Бесшовная труба – как получают поверхность без единой зазубринки?

1 Отсутствие шва – плюс или минус?

Это изделие представляет собой цельную конструкцию без сварных швов и прочих типов соединений. Делятся они на горяче- и холоднокатаные. Есть еще цельнотянутые, но они относятся к особому типу толстостенного трубопроката. Бесшовные изделия отличаются повышенной прочностью, поэтому их целесообразно использовать в ответственных конструкциях, работающих под воздействием температур и давлений.

Бесшовные трубы

Металлические бесшовные трубы изготавливаются преимущественно из стали, хотя встречаются элементы из иного материала. К их достоинству следует отнести отличную коррозионную стойкость, особенно это касается толстостенных экземпляров. Такие трубы обладают высокой теплопроводностью и характеризуются низким коэффициентом линейного расширения. Но они плохо гнутся, и это главный их недостаток, так как монтаж несколько усложняется. Очень важно правильно рассчитать диаметр и толщину стенок изделия. Только так их использование будет максимально эффективным и целесообразным. В противном случае конструкция либо не выдержит нагрузок, либо вам придется переплатить.

2 Как делают горячекатаные изделия?

Производство бесшовных труб этим способом состоит из нескольких операций. Сначала из заготовки на прессах или специальных станах формируют гильзу. Оборудование имеет дисковые, конусные либо грибовидные валки. Рабочие инструменты располагаются в вертикальной плоскости под углом в 4–12 градусов и вращаются в одну сторону. Металлическая заготовка поступает вдоль осей и испытывает вращательно-поступательные движения, после которых ее площадь поперечного сечения уменьшается, а в осевой части образуется небольшое отверстие.

Производство бесшовных горячекатаных труб

Далее необходимо увеличить отверстие до нужного диаметра. Для этого используется специальная оправка. Она устанавливается между валками, и при последующем проходе заготовка как бы насаживается на нее. В результате отверстие получается нужных размеров, а его поверхность выравнивается. Важно удержать заготовку в нужном положении, для этого используются специальные направляющие линейки и непроводные (принудительно не проталкивающие) ролики. Изначально материал нагревают минимум до 50 °C. При такой температуре деталь становится пластичной, но нет риска плавления. Затем готовые гильзы поступают на трубопрокатные станы.

Также вы можете увидеть на приведенном видео, как делают бесшовные трубы на автоматическом оборудовании, которое сегодня пользуется огромной популярностью. В этом случае в калибр вставляется оправка, а зазор между ними устанавливается равным толщине стенки готовой продукции. Процесс прокатки проходит в несколько подходов, и каждый раз оправка разворачивается вместе с изделием на угол 90°. Во время этой операции опускается нижний ролик стана, и труба поступает на оправку. После того как изделие полностью окажется на оправке, в ход идет нижний ролик, который поднимается и возвращает трубу обратно на рабочую клеть для повторного проката.

Прокатка бесшовных горячекатаных труб

Следующим этапом идет обработка на обкатном стане, тоже хорошо демонстрируемая на наших видеоматериалах. Это промежуточная операция перед окончательной обкаткой. На ней задаются разностенность и овальность продукции. 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.

3 Холодная прокатка – в чем суть этого производства?

Повышенным качеством отличаются холоднокатаные бесшовные трубы. Их заготовки проходят тщательный отбор. А чтобы продукция обладала необходимыми свойствами, сырьевой материал еще и подвергают отжигу. Затем сталь обрабатывают кислотой. Такая операция называется травлением. Чтобы нейтрализовать остатки кислоты, изделие очищают щелочным раствором и просушивают. Далее стальная труба омедняется либо фосфатируется. Это улучшает свойства готовой продукции.

Холоднокатаные бесшовные трубы

Прокатный стан состоит из подвижной клети и двух валков. Последние располагаются под определенным углом и, вращаясь в противоположные стороны, образуют калибр. В зависимости от угла этот калибр может увеличиваться либо уменьшаться. Когда клеть движется к заготовке, деталь легко входит между валками. Затем направление изменяется и происходит обжатие металлической гильзы. За одну прокатку значительно изменяется диаметр трубы и толщина ее стенок. Но при производстве более тонкостенных изделий весь процесс, начиная с отжига, травления и заканчивая непосредственно прокатом, повторяют заново. Описанный цикл можно наблюдать на видео. Готовая стальная продукция поступает на окончательную отделку.

4 Изучаем ГОСТ – вес, геометрия, отклонения

Эти изделия используются в ответственных конструкциях, поэтому необходимо придерживаться международных стандартов при их изготовлении. Содержит все требования, предъявляемые к горячедеформированным бесшовным трубам, ГОСТ 8732–78. В отечественном стандарте указываются размеры продукции, допустимые отклонения, вес и т. д.

Изготавливаются трубы диаметром от 20 до 530 мм, а их вес может достигать почти 900 кг. Толщина стенок изделий колеблется в пределах 2,5–75 мм. В ГОСТ 8732–78 приведена таблица, где указывается зависимость диаметра, толщины металла и веса трубопроката. Например, изделия со стенками 2,5 мм имеют максимальный диаметр 50 мм. Вес такого элемента будет всего 2,9 кг. Для сравнения возьмем изделие со стенками 10 мм. Вес такой бесшовной трубы по предписанию ГОСТ 8732–78 колеблется от почти 8 до 133 кг в зависимости от наружного диаметра, который не может быть менее 42 мм и превышать 530 мм. Наиболее тяжелые изделия, весом от 414 до 878 кг, имеют 75-ти миллиметровые стенки и диаметр от 299 мм. Но это уже промышленные образцы, и в частных целях тяжелый прокат и не используется, а все манипуляции с таким весом возможны только при помощи спецтехники.

Бесшовные трубы большого диаметра

По ГОСТ 8732–78 горячекатанные трубы выпускаются немерной длины 4–12 м, мерной, кратной мерной и приблизительной. Все они находятся в одних пределах, однако по требованию заказчика этот параметр можно немного изменить. В зависимости от отклонений наружного диаметра и толщины стенки изделия делятся на повышенной и обыкновенной точности. При этом одна характеристика, например, наружный диаметр, может быть повышенной, а толщина стенок обычной точности. Все эти характеристики потребитель должен предварительно согласовать с изготовителем. Допустимая кривизна по ГОСТ 8732–78 зависит от толщины металла, если стенки до 20 мм, нельзя, чтобы перепад был более 1,5 мм на метр длины. А вот изделия из более толстого металла (20–30 мм) могут иметь кривизну до 2 мм. Максимальный перепад в 4 мм на 1 м длины допускается при изготовлении труб со стенками от 30 мм.

Определяет требования для холоднодеформированных стальных бесшовных труб ГОСТ 8734–75. Эта продукция делится на особотонкостенную, тонкостенную, толстостенную и особотолстостенную. По длине они выпускаются мерными 4,5–9 м, немерными 1,5–11,5 м и кратной мерной длины 1,5–9 м. Первые могут иметь отклонения +10 мм, а последние припуск 5 мм.

Толстостенные бесшовные трубы

В ГОСТ 8734–75 вы найдете таблицы с предельными отклонениями, зависимостью вес-диаметр-толщина стенок и т. д. Эта продукция, как и горячедеформированная, выпускается комбинированной точности. Допустимая ГОСТ 8734–75 кривизна зависит от диаметра изделия. Так, трубы диаметром более 10 мм не могут иметь кривизну более 1,5 мм на 1 м длины. Перепад в 2 мм допускается при диаметре от 8 до 10 мм. А вот если последний параметр менее 8 мм, нельзя, чтобы значение кривизны превышало 3 мм.

5 Учитываем при эксплуатации

Эта продукция выпускается в разных модификациях, отличается марка стали, наличие резьбы и т. д. Также огромным разбегом характеризуются и размеры бесшовных труб. Их эксплуатация не слишком отличается от сварных конструкций, но некоторые требования стоит соблюдать. Например, нарезать резьбу на тонкостенных элементах практически невозможно, а значит, и применять их для таких соединений нежелательно. Другое дело толстые стенки, тут отсутствие шва только поможет в этом мероприятии. Получить хорошую резьбу поможет наш видеоурок. Если используются трубы с тонкими стенами для отопительной системы, то соединять их следует газовой сваркой. Проводя сварочные работы, важно правильно подобрать оборудование. Да и желательно, чтобы мастер был со стажем. Особенности сварки таких труб мы предлагаем оценить на видео.

Сварка бесшовных труб

Перед сваркой толстостенных изделий необходимо произвести разделку кромок. В противном случае металл не проварится полностью, что негативно отразится на качестве шва, а значит, конструкция не получится достаточно надежной.

Бесшовные стальные трубы используются практически во всех сферах жизнедеятельности. Автостроение, судостроение, нефтяная промышленность, производство различных машин и агрегатов – практически везде стальные изделия нашли свое применение. Вредные химические вещества можно транспортировать только по бесшовной трубе. Встретить такие элементы можно даже в оборонной промышленности. Но использовать цельные изделия желательно только после ряда расчетов. Их стоимость высока, поэтому им целесообразно отдавать предпочтение, когда предполагаются значительные нагрузки, которые сварные конструкции не смогут выдержать.