Стальная толстостенная бесшовная труба чаще всего используется для изготовления коммуникаций, испытывающих повышенные эксплуатационные нагрузки. Именно по этой причине производство таких изделий регулируется большим количеством нормативов, а готовые детали проходят строжайший контроль качества.
Ниже мы рассмотрим основные законодательные рекомендации, касающиеся процесса изготовления бесшовных труб, а также проанализируем их эксплуатационные особенности.
При производстве подобных материалов нужно строго следовать требованиям ГОСТ
Нормативная база
Основные стандарты
Для обеспечения должного качества бесшовной трубной продукции все работы ведутся согласно ряду нормативных документов. В таблице ниже мы приведем те из них, исполнение которых является наиболее важным на сегодняшний момент:
Норматив
Содержание
ГОСТ 8733-74
Технические требования и сортамент бесшовных стальных изделий, которые производятся методом холодной или теплой деформации.
ГОСТ 8731-74
То же – для труб, изготовляемых горячей деформацией.
ГОСТ Р 53383-2009
Актуализированный документ для горячедеформированных деталей, содержащий также технические условия производства.
ГОСТ 8734-75
Сортамент изделий, которые производятся методом холодной прокатки или экструзии.
ГОСТ 8732- 78
То же –для горячекатаных трубопроводов.
ГОСТ 8733-87
Технические условия производства холоднодеформируемых изделий.
Кроме того, отдельные рекомендации регламентируют производство деталей для:
- Топливопроводов и маслопроводов.
- Нефтехимической и нефтедобывающей промышленности.
- Газопроводов и нефтеперерабатывающих предприятий.
- Промышленных коммуникаций.
- Бытовых и промышленных газопроводов.
- Водопроводных систем.
- Судостроения и т.д.
Использование при прокладке нефтепровода
Для каждой из вышеуказанных отраслей существует свой четко определенный сортамент стальных бесшовных труб. Впрочем, данная информация является актуальной только для тех, кто профессионально занимается проектировкой и обустройством промышленных комплексов. Нам же стоит изучить нюансы производства и основные требования к трубопроводам согласно ГОСТ.
Разновидности изделий
Отношение диаметра к толщине стенки – один из важнейших параметров
В зависимости от габаритов изделий холоднокатаные бесшовные трубы делятся на такие типы:
- Особо толстостенные – отношение наружного диаметра к толщине стенки равно 6 и меньше.
- Толстостенные – данное соотношение составляет от 6 до 12,5.
- Тонкостенные – от 12,5 до 40.
Также предусмотрено деление продукции на классы в зависимости от механических характеристик и особенностей эксплуатации:
Класс
Особенности изделий
1
Для производства используется углеродистая сталь. Применяются для локальных коммуникаций, а также в качестве строительного материала там, где к конструкции не выдвигаются специальные требования.
2
Изготавливаются из углеродистой стали, задействуются для прокладки трубопроводов высокого давления (газ, нефть, продукты нефтепереработки, вода).
3
Применяются в системах, где жидкость находится под высоким давлением и значительным нагревом (печи, котлы, нефтеперерабатывающие установки, охладители реакторов).
4
Используются в качестве вспомогательного бурильного оборудования.
5
Конструкционная разновидность. Применяется для сооружения каркасов, несущих конструкций, деталей транспортных средств, мебели и т.д.
6
Из таких деталей делают конструкционные элементы машин, работающие с высокой эксплуатационной нагрузкой – шатуны, поршни, цилиндры насосов и т.д.
Трубчатые заготовки для поршневой группы
Методика производства
Горячий способ
Последовательность операций
Инструкция по изготовлению подобных изделий предусматривает использование сложного оборудования, потому в домашних условиях бесшовную трубу сделать, естественно, не получится. Однако любой мастер должен иметь хотя бы поверхностное представление о тех материалах, с которым он работает, потому рекомендуем вам изучить технологические схемы, описанные ниже.
Начнем описание с «горячей» технологии:
- В качестве заготовки для изделия используется цилиндрический, квадратный или многогранный цельнометаллический брусок. Материал его может быть разным, но чаще всего используется нержавеющая сталь соответствующего класса.
- Для облегчения формирования первичной полости заготовку прогревают в печи (температура должна быть выше, чем температура, при которой происходит рекристаллизация выбранной стали).
Гильза после прошивки
- Выполняется формирование гильзы – пустотелого цилиндра. Для этого заготовку помещают в прошивной стан, где происходит перфорация металла с помощью очень прочного заостренного стержня (прошивки) с одновременной прокаткой через калибрующие валики.
Обратите внимание!
При производстве труб большого диаметра или изделий со значительной толщиной стенки используются не прошивные станки, а специальные прессы.
- Затем с гильзы сбивается окалина. Чаще всего это осуществляется с помощью гидродинамической установки – проще говоря, деталь обрабатывают струями воды под большим давлением.
- Далее изделие может быть подвергнуто дополнительному нагреву, но в ряде случае материал не успевает остыть до потери пластичности, потому заготовка срезу подается на следующую операцию.
Прокатка заготовки
- Здесь на прокатном стане выполняется наиболее важная часть обработки – калибровка и растяжка. При этом вальцы из закаленной стали придают трубе необходимые форму и размеры. Максимальная толщина стенки трубы, которая может быть изготовлена по данной методике, составляет 75 мм.
- После приведения габаритов изделия к проектным, детали остужают, а затем подвергают порезке в размер, закалке и отпуску, если это предусмотрено ГОСТом.
- Закаленные и отпущенные детали поступают на этап контроля качества, где анализируются их линейные размеры, а также замеряются основные эксплуатационные показатели.
Дальнейшая последовательность действий зависит от того, для какой цели будут использоваться готовые детали. В некоторых случаях в технологическую цепочку включают нарезку резьбы, навинчивание муфт для труб и противокоррозионную обработку. Так изделия получаются более удобными в использовании, но и цена их возрастает.
Холодный способ
Стальная бесшовная труба по ГОСТу 8734 – 75 производится по технологии холодной деформации.
Здесь схема изготовления несколько отличается:
- До момента прошивки все делаем так же, как и в случае с горячекатаными разновидностями труб: прогреваем заготовки, формируем гильзу с помощью прошивного стана или пресса и т.д.
Турбопрофильный пресс для прошивки
- Затем гильза остужается в воде с одновременным удалением окалины.
- На следующем этапе выполняется калибровка трубы методом холодной прокатки. При этом валики растягивают и утончают стенки до тех пор, пока те не достигнут нужного нам размера.
- Далее могут выполняться и другие операции, такие как отжиг (термическая обработка), травление кислотами, омеднение, нанесение защитных лаков и т.д.
Трубы, которые делают по методу холодной деформации, могут иметь стенки не толще 24 мм.
Тонкостенные детали разной формы
Стандарты изготовления
Требования к горячедеформированным изделиям
Вынесенный в заголовок статьи ГОСТ 8732-78 регламентирует изготовление труб по методу горячей обработки.
Согласно данному нормативу к изделиям выдвигаются следующие требования:
- Длина – от 4 до 12,5 м. Длина может быть как немерной, так и мерной.
Обратите внимание!
Допускается изготовление продукции с габаритами, кратными мерным, при этом на каждый рез оставляется припуск по длине, равный 5 мм.
- Допустимое отступление от проектных размеров по длине составляет 10 мм для изделий до 6 м, и 15 мм – для труб длиной свыше 6 м.
Также регламентируются предельные отклонения от наружного диаметра:
- При номинальном диаметре до 50 мм – не более 0,5 мм в большую или меньшую сторону.
- При диаметре до 219 – 1 мм при обычной точности изготовления и 0,8 – при повышенной.
- Более 219 – 1,25 и 1 мм соответственно.
Что касается допустимых отклонений в толщине стенки, то они также зависят от диаметра и могут составлять от 10 до 15% от номинального значения.
По кривизне требования таковы:
- Для труб с толщиной стенки до 2 см – не более 1,5 мм на 1 погонный метр.
- Для изделий от 2 до 3 см – не более 2 мм на 1 м.
- 3 см и выше – не более 4 мм.
Сортамент по ГОСТу на стальные бесшовные трубы горячей деформации включает в себя самые разнообразные изделия. Ниже мы приведем лишь те из них, которые используются наиболее активно:
Диаметр, мм
Толщина стенки, от и до, мм
20
2,5 – 4
25
2,5 -8
30
2,5 -8
40
2,5 -8
50
3 – 10
76
3 – 19
102
3,5 – 24
203
5 – 50
402
9 – 75
Фото толстостенных изделий
Нормативы производства холоднодеформированных труб
Требования к трубам, которые производятся путем прокатки охлажденных заготовок, регламентирует ГОСТ 8734 – 75:
- Мерная длина – от 4,5 до 9 м.
- Предельное отклонение по размерам для труб мерной длины составляет + 10 мм.
- Немерная длина – от 1,5 до 11,5 м.
- Припуск на рез изделия – 5 миллиметров.
Отступы по наружному диаметру:
- Для труб от 4 до 10 мм -0,15 мм в большую или меньшую сторону.
- Для изделий 10-30 – 0,3 мм.
- 30-50 – 0,4 мм.
- Более 50 – 0,8 мм.
Бесшовные изделия холодной прокатки
Контроль толщины стенки осуществляется, исходя из таких данных:
- Трубы со стенкой 1 мм и менее –допускается отклонение 0,12 мм.
- Стенка 1- 5 – не более 10% от номинальной толщины.
- Стенка свыше 5 – не более 8%.
Допуски по кривизне здесь также довольно строгие:
- Для деталей сечением от 4 до 8 мм – 3 мм на погонный метр.
- Для труб до 10 мм – 2 мм на 1 м.
- Свыше 10 мм – 1 мм на 1 м.
Что касается сортамента, то он также весьма обширен. При этом четко разделяются группы изделий с разной толщиной стенки:
Диаметр, мм
Толщина стенки от и до, мм
Особо тонкостенные
Тонкостенные
Толстостенные
Особо толстостенные
5
0,3 – 0,5
0,6 – 1,5
–
–
10
0,3 – 0,5
0,6 – 1,5
1,6 -1,8
2 -3,5
20
0,3 – 0,5
0,6 – 1,5
1,6 -1,8
2 -5
40
0,4 – 0,5
0,6 – 1,5
1,6 -1,8
2 -9
100
–
1,2 – 3,3
3,5 – 7
7,5 -18
200
3 – 4
4,5 – 16
18-24
–
250
–
4,5 – 16
18-24
–
Основные преимущества и недостатки
Прокатные изделия, которые производятся по бесшовной технологии, обладают целым рядом эксплуатационных преимуществ.
Ниже мы проанализируем те из них, которые являются наиболее актуальными для мастеров, выполняющих монтаж коммуникаций своими руками:
- Отсутствие сварного шва в стенке детали справедливо считают ее главным плюсом. Поскольку материал имеет монолитную структуру, в нем не формируются области внутреннего напряжения, которые являются потенциально опасными для целостности изделия. Так, бесшовная труба куда лучше справляется с повышением внутреннего давления, эффективно компенсируя скачки напора.
В химической промышленности приоритетной является стойкость к агрессивным реагентам
- Использование углеродистых и высоколегированных сталей способствует повышению стойкости к коррозионным воздействиям. Такие трубы хорошо переносят даже длительный контакт с агрессивными химическими веществами, при этом материал стенок не утрачивает своих свойств.
Обратите внимание!
Это справедливо только в том случае, если технологический цикл производства был организован в соответствии со всеми требованиями ГОСТ.
Так, на стойкость материал к внешним воздействиям значительное влияние оказывает качество закалки, отпуска и травления деталей.
- Применение сталей с добавками молибдена, хрома и других материалов способствует повышению термостойкости изделия. Трубы способны справиться даже с очень сильным нагревом, что позволяет эффективно применять их при экстремальных температурах.
Возможно применение в теплообменниках
- Дополнительным эффектом от повышения термостойкости является уменьшение температурной деформации трубы: система получается достаточно стабильной, что позволяет эффективно выполнять ее скрытый монтаж, не опасаясь разрушения отделки.
- Еще одно достоинство – весьма обширный сортамент. Выше приводились таблицы с соотношением диаметра труб и толщины стенок, но необходимо помнить, что в них указаны лишь самые ходовые размеры. На практике же можно найти трубу практически под любое сечение.
Что касается минусов, то они весьма условны:
- Во-первых, для изделий с толстыми стенками часто характерна значительная масса. Это накладывает вполне определенные ограничения на проектировщика, поскольку несущие характеристик конструкции должны справиться с нагрузкой.
- Во-вторых, гибкость большинства труб очень низкая. Обычно это не создает проблем, но при прокладке трубопровода или его ремонте могут возникнуть сложности с заведением патрубков в труднодоступные участки. Впрочем, вопросы такого характера обычно решаются еще на этапе проектировки.
- Наконец, вопрос стоимости изделий тоже нельзя назвать однозначным. Бесшовные трубы высокого качества являются достаточно дорогим материалом, однако часто требования к эксплуатационным характеристикам не оставляют нам выбора: приходится покупать именно их. С другой стороны, высокая стоимость компенсируется надежностью и долговечностью.
Вывод
ГОСТ на стальные бесшовные трубы холодной и горячей прокатки должен соблюдаться предельно строго. Только в этом случае продукция будет соответствовать высоким стандартам качества, и сможет справиться с высокими эксплуатационными нагрузками. Видео в этой статье содержит ряд дополнительных сведений о таких изделиях, так что мастерам, работающим с трубопроводами, стоит внимательно его изучить.
