Технология производства для сварных труб

Виды сварных труб, способы производства, преимущества материала

История труб уходит корнями далеко в прошлое, но первое упоминание о стальных трубных изделиях датируется серединой 19 века. Первые стальные трубные изделия изготовляли с помощью сварки. Этим методом производители пользуются и сегодня, изготовляя половину изделий такого типа от общего производства. Стальная сварная труба находит применение в большинстве отраслей промышленности, так как достойная замена изделиям из стали, полученным сварным методом, в настоящее время не найдена.

Назначение современных стальных труб сварного типа

Даже быстро развивающиеся технологии не позволяют представить, что когда-то появится подходящая замена стальным трубам, которые используются при строительстве разных строений и конструкций или проведении коммуникационных сетей.

Сварные трубные изделия современного изготовления могут быть как универсального назначения (доставка различной всевозможной рабочей среды потребителю), а могут иметь узкую специализацию (газопроводы и нефтепроводы).

Прокладку коммуникационных сетей над землей и под землей невозможно представить без стальных трубных изделий разного диаметра. Они входят в состав сложнейших технологических устройств, различных приспособлений и механизмов. Строительные процессы предполагают использование прочных, но легких элементов армирования, в качестве которых используется стальной трубопрокат. К тому же такие изделия могут выступать в качестве основы при строительстве каркасных конструкций.

Также стоит сказать о трубных изделиях сварного типа, для изготовления которых использовалась нержавеющая сталь. Этот материал характеризуется уникальными эксплуатационными свойствами, благодаря которым предоставляется возможность применения труб в пищевой и химической отрасли, энергетике и фармации. Эстетическая привлекательность поверхности труб из «нержавейки» делает их популярными у современных архитекторов в качестве элементов оформления помещений разного типа.

Сырье для производства сварных труб

В качестве исходного сырья для изготовления стальных трубных изделий большая часть производителей использует металл. Это могут быть листы стали толщиной не больше 5 сантиметров, или стальная лента, имеющая различную толщину и свернутая в рулоны. Современная экономика отдает предпочтение трубным изделиям сварного типа, для производства которых использовалась низколегированная или углеродистая сталь. Ее отличительное свойство – содержание углерода в определенном количестве и минимум легирующих веществ. По количеству углерода определяется тип стали: низкоуглеродистая, среднеуглеродистая и высокоуглеродистая.

Углерод в большом количестве, входящий в состав исходного материала, неоднократно повышает прочностные характеристики сварной трубы при нормальном использовании. Однако параллельно снижаются эластичные свойства изделий, и возрастает степень их ломкость в холоде. Следовательно, большое количество углерода делает материал более хрупким при эксплуатации в холоде, что значительно сужает сферу использования готовой продукции.

Сталь, в которой легирующие вещества содержатся в количестве, не превышающем 2,5%, отличается прочностью независимо от эксплуатационных условий. Трубопрокат из такой стали имеет продолжительный срок службы и меньшую массу при одинаковых условиях. Низколегированная сталь для трубных изделий повышает стоимость готовой продукции, и одновременно увеличивает прочностные характеристики, устойчивость к износу и коррозии. Если сравнивать аналогичные качества труб сварного типа из углеродистой стали, то высокая стоимость трубопроката из низколегированной стали не имеет особой важности.

Для изготовления нержавеющих трубных элементов используется аналогичная сталь. Это материал устойчив к коррозии, прост в обработке, с небольшой массой и привлекательной поверхностью. Труба из нержавеющей стали может быть холодного или горячего проката. В первом случае стальные листы имеют толщину от 0,4 до 5 миллиметров, во втором – от 2 миллиметров до 5 сантиметров.

Разновидности сварных трубных изделий

Производство сварных труб с продольным прямым швом осуществляется посредством метода сварки мест соединения стальных листов. Другими словами стальной лист или лента сворачиваются, а их края сваривают друг с другом. Швы таких изделий прямые и располагаются по всей длине. На трубах большого диаметра делают два шва, так как в ширину стальные листы имеют ограничения.

Спиралешовные трубы производятся из рулонной листовой стали (прочитайте также: «Изготовление труб из листового металла – что необходимо, чтобы сделать самостоятельно»). Трубопрокат этого вида имеет одно неоспоримое преимущество – труб могут выпускаться с диаметральным сечением около 2,5 метров с использованием заготовки равной ширины. Трубопрокат, изготовленный по такой технологии, характеризуется отношением диаметра к толщине стенок более 100.

Спиралешовные трубные изделия производятся с применением более простых механизмов, чем трубы с прямым швом. Однако стоит заметить, что процесс изготовления характеризуется высокой точностью. Спиральный шов имеет еще одно весомое преимущество: при аварийной ситуации не образуется продольная магистральная трещина, которая считается самой опасной деформацией трубопровода.

Следовательно, последствия аварии ликвидировать намного проще. Недостатком спирального шва является его увеличенная длина и, как следствие, дополнительные расходы на сварочные материалы.

Способы изготовления

Труба сварная производится несколькими способами, среди которых наибольшее распространение получили: метод печной сварки, электросварной метод и сварка в защитной газовой среде.

Способ печной сварки

Согласно этой технологии стальные заготовки (штрипсы) подвергаются воздействию высоких температур. Полоска металла, выступающая в качестве заготовки, в специальной туннельной печи нагревается до температуры 1300 0 С. Выходящая из печи заготовка подвергается обдуву направленным потоком воздуха, что приводит к нагреванию боковых кромок до 1400 0 С и очищению их от окалин, способствующих ухудшению качества шва.

Полученную горячую заготовку отправляют на формовочно-сварочный стан, в настройках которого заложен определенный диаметр. Здесь будущее изделие принимает нужную форму. Далее выполняется дополнительный воздушный обдув, и кромки стали свариваются при воздействии высокой температуры и определенного давления.

Штрипсу повторно отправляют в печь, где, проходя через формовочные валики, она подвергается обжатию, способствующему повышению качества сварного шва. Технология печной сварки позволяет получать изделия горячего проката.

Метод электросварки

Изготовление сварных труб с использованием электрической сварки считается самым распространенным способом, так как в результате можно получить трубы большого диаметра, имеющие тонкие стенки, хороший шов и поверхность высокого качества. Существует несколько видов электросварки, но производство трубных изделий, предназначенных для магистрального трубопровода, в большинстве случаев осуществляется методом дуговой сварки под флюсом.

По этой технологии производство делится на несколько этапов. Вначале специальные прокатные станы выполняют формовку холодных стальных листов, в результате этого на выходе получаются трубные заготовки. Процесс изготовления прямошовных труб любого диаметрального сечения подразумевает применение валковой формовки. Чтобы изготовить полуцилиндры или круглые заготовки для прямошовных труб, используют прессовую формовку. Сталь для изготовления спиралешовных трубных изделий проходит процедуру формовки в валково-оправочных или втулочных станах.

Дальнейшее изготовление зависит от вида трубы: используя электродуговую сварку, кромки заготовок сваривают с двух сторон, получая в результате продольный прямой или спиралевидный шов. Далее снимается грант со шва, и труба охлаждается водой. Затем ее отправляют в калибровочный стан, где добиваются соответствия диаметра определенным параметрам по всей длине трубного изделия.

После этого труба подвергается визуальному и ультразвуковому контролю качества швов, проходит специальные гидроиспытания, которые позволяют проверить прочность шва под воздействием высокого давления, аналогичное тому, что будет оказываться в эксплуатационный период. Затем проводится еще одна ультразвуковая проверка, и при отсутствии дефектов трубные изделия отправляют потребителю.

Метод сварки в защитных газах

В большинстве случаев такой технологией пользуются при производстве стальных сварных труб из нержавеющей или высоколегированной стали. У таких металлов под действием стандартной сварки наблюдается карбидизация легирующих элементов, в результате чего отмечается значительное ухудшение качества швов. Решить такую проблему помогает сварка стали в защитной газовой среде с использованием аргона, гелия или углекислого газа.

Такая технология позволяет пользоваться достоинствами и газовой, и электрической сварки. Указанные газы имеют больший удельный вес по сравнению с воздухом, поэтому при попадании в рабочую зону сварки выталкивают его. В результате взаимодействие сварочной ванны и атмосферы полностью исключается. Сварка трубных изделий с использованием защиты газом выполняется посредством вольфрамовых электродов.

Полученные швы отличаются высоким качеством, так как становятся одним целым с изделием. Такая технология гарантирует герметичное соединение стальных элементов и высокие прочностные характеристики готовой продукции. Методом электрической сварки или сварки в защитном газе получают стальные трубы холодного проката.

Преимущества сварных труб

Сварка с применением современных технологий позволяет получать швы высокого качества, которые могут сравниваться по прочности с цельнометаллическим изделием. Это позволяет существенно расширить сферу использования такого трубопроката и выполнять монтаж в таких местах, где ранее допускалось применение только бесшовных материалов. Трубные изделия сварные делают производственный процесс более дешевым, благодаря и технологии производства, и незначительным финансовым расходам.

Сварной трубопрокат отличается утонченной стенкой, чем у бесшовных изделий. Это дает возможность выпускать облегченные трубы и сэкономить расход стали. Более легкие трубные изделия упрощают их транспортировку и монтажные работы, для которых необходимо меньшее число единиц техники и занятых людей. Помимо этого готовая листовая сталь имеет одинаковую толщину в любом месте, следовательно, стенки сварных трубных изделий не будут иметь большие погрешности по толщине.

Электросварные стальные трубы: виды и область применения

Первые письменные упоминания о трубопроводах появились на заре цивилизации. В древнем Китае их строили из пустотелых стволов бамбука, для подачи воды с гор в города римляне строили закрытые акведуки, мастера средневековой Европы трубы делали из свинца. Первая труба сварная была изготовлена в середине позапрошлого века и сейчас этим способом производится больше половины трубной продукции.

Область применения сварных труб

Трубопроводы из них работают во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства, агрегатах и механизмах, технологическом оборудовании. Без стальных труб был бы недоступен монтаж подземных коммуникаций. Универсальные разновидности используются для перемещения разнообразных газообразных и жидких веществ. По специализированным трубопроводам перекачивается газ, нефть и продукты, получаемые из нее. Кроме этого труба сварная также используется как силовой элемент при строительстве каркасных сооружений (домов, теплиц, навесов и пр.).

В особую разновидность выделены сварные трубы из нержавеющей стали. Уникальность эксплуатационных параметров позволяет им работать на химических, фармацевтических и предприятиях по производству пищевых продуктов. Благодаря презентабельной внешней поверхности сварные трубы из нержавейки встраиваются в дизайн помещений как декоративные элементы.

Материалы для изготовления

Сварной трубопрокат делается из листовой стали толщиной до 5 см или ленты свернутой рулонами. Для изготовления производителями используется углеродистое или низколегированное железо. В зависимости от процентного содержания углерода сталь подразделяется на низко, средне и высокоуглеродистые сорта. Чем его больше, тем прочнее металл. Однако при отрицательных температурах высокоуглеродистая сталь становится хрупкой, что ограничивает область применения.

У низколегированного металла, содержащего не больше 2,5% легирующих добавок, высокая прочность сохраняется в широком диапазоне температур. Это дает возможность снизить вес за счет уменьшения толщины стенок. Такие сварные трубы дороже, чем из простой стали. Однако за счет уменьшенного износа и повышенной стойкости к коррозии увеличивается срок эксплуатации. Поэтому расходы окупаются с лихвой. Сварные трубы из нержавейки делают из холоднокатаной (толщина 0,4 — 5 мм) или горячекатаной (2 — 50 мм) листовой стали.

Виды и особенности сварных труб

Прямошовные виды делаются из свернутого по окружности металлического листа или ленты с последующим свариванием кромок. Линия соединения проходит вдоль оси. Поскольку ширина листов ограничена изделия большого диаметра сваривают из двух полусфер, накладывая швы на обе стороны.

Для производства спиралешовных разновидностей используется длинная стальная лента в рулонах. Линия сварки проходит по внешней поверхности в виде спирали. Этот способ дает возможность производить изделия диаметром до 2,5 м на одном прокатном стане из материала равномерной ширины. По данной технологии делаются сварные трубы с соотношением диаметра и толщины стенки более 100.

Для производства спиралевидного вида не нужно сложного оборудования используемого при производстве трубы прямой прямошовной. Из достоинств отмечается, что спиральная форма шва не позволяет образоваться длинной продольной трещине при разрыве. Однако из-за повышенной длины шва увеличивается расход материалов для сварки.

Читайте также  Пайка металла в домашних условиях

Способы изготовления

Сварные трубы делаются по трем технологиям:

  1. Печная сварка. Заготовки, называемые штрипсами, нагреваются в туннельной печи до 1300˚ После выхода из нее производится обдув кромок горячим воздухом, повышающим их температуру до 1400˚C с одновременным сдуванием окалины. Затем заготовку обрабатывают на формовочно-сварочном стане, придавая ей нужную форму. После вторичного обдува кромок горячим воздухом их сваривают между собой. Заготовка еще раз проходит через печь, затем шов для улучшения качества обжимается формовочными валиками. Продукция, производимая по этой технологии, классифицируется как горячедеформированная.
  2. Электросварка. Это самый распространенный метод, так как позволяет делать тонкостенные изделия больших диаметров. Швы накладываются сваркой под флюсом. Трубные заготовки из холодных штрипсов получают на прокатном стане методом валковой формовки. Полусферы для прямошовных видов большого диаметра делаются методом прессовой формовки. Спиралешовные заготовки получают на валково-оправочных или втулочных станах. После сварки кромок на поверхности образуется прямолинейный или шов в форме спирали. После его очистки и водяного охлаждения заготовка переносится на калибровочный стан, где проводится корректировка диаметра по всей длине. Затем проверяют качество шва визуально и ультразвуком, после чего проводят гидроиспытания его прочности. Если после еще одного просвечивания ультразвуком дефектов не обнаружено, электросварные трубы отправляются на склад готовой продукции.
  3. Сварка в среде инертного газа. По данной технологии производятся варианты из легированной и нержавеющей стали. При обычной сварке качество шва из-за карбидизации легирующих добавок происходящей при взаимодействии с кислородом воздуха снижается. Для устранения этого явления место сварки защищается аргоном, гелием, углекислым газом. Шов создается путем плавления электрической дугой присадочной проволоки из того же материала что и труба. Сварка ведется неплавящимся электродом из вольфрама. Продукция, создаваемая по этой и предыдущей технологии, относится к холоднодеформируемым.

Параметры сварных труб

Размеры и допуски отклонения нормируются ГОСТ 10704-91. В зависимости от качественных характеристик сварные трубы подразделяются на четыре класса, в каждом из которых указываются:

  • А — механические характеристики;
  • Б — химический состав;
  • В — механические и химические свойства;
  • Г — величина гидравлического давления.

Толщина стенки в зависимости от диаметра:

  • не меньше 2 мм при диаметре до 3 см;
  • от 3 мм при 3 — 7 см;
  • не менее 4 мм, если диаметр 7 — 15,2 см;
  • от 5 мм, когда размер больше 15,2 см.

В зависимости от внешнего диаметра в диапазоне 10 — 620 мм толщина стенки должна быть 2 — 20 мм.

Длина также зависит от диаметра. Для немерной длины она равна:

  • не меньше 2 м при диаметре до 30 мм;
  • от 3 м — 30 — 70 мм;
  • не менее 4 м — 70 — 152 мм;
  • от 5 м при размере свыше 152 мм.

Для сварных стальных труб мерная длина нормируется в пределах:

  • 5 — 9 м, если диаметр 7 см;
  • 6 — 9 м до 21,9 см;
  • 10 — 12 м до 42,6 см;
  • при диаметре больше 42,6 см устанавливается немерная длина.

Для прямошовных труб указано 2 класса точности:

  • 1 — обрезные с удаленными заусенцами, несоответствие по длине не более 15 мм;
  • 2 — без обработки торцов, несовпадение длины до 10 см.

Преимущества и недостатки

Если сравнивается труба электросварная и бесшовная, то у первой при прочих равных параметрах меньше вес и больше пропускная способность. Это обусловлено тем, что у нее стенки в 2 раза тоньше. Соответственно материалов для производства сварных труб тратится меньше, поэтому стоят они дешевле, чем бесшовные. Поскольку для изготовления используются ровные металлические листы, толщина стенки одинакова по всей площади. К достоинствам относится также расширенный ассортимент — сварные трубы выпускаются диаметром 10 — 2520 мм, а бесшовные — 5 — 550 мм.

Из недостатков отмечается снижение прочности по шву. Независимо от применяемой технологии сварное соединение будет слабее основного металла. Из-за шва, который нарушает гладкость внутренней поверхности, у сварных труб повышается коэффициент шероховатости.

Несмотря на недостатки, сварные трубы успешно заменяют бесшовные виды при прокладке магистральных и коммунальных трубопроводов. Поэтому объем их производства увеличивается. По таким же технологиям делают отводы, сгоны, переходы.

Сварные трубы – технология, применение, достоинства

ХХI век – это век трубопроводов. Труб для нефте- и газотранспортных артерий требуется много, и одними только бесшовными изделиями не обойдешься. Бесшовные трубы при всех своих многочисленных достоинствах обладают еще и одним очень существенным с точки зрения потребителя недостатком – они дороги в производстве. Между тем, главное достоинство бесшовных труб – способность выдерживать огромные давления – востребована далеко не всегда. Во многих трубопроводных сетях давление в трубах никогда не достигает тех сотен атмосфер, которые делают необходимым использование бесшовных труб. Опять же – технологии обработки металлов не стоят на месте и прочность сварных швов в наше время позволяет сварным трубам держать давление в разы большее, чем тридцать-сорок лет назад.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что сварные трубы сохраняют свои позиции и кое-где даже выигрывают в конкуренции с бесшовными. Во всяком случае, сейчас до половины труб больших диаметров являются сварными. Этого уже достаточно для того, чтобы дополнительно разобраться с тем, какими бывают сварные трубы, какие технологии применяются при их производстве и в каких отраслях экономики их можно использовать наиболее успешно.

Прямо или по спирали?

Как ни странно, но сварные трубы – это довольно «молодой» вид металлических изделий. Первые образцы сварных (точнее даже – кованых) труб появились менее 200 лет назад – в 1824. И только в начале ХХ века для изготовления труб начали применять т.н. «печную» сварку, при которой скрепление раскаленных краев трубы происходит за счет их обжатия валками.

И только с появлением электросварки шовные трубы и делятся на прямошовные и спиралешовные.

Название «прямошовные» говорит само за себя: такой метод изготовления труб связан с тем, что стальную полосу – штрипс – разогревают до придания металлу пластичности и пропускают через два ряда валков, которые сворачивают металл «в трубочку» — так что остается только соединить его края электросваркой.

Это довольно простая и дешевая технология, но при ее использовании возникают некоторые проблемы, а именно:

— для изготовления труб разного диаметра будут необходимы заготовки-штрипсы разной ширины.

— переход на выпуск труб другого диаметра будет требовать переоснащения новыми деталями (прежде всего – валками) всей производственной линии.

— при остывании заготовки в сварном шве будут возникать напряжения, которые существенно снизят его прочность.

— если такая труба все же не выдержит подаваемого по ней давления, то ее разрыв произойдет именно по шву и на всю длину отрезка трубы, что будет создавать дополнительные проблемы при ликвидации аварии.

Другой вариант производства сварных труб – это соединение стальных полос при помощи спиралевидного шва. При таком технологическом варианте сам шов получается гораздо длиннее, чем при прямошовном соединении, но зато появляется целый ряд преимуществ:

— при изготовлении спиралешовной трубы нет необходимости пользоваться заготовками-штрипсами четко определенных размеров; трубу можно сварить из металлической ленты любой ширины

— изменение диаметра выпускаемых труб может быть произведено при помощи простой переналадки производственной линии; достаточно будет просто поменять угол подачи ленты.

— при сварке трубы из металлической ленты не требуется сильно разогревать всю металлическую полосу; это снижает возможность изменения свойств металла при нагреве-охлаждении и уменьшает возможность внутренние напряжения в нем.

— при спиралевидной сварке образовавшийся шов сам по себе становится элементом, придающим дополнительную прочность конструкции

— если такой шов все же не выдерживает и расходится, то расходится не «вдоль», а «наискось», что уменьшает размеры того отрезка трубы, который придется заменить.

Плюсы и минусы сварных или электросварных труб

Разумеется, что все технологические проблемы и энергозатраты при производстве прямо- и спиралешовных труб не идут ни в какое сравнение с теми усилиями, которые производитель должен затратить на производство бесшовных труб. Отсюда и главное достоинство этого вида стального проката – относительная дешевизна.

Другим несомненным достоинством сварных труб является их большой диаметр, который может в 100 и более раз превышать толщину стенок. Это делает трубы более легкими, а значит и удобными при транспортировке. Кроме того, именно большой диаметр сварных труб делает их незаменимыми при строительстве магистральных нефте- и газопроводов.

Технология изготовления прямошовных труб позволяет формировать не только круглые, но и профильные трубы (прежде всего квадратные и прямоугольные).

Эти достоинства в условиях рыночной экономики перевешивают все минусы, но эти минусы все-таки есть. В чем же они состоят?

Во-первых – сварные трубы выдерживают давление на порядок меньшее, чем бесшовные. Об этом можно судить даже по нормам ГОСТов. Если от бесшовных труб с минимальной толщиной стенок ГОСТ требует выдерживать давление в 20 мегапаскалей (то есть около 200 атмосфер), то ГОСТ-10705 предельно допустимым для сварных труб давление в 16 мегапаскалей (160 атмосфер). То есть шовные трубы на 25% менее устойчивы к таким нагрузкам.

Во-вторых – сварные трубы, в отличие от бесшовных, не поддаются изгибанию. Если надо изменить направление газо- или водопровода, собранного из сварных труб, то обязательно придется пользоваться фитингами.

В-третьих – сама технология производства сварных труб требует использования таких сортов стали, которые хорошо поддаются сварке – то есть должны изготавливаться из низколегированных углеродистых сталей, сравнительно мало устойчивых к коррозии. Таких, как стали марок 17Г1с и 09Г2С.

Это обстоятельство заставляет производителей сварныхтруб использовать различные способы предотвращения коррозии, к которым относятся:

— оцинковка внутренних и внешних поверхностей (для сталей ст3 и ст20)

— покрытие внешних поверхностей гидроизоляцией

— покрытие внешних поверхностей тепло и гидро-изоляцией

Области применения и ГОСТы

Поскольку главным достоинством (кроме дешевизны) сварных труб является большой диаметр при тонких стенках, то они применяются в бытовых водопроводах, различных металлоконструкциях – но больше всего используются прежде всего в крупных строительных проектах.

Способность сварных труб выдерживать высокое давление жидкости дает возможность использования их для прокладки как магистральных, так и локальных коммуникаций, распределительных веток, местных технических водоводов и в сфере ЖКХ.

Соответственно и стандарты, определяющие их параметры настроены соответственно:

ГОСТ, наименование

ГОСТ 10705-80

ГОСТ 10706-76

ГОСТ 20295-80

Трубы стальные электросварные

Трубы стальные электросварные прямошовные

Трубы стальные электросварные для магистральных нефтегазопроводов

Марки стали

Качественные 08, 10, 20

Качественные 10, 20

Низколегированные 09Г2, 09Г2С, 17ГС, 17Г1С

Выбор марки стали обусловлен классом прочности К34-К60

Размеры (наружный диаметр)

от 10 мм. до 530 мм.

от 478 мм. до 1420 мм.

от 159 мм. до 820 мм.

Области применения электросварных труб

Сооружение трубопроводов общего назначения для холодной и горячей воды, бытового газа

Сооружение трубопроводов подачи воды и теплотрасс

Сооружение магистральных трубопроводов – нефтепроводов и газопроводов высокого давления

Соответственно, правила реализации сварных труб тоже будут зависеть не только от желаний клиента, но и от параметров самих изделий. Внешний диаметр труб варьируется в пределах до1620 мм, а толщина стенок в соответствии с диаметром — до 20 мм.

Классифицируются трубы по внешним геометрическим показателям следующим образом:

1-трубы диаметром менее 70 мм при толщине стенки не менее 3 мм;

2-трубы диаметром от 70 до 219 мм при толщине стенки не менее 4 мм;

3-трубы диаметром более 219 мм при толщине стенки не менее 5 мм.

Читайте также  Полиэтиленовые фитинги в волгограде

Сейчас почти все сварные трубы изготавливаются стандартной мерной длины:

— 6 м до 76 диаметра

-11,7 и 12 метров для всех диаметров более 76.

Наиболее востребованными являются стальные электросварные трубы для производства водопроводов, а также электросварная труба ГОСТ 10704 91, используемая для строительства металлических конструкций.

Сварные трубы достаточно универсальны и доступны по цене, но при их выборе нужно быть особенно внимательным в расчетах гидравлической нагрузки.

Видео по теме:

Процесс производства труб — бесшовные и сварные трубы

Процесс производства бесшовных труб

Бесшовная труба является самой прочной среди всех типов труб, поскольку имеет однородную структуру по всей длине трубы.

Бесшовные трубы производятся в разных размерах и шедулов. Однако есть ограничение на изготовление труб большого диаметра. Бесшовные трубы широко используются при изготовлении фитингов, таких как изгибы, отводы и тройники.

Процесс оправки

В процессе производства труб на стане для прокатки бесшовных труб на оправке стальная заготовка нагревается до высокой температуры во вращающейся печи. Цилиндрическая полость, которая также известна как маточная полость, изготавливается с помощью роторного пробойника и набора роликов, который удерживает пробойник в центре заготовки. Наружный диаметр пробойника приблизительно равен внутреннему диаметру готовой трубы. С помощью этого достигается вторичный наружный диаметр и толщина роликов.

Металлическая заготовка — печь с вращающимся подом — прошивной пресс — непрерывный трубопрокатный стан с удерживаемой оправкой — печь с шагающим балочным подом — редукционно-растяжной трубопрокатный стан — стеллаж для охлаждения — послойная резка — правильный пресс — резка торцов — труба.

Завод по производству труб со штоком Маннесманн

Маннесман это немецкий инженер, который изобрел этот процесс производства труб. Единственное различие между процессом станка со штепсельной вилкой и процессом станка с оправкой состоит в том, что в способе оправки внутренний диаметр достигается за один проход, тогда как в Маннесмане возможно многоступенчатое сокращение.

Металлическая заготовка — вращающаяся печь — центрирование заготовки — прошивка — относительное удлинение при разрыве — горячая прокатка труб на оправке — стан прокатки — повторный нагрев — калибровка труб — охлаждающий под — резка концов — правка — гидроиспытания — аустенизационная печь — быстрое охлаждение — закалочная печь — горячая колибровка — правка — торцовка — испытание без разрушения — нарезания резьбы — соединительный фитинг — тестирование оправки — гидроиспытания — готовая труба.

Процесс изготовления кованой бесшовной трубы

В процессе изготовления кованой трубы нагретую заготовку помещают в ковочную матрицу, диаметр которой немного больше, чем у готовой трубы. Гидравлический пресс ковочного молота с соответствующим внутренним диаметром используется для создания цилиндрической ковки. Как только эта ковка сделана, труба подвергается механической обработке для достижения окончательного размера. Процесс изготовления кованой трубы применяется для изготовления бесшовных труб большого диаметра, которые невозможно изготовить традиционными методами. Кованые трубы обычно используются для парового коллектора.

Литая заготовка Волока

Экструзионные процессы

При изготовлении экструзионной трубы нагретую заготовку помещают внутрь матрицы. Гидравлический таран прижимает заготовку к прокалывающей оправке, материал протекает из цилиндрической полости между головкой и оправкой. Это действие производит трубы из заготовки. Иногда изготавливаемые трубы производят трубы с большой толщиной, известной как матовая впадина. Многие производимые вторичные трубы использовали эту материнскую полость для производства труб с различными размерами.

Горячее прессование Холодное /горячее прессование

Производство сварных труб

Сварные трубы изготавливаются из пластин или непрерывных катушек или полос. Чтобы изготовить сварную трубу, первая пластина или рулон катятся в круглом сечении с помощью листогибочной машины или с помощью ролика в случае продолжения процесса. После того, как круглое сечение откатано от плиты, труба может быть сварена с присадочным материалом или без него. Сварные трубы могут быть изготовлены в большом размере без каких-либо ограничений сверху. Сварные трубы с присадочным материалом могут быть использованы при изготовлении изгибов большого радиуса и отвода. Сварные трубы дешевле по сравнению с бесшовными, а также слабые из-за сварки.

Существуют различные методы сварки, используемые для сварки трубы:

  • ERW — электрическая сварка сопротивлением
  • EFW — электрическая сварка плавлением
  • HFW- высокочастотная сварка
  • SAW — дуговая сварка под флюсом (длинный шов и спиральный шов)

ERW процесс производства стальных труб

В процессе производства труб ERW / EFW / HFW первая пластина формируется в цилиндрической форме, а продольные кромки сформированного цилиндра свариваются методом мгновенной сварки, низкочастотной контактной сварки, высокочастотной индукционной сварки или высокочастотной сварки или сваркой сопротивлением.

Горячая катушка — фрезерный станок — фасонная прокатка — сварка — тепловая обработка — установление размеров — резка

SAW Производство труб

В процессе сварки SAW внешний присадочный металл (проволочные электроды) используется для соединения формованных пластин. SAW трубы могут иметь один продольный шов, двойной продольный шов в зависимости от размера трубы. Труба SAW также доступна в спиральном шве, который непрерывно катится от единственной пластины катушки. Производительность спиральной SAW трубы очень высока по сравнению с прямой SAW трубой. Однако трубы спиральной SAW используются только в сервисах низкого давления, таких как водоснабжение, некритические технологические процессы и т. д.

Труба стальная сварная: методы производства и их особенности

Трубы стальные сварные составляют более половины от общего объема аналогичных изделий, выполненных из этого металла. Сокращения их производства не наблюдается, несмотря на массированное распространение полимерных материалов. Причина кроется в высокой востребованности со стороны многих отраслей экономики, заинтересованных в изделиях с высокой прочностью, в особенности выполненных из нержавеющей стали.

Технические характеристики труб, изготавливаемых сварным методом, различаются в зависимости от типа используемой стали и метода сварки

  • 1 Из каких материалов изготавливается труба стальная сварная
  • 2 Некоторые особенности изготовления сварных труб
  • 3 Как получают электросварные трубы
  • 4 Как получают трубу нержавеющую хонингованную

Из каких материалов изготавливается труба стальная сварная

Материалом для стальных труб служат либо листы, толщина которых не превышает 50 мм, либо лента в рулонах. Для изготовления электросварных труб прибегают к использованию разных марок стали, по большей части:

  • углеродистых. Углеродистые сплавы содержат до 2% углерода при незначительном содержании прочих примесей. Трубы сварные, выполненные из сталей углеродистых марок характеризуются прочностью, твердостью и сравнительно невысокой стоимостью. Повышенное содержание углерода дает о себе знать в низкой теплостойкости и склонности к ускоренному изнашиванию;
  • низколегированных. Труба электросварная стальная, изготовленная из таких материалов, содержит специальные примеси в количестве, не превышающем 2,5% от общего объема.

Наличием определенных добавок задаются свойства стали, к примеру, добавление:

  • хрома в лучшую сторону скажется на твердости;
  • углерода – на прочности, однако снизится эластичность и возрастет хрупкость во время эксплуатации при понижении температуры;
  • никеля – на прочности, пластичности и способности к прокаливанию;
  • марганца – на твердости и стойкости к изнашиванию, но при этом пострадает пластичность;
  • ниобия – на устойчивости к воздействию кислых сред;
  • алюминия – на жаростойкости и стойкости окалины.

Для изготовления сварных труб используется штрипсы из стали, которая может иметь разные добавки — хром, алюминий, марганец и прочие

Легированным сталям свойственны повышенная прочность, стойкость в отношении коррозии и ударных воздействий, износостойкость в целом, меньшая масса, что искупает более высокую, по сравнению с углеродистыми, стоимость.

Для изготовления трубы стальной нержавеющей в качестве исходного материала принято использование стального листа:

  • холоднокатаного, 0,4-5 мм в толщину;
  • горячекатаного, 2-50 мм в толщину.

Изделия сварные нержавеющие выполняются из материала, который:

  • стоек к коррозии;
  • сравнительно легок;
  • несложен в обработке;
  • эстетически привлекателен.

Некоторые особенности изготовления сварных труб

Сварные трубы изготавливают:

  • прямошовными. Стальной лист (ленту) сворачивают, сваривая кромки между собой. Шов (а при большом диаметре трубы, когда не хватает одного листа – два шва) идет по всей длине;
  • спиралешовными. Из рулонной листовой стали получают трубы диаметром до 2520 мм и с отношением диаметра к толщине стенки свыше 100.

Если штрипс сворачивается по спирали, то в результате получается спиралешовная труба, которая отличается более высокой прочностью в сравнении с прямошовной

К преимуществам спиралешовных изделий относят:

  • меньшую сложность используемого оборудования;
  • препятствование формы шва распространению продольных магистральных трещин.

Обратите внимание! Большая длина спиралевидного шва оборачивается повышенными расходами на сварку.

Для изготовления стальных труб используют три способа сварки:

  1. Печную. Стальную штрипсу прогревают в туннельной печи до 1300º С. При обдувании боковых кромок на выходе происходит их прогревание до 1400º С, убирающее окалину. В формовочно-сварочном стане горячей заготовке предстоит превращение в горячедеформированную трубу.
  2. Электрические наиболее распространены, из них чаще используют дуговую под флюсом. Именно электросваркой создаются высококачественные холоднодеформированные тонкостенные изделия для магистральных трубопроводов.
  3. В защитной среде, создаваемой инертным газом. Холоднодеформированную продукцию из нержавеющих и высоколегированных сталей, чтобы избежать карбидизации, сваривают вольфрамовыми электродами в среде, исключающей контакт с атмосферным воздухом.

Как получают электросварные трубы

В качестве материала для изделий малого и среднего диаметра используют листовой прокат или штрипсы. Стыкуя и правя заготовки, получают одну полосу определенной ширины, чему уделяется особое внимание для обеспечения в дальнейшем точного схождения кромок.

Для соединения краев металлического листа используются разные типы сварки

В качестве материала для изделий малого и среднего диаметра используют листовой прокат или штрипсы. Стыкуя и правя заготовки, получают одну полосу определенной ширины, чему уделяется особое внимание для обеспечения в дальнейшем точного схождения кромок.

  1. Формирование заготовки происходит на многоклетьевом непрерывном стане с помощью горизонтальных и вертикальных валков.
  2. Сваркой ТВЧ, осуществляемой со скоростью до 2,5 м/с, создается шов, для повышения качества которого производится снятие грата.
  3. После прохождения калибровки изделие оказывается правильной четырехвалковой клети, где заодно снимается овальность.

Летучими разрезными и разрывными устройствами продукции придается длина мерная или кратная мерной.

Для изготовления трубопроката большого диаметра на стальных листах, поданных посредством крана на конвейерную линию, производится приваривание технологических планок для обеспечения постепенного разогрева сварочного аппарата. Последовательность обработки такова:

  • фрезеруются кромки;
  • на кромкозагибочном стане края загибают до нужного угла;
  • на трубоформовочном прессе поочередно обрабатываются половинки заготовки, сечение которой превращается из шестигранного в цилиндрическое;
  • сваривание начинается с создания технологического шва, затем будущее изделие проходит сварку изнутри, и извне. Срезав технологические планки, производят шлифовку и правку, если в том есть потребность;
  • по прохождении контроля, подразумевающего и обязательную отправку на лабораторные испытания нескольких образцов из каждой партии, переходят к экспандированию, обеспечивающему точность круглой формы;
  • торцеванием обрабатываются края;
  • по прохождении контроля качества, подрезки фасок и приемки может проводиться антикоррозионная обработка, изнутри и извне.

При необходимости производится обработка торцов готовых труб и формирование фасок

Нержавеющую трубу могут изготовить:

  • зеркальной;
  • матовой;
  • шлифованной.

Как получают трубу нержавеющую хонингованную

Зачастую к поверхности стальных труб предъявляются особые требования. Хонингованная поверхность, деталь или элемент обретает в результате абразивной обработки специальным инструментом более высокое качество, гладкость и требуемый микрорельеф. С помощью хона со специальными абразивными брусками, перемещение которого является одновременно вращательным и возвратно-поступательным, обычно производится обработка цилиндрических поверхностей.

На заметку! Хонингованием обрабатывают, например, сварные соединения трубопроводов для повышения их эстетических качеств.

Процесс этот может быть:

  • вибрационным. Головке инструмента придают дополнительную вибрацию;
  • плосковершинным. Позволяет устранить неровности на поверхности, выравнивая бугры и вмятины;
  • сухим. Производится без применения смазочно-охлаждающей жидкости;
  • электрохимическим. Механическое воздействие сочетается с электрохимическим.

Хонингование — это вид обработки, позволяющий удалить неровности поверхности и повысить качество труб в целом

У хонинговальных многобрусковых инструментов с пятью-восемью режущими элементами для их установки используют центральную раздвижку, оснащенную гидравлическим или электромеханическим приводом. Чтобы брусок самозатачивался, т. е., чтобы происходило микроскалывание абразивных зерен, его выполняют из сверхтвердого материала, алмаза или эльбора.

Читайте также  Трубачев алексей олегович гвсу

Воздействие инструмента приводит к появлению на обрабатываемой поверхности микрорезов, снятию тончайшего слоя стружки, трению и пластическому оттеснению. На квадратном миллиметре бруска может находиться от двадцати до четырехсот зерен размером 20-100 микрон. Длительная первичная обработка со скоростью до 4 мкм/с устраняет грубые погрешности. В режиме граничного трения скорость обработки возрастает, а частота колебания режущих элементов и производимое давление понижаются. В режиме граничного трения можно достигнуть:

  • большей гладкости;
  • заданных параметров микрорельефа;
  • повышения прочности обрабатываемой поверхности.

Хонингование может проводиться собственными силами. Лучше пользоваться гибким хоном, похожим на ершик, которым моют бутылки. Хонингуем, запасшись:

  • дрелью;
  • хонинговочной жидкостью (или керосином);
  • защитными очками;
  • ветошью.

Обрабатывается поверхность трубы движениями вниз-вверх.

Важно знать! Правильность обработки проверяется по появившемуся на поверхности заготовки узору. Если он равномерен, с расположением линий между собой под углом в 60º, значит, хонингование проходит успешно.

Извлекают хон после полной остановки дрели, аккуратно удаляют фаску. Обработанный элемент, устраняя следы применения абразива, моют, используя мыльную воду, высушивают и, при необходимости, проводят антикоррозионную обработку с помощью специального масла.

Потребность в сварных стальных трубах сохраняется во многих секторах экономики. В настоящее время они служат для прокладки трубопроводов различного назначения, выступают элементами агрегатов и машин, применяются как каркасы в строительных конструкциях. Особо востребованы нержавеющие изделия, находящие применение и в промышленном производстве, и в дизайнерских проектах. Одной из операций, позволяющих улучшить характеристики сварных стальных труб, является хонингование, проведение которого возможно и собственными силами.

Стальные сварные трубы: виды, технология производства, область применения и преимущества

История труб насчитывает не одно тысячелетие, однако впервые они были изготовлены из стали только в 1852 году. Первые стальные трубы были произведены сварным способом, с помощью которого и по сей день изготавливается более 50% этих металлических изделий в общем объеме их производства. Количество изготовленных сварным способом стальных труб ежегодно увеличивается, ведь в большинстве отраслей народного хозяйства им не существует достойной альтернативы.

В большинстве отраслей народного хозяйства стальным трубам не существует достойной альтернативы.

Назначение современных сварных труб

Несмотря на стремительное развитие технологий, практически невозможно представить, что в ближайшем будущем в процессе возведения различного назначения зданий и сооружений, а также при прокладке коммуникаций что-либо заменит стальные трубы.

Все выпускаемые сегодня сварные трубы могут быть универсальными (применяются для доставки конечному потребителю различного рода рабочих сред) и трубы с узкой специализацией (газопроводные, нефтепроводные и т.д.).

Прокладка подземных и надземных систем отопления, водопроводов и газопроводов была бы невозможна без стального трубопроката различного диаметра.

Прокладка подземных и надземных систем отопления, водопроводов и газопроводов была бы невозможна без стального трубопроката различного диаметра. Он активно используется в качестве составных частей всевозможных машин и механизмов, включая сложнейшее технологическое оборудование, а также в сельском хозяйстве и в процессе строительства, где успешно выполняет роль прочной, но легкой арматуры и может служить основой при возведении каркасов зданий.

Отдельную категорию составляет труба сварная, изготовленная из нержавеющей стали. Благодаря своим уникальным эксплуатационным характеристикам, они широко применяются в пищевой, химической, энергетической и фармацевтической промышленности. А высокая эстетическая привлекательность таких изделий из нержавеющей стали позволяет использовать их в современной архитектуре и оформлении интерьеров помещений различного назначения.

Материалы для изготовления сварных труб

Главным материалом для изготовления сварных труб на сегодняшний день является металл: стальные листы толщиной до 50 мм или находящаяся в рулонах стальная лента различной толщины. Наиболее востребован в современной экономике сварной трубопрокат большого диаметра из низколегированной или углеродистой стали. Особенностью данной стали является содержание определенного количества углерода при отсутствии или минимальном количестве легирующих элементов. В зависимости от конкретного содержания углерода в материале, сталь для производства труб делится на низкоуглеродистую, среднеуглеродистую и высокоуглеродистую.

Повышение содержания в составе стали углерода приводит к ощутимому повышению прочности сварной трубы в нормальных условиях эксплуатации.

Повышение содержания в составе стали углерода приводит к ощутимому повышению прочности сварной трубы в нормальных условиях эксплуатации. Одновременно с этим, эластичность изделия заметно уменьшается, а порог его хладноломкости увеличивается. Другими словами, сталь с большим содержанием углерода в условиях пониженной температуры приобретает хрупкость, существенно ограничивающую область применения таких труб.

Использование же стали с содержанием легирующих элементов в объеме не более 2,5% позволяет существенно увеличить прочность сварных труб вне зависимости от условий эксплуатации, увеличить срок их службы и значительно уменьшить массу при прочих равных условиях. Применение для производства трубопроката низколегированной стали несколько увеличивает его стоимость, однако значительно повышает прочность, износостойкость и коррозийную устойчивость по сравнению с изготовленными из углеродистой стали сварными изделиями, поэтому ценовой фактор в данном случае не является основополагающим.

Материалом для изготовления нержавеющих сварных труб является обладающий высокой стойкостью к коррозии, легкостью в процессе обработки, сравнительно небольшим весом и привлекательным внешним видом нержавеющий стальной лист. При этом в качестве трубного материала может применяться как холоднокатаный (толщиной 0,4-5,0 мм), так и горячекатаный (толщина 2,0-50 мм) лист нержавеющей стали.

Виды сварных труб и их особенности

Прямошовные сварные трубы изготавливаются методом сварки одного стального листа встык, т.е. путем сворачивания листа (стальной ленты) и сварки его боковых кромок между собой. Шов в изделии данного вида расположен вдоль всей ее длины. При этом при изготовлении труб большого диаметра часто требуется наличие сразу двух швов на одном изделии, что обусловлено ограничениями в ширине имеющихся стальных листов.

Для производства спиралешовных труб применяется находящаяся в рулонах листовая сталь. Основным преимуществом данного вида трубопроката является возможность получения изделий диаметром вплоть до 2520 мм при использовании заготовок одинаковой ширины и одного и того же прокатного стана путем несложной переналадки угла спирали. Именно спиралешовная технология позволяет изготовить трубы, отношение диаметра которых к толщине стенки превышает 100.

Прямошовные сварные трубы изготавливаются путем сворачивания листа и сварки его боковых кромок.

Для изготовления спиралешовных изделий требуется менее сложное технологическое оборудование, чем для производства прямошовных, при этом точность изготовления остается на весьма высоком уровне. Еще одним преимуществом труб со спиральным швом является более простая ликвидация последствий при аварийном разрыве трубопровода: спиралевидная форма шва препятствует образованию продольной магистральной трещины – наиболее опасного вида разрушения трубопровода. Среди недостатков спиралешовных труб можно отметить увеличенную длину шва и связанный с этим дополнительный расход сварочных материалов.

Изготовление сварных стальных труб

На сегодняшний день процесс изготовления трубы сварной может осуществляться различными способами, наиболее распространенными из которых являются печная сварка, электросварка и сварка в защитном газе.

Печная сварка стальных труб

Данная технология подразумевает высокотемпературное воздействие на стальные штрипсы – полосы металла, являющиеся заготовкой для будущей сварной трубы.

Данная технология подразумевает высокотемпературное воздействие на стальные штрипсы – полосы металла, являющиеся заготовкой для будущей сварной трубы. Штрипса направляется в специальную туннельную печь и прогревается там до 1300°C. На выходе из печи боковые кромки штрипсы обдуваются направленным потоком воздуха, в результате которого их температура повышается до 1400°C. Одновременно с этим происходит очистка кромок от окалины, которая могла бы ухудшить качество сварного шва.

Далее полученная горячая заготовка пропускается через настроенный под определенный диаметр формовочно-сварочный стан, придающий будущему изделию необходимую форму. После второй обдувки воздухом кромки штрипсы свариваются под действием высокой температуры и заданного давления. Получившаяся заготовка еще раз протягивается через печь и формовочные валики, дополнительное обжатие которых призвано улучшить качество получившегося сварного шва. Трубы, изготовленные методом печной сварки, относятся к классу горячедеформированных.

Электросварка стального трубопроката

Стальные сварные трубы, изготовленные при помощи электрической сварки, наиболее распространены, ведь указанный способ позволяет получить тонкостенные изделия большого диаметра с высоким качеством поверхности и хорошим швом. Из всех видов электрической сварки в производстве труб, особенно для магистральных трубопроводов, наиболее часто применяется дуговая сварка под флюсом.

Кромки заготовок с обеих сторон свариваются электродуговой сваркой, в результате чего на поверхности изделия образуется продольный или спиральный шов.

Технология производства в данном случае состоит из нескольких этапов. При помощи специальных прокатных станов холодные стальные листы проходят процедуру формовки, в результате которой превращаются в трубные заготовки. В процессе изготовления прямошовных труб любого диаметра обычно применяется валковая формовка. Прессовая формовка используется для изготовления полуцилиндров или круглых заготовок для прямошовных изделий большого диаметра. Если же требуется произвести формовку стали для изготовления спиралешовных труб, применяются валково-оправочные станы или станы втулочного типа.

В дальнейшем, в зависимости от вида изготавливаемой трубы, кромки заготовок с обеих сторон свариваются электродуговой сваркой, в результате чего на поверхности изделия образуется продольный или спиральный шов. После снятия гранта со шва и охлаждения трубы водой она поступает в калибровочный стан, позволяющий добиться точного соблюдения диаметра заданным параметрам по всей длине. Далее труба проходит визуальный и ультразвуковой контроль качества шва, а также специальное гидроиспытание, предназначенное для проверки прочности шва высокому внутреннему давлению, которому изделие будет подвергаться в процессе эксплуатации. После повторной проверки ультразвуком трубы без выявленных дефектов отправляются потребителям.

Стальные сварные трубы, изготовленные при помощи электрической сварки, наиболее распространены, ведь указанный способ позволяет получить тонкостенные изделия большого диаметра.

Сварка в защитном инертном газе

Данная технология наиболее востребована в процессе сварки труб из высоколегированной и нержавеющей стали. При сварке указанных металлов обычной сваркой происходит карбидизация легирующих элементов, значительно ухудшающая качество шва. Заметно улучшить качество последнего позволяет использование в процессе сварки защитных газов: аргона, гелия или углекислого газа.

Сварка в защитной среде одновременно сочетает в себе преимущества как газовой, так и электрической сварки. Будучи тяжелее воздуха, защитные газы вытесняют его из рабочей зоны сварки, полностью исключая взаимодействие сварочной ванны с атмосферой. Производится сварка труб в защитной среде при помощи вольфрамовых электродов. Получившиеся швы качественно свариваются, составляя с трубой единое целое, поэтому данный способ обеспечивает полную герметичность и прочность получившегося изделия. Стальные трубы, изготовленные методом электросварки и методом сварки в защитном газе, относятся к классу холоднодеформированных.

Преимущества сварного трубопроката

Современная технология сварки позволила добиться высочайшего качества шва, который ничем не уступает по своей прочности цельному металлу. В результате область применения сварных труб значительно расширилась и сегодня они применяются даже там, где еще несколько десятков лет назад можно было использовать исключительно бесшовные аналоги. По сравнению с последними, стальные сварные трубы обходятся значительно дешевле в производстве. Это обусловлено не только самой технологией изготовления, но и значительно меньшими материальными затратами.

В частности, стенки сварных труб значительно тоньше, чем у бесшовных. Это позволяет не только существенно сэкономить на потреблении стали, но и сделать трубы более легкими. Последнее обстоятельство особенно важно в процессе перевозки и монтажа, которые требуют меньшее количество техники и человеческих ресурсов. Наконец, стенки сварной трубы имеют значительно меньшие отклонения по толщине, ведь изготавливаются они из готовой листовой стали, имеющей однородную толщину по всей площади.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: