубы.

Предварительные этапы обработки заготовок:

  • осмотр и центрирование
  • нагрев в секционных печах
  • прошивка (получение из круга — гильзы)
  • прокатку гильз на непрерывном стане
  • подогрев труб в индукционной печи
  • редуцирование
  • резка труб
  • охлаждение готовых труб, прохождение ОТК и их упаковка. Трубы на данном этапе подвергаются механическим испытаниям согласно стандартам и техническим условиям или по желанию заказчика.

Более качественным и выгодным является метод проката труб на непрерывном стане, это объясняется наличием преимуществами: высокая производительность и качество получаемой продукции. Наличие редукционного стана увеличивает сортамент продукции, позволяя получить трубы широкого диапазона размеров: диаметра и толщины стенки.

Читать еще:  Заявление прием в порядке перевода

На непрерывном стане происходит первичный прокат, по окончании которого получают так называемые «черновые трубы» одного неизменного размера, которые затем доводятся на калибровочном или редукционном станах до размеров, требуемых заказчиком. Предварительный нагрев трубной заготовки происходит в секционных печах. Температура во время проката поддерживается автоматически.

Нагрев металла контролируется на выходе трубы из валков прошивного стана. Трубные заготовки разрезаются на участки необходимой длины при помощи консольных ножниц.

Прошивка предварительно нагретой и центрованной заготовки производится на прошивном стане.

Прокатка труб на непрерывном стане

Непрерывность процесса проката и одновременное нахождение гильзы сразу в нескольких клетях раскрывает суть этого типа проката. В гильзу, полученную после прошивки на стане, вводится длинная оправка цилиндрической формы, трубы вместе с оправкой отправляются к прокатным волкам. Стан состоит из 9 одинаковых клетей, расположенных под углом 90 градусов друг к другу. Каждая клеть включает два волка круглого сечения. На этом этапе трубы имеют длину около 28 метров.

После проката и извлечения оправки производится обрезка трубы. Пройдя обрезку заднего конца трубы проходят через калибрующие устройства, с целью калибровки наружного диаметра, за этим этапом следует повторный нагрев труб в индукционной печи.

Редуцирование труб

Редуцирование производится в редукционном стане (246-и клетевом) или калибровочном стане (126-и клетевом). Стан, на котором производится редуцирование, выбирается исходя из диаметра труб. Каждая клеть станов на этом этапе имеет три волка, расположенных под углом 120 градусов.

Трубы, имеющие длину свыше 24 метров разрезают пополам, остальные трубы разрезаются на длины от 12,5 до 24 метров. С целью устранения кривизны и придания поперечному сечению трубы круглой формы после остывания трубы подвергаются правке на правильном стане.

После правки, трубы, как правило, подвергаются порезке на меру и отделке, которая производится на поточных линиях, включающих в себя: обрезные станки, станки для торцовки, продувочная камера для удаления стружки и окалины, инспекционный стол ОТК.

Виды и преимущества бесшовных стальных труб

Бесшовные стальные трубы являются самыми прочными среди прочих трубных изделий. Цельная стенка, наряду с природой металла, обеспечивает трубопроводам исключительные возможности – их эксплуатируют в жестких условиях высоких температур и давления. Бесшовные стальные трубы это дорогие изделия, для производства которых используется специальное оборудование и технологии.

Особенности бесшовных труб

Бесшовные трубы выпускают из стали – высокопрочного сплава железа с углеродом, который обладает твердостью, устойчивостью к внешним воздействиям. Отсутствие шва и толстые стенки ставят этот трубный материал вне конкуренции.

Технические характеристики

Технические характеристики трубных бесшовных изделий зависят от марки стали и способа их производства – горячим или холодным прокатом. Выпуск изделий регламентирован специально разработанными нормами ГОСТ (государственным стандартом). На выходе с прокатного стана должно получиться изделие, строго соответствующее заданным параметрам.

Для горячекатаных ГОСТ 8732-78:

  • Толщина стенки – минимально 2,5 мм, максимально 75 мм.
  • Вес на единицу длины изделия. Вес должен соответствовать диаметру и толщине стенки. Точные значения веса трубопроката указаны в соответствующих ГОСТах в виде табличных данных для каждого размера.
  • Диаметр. Промышленность выпускает бесшовные стальные трубы в широком диапазоне размеров от 20 мм в диаметре до 530 мм.
  • Длина изделия. ГОСТ регулирует длину выпускаемых бесшовных труб. Стандарты следующие: длина 4-12 м с допустимыми отклонениями до 6 метровой длины 10 мм; длиннее 6 м – до 15 мм.
  • Допустимые отклонения кривизны от 1,5 до 4 мм.

Для труб, произведенных холодной прокаткой ГОСТ 8734–75:

  • Толщина стенки – минимально 0,3 (особотонкостенные), максимально 24 мм (особотолстостенные).
  • Вес на единицу длины изделия указан в таблице соответствующего ГОСТа.
  • Диаметр от 5 мм до 250 мм.
  • Параметры длины: мерные трубы 4,5 — 9 м, немерные 1,5 — 11,5 м и кратной мерной длины 1,5 — 9 м. Вариативность от 5 до 10 мм.
  • Допустимые отклонения кривизны от 1 до 3 мм в зависимости от диаметра изделия.

Обратите внимание! Кроме горячекатаных и холоднокатаных труб, существует технология изготовления особо прочных, толстостенных изделий – цельнотянутых бесшовных труб.

Классификация

Помимо способа изготовления, бесшовные трубы разделяют по следующим характеристикам:

  • По геометрической форме трубные изделия могут быть круглыми, квадратными, прямоугольными.
  • По толщине стенок. Параметр рассматривается в значении отношения внешнего диаметра трубы к толщине ее стенки. Значение варьируется от 1:40 (особотонкостенные изделия) до 1:6 (особотолстостенные изделия).
  • По длине – мерные, немерные и кратные мерной длине.
  • По диаметру – на малые, средние, большие.

По контролируемым параметрам сплавов для изготовления бесшовных труб их классифицируют особо, маркируя буквами:

  • А – механические свойства;
  • Б – качественный состав сплава;
  • В – сочетание механических свойств изделия и его состава;
  • Г – химический состав + контроль образцов изделия на механические свойства;
  • Д – контроль механических свойств, химического состава сплава + испытание на гидроудар.

По назначению бесшовные трубы разделяют на 6 классов, каждый из которых подразумевает особые технические характеристики бесшовной трубы для эксплуатации в определенных условиях.

  1. Трубы стандартного назначения (газовые). Используются повсеместно для транспортировки газов и жидкостей, в строительстве для ограждений, верховых конструкций.
  2. Магистральные трубопроводы, которые эксплуатируются под давлением.
  3. Трубы должны выдерживать комбинацию высокого давления и высоких температурных значений.
  4. Изделия используются в оборудовании для разведки и добычи нефти, газа.
  5. Трубы, предназначенные для изготовления особо прочных конструкций в строительстве, машиностроении.
  6. Бесшовные трубы, которые используются для изготовления поршневых механизмов в машиностроении, где эксплуатация сопряжена с механическим и гидравлическим воздействием.

Обратите внимание! При заказе бесшовной трубы следует определиться с параметрами нужного изделия, исходя не только из размеров, но из его предполагаемой эксплуатации.

Способы производства

Различают две технологии изготовления бесшовных труб – горячую и холодную деформацию металла. В обоих случаях бесшовная труба производится из цельного куска металлического сплава цилиндрической формы.

Изготовление бесшовной трубы – горячая прокатка

Изготовление бесшовной металлической трубы горячим методом состоит из 3 циклов:

  1. Изготовление заготовки. Для будущей трубы изготавливается цилиндрическая заготовка из металлического сплава, которая имеет заданную длину и сечение. Перед прокаткой деталь нагревают в специальных печах до температуры около 1200 градусов.
  2. Формирование специальной гильзы для будущей трубы из заготовки. Гильза представляет собой отцентрованный полуфабрикат с отверстием по оси будущей трубы. В специальном станке гильзу прошивают вдоль оси, формируя начальное отверстие. Теперь деталь напоминает трубу, но с очень толстыми стенками и малым внутренним диаметром.
  3. Прокатка гильзы до состояния трубы с заданными параметрами осуществляется на последнем этапе изготовления бесшовного трубного материала. Здесь применяются несколько разных приемов. В ходе манипуляций гильза вытягивается в заданном направлении между специальными валиками.

Все технологические процессы на трубопрокатных предприятиях автоматизированы. Каждому этапу соответствует специальное дорогостоящее оборудование. Процесс изготовления бесшовных труб является энергоемким. Соответственно на выходе производитель получает высокую стоимость готового изделия.

Обратите внимание! Бесшовные трубы для придания им устойчивости к коррозии, покрывают слоем цинка. Такие изделия устойчивы к появлению ржавчины, которая является основным недостатком при эксплуатации металлических изделий.

Холодная прокатка

Процесс холодного формирования из цельной заготовки трубы нужных параметров проходит под механическим воздействием. Важным предварительным этапом здесь является протравливание заготовки для химической очистки стали. Очистку проводят кислотами, после чего изделие нейтрализуют щелочью, очищают, сушат.

Формирование круглого сечения проводят в горячем виде на специальном прошивочном станке. После чего изделие охлаждают. Окончательная форма придается в холодном виде особыми валиками. Меняя угол наклона валиков, формируют разное сечение изделий. Благодаря специальной обработке, при холоднокатаной технологии получаются изделия высокой прочности с тонкими стенками и небольшим весом на погонный метр.

Обратите внимание! Холоднодеформированные трубы обладают большей прочностью в сравнении с изделиями, полученными на горячем прокате.

Преимущества бесшовных труб

Отсутствие шва на металлической трубе делает их очень прочными в сравнении со сварными изделиями. Физические характеристики стали + особая технология изготовления трубных материалов наделяет их следующими характеристиками:

  • Возможность эксплуатации при высоких значениях температуры и давления внутри трубопровода делает их незаменимыми в энергетике.
  • Жесткость, устойчивость к внешней деформации и внутреннему давлению находит применение в гидравлике, машиностроении.
  • В самолетостроении востребованы прочность бесшовной трубы в сочетании с легкостью материала за счет особо тонкой стенки.
  • Безусловная герметичность обеспечивает безопасную транспортировку агрессивных, ядовитых веществ на химических предприятиях.
  • Экологичность и безопасность, с точки зрения инертности к пищевым продуктам, находит широкое применение в пищевой промышленности.
Читать еще:  Заявление работника о приеме в порядке перевода

Единственный недостаток бесшовных стальных труб – это их высокая стоимость. Но в сочетании цена-качество, когда к трубопроводам, конструкциям предъявляются повышенные требования, этот материал не просто окупается полностью, но приносит прибыль в краткосрочной перспективе.

Бесшовные трубы — производство и применение

Бесшовные трубы – это продукт, с которым мы опосредованно имеем дело постоянно: когда открываем воду на кухне (водопроводные трубы – бесшовны), когда зажигаем газ (трубы в газопроводах высокого давления – тоже без швов). Даже покупки домой в пластиковых пакетах, мы несем благодаря им же, поскольку синтез полиэтилена происходит под высоким давлением и невозможен без подачи различных компонентов по бесшовным трубам.

Авиа- и автостростроение, нефтяная отрасль, химическая промышленность – все они никак не могут обойтись без этого вида стального проката.

Везде, где требуется «держать» давление, не обойтись без бесшовных труб.

Как у всякого замечательного продукта, у стальных бесшовных труб есть и свой минус – достаточно высокая цена… которая тоже колеблется в зависимости от технологии производства.

Поэтому имеет смысл разобраться с тем как производятся бесшовные трубы и в каких условиях их лучше использовать.

О пользе гонки вооружений

Начнем с того, что самому своему появлению на свет технология изготовления бесшовных труб во многом обязана гонке вооружений XIX века, когда после Крымской и франко-прусской войн великие державы озаботились совершенствованием артиллерийских систем.

Пушки требовались все более мощные и дальнобойные, со все большей длиной ствола — но имевшиеся тогда технологии литья и сверления подошли по этой части к пределу своих возможностей еще в 70-х годах XIX века. Изготовленные по таким технологиям стволы длиной более 2-х метров столь сильно теряли в точности стрельбы, что производить их не имело смысла.

Но тут подоспело открытие братьев Маннесман, которые в 1886 году в Германии на своем металлургическом заводе обнаружили эффект, который лег в основу производства горячекатаных бесшовных труб.

Оказалось, что когда круглая металлическая заготовка при движении по своей оси, подвергается обработке конусными валками, вращающимися в одну сторону в вертикальной плоскости под углом в 4–12 градусов, то в ее осевой части образуется небольшое отверстие. Которое потом раскаткой можно увеличить до нужного диаметра.

На всемирной выставке 1889 года бесшовные трубы произвели фурор – американский изобретатель Томас Эдисон даже назвал способ их изготовления «самым удивительным открытием века».

Разумеется, что новая технология очень понравилась военным именно как способ изготовления орудийных стволов длиной в несколько метров (с соответствующим ростом мощности и дальности) – и гонка артиллерийских вооружений вышла на новый виток.

Однако нет худа без добра: бесшовные трубы начали применяться и в гражданских отраслях. Очень скоро они обеспечили большие города надежными водопроводами, химическую промышленность и судостроение (тогда еще паровое) – надежными трубопроводами, а геологов – возможностью добывать нефть с глубин в несколько сот метров. Ну а потом – сами знаете…

Преимущества бесшовных туб

У бесшовных труб, кроме способности выдерживать высокое давление есть еще одно существенное преимущество – пластичность. При сгибании даже на большие углы бесшовные трубы без проблем выпрямляются без разрыва поверхности, в то время как их сварные аналоги при таких же нагрузках «лопаются» по шву или «ломаются» в месте сгиба. Именно поэтому столбы освещения вдоль дорог, столбики для дорожных знаков и т.п. – все, что может быть подвержено воздействию сил, способных «сломать» трубу, согласно существующим нормам должно изготавливаться из бесшовной продукции.

Кроме того, когда бесшовные трубы все-таки не выдерживают внутреннего давления, они не «раскрываются» по шву, а получают локальные разрывы, гораздо меньшие по площади. Это свойство стальных бесшовных труб сделало возможным прокладку трубопроводов высокого давления.

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.

Холодная прокатка – в чем суть?

Горячеформированные бесшовные трубы выступают как заготовки для холоднокатаных бесшовные трубы и проходят тщательный отбор. Чтобы придать металлу необходимые свойства, его подвергают отжигу и обрабатывают (протравливают) кислотой, затем очищают щелочным раствором и просушивают. Кроме того, стальная труба омедняется либо фосфатируется, что улучшает свойства готовой продукции.

Затем нагретую до 500 градусов заготовку направляют на прокатный стан, который состоит

из подвижной клети и двух валков. Валки располагаются под определенным углом и, вращаясь в противоположные стороны, образуют калибр. В зависимости от угла наклона валков калибр может увеличиваться либо уменьшаться. При каждой изменяется диаметр трубы и толщина ее стенок, но зато возрастает их прочность и гладкость поверхностей.

При производстве тонкостенных труб весь этот процесс полностью повторяется несколько раз (от отжига и травления до проката), что делает тонкостенные холоднокатаные трубы достаточно дорогостоящим продуктом.

По длине холоднодеформированные трубы бывают

мерными (4,5–9 м),

кратными мерным (1,5–11,5 м)

немерными

В последнем случае протяженность готового изделия варьируется в пределах 1,5–9 м. Кроме того, по соотношению внешнего диаметра и толщины стенок ГОСТ 8734-75 делит холоднодеформированные трубы на

особо тонкостенные — с отношением диаметр/стенка больше 50

тонкостенные – с отношением от 20,1 до 50

нормальные — с отношением от 20 до 9,1

толстостенные — с соотношением в диапазоне 5,5 — 9

особо толстостенными — с отношением внешнего диаметра к толщине стенок менее 5,5

Преимущества холоднокатаных труб

Холоднокатанные трубы могут выдерживать огромное (до нескольких тысяч атмосфер) давление, что позволяет использовать их при производстве не только вооружений, но и трубопроводов высокого давления, при монтаже тепловых и атомных электростанций. Требования в прочности горячекатаных труб гораздо скромнее – они должны держать давление до 200 атмосфер и использоваться могут в огромном большинстве случаев – в том числе и городских трубопроводах, двигателях внутреннего сгорания и т.д.

Прочность, состав, свойства и ГОСТы

В России бесшовные трубы по степени прочности условно делятся на 6 классов, а именно:

1 класс — трубы пригодны для прокачки жидких и газообразных веществ при низком давлении или в поливных системах. Из них могут также сооружаться строительные леса, ограждения и т. п.

2 класс — такие трубы можно использовать в трубопроводах низкого и среднего давления, для транспортировки газа, воды и нефтепродуктов малой вязкости.

3 класс — изделия для работы в условиях высоких давлений и температур: в котлах отопления, в установках нефтяного крекинга, в трубопроводах на АЭС.

4 класс — толстостенные трубы, выдерживающие большую нагрузку на скручивание. Используются при буровых работах , эксплуатации нефтяных месторождений и пр.

5 класс – трубы, предназначенные для используется в транспортном машиностроении: при производстве вагонов, автомобилей, мостовых кранов, буровых вышек.

6 класс – трубы-заготовки для изготовления подшипников, цилиндров насосов и т. п.

Кроме того, по предпочтительным параметрам ГОСТ 8731 делит трубную продукцию на несколько групп — A, Б, В, Г и Д.

Каждая из этих групп изготавливается из определенных марок сталей. У одних групп нормируется химический состав стали, у других – механические свойства готового изделия, а у «Д» – гидравлическое испытательное давление.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector