Трубный прокат применяется человеком сотни лет. Трубы служат для обустройства водоснабжения, теплотрасс, применяются на производстве. Одной из разновидностей трубных изделий является бесшовный металлопрокат. Технология изготовления продукции предусматривает создание единых конструкций без швов, придавая изделию преимущества. В сегодняшней статье разберем методики производства бесшовных труб, выделим технические характеристики, а также отметим сферу применения бесшовного проката.

 

Методы изготовления бесшовной трубной продукции

Производство бесшовных труб основано на двух процессах:

  • метод горячей прокатки;
  • метод холодной прокатки.

По своей сущности технологии схожи, но имеют ряд различий. Холодный прокат выпускает более точную продукцию, которая имеет хорошие технические характеристики. Горячий прокат отпускает изделия, проседающие по качеству, но отличается низкой себестоимостью процесса. Остановимся детальнее на каждом процессе.

Бесшовные трубы, полученные способом горячей прокатки, отличаются своей низкой стоимостью и простотой. На этот показатель влияет более простой технологический процесс выпуска изделия, состоящий из нескольких этапов:

  • подготовительный этап. Характеризуется предварительной обработкой заготовки перед разогревом. Включает в себя обезжиривание изделия, устранение сколов и окалин, а также проверка на наличие дефектов стенки заготовки. Предварительная подготовка помогает исключить появление брака в партии. Заготовка изготавливается из особых марок стали, которые способны выдерживать высокую температуру;
  • формирование гильзы. Гильза — подготовительный элемент трубы, из которого формируется полость изделия. Заготовку помещают на станок, где в середине изделия высверливается отверстие. Последнее имеет размеры, которые соответствуют диаметру валиков, формирующих полость трубы. На данном этапе заготовка начинает напоминать трубу;
  • этап прокатки. Считается последним шагом к формированию трубного изделия. В процессе проката стальная заготовка разогревается до температуры рекристаллизации. Чаще всего показатель составляет 900 градусов по Цельсию. Достигнув необходимой температуры изделие отправляется в прокат. В процессе изготовления стальной трубы используются валики, которые помещаются в гильзу. Эти элементы придают заготовке полость, характерную для трубы. Процесс прокатки может повторяться несколько раз до достижения необходимого результата.

Отметим, что выпуск бесшовных изделий отличается длиной продукта. Производитель получает различные технические требования от заказчика по размеру трубы, так как бесшовные трубы выпускаются единым целым, а затем процесс переходит на конвейер.

Метод холодной прокатки является технологически сложным по сравнению с предыдущим аналогом. Несмотря на свое название сталь проходить процессы термической обработки. Процесс нагрева заготовки происходит на начальных этапах производства. После нагрева применяют методики очистки стали от окалины и оксидной пленки. Существуют 3 вида предварительной обработки:

  • травление. Процесс предусматривает использование 25% раствора соляной кислоты, в который погружают заготовку. Кислота удаляет лишние химические элементы с поверхности изделия;
  • дробеструйная обработка. Характеризуется ударным воздействием на сталь, в результате чего с поверхности удаляются мелкие частицы;
  • комбинирование. Представлено комбинацией травления с технологией дробеструйной обработки.

Следующий этап — холодная прокатка. В процессе труба обладает толщиной стенки до 0.3 мм, отличаясь ровностью поверхности, прочностью. Аналогично методу горячего выпуска продукта, заготовка получает гильзу, используемую для создания полости.

По требованию заказчика продукция может проходить дополнительную обработку закалкой или дрессировкой. Закалка стали — это процесс нагрева изделия до 700 градусов, вследствие чего труба принимает высокие пластичные характеристики.

 

Технические показатели бесшовной стальной трубы

Бесшовная трубная продукция выпускается согласно ГОСТу и имеет такие нормы изготовления:

  • показатели сечения находятся в диапазоне 25-700мм;
  • толщина стенок составляет 0.3-75 мм.

Отдельно остановимся на длине продукции. Согласно стандарту принято выделять мерные (с показателем длины 4-12 метров), кратные мерные и немерные трубы.

Длина продукции может определяться индивидуально по требованиям заказчика. Стандарт изготовления предусматривает использование марок стали класса СТ2-6сп. Эта марка стали имеет хорошие показатели текучести, механических и химических свойств.

Также учитываются параметры отклонения. Так, при диаметре сечения 150 мм и длине трубы 6 метров показатель отклонения длины не должен составлять более 15 мм. Говоря о технических характеристиках бесшовных труб, стоит упомянуть и толщину стенок. По отношению наружного диаметра к толщине стенки выделяют несколько видов трубного проката:

  • особо тонкостенные. Характеризуются соотношением более сорока, где показатели диаметра составляют не менее 20 мм, а значение толщины стенки — не более 0.3 мм;
  • тонкостенные. Соотношение диаметра к толщине стенки равно 12.5-40;
  • толстостенные. Коэффициент соотношения равен 6-12.5;
  • особо толстостенные. У этого вида такой показатель будет менее 6.

Распределение изделия по толщине стенки нужно для определения назначения изделия.

Методы стыковки бесшовных стальных труб

Бесшовные стальные трубы характеризуются целостной конструкцией по всей длине изделия. Необходимость сооружения протяженных магистралей требует качественной стыковки труб между собой. В процессе соединения продукции важно создать качественный шов, иначе польза таких изделий исчезает. К преимуществам бесшовных труб относят меньшее количество швов и, как следствие, меньший риск утечки содержимого. Предполагается использование двух способов стыковки: сварки и с помощью резьбы.

С практической точки зрения более предпочтительным является вариант со свариванием, но в таком случае есть зависимость от толщины стенки. Особо тонкостенные трубы не подходят для сваривания методом электросварки. В большинстве случаев на поверхности возникают прожоги, делая изделия непригодными для эксплуатации. В таких случаях применяют газосварку.

Толстостенные изделия поддаются обработке газо- и электросваркой, но в таком случае нужно создавать V-образную фаску на торцах, в которую будет заливаться расплавленный металл. Для особо толстостенных изделий используют электросварку. Соединение с помощью газовой сварки невозможно, так как нагрева стали будет недостаточно для проведения процедуры. Отметим, что особо толстостенные требуют применения электродов с диаметром не менее 4 мм.

Для резьбового соединения характерно применение для тонко-, толсто- и особо толстостенных изделий. Особо тонкостенные изделия не способны создать резьбу. Нарезка происходит вручную или на специальном станке. Резьбовая методика требует создания промежуточного элемента — фитинга.

Фитинг — это часть трубопровода, обеспечивающая соединение отдельных элементов. Применяется для получения поворота, разворота, а также перехода с одного диаметра на другой. Помимо этого, фитинг служит перекрытием трубопровода для сохранения герметизации. Дополнительно применяются уплотнители резьбы, обеспечивая герметичность в местах стыковки с фитингом.

Область применения бесшовной стальной трубы

Бесшовные стальные трубы отличаются отсутствием шва, тем самым обосновывая высокое качество продукта. Вероятность разгерметизации бесшовной трубы меньше чем у классического варианта, что делает такое изделие популярным для:

  • буровых работ в нефтяной промышленности. Глубина залегания полезного ископаемого может составлять сотни или тысячи метров. Такие требования вынуждают использовать прокат с наименьшими показателями деформирования и разгерметизации. Им выступают обсадные трубы, являющиеся холодным бесшовным металлопрокатом;
  • гидравлических систем. В подобных установках используются жидкости под большим давлением, вследствие чего важно сохранить герметичность. Достигается путем использования бесшовных труб;
  • водо- и газопроводов. Путепроводы могут тянуться километрами, что подвергает прокат деформированию, а также агрессивному влиянию факторов окружающей среды. В таких случаях применяют толстостенные бесшовные трубы, обладающие необходимыми пластичными качествами, а также антикоррозийными свойствами;
  • химической промышленности. Требует применения изоляционной системы, устойчивой к действию агрессивных элементов. Для этого используют бесшовную продукцию с цинковым покрытием;
  • строительства. Используют для обустройства горизонтальных усилителей жесткости мостов. Бесшовный металлопрокат способен выдерживать деформирующие нагрузки и нагрузки на скручивание, что его незаменимым в области мостостроения;
  • котельных установок. Бесшовные трубы выполняют роль теплосъемника. Последние подвергаются воздействию высоких температур, а также давлению пара изнутри. Отсутствие швов обеспечивает стабильность работы такой системы;
  • авиационной промышленности. Особо тонкостенные трубы применяются для обустройства изоляционных систем в самолете. Такая продукция обладает параметрами легкости и надежности;
  • автомобилестроения. Бесшовный прокат используют для установки топливных систем в автомобилях и сельскохозяйственной технике. Помимо топливной функции, изделия применяются для изготовления системы отвода выхлопных газов.