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

Все про стальные трубы: обзор технических характеристик и монтажных нюансов

В промышленности и быту стальная труба применяется очень широко. Ее используют при прокладке закрытых и открытых коммуникаций, поставляющих газы и жидкости к распределительным станциям. С помощью стальных изделий защищают силовые и сигнальные кабели в авиа- и автомобилестроении.

Трубы из стали в ряде областей выполняют функцию конструкционных и декоративных элементов. В быту из них собирают системы водоснабжения и отопления. Продукция обладает высокими физическими характеристиками, выдерживает значительные эксплуатационные нагрузки и надежно служит в течение многих лет.

Марки стали для производства

При изготовлении стальных труб в промышленном производстве используют такие виды сырья, как:

• углеродистая сталь ст 3, ст 10-20, ст17г1с-у – для электросварных универсальных труб общего назначения;
• сталь 20-10 – для изготовления горячекатаных труб без шва;
• сталь 20 – для трубного материала холодной деформации;
• коррозионностойкая сталь 12Х18Н12Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т — для труб, востребованных в энергетике и химической промышленности.

Низколегированные виды стали имеют хорошие механические свойства и доступную цену. Легирующие добавки позитивно влияют на физические характеристики стали, улучшают вязкость и пластичность, делают материал более прочным и стойким к высоким температурам и атмосферным коррозийным проявлениям.

Однако стоимость легированной стали несколько выше и трубы, сделанные из нее, всегда ценятся немного дороже. По уровню легированности сталь делится на три класса.

Бесшовные трубы из легированной стали обеспечивают газопроводу безупречную целостность, не требуют кропотливых обслуживающих работ и сводят к минимуму потенциально возможную утечку

Низколегированный материал в составе содержит не более 2,5% различных добавок. В среднелегированных видах этот показатель колеблется в пределах 2,5-10%. В высоколегированных сортах количество компонентов, улучшающих базовые свойства металла, составляет от 10 до 50%.

Несмотря на появление на рынке стройматериалов многочисленных предложений для сборки “домашних” коммуникаций, внутренние трубопроводы продолжают сооружать из стальных труб. Правда гораздо реже, чем раньше

В соответствии с нормативными требованиями системы питьевого водоснабжения должны были собираться из оцинкованных труб. Но в домах старой застройки из черного трубопроката сооружали и отопление, и газо- и водоснабжение

По сей день во время ремонта систем в старых домах большинство сантехников предпочитает использовать стальные трубы. Их ведь все равно подключают к стоякам из аналогичного материала

Смысл устраивать водопровод из нержавеющих или оцинкованных стальных труб есть только в частных элитных домах с автономным водоснабжением. Там вода не загрязнится окалиной и осадком во время прохода по общественным стоякам

Технически оправдано и целесообразно подключить газовый котел со стальным теплообменником стальными трубами. В этом случае вероятность коррозии снизится и повысится теплотехнический эффект

В ходе сооружения трубопроводов из стального проката используются резьбовые, фланцевые и сварные варианты соединения. Домашнему мастеру проще и удобнее работать с резьбой

Для соединения тонкостенных стальных труб применяются пресс фитинги, которые устанавливают с помощью пресс клещей

Стальные трубы предлагают потребителю как с резьбой, так и без нее. Резьбу нарезать можно непосредственно на объекте с помощью клуппа и метчиков

Всего имеется 14 типов высоколегированных стальных сплавов с разными характеристиками. К самым востребованным относятся материалы, проявляющие хорошую устойчивость к различным коррозийным явлениям и способные эффективно работать без разрушения структуры в экстремально высоких температурах.

Изготовление стальных труб: основные методы

Трубы из стали делают несколькими способами.

Самыми распространенными вариантами изготовления являются:

• электросварный с прямым швом;
• электросварный со спиральным швом;
• горячедеформированный без шва;
• холоднокатаный без шва.

Выбор подходящего способа обработки металла зависит от качества сырья и оборудования, имеющегося в наличии у производителя.

Отдельным стандартом регламентируют водогазопроводные трубы. Однако это происходит не потому, что для этого материала существует особый способ изготовления, а только исходя из области применения.

По сути, трубы такого типа представляют собой универсальное электросварное изделие с прямым швом. Обычно такой вид применяют в системах коммуникаций с умеренным давлением.

Как делают электросварные прямошовные изделия?

Свернутый в плотный рулон стальной лист (штрипс) разматывают и режут на продольные полосы нужной длины и ширины. Полученные фрагменты сваривают в бесконечную ленту, обеспечивая таким образом непрерывность в производстве.

Затем ленту деформируют в вальцах и превращают заготовку в изделие круглого сечения с открытыми краями. Соединительный шов проваривают дуговым способом, индукционными токами, плазмой, лазером или пучками электронов.

Шов на стальной трубе, выполненный в среде инертного газа вольфрамовым электродом (действующий элемент электродуговой сварки), довольно прочен и долговечен. Однако обработка занимает длительное время. Сварка труб высокочастотными индукционными токами осуществляется почти в 20 раз быстрее, поэтому и цена на такие изделия всегда значительно меньше

После всех манипуляций круглую стальную трубу калибруют в вальцах и проводят деликатный неразрушающий контроль прочности и целостности шва ультразвуком или вихревыми токами. Если в процессе тестирования погрешности не обнаружены, заготовку раскраивают на фрагменты запланированной длины и отправляют в складское помещение.

Производство электросварных спиральношовных типов

Производство стальных спиралешовных труб происходит по тому же принципу, что и прямошовных, только для изготовления продукции применяют более простые механизмы. Главная разница заключается в том, что раскроенную стальную ленту с помощью вальцов сворачивают не трубкой, а спиралью. Это обеспечивает высокую точность соединения на всех этапах.

На трубах со спиральным швом при возникновении аварийной ситуации не образуется магистральная продольная трещина, признанная специалистами наиболее опасной деформацией любой коммуникационной системы

Спиральный шов считается более надежным и наделяет трубу повышенной прочностью на разрыв. К недостаткам относится увеличенная длина шва, требующая дополнительных расходов на сварочные материалы и большего количества времени для соединения.

Изготовление горячедеформированных бесшовных изделий

В качестве заготовки для создания бесшовной (цельнотянутой) стальной трубы методом горячей деформации используют монолитную заготовку цилиндрической формы.

Ее при высокой температуре раскаляют в промышленной печи и прогоняют через прошивной пресс. Агрегат превращает изделие в гильзу (полый цилиндр), а последующая обработка несколькими вальцами придает элементу нужную толщину стенок и подходящий диаметр.

Толщина стенки трубного материала из стали, изготовленного путем горячего деформирования, достигает 75 мм. Трубы такого качества используют в сложных эксплуатационных условиях и в коммуникационных системах, где прочность и надежность являются основным приоритетом

На последнем этапе горячую трубу из стали остужают, раскраивают по заданным параметрам и передают на склад готовой продукции.

Особенности выпуска холоднодеформированных труб

Начальный этап процесса изготовления бесшовных стальных труб методом холодного деформирования идентичен «горячему» варианту. Однако после прогонки через прошивной стан гильзу сразу же остужают и все остальные операции проводят в холодной среде.

Когда труба полностью сформирована, ее обязательно отжигают, сначала прогревая до температуры рекристаллизации стали, а потом снова остужая. После таких мероприятий повышается вязкость структуры, а сам металл покидают неизбежно возникающие во время холодной деформации внутренние напряжения.

Из стальных труб, произведенных методом холодного деформирования, можно проложить коммуникационную систему высокой надежности, в которой риск протечек будет сведен к минимуму

Сейчас на рынке представлены бесшовные холоднокатные трубы, имеющие стеночную толщину от 0,3 до 24 мм и диаметр 5 – 250 мм. К их достоинствам относятся высокий уровень герметичности и способность выдерживать высокое давление.

Виды сечения и покрытия

По типу поперечного сечения стальные трубные элементы подразделяются на круглые и профильные. Круглые относятся к универсальному виду, имеют широчайшую градацию по диаметру отверстия и толщине стенок. Производятся только в промышленных условиях из стальных сплавов и различных добавок, усиливающих физические характеристики материала.

Из полированной стальной трубы с круглым сечением можно сделать практичный и красивый навес, который надолго сохранит привлекательный внешний вид и защитит вход от выпадающих осадков

Спектр применения охватывает почти все промышленные и бытовые области. Круглые стальные трубы разных диаметров применяют для транспортировки нефти и газа, для оборудования надежной изоляции коммуникационных систем любой сложности и размера, для создания легких строений и различных элементов внешнего и внутреннего декора.

Профильные трубы – это прогрессивный вид строительного металлопроката с овальным, квадратным или прямоугольным сечением. Производится из низколегированной и углеродистой стали, реже из нержавейки, путем холодной или горячей деформации прямошовной круглокалиберной электросварной заготовки.

Формовка осуществляется путем прохождения детали через валки, которые и обеспечивают необходимое сечение.

Из труб с профильным сечением строят металлоконструкции разных видов и назначения, монтируют каркасы зданий, опоры, сложные межэтажные и пролетные перекрытия. Конструкции выдерживают значительные физические, вибрационные и механические нагрузки, надежно служат многие годы и подходят для интенсивной эксплуатации в любых атмосферных условиях

Готовые стальные трубы проверяют на предмет целостности сварного шва и подвергают дополнительной термической обработке, позволяющей снять внутреннее механическое напряжение. Потом раскраивают в соответствии с требуемыми габаритами. Для улучшения физических свойств стальных труб на них наносят защитное покрытие.

Оцинкованные трубы ВГП производят в соответствии с регламентом ГОСТ 3262-75. Их можно не использовать для прокладки труб отопления и газоснабжения, но водопроводную ветку с питьевой водой следует собирать из оцинкованной трубы

Оцинковку стальных труб производят с наружной и внутренней стороны. Этот вид покрытия значительно увеличивает срок службы трубопровода и обеспечивает его экологическую чистоту, но и повышает себестоимость трубопроката

Бесшовные оцинкованные трубы используют в устройстве газовых сетей высокого, среднего и низкого давления

Из сварных оцинкованных труб сооружают все виды внутренних коммуникаций, если позволяет бюджет строительства. Рекомендовано собирать воздуховоды климатических систем и воздушного отопления из оцинкованной трубы с любым видом шва

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.

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.

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.

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.

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:

Стальная труба – характеристика, размеры, формы, где используется, плюсы и минусы

Бесшовные трубы изготавливаются из стальных заготовок, которые нагревают и перфорируют для создания трубчатого сечения. Слово «бесшовные» означает отсутствие шовных сварных швов.
Бесшовные стальные трубы используются для различных применений в нефтегазовой промышленности:

• добывающая промышленность (нефтегазопромысловые трубы);
• транспортировка (передача и распределение жидкостей, таких как нефть, газ, пар, кислоты, жидкие отходы);
• переработка (процесс транспортировки по трубопроводу для переработки нефти и газа в производные продукты);
• прокладка труб для коммунальных услуг.

Наиболее распространенные типы труб, используемых в нефтегазовой промышленности (ASTM спецификации труб):

• ASTM A53, A106, A333 и API 5L (типы труб из углеродистой стали для высокотемпературной и низкотемпературной углеродистой стали);
• ASTM A335 классы от P5 до P91 (трубы из легированной хромомолистовой стали для высоких температур и давлений, для нефтеперерабатывающих и энергетических установок);
• ASTM A312 серии 300 и 400 (трубы из нержавеющей стали марок 304/L/H, 316/L/H, 321/H, 347/H);
• ASTM A790, A928 (дуплексные и супердуплексные трубы с двойной ферритной и аустенитной структурой);
• Различные спецификации материалов из никелевых сплавов (Inconel, Hastelloy, Cupronickel, Monel, Nickel 200);
• Спецификации для цветных труб (алюминий, медь, латунь, медно-никелевый сплав).

Некоторые стандарты относятся только к бесшовным трубам (например ASTM A106), другие относятся как к бесшовным, так и к сварным трубам (например ASTM A53).

Трубы из углеродистой стали (A53, A333, A106 и API 5L) занимают наибольшую долю рынка, так как их можно использовать для самых высоких и низких температур; основное применение труб из нержавеющей стали — для коррозионных работ (а более высокие классы используются в качестве повышения температуры и давления, или когда транспортируемая жидкость становится более агрессивной).

На начальных этапах производственного цикла нефтегазовой промышленности API 5CT является ключевым стандартом, охватывающим нефтегазопромысловые трубы (нарезные трубы нефтяного сортамента).

Читайте также: Как сделать ведро своими руками из жести. Как изготовить трубы из оцинковки своими руками Изделия из жести своими руками

Бесшовные стальные трубы не следует путать с трубопроводом из бесшовных труб. Действительно, между трубами и трубопроводами есть несколько важных отличий, которые не только семантические. В целом, слово «трубопровод» применяется к любому трубному элементу, используемому для транспортировки жидкостей, тогда как слово «труба» относится к трубчатым сечениям (различной формы, круглой, овальной, квадратной формы), используемым для конструкционных/механических применений, измерительных систем и конструкций оборудования, работающего под давлением, таких как котлы, теплообменники и пароперегреватели.

Особенности

Достоинства

Как и любой другой материал, металлические трубы обладают своими достоинствами и недостатками.

Среди их положительных качеств можно выделить следующие моменты:

• Срок службы 5 – 30 лет, в зависимости от транспортируемой жидкости и антикоррозийного покрытия.
• Устойчивость к высоким температурам.
• Негорючесть.
• Способность выдерживать давление до 30 атмосфер (данный показатель зависит от типа труб).
• Устойчивость к механическим повреждениям и пластичность.

Недостатки

Что касается недостатков, то к ним можно отнести:

• Неустойчивость к различным отложениям и коррозии;
• Вес стальной трубы значительно выше пластиковых аналогов;
• Внутренняя шероховатость, которая создает сильное гидравлическое сопротивление;
• Высокая теплопроводность;
• Цена выше стоимости пластиковых аналогов;
• После монтажа требуется покраска.

Цены на бесшовные трубы

Бесшовные трубы имеют более высокую цену чем сварные трубы, как правило от 20 до 30% выше, из-за их довольно сложного производственного процесса (более подробно изложены, чем производство сварных и прямошовных труб) по причине того, что количество производителей бесшовных труб довольно ограничено (рынок носит олигополистический характер).

Для конкретных размеров и характеристик (например, 20-дюймовая труба или труба с большой толщиной стенки из специальных или необычных материалов, например, трубы ASTM A335 P91), существует несколько международных поставщиков труб, и как следствие, это повлияло на цены за тонну (или за метр.)

Соответственно, устанавливать цены на трубы используя стандартные цены за тонну для всех труб из «углеродистой стали» или «нержавеющей стали», независимо от фактического диаметра, толщины стенок, и конкретные классы: все эти факторы должны приниматься во внимание для того чтобы предотвратить перерасход средств в ходе в реализации проекта на более поздней стадии. Более того, цены варьируются ежедневно (особенно для легированных труб, которые содержат химические элементы, такие как молибден, никель, медь, хром, торгуемые ежедневно на Лондонской бирже металлов или рынках ферросплавов).

Оцинкованная и неоцинкованная трубная продукция

Трубопрокаты стальные сварные водогазопроводные неоцинкованные и оцинкованные производят в соответствии к ГОСТу 3262-75.

Требования, которые выставляют к неоцинкованным трубопрокатным материалам следующие:

Стальные трубы водогазопроводные оцинкованные тоже должны отвечать ряду определенных требований:

Трубы стальные сварные водогазопроводные оцинкованные обыкновенные являются подвидом стальных трубопрокатных материалов. Производят эти изделия на специальных трубопрокатных станках.

Их используют для прокладки водоподающих, обогревательных, газоподающих сетей, и для производства элементов к конструкциям из металла.

Габариты таких трубопрокатов варьируются в рамках от 15 до 100 мм. Большинство компаний, занимающихся реализацией трубной продукции этого ряда, выпускают изделия высокого качества, различного размера и типа. И потребители могут выбрать для себя оптимально подходящую продукцию.

Увеличение сферы использования ВГП дало толчок производителям к новым технологическим решениям, которые позволяют получить продукцию, полностью отвечающую потребительским требованиям. В последнее время их широко используют для создания различных металлических сооружений:

1. строительных лесов;
2. утяжелителей и этажерок;
3. заборов и архитектурных построек небольших габаритов.

Размеры бесшовных труб

Стандарты ASME B36.10 и ASME B36.19 включают в себя размеры и вес бесшовных труб для нефтехимической промышленности (стандарты относятся и к сварным трубам):

• стандарт ASME B36.10 охватывает размеры углеродистых и низколегированных бесшовных труб (габариты и вес) от 1/8 до 24 дюймов
• стандарт ASME B36.19, напротив,охватывает размеры и вес труб из нержавеющей стали, дуплексных, никелевых сплавов.

Бесшовные трубы общего назначения обозначены номинальным размером трубы (представляющим приблизительную пропускную способность трубы для жидкости) и “schedule”, который отражает толщину стенки трубы (наиболее распространенные это графики 40, STD, XS, XXS для углеродистых/легированных сплавов и 10S, 40S и 80S для труб из нержавеющих и никелевых сплавов).

Сварная труба (электрическая сварка сопротивлением)

Электросварные трубы изготавливаются с использованием стальных рулонов: рулон сначала разматывается, затем выравнивается, разрезается и, наконец, формируется в виде трубы путем электрического соединения двух ее концов.

Сварные трубы доступны в размерах от 1/2 до 20 дюймов, из углеродистой стали (ASTM A53 является наиболее распространенным стандартом) и нержавеющей стали (ASTM A312). С точки зрения размеров, ASME B36.10 и ASME B36.19 являются ключевыми справочными стандартами (API 5L для сварных труб ERW).

Таблицы размеров ASME и API показывают типичные комбинации номинального размера трубы и толщины стенки (обозначены как «schedule») и показывают вес сварной трубы в кг (или фунтах).

За последние несколько лет, сварные трубы стали эффективной альтернативой бесшовных труб, как с точки зрения цены и производительности, так и благодаря современным технологиям сварки ERW, принятым производителями сварных труб (например, HFI и HFW, высокочастотная сварка). Эти достижения в сварочных технологиях в будущем смогут уменьшить техническое превосходство бесшовных труб по сравнению со сварными трубами, сделав их взаимозаменяемыми, по крайней мере, в некоторых областях применения (низкое / среднее давление и температура). Разумеется, бесшовные трубы будут пользоваться преимуществом из-за превосходной механической прочности стальных заготовок по сравнению с рулонами и плитами.

Особенности монтажа

Монтаж стальных труб может осуществляться двумя способами:

Краткая инструкция по монтажу трубопровода резьбовым способом выглядит следующим образом:

• На конец трубы с нарезанной резьбой накручивается стопорная гайка.
• Затем на эту же резьбу накручивается муфта – специальный соединительный фитинг.
• Далее между контргайкой и муфтой по ходу резьбы на трубу наматываются льняные нити, после чего гайка подкручивается вплотную к муфте.
• После этого на вторую трубу накручивается контргайка, и труба вкручивается в муфту до упора.

Как правило, таким способом собираются бытовые трубопроводы и системы отопления, диаметр которых не превышает 6 дюймов. Что касается сварного соединения, то, не имея должного опыта, выполнить его своими руками очень сложно.

Процесс монтажа выглядит следующим образом:

• Две соединяемые детали следует прихватить электросваркой в нескольких точках.
• После этого выравниваются оси двух соединяемых элементом.
• Завершающим этапом является окончательная сварка – стык следует проварить сплошным герметичным швом, что вызывает наибольшую сложность.

Сварным способом обычно монтируются наружные и промышленные трубопроводы. Недостатком такого монтажа является сложность разборки системы, в случаях, когда необходимо заменить отдельный участок трубопровода. Вот, пожалуй, все основные особенности стальных труб.

Процесс производства сварных труб

Сварные трубы изготавливаются из стальных рулонов, которые сначала разматываются, режутся, обрабатываются, свариваются и испытываются, как показано на рисунке ниже.

Наиболее распространенная технология сварки, используемая для нефтегазовых труб, это так называемая «высокочастотная индукционная технология» (ERW-HFI), заключающаяся в применении индукционного тока на внешней поверхности трубы, способного создавать прочный сварной шов и плотно соединить две стороны стального рулона.

Прямошовная труба (продольно-дуговая сварка под флюсом)

Прямошовная труба (сварка под флюсом) изготавливается путем резки, гибки и сварки стальных пластин (процесс полуавтоматической сварки под флюсом).

Прямошовные трубы (LSAW) конкурируют с бесшовными и сварными трубами (ERW) в диапазоне размеров от 16 до 24 дюймов, но являются обязательными для трубопроводов выше 24 дюймов (так как 24 дюйма — это максимальный размер для труб общего назначения).

Двумя основными типами прямошовных труб являются продольные (с одинарным или двойным прямым сварным швом, DSAW) и спиралешовные (называемые HSAW, SSAW или SAWL трубы). Таким образом, разница между DSAW и LSAW трубами в том, что сварной шов в DSAW трубах находится внутри и снаружи трубы, в то время как LSAW трубы имеют один сварной шов на внешней поверхности.

LSAW и ERW трубы различаются тем, что при производстве LSAW труб используются стальные листы, а ERW трубы изготавливаются из стальных рулонов.

В нефтегазовой промышленности прямошовные трубы API 5L большого диаметра используются для эффективной транспортировки углеводородов на большие расстояния.

Спиралешовные трубы HSAW/SSAW используются в вспомогательных целях таких, как водоподача и распределение (не для нефти и газа).

Области применения

Как уже было сказано выше, области применения стальных труб весьма обширны. Далее приведем основные:

• Для сооружения трубопроводов, транспортирующих неагрессивные жидкости, сыпучие материалы и газы;
• Как элементы ограждений;
• Для сборки строительных лесов;
• В качестве опор;
• При прокладке кабелей;
• В оросительных системах;
• В газо- нефтедобывающей промышленности.

• Горячего и холодного водоснабжения;
• Отопления;
• Для прокладки газопроводов.

Надо сказать, что стальные трубы также нашли применение при производстве мебели, в автомобилестроении, авиации, судостроении и пр.

Схема резьбового монтажа

Процесс производства прямошовных труб

Прямошовные трубы изготавливаются с помощью так называемого процесса полуавтоматической сварки под флюсом, который начинается со стальных листов как показано на рисунке.

ручной ультразвуковой контроль → механическое экспандирование либо термообработка → обработка торцов труб → гидростатические испытания → ультразвуковое испытание трубы → радиографические испытания → нанесение внешнего покрытия → нанесение внутреннего покрытия → маркировка → складирование

Бесшовные трубы против сварных

Вопрос “Сварную или бесшовную трубу использовать при строительстве?” поднимается снова и снова. У каждой из них есть свои преимущества и недостатки, которые следует обдумать, чтобы принять правильное решение:

Преимущества и недостатки бесшовной трубы

Бесшовные трубы изготавливаются из цельного стального блока и не имеют сварного шва, который может представлять слабую область (подвержен коррозии, эрозии и общему разрушению).

Форма бесшовных труб более предсказуемые и точные с точки зрения округлости и овальности по сравнению со сварными трубами.

Главный недостаток бесшовных труб — это более высокая цена за тонну по сравнению со сварными трубами того же размера и класса (бесшовные трубы конкурируют со сварными в диапазоне от 2 до 20 дюймов).

Время доставки дольше, поскольку производителей бесшовных труб меньше, чем сварных труб (для сварных труб существует меньше барьеров входа, чем для бесшовных труб).

Бесшовные трубы могут иметь не постоянную толщину стенки по всей длине, фактически, общий допуск составляет +/- 12,5%

Стальные трубы и способы их соединения

Металлические трубы нашли свое широкое распространение в гражданском строительстве и не только. Нюансы их монтажа зависят от свойств материала. Стальные водопроводные трубы надежны и прочны, а стоят недорого. В городских квартирах стояки изготовлены из них. Это касается полотенцесушителей и радиаторов отопления.

Однако подвох заключается в подверженности коррозии. Для того чтобы исключить повреждения, на поверхность изнутри и снаружи наносится цинковое покрытие. Стальные магистрали характеризуются высокой теплопроводностью, поэтому трубы ХВС могут «потеть». На их внутренней поверхности нарастает накипь.

Сталь является довольно тяжелым материалом, поэтому трубы довольно сложно устанавливать, а срок их службы может достигать 40 лет. Стальной вид труб можно соединять одним из трёх способов, а именно:

• сварным;
• муфтовым;
• посредством пресс-фитингов.

Для изделий из оцинковки актуально только муфтовое и пресс-соединение, так как сварка может разрушить антикоррозионный слой.

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

Историческая справка. Исторически сварные трубы появились раньше бесшовных. Первая стальная труба была изготовлена в первой половине XIX в. методом кузнечной сварки. Качество таких труб было низким. Бесшовные трубы стали изготавливать после изобретения в 1886 г. братьями Маннесман способа винтовой прошивки, а затем способа пилигримовой раскатки. На тот период качество бесшовных труб было выше, чем сварных, из-за отсутствия «слабого» места — шва. Так было до 30–40-х гг. XX в., когда появились новые способы сварки, обеспечившие повышение прочности сварных труб. Начиная с этого момента доля сварных труб в общем мировом производстве стальных труб растет:

• 1940 г.— 40 %;
• 1985 г.— 60 %;
• 1990 г.— 75 %;
• 2017 г.— 76 %.

1. Производство и потребление стальных труб

В 2017 г. в мире выпущено свыше 174 млн т стальных труб. Выпуск бесшовных труб составил 42 млн т, выпуск сварных труб малого и среднего диаметра (до 406 мм) составил 109 млн т, труб большого диаметра — около 23 млн т (рис. 1). В мировой трубной промышленности доминирует Китай. На его долю приходится 54–56 % мирового производства стальных труб.

Нефтегазовая отрасль является ключевой для трубников. На нее приходится половина мирового потребления стальных труб (рис. 2). Этот сектор включает трубы нефтегазового сортамента для обустройства скважин: бурильные, обсадные и насосно-компрессорные трубы (OCTG) — и трубы большого диаметра для магистральных нефте- и газопроводов.

В настоящее время все шире используется горизонтальное бурение, требующее значительно большего расхода труб на одну скважину, чем при использовании традиционных технологий. Например, по данным американской дистрибьюторской компании Eagle Pipe, в США на одну скважину используется в среднем 479 т нефтегазовых труб в месяц.

Рис. 1. Мировое производство труб

Рис. 2. Мировое потребление труб по отраслям

Традиционно важными потребителями трубной продукции являются энергетическая, химическая и нефтехимическая промышленность. На энергетический сектор приходится около 10 % мирового спроса на трубы, на химию и нефтехимию — порядка 8 %.

К благоприятным рынкам для производителей труб относится автомобилестроение, доля которого составляет 8 %. Здесь рост обусловлен как общим увеличением мирового производства автомобилей, так и расширением масштабов использования труб в конструкциях современных машин.

Еще около 14 % труб в мире используется в машиностроении при выпуске других видов промышленной продукции.

Строительный сектор, на который сейчас приходится не более 5 % глобального спроса на трубы, быстро прибавляет. При этом наиболее перспективным направлением признается применение трубной продукции в металлоконструкциях.

2. Сортамент и область применения сварных труб

Сварные трубы изготовляют малых (5–114 мм), средних (114–480 мм) и больших (480– 2520 мм) диаметров с толщиной стенки 0,5–48 мм.

Трубы малых диаметров применяют в автомобильной и тракторной промышленности, сельскохозяйственном, энергетическом, химическом и нефтяном машиностроении, а также для изготовления трубчатых электронагревателей, велосипедов и в других конструкциях.

Трубы средних диаметров 159–480 мм используют для паропроводов низкого давления, для газопроводов и нефтепроводов, а также для трубопроводов, при изготовлении деталей конструкций различного назначения для мелиорации, водоснабжения, в коммунальном хозяйстве и т. д.

Прямошовные и спиралешовные трубы большого диаметра предназначены для магистральных трубопроводов газа, нефти, нефтепродуктов, а также для водо- и паропроводов низкого давления.

Сопоставление размеров сварных и горячекатаных труб представлено в табл. 1.

Таблица 1. Сопоставление размеров сварных и горячекатаных труб

Параметр	Сварные	Горячекатаные
D, мм	4…2500	(18) 25…550
S, мм	0,10…50	2,5…75
(D/S)max	200	50

Как видно, размерный ряд сварных труб шире: от капиллярных труб до труб большого диаметра. Но следует отметить, что марочный сортамент сварных труб ограничен, т. к. существует проблема сварки сталей с повышенным содержанием% С и легирующих элементов.

Преимущества сварных труб:

1. Более простое оборудование трубоэлектросварочного агрегата (ТЭСА) по сравнению с трубопрокатным агрегатом (ТПА). Меньше технологических операций при производстве сварных труб по сравнению с производством бесшовных труб.
2. Более высокие технико-экономические показатели:
   • производительность выше, т. к. процесс непрерывный за счет стыковой сварки отдельных бунтов;
   • ниже расходный коэффициент металла;
   • стоимость сварных труб на 15…20 % ниже, чем бесшовных;
   • организация производства возможна в более короткие сроки и при меньших капитальных затратах;
   • сварные трубы практически не имеют эксцентричной разностенности.
3. Более высокое качество поверхности, особенно внутренней (нет плён). Для бесшовной трубы зона ликваций и рыхлости слитка находится на внутренней поверхности трубы, а у сварной зона — в середине толщины стенки (рис. 3).
4. Более высокая точность размеров труб. Практически отсутствует поперечная (эксцентричная) разностенность труб.

Рис. 3. Зона ликваций и рыхлости слитка: а — бесшовная труба; б — сварная труба

Недостаток сварных труб: наличие сварного шва. Считают, что шов уменьшает допустимое напряжение на 10 …15 %.

На современных трубоэлектросварочных станах получают трубы с высокой прочностью шва. Стандарты APJ предусматривают одинаковые технические требования как для бесшовных, так и для сварных труб нефтяного сортамента. За рубежом сварные трубы используют вместо бесшовных в нефтедобывающей, энергетической промышленности и в машиностроении.

Основные способы повышения прочности шва:

• холодная пластическая деформация;
• термообработка (трубы или зоны шва);
• легирование металла шва;
• удаление грата (наружного, внутреннего).

Грат — местное утолщение в зоне сварного соединения, связанное с выдавливанием металла при сдавливании (осаживании) свариваемых кромок. В грат выдавливаются окислы Fe, образующиеся при нагреве металла.

Вы узнаете как производится стальная труба: 3 секрета с завода

Труба известна с древних времен, существует аналогия внешнего вида этой конструкции с деревом, бамбуком, тростником. Эти недолговечные материалы использовались для изготовления первых коллекторов. С течением времени требования к изделиям стали гораздо выше. В наше время для производства труб стали применяться стойкие материалы – металлы (бронза, медь, железо) и сплавы – сталь, круглые изделия из которой делают с 1852 года при помощи сварки.

Общие сведения

Использование или отсутствие сварки – главное отличие при изготовлении востребованных изделий. Половина всех выпускаемых стальных труб – сварные.

Сваривание швов происходит в печи, при помощи электричества и в защитном газе. Печное соединение швов классифицируют как горячедеформированные.

Технология сварки в защитном инертном газе применяется в производстве изделий из стали с высоким содержанием легирующих элементов, и из нержавейки.

В современной промышленности метод сварки находится на должном уровне, созданные шовные изделия получаются наилучшего качества, не уступая по своим характеристикам цельнометаллическим. Стальные металлические сварные трубы дешевле бесшовных и по своим характеристикам (с использованием инновационных технологий) не уступают трубам без швов.

Сварные разновидности имеют тонкие стенки, а это значит, они легкие и удобные для транспортировки и проведения монтажных работ. Затраты на спецоборудование по перевозке труб, на оплату персонала могут быть снижены.

Еще одно преимущество труб со сваркой –одинаковая толщина по всей длине, т.к. они создаются из готового стального листа одной толщины.

Стальные трубы выпускаются современными производителями круглой формы и в виде овалов, прямоугольников, квадратов. Это диктуется потребителями и запросами заказчиков. Горячекатанная круглая заготовка из стали при помощи пресса приобретает необходимые формы, калибруется под нужные размеры и используется покупателями в зависимости от цели назначения этих профильных изделий.

Трубы производятся на металлургических заводах

Процесс изготовления: много интересного

Производство стальных труб представляет собой процесс скручивания в трубу стальных листов, предварительно термически обработанных.

Содержание углерода такого сырья недопустимо выше 0,2% от массы. При закручивании кромочная часть листов разогревается электротоком и обжимается электродными кольцами (валками). За шестьдесят секунд таким способом свариваются десятки метров. При разной толщине стенок скорость этого процесса меняется. Трубы сразу нарезаются по определенным размерам с помощью специального оборудования (электрические труборезы для стальных труб), которым всегда оснащен завод по производству стальных труб.

Технологический процесс различается по типу изделий, которые выпускает завод стальных труб.

1. Нарезание продольных полос из развернутого листа стали (штрипса). «бесконечной» длины (непрерывность производства).
2. Превращение ленты (при помощи вальцев) в округлую заготовку (шов открыт).
3. Проварка шва (с применением таких видов сварки – дуговой, лазерной, плазменной, электронной и др.)
4. Калибровка полученной заготовки.
5. Проверка шва ультразвуковым исследованием или с помощью вихревых токов.
6. Нарезка на отрезки нужной длины.

Электросварные спиральношовные

Производитель стальных труб использует и такую технологию, в которой предполагается закручивание листов стали в спираль вместо трубки. Соответственно шов сварки идет по спирали, что придает изделию большую прочность. Такая стальная электросварная труба имеет меньше шансов на то, чтобы разорваться.

Бесшовные горячедеформированные

Трубный завод может обойтись без сварки, применяя бесшовный метод. Заготовки в форме цельных цилиндров разогревают в печи, затем при помощи прошивного пресса они становятся цилиндрами с полостью внутри. Полученные гильзы вытягивают в горячем виде, применяя вальцы, до нужного размера. Стенки трубы и диаметр приобретают заданные параметры. После остывания трубы делается резьба по длине и складирование.

Такое трубное производство помогает делать сверхпрочные изделия с толщиной стенок до семидесяти пяти миллиметров.

Бесшовные холоднодеформированные

Такие разновидности стального коллектора производятся подобно описанным выше. Но различие этих типов в том, что после прошивки изделие охлаждается и остальные манипуляции с ней осуществляются в холодном виде. Когда труба сформирована, ее отжигают, нагревая до рекристаллизационной температуры стали (для устранения внутреннего напряжения стали). Затем происходит окончательное охлаждение.

Бесшовные холоднодеформированные не такие толстые (в стенках), как горячедеформированные, их толщина колеблется в пределах от 0,3 до 24 миллиметров.

При работе с этими изделиями (со сварными чаще) обязательно нужно держать под рукой фаскосниматель для стальных труб – спецаппарат для зачистки поверхности (наружной и внутренней) и для выравнивания швов после сварки.

Для создания отводов от основного «русла» применяется седелка на стальную трубу. Монтаж трубопроводов очень облегчается при использовании таких деталей.

Материал

Основа стальных труб – легированная сталь. Этот сплав бывает в листах (толщиной до пятидесяти миллиметров) или в рулонах, в виде стальной ленты. Изготовление труб из этого материала связано с техническими характеристиками стали:

• прочность высокого уровня;
• возможность выдержки значительного давления;
• низкий коэффициент линейного расширения.

Наряду с положительными характеристиками у стали выделяют и отрицательный момент – низкую коррозийную устойчивость. Чтобы продлить срок эксплуатации стальных труб, их подвергают антикоррозионной обработке: пассивной (использование спецоболочек для наружных и внутренних частей труб) и активной (электрозащита).

Трубная металлургическая компания использует следующие марки стали.

Марка стали	Тип труб
ст3, ст10-20, ст17г1с-у (углеродистые)	Производство сварных труб (для универсального назначения) широко применяет такие материалы
ст20-10	Горячекатанные без швов
ст20	Холоднодеформированные
08Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 12Х18Н10Т (стойкие к коррозии)	Изделия для химической и энергетической промышленности
08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т	Нержавеющие центробежнолитые (для среды с агрессивными характеристиками)

Маркировка стальной трубы говорит специалисту о зашифрованной в буквенно-цифровых обозначениях информации о том, кто производит изделие (или товарном знаке), о размерах трубы и марке стали.

Сталь, применяемая для создания труб, по уровню содержания углерода бывает с его низким, средним и высоким содержанием. По этому показателю (и многим другим) составляются качественные характеристики труб.

Сталь с высоким содержанием углерода ведет к особой прочности труб, но при этом уменьшаются характеристики эластичности и устойчивости к холоду, поэтому такие изделия нежелательно использовать в условиях низких температур.

Легирующие элементы, входящие в состав материала для стальных труб, может значительно повлиять на увеличение прочности при условии процентного их содержания не более 2,5 процентов. Изделия из низколегированной стали дороже, но прочнее и менее подвержены коррозии. Они прослужат намного дольше, чем те, у которых высокое содержание легирующих элементов.

Популярны коллекторы из нержавеющей стали, отличающейся высокой коррозионной стойкостью.

Характеристики

Параметры, влияющие на качество стальных изделий:

• способ производства;
• размеры (диаметр);
• толщина;
• наружное покрытие;
• перфорация.

Характеристика стальных труб зависит от того, есть ли шов в изделии. Бесшовные намного надежнее и прочнее, т.к. шов сам по себе — уязвимое место.