Трубы стальные бесшовные горячедеформированные – в чем их преимущество?

1 Особенности производства стальных бесшовных горячедеформированных труб

Трубы бесшовные горячедеформированные, ГОСТ 8731-74 для которых регламентирует технические требования к качеству, изготавливают из углеродистой и легированной марок стали. Для производства этих труб используют кованые, непрерывно-литые и катанные заготовки, которые предварительно нагревают в специальной печи до температуры, превышающей на 50°С значения для рекристаллизации стали. Точные тепловые параметры зависят от марки сплава. Металл заготовки при этом приобретает достаточную для предстоящей обработки пластичность.

В зависимости от сортамента труб, предъявляемых к их качеству требований, а также физико-химических характеристик исходного материала горячую деформацию производят разными способами, технологическая схема каждого из которых включает следующую последовательность общих элементов:

• после нагрева металла получают гильзу (полую заготовку);
• гильзу раскатывают – получают черновую трубу;
• редуцирование и калибровка – окончательное формирование диаметра и стенки трубы.

При необходимости перед каждой последующей технологической операцией может проводиться подогрев трубы.

Гильзу получают одним из следующих способов:

• на прессах;
• в станах для винтовой прокатки;
• сочетанием предыдущих процессов (комбинированным): изготовление толстостенного стакана пресс-валковым прошиванием или прессованием с последующей прошивкой образовавшегося донышка и раскаткой стенки полученной гильзы в стане-элонгаторе (оборудование для винтовой прокатки).

Способы получения черновой трубы:

• на стане пилигримовой периодической продольной прокатки;
• в стане непрерывной продольной прокатки;
• винтовой прокаткой на валковых станах (преимущественно в 3-хвалковом Асселя, реже – в 2-хвалковом Дишера или Акку-Ролл);
• на реечном стане – гильза проталкивается через калибры, которые уменьшаются в диаметре и имеют роликовые обоймы;
• выдавливанием металла на трубопрофильном прессе в кольцеобразную щель.

Окончательный размер горячедеформированной трубной продукции обычно получают в редукционных или калибровочных станах непрерывной продольной прокатки, значительно реже – на оборудовании винтовой прокатки. В агрегатах со станом тандемом (автоматическим станом) и реечным станом указанной технологической операции предшествует риллингование (обкатка трубы в оборудовании для винтовой прокатки). В некоторых трубопрокатных агрегатах, которые специально предназначены для изготовления бесшовной трубной продукции больших диаметров, на заключительных операциях возможно использование станов-расширителей.

Готовый прокат остывает, после чего его нарезают на стандартные отрезки. В итоге произведенное изделие должно отвечать требованиям государственного стандарта – труба горячедеформированная ГОСТ 8732-78, где приводится сортамент для данного вида металлопроката.

2 Основные характеристики и особенности трубной продукции ГОСТ 8732-78

Согласно сортамента эти трубы по длине изготовляют следующими отрезками:

• немерной длины – в диапазоне размеров 4–12,5 м;
• изделия мерной длины – отрезки в пределах немерной;
• продукция длиной кратной мерной – отрезки в границах немерной с припуском в 5 мм на каждый рез;
• изделия приблизительной длины – отрезки в пределах немерной.

Наружный диаметр выпускаемых труб находится в диапазоне значений 20–550 мм, величина толщины стенки – 2,5–75 мм. Важной характеристикой является соотношение диаметра изделия к толщине его стенки. По этому показателю специалисты классифицируют трубную продукцию на:

• тонкостенную – коэффициент варьируется в диапазоне 12,5–40;
• толстостенную – соотношение выше 6 и до 12,5;
• усиленную (особо толстостенную) – коэффициент равен 6 или меньше.

При изготовлении труб производят обрезку их концов под прямым углом, но в процессе раскройки допустимо образование фаски, которая к оси изделия имеет угол не менее 70°. Резка продукции с толщиной стенки 20 мм и выше может производиться пилой, автогеном или плазменным оборудованием. В последних двух случаях припуск по длине изделия должен составлять минимум 20 мм для каждого реза. На концах труб со стенкой 5–20 мм, подлежащих сварке, по требованию потребителя снимают фаски под углом к торцу изделия в 35–40°. В этом случае оставляют торцовое кольцо, у которого ширина должна составлять 1–3 мм.

Достоинства бесшовных горячедеформированных труб:

• долговечность и высокая надежность за счет бесшовной технологии изготовления;
• отличная стойкость к перепадам температуры;
• продукция из легированных сталей менее восприимчива к коррозионным процессам.

Основным недостатком использования данных трубных изделий является появление коррозии, распространение и воздействие которой можно частично снизить с помощью различных способов (например, используя антикоррозийные или другие специальные покрытия). Кроме того, на внутренней поверхности могут образовываться отложения веществ, материалов, входящих в состав транспортируемой по трубе жидкости, среды, что приводит к уменьшению условного прохода изделия. Эти трубопроводы необходимо тщательно изолировать, так как сталь обладает высокой теплопроводностью. Особенно важно это делать в случае уличной прокладки, чтобы предотвратить большие энергетические потери теплоносителя.

Преимущества толстостенной продукции:

• повышенная прочность и долговечность;
• небольшой показатель линейного температурного расширения;
• возможность подобрать продукцию с толстыми стенками.

Если сравнивать трубы горячедеформированные с бесшовными изделиями, произведенными методом холодной деформации, то они более хрупкие, но при этом в меньшей степени подвержены коррозии.

3 Особенности монтажа бесшовных горячедеформированных труб

Технология соединения бесшовных труб совпадает с способами стыковки сварных изделий. Однако разница в диаметрах и толщине стенок определяет ряд особенностей. От этих параметров зависит выбор оптимального способа получения герметичного соединения элементов трубопровода из бесшовных изделий.

Резьбовая стыковка может применяться для систем небольшого диаметра с стенками нормальной толщины или тонкими. Нарезку производят на токарном станке или с помощью плашек. Для тонкостенных изделий такая методика подходит не всегда, так как изготовление резьбы требуемой глубины в ряде случаев может привести к нарушению целостности или прочности конструкции. В остальном процесс нарезки облегчен благодаря отсутствию шва.

Газовая сварка применяется в основном для тонкостенных труб, а также толстостенных с толщиной стенки до 6 мм. Большие значения не позволят проварить изделия полностью. Поэтому у толстостенных труб предварительно подготавливают кромки – на торцах снимают фаску.

Электросварка является универсальным методом. Так как у бесшовных труб минимальная толщина стенки составляет 2,5 мм, то этим способом можно соединять не только толстостенные, но и тонкостенные изделия. Важным моментом является выбор электродов нужного типа и необходимого диаметра (минимальный 4 мм). Руководствоваться следует простым правилом – диаметр электрода должен быть тем больше, чем толще у трубы стенка.

4 Применение бесшовных стальных труб

Область применения бесшовных стальных труб определяется их конструкцией и рабочими характеристиками:

• отсутствие шва;
• возможность изготовлять с толстыми стенками;
• невозможность утечек из-за цельного корпуса;
• повышенной прочностью на разрыв;
• высокой надежностью.

Поэтому, когда требуется гарантированное качество трубопровода, то стоит выбирать бесшовную продукцию. Она дороже, чем сварная, но за счет большей надежности не только окупит себя, а также принесет экономический эффект. Ее используют при сооружении трубопроводов большого и малого диаметра:

• для воды и газа;
• в химической промышленности и нефтедобыче;
• в энергетике и теплоснабжении – для теплообменников и другого котлового оборудования;
• в бытовых нуждах – на стояки и системы подачи;
• других.

Чаще всего трубы стальные бесшовные горячедеформированные используются в тех технологических процессах, которые протекают в сопровождении высоких показателей температурных нагрузок и давления. В этом состоит эксплуатационная особенность стального бесшовного трубного проката.

Эта продукция также нашла широкое применение в строительстве и машиностроении, при изготовлении деталей металлоконструкций, длиннопролетных балок и ферм, колонн, элементов конструкций различных машин и механизмов, трубчатых стальных опор освещения, фундаментных свай и так далее. Бесшовные трубные изделия используют в автмобиле- и судостроении, для производства станков, различного гидравлического оборудования. Из них изготовляют полые валы, гильзы гидравлических цилиндров, кольца подшипников, другие детали методом механической обработки.