(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Производство бесшовных труб


Как делают трубы: особенности производства бесшовных труб

Бесшовные трубы — это разновидность металлопроката, технология производства которого предусматривает отсутствие каких-либо швов по всей длине изделий. Такие детали не содержат и других соединений. Такие сплошные заготовки изготавливаются на специальных прокатных станках. Поэтому производственный процесс получил название «прокатка».

Бесшовные трубы производят методами холодной и горячей прокатки на специальных станках

Особенности бесшовных изделий

Бесшовные трубы являются цельными изделиями и не содержат швов, а также других соединений. В первую очередь в зависимости от технологии производства бесшовные трубы подразделяются на два вида:

  • горячекатаные;
  • холоднокатаные.

Также существуют цельнотянутые детали, которые относятся к особой группе бесшовного металлопроката. Такие изделия отличаются тем, что имеют толстые стенки.

Изделия, которые имеют шов, в свою очередь, выполняются с помощью двух основных методов:

  • сварка (заготовка сваривается по спирали);
  • фальцовка (согнутый лист закрепляется продольно специальным фальцем).

Полезная информация! Бесшовные трубы отличаются высокими прочностными характеристиками, поэтому их, как правило, используют в коммуникациях с высокими показателями давления.

Материалом для таких деталей в большинстве случаев выступает сталь. Это связано с тем, что этот материал обладает высокой прочностью. Рассмотрим и другие достоинства этих изделий:

  • высокий коэффициент теплопроводности;
  • низкий показатель линейного расширения;
  • антикоррозийная стойкость толстостенной продукции.

Бесшовные трубы отличаются более высокой стоимостью по сравнению со сварными

К основным недостаткам таких изделий можно отнести:

  • высокая стоимость;
  • сложный монтаж.

Для того, чтобы проложить коммуникацию из таких труб, важен правильный расчёт основных параметров. К ним можно отнести показатели сечения труб и толщину их стенок.

Эксплуатационная сфера

Бесшовные трубы используются в ответственных конструкциях, которые работают под высоким давлением. Для транспортировки токсичных веществ применяются преимущественно горячекатаные бесшовные изделия.

Кроме этого, изделия, выполненные методом горячей прокатки, широко эксплуатируются в автомобилестроении, авиации и т. д. А также используются для транспортировки агрессивных химических веществ и нефти (химическая и нефтяная отрасли).

Использование таких деталей также востребовано в коммунальной сфере. Из них монтируются различные хозяйственные коммуникации, которые осуществляют транспортировку горячей воды, холодной воды, газа, а также отвод стоков (канализационная система).

В угледобывающей сфере такие изделия используются для отвода пара и других продуктов от оборудования. Кроме этого, сплошные трубы используются в оборонной промышленности, кораблестроении, металлургии. Обширность эксплуатации бесшовных изделий объясняется их высокой надёжностью. Из них выполняются довольно сложные, с конструктивной точки зрения, коммуникации, которые используются в тяжелых областях производства.

Из бесшовных труб монтируют магистрали, работающие в особых условиях

Технология изготовления бесшовных труб с помощью горячей прокатки

Как делают бесшовную трубу с помощью метода горячей прокатки? Этот процесс сопровождается большими финансовыми расходами, поэтому стоимость таких изделий также является довольно большой. Рассмотрим поэтапно производство бесшовных труб, посредством наиболее популярного метода — горячей прокатки:

  1. На первом этапе происходит подготовительная работа. Заготовка подготавливается к последующей обработке. Заготовка является полым элементом, который имеет определённые показатели сечения и длины. Изготовление такой заготовки происходит из особого вида стали. Перед прокаткой этого первичного элемента, его нагревают до высоких температур (1180–1200 °C).
  2. На втором этапе выполняется формирование гильзы. Гильзу получают с помощью специального высокомощного сверла, которое пробуривает в заготовке отверстие определённых размеров. После завершения процесса деталь уже напоминает трубу, однако, не является окончательным продуктом.
  3. И, наконец, на третьем этапе происходит основной процесс — прокатка. Прокатка включает в себя ряд процессов: гильзу помещают на специальные прокатные станки, в состав которых входит несколько валиков, далее расположенная между двумя валиками гильза постепенно вытягивается в одном из направлений. Элементом контроля диаметра будущей трубы выступает специальный ограничительный элемент.

Обратите внимание! Для того, чтобы готовая труба соответствовала необходимым параметрам, вышеперечисленные манипуляции проводятся несколько раз, до получения нужного изделия.

А также стоит отметить, что производство бесшовных труб — сложный процесс, который требует соблюдения всех технических норм и правил безопасности. Производство бесшовного металлопроката выполняется только на специальных предприятиях, оснащённых всем необходимым для этого оборудованием.

Горячекатаные трубы производятся по достаточно сложной технологии, требующей особого контроля

Технология производства бесшовных труб с помощью метода холодной прокатки

Холоднокатаные изделия отличаются высокими прочностными характеристиками, а также имеют идеально гладкую поверхность, что является очень важным фактором для различных коммуникаций.

Как делают трубы с помощью холодной прокатки? Рассмотрим поэтапно этот процесс:

  1. В первую очередь заготовка проходит комплекс мер по очистке. К таким мерам можно отнести:
  • очистка с помощью химических веществ;
  • протравливание.

Помимо этого, стоит отметить, что нередко заготовка обрабатывается фосфатами или медью, что повышает её прочностные характеристики. Впоследствии такие изделия имеют хорошую резистентность к деформации.

  1. Затем с помощью валиков происходит формирование круглого сечения. Стоит отметить, что угол поворота валиков может меняться, что, в свою очередь, влечёт смену калибра трубы.
  2. При выполнении круглого калибра трубы, обладающей большим диаметром, проводится дополнительная процедура — сжатие.

Холодная прокатка осуществляется при помощи вальцовочного станка

В случае необходимости уменьшения показателя сечения изделия, процесс повторяется, после чего необходимым условием является проведение дополнительных процедур — протравки и промывки.

Разновидности трубных изделий без швов

Бесшовные или литые изделия в первую очередь классифицируются по длине и бывают:

  • мерные;
  • кратные мерной длине;
  • немерные.

По ГОСТу существует чёткое подразделение бесшовных труб по размерам. Например, показатели сечения горячекатаных бесшовных изделий варьируются от 25 до 700 мм, а толщина их стенок может быть от 2,5 до 75 мм. Длина немерных деталей колеблется от 4 до 12 м. Холоднотянутые изделия имеют показатели сечения от 8 до 450 мм и толщину стенки — 20 мм. Длина холоднотянутых бесшовных деталей колеблется в пределах от 4,5 до 9 м.

Обратите внимание! Цельнотянутые трубы подразделяются на 4 основные категории, каждая из которых, в свою очередь, имеет по 4 подгруппы.

Цельнотянутые детали считаются наиболее надёжными, так как обладают самыми высокими прочностными характеристиками и выпускаются из литых заготовок. В процессе изготовления цельнотянутой трубы в монолитной заготовке выполняется отверстие, имеющее необходимые показатели сечения. Стоит также отметить, что в случае с цельнотянутыми стальными изделиями толщина их стенок составляет — 6–13 мм.

Кроме этого, все бесшовные изделия классифицируются в зависимости от марки стали. На сегодняшний день существует около 10 марок стали, из которых разрешено производить бесшовный металлопрокат.

trubamaster.ru

Производство бесшовных труб

Бесшовные трубы изготавливают горяче- и холоднокатаными, а также холоднотянутыми из различных углеродистых, легированных и высоколегированных марок стали: хромоникелевых, хромомолибденовых, марганцовистых, коррозионно-стойких и других, удовлетворяющих требованиям жаропрочности, кислотоупорности и пр. Трубы изготавливают:

  1. прошивкой целой (круглой) заготовки (слитка) в пустотную, толстостенную гильзу; этой операции предшествует подготовка (приемка, зачистка, раскрой по длине, центровка) и нагрев заготовок;
  2. прокаткой гильзы в готовую трубу или в полупродукт для дальнейшей обработки на отделочных станах;
  3. отделкой готовых труб.

Кроме порезки, правки, снятия фасок и отделки, наносят резьбу, осуществляют другие виды и конструкции соединений труб в зависимости от их назначения, а также проводят оцинкование, лакирование и плакирование различными защитными материалами.

Прошивка заготовки в гильзу

Толстостенные гильзы для производства труб изготавливают прошивкой на прошивных станах поперечно-винтовой (косой) прокатки или на прессах (для высококачественной стали), отливкой на центробежной машине или высверливанием на станках.

По форме валков прошивные станы подразделяют на три типа: с бочкообразными валками (валковые); с грибовидными валками (грибовидные); с дисковыми валками (дисковые). В валковых прошивных станах горизонтальные оси валков расположены под углом 5—12° к оси прокатки и с перекосом одна относительно другой. В грибовидных прошивных станах валки установлены в горизонтальной плоскости под углом 30°, в вертикальной 7,5° к оси прокатки. Рабочие валки изготавливают с двойной конусностью (бочка имеет форму двух усеченных конусов, сложенных вместе большими основаниями). В дисковых станах валки насажены по два параллельных вала, вращающихся в одном направлении.

Рассмотрим последовательность операций при прошивке заготовок в гильзу на валковом прошивном стане. С поверхности исходной заготовки удаляют поверхностные дефекты. Нагретую в печи заготовку передают па наклонную решетку, по которой она скатывается в вводной желоб стана. При своем движении заготовка надвигается на неподвижную оправку и прошивается ею, поэтому стан поперечно-винтовой прокатки называют прошивным. Поступающая в валок заготовка имеет одновременно два движения: вращательное и поступательное, причем последнее происходит вследствие Наклона валков. В процессе прокатки в заготовке возникают внутренние напряжения, которые приводят вначале к разрыхлению частиц вблизи центра прокатываемой заготовки, а затем, по мере продвижения по очагу деформации, к образованию внутренней полости сравнительно небольшого диаметра. Для получения внутреннего отверстия нужного диаметра и ровной поверхности прокатку производят с применением оправки. Оправку в виде стержня с пробкой на конце устанавливают между валками на пути движения заготовки. Задний конец стержня укреплен в специальном упоре. При движении вперед прокатываемая заготовка надвигается на оправку, при этом происходит расширение и выравнивание внутреннего отверстия. Прошивка заготовок на прошивных станах с грибовидными и дисковыми валками производится также с применением оправок. На этих прошивных станах гильзы получаются более длинные и тонкостенные.

Слитки прошивают в следующей последовательности: нагретый до 1250—1300°С слиток по рольгангу передают к прошивному прессу и далее толкателем сталкивают на приемные рычаги механизма загрузки, которые, опускаясь под колонны пресса, устанавливают слиток на приемный стол. Контейнер наезжает на слиток и пуансон прошивает его в толстостенный стакан с донышком. При ходе контейнера и пуансона вперед на внутреннюю поверхность матрицы и на головку пуансона подается распыленная смазка, а при обратном ходе — вода для охлаждения.

После прошивки происходит извлечение пуансона и затем контейнер отодвигается в исходное положение (рис. 197).

Прокатка бесшовных труб на установках с пилигримовым (периодическим) станом

Исходным материалом для получения бесшовных труб служат слитки круглого сечения массой 1—3 т, а для труб ответственного назначения — катаная или кованая круглая заготовка.

На установках с пилигримовым станом прокатывают трубы круглого, квадратного и других сечений из углеродистых, низко- и среднелегированных сталей наружным диаметром от 48 до 650 с толщиной стенки от 2,25 до 50 мм и более; в большинстве случаев диаметр прокатываемых труб составляет более 140 мм со стенками толщиной не менее 7—8 мм. Длина труб, поставляемых с пилигримовых установок, обычно не превышает 22 м. Технологический процесс производства труб на современных трубопрокатных установках с пилигримовыми станами состоит из осмотра и подготовки слитков, нагрева их до 1200—1250°С в методической печи. Нагретый слиток транспортируют на прошивную валковую клеть с диаметром валков 450—1000 мм. При получении толстостенной гильзы продольная деформация (вытяжка) на этой клети составляет 1,5—2,0. Обычно один прошивной стан обслуживает два пилигримовых (рис. 198).

Процесс прокатки на пилигримовом стане следующий (рис. 199). В первый период прокатки гильза при помощи подающего аппарата подается вперед и одновременно поворачивается на 90° вокруг своей оси. Положение I показывает второй период, когда валок захватывает участок гильзы, надетый на оправку. После этого начинается третий период — раскатка захваченной заготовки, которая производится в основном рабочим конусом (положение II); окончательное же выравнивание неровностей и сглаживание поверхности трубы производятся полирующей частью калибра (положение III). Начиная с момента захвата до конуса прокатки (положение III) гильза и оправка двигаются назад. При дальнейшем вращении валков труба переходит в выпускную часть калибра (положение IV) и весь цикл начинается сначала и повторяется до тех пор, пока гильза не будет прокатана в трубу. Суммарная продольная деформация составляет 8—12.

Трубы, прокатываемые на пилигримовом стане, отличаются гладкой внутренней поверхностью, вследствие чего часто употребляются в том же виде, в каком выходят из стана. Если к трубам предъявляют более повышенные требования в отношении точности диаметра и толщины стенки, то они после обрезки на пилах нераскатанной части гильзы и переднего конца подаются в подогревательную печь. Затем труба поступает на обкатной и калибровочный станы.

В современных установках в качестве калибровочного устанавливают пятиклетьевой непрерывный стан. После прокатки в калибровочном стане трубу подвергают правке в горячем состоянии на правильных машинах с гиперболоидальными валками и она поступает на охлаждение. Затем трубы проходят отделочные операции.

Прокатка бесшовных труб на установках с автоматическим станом

Автоматические станы применяют для прокатки бесшовных труб. На них прокатывают трубы следующих размеров: на больших станах (типа 400) — трубы диаметром 127— 426 мм; на средних (типа 250) — диаметром 76—250 мм и па малых (типа 140) — диаметром 70—140 мм.

При производстве труб больших размеров гильзу прокатывают в двух прошивных клетях с промежуточным нагревом перед окончательной прокаткой в чистовой клети. Для труб малых размеров применяют промежуточный нагрев и редуцирование (рис. 200). После удаления поверхностных дефектов круглую заготовку снова нагревают до температуры 1180—1200 °С в печах (кольцевых или с наклонным подом) и выдают к приемному желобу перед прошивным станом. В валки прошивного стана заготовку подают толкателем.

Особенностью больших автоматических станов является наличие двух прошивных клетей и печи для нагрева гильз перед прокаткой их в трубы в чистовой (раскатной) клети.

В этом случае заготовку, поданную на передний стол первой прошивной клети, пневматическим вталкивателем задают в валки для прошивки ее на оправке в толстостенную гильзу. Дальнейшее уменьшение толщины стенки гильзы производят во второй прошивной клети. После этого гильзу выбрасывают на наклонную решетку и передают на передний стол чистовой клети для прокатки в трубу. В случае прокатки тонкостенных труб гильзы после второй прошивки имеют сравнительно низкую температуру. Поэтому перед прокаткой этих гильз в чистовой клети их нагревают в специальной печи. После чистовой клети трубу передают на передний стол, выбрасывают на наклонную решетку и передают к обкатной машине. При прокатке в последней уменьшают разиостенность трубы, устраняют местные утолщения, а также сглаживают внутреннюю и наружную поверхности. Обычно для обкатки труб на автоматических станах устанавливают две клети. После обкатки трубы поступают в калибровочные клети для окончательной калибровки сечения и получения заданного наружного диаметра. Далее трубы поступают на холодильник, затем их правят на правильных машинах. После правки они поступают в пролеты отделки, где их осматривают, устраняют поверхностные дефекты, обрезают концы, разрезают на мерные длины, нарезают резьбу на концах, испытывают и красят.

Средние и малые автоматические станы отличаются от больших тем, что имеют по одной прошивной клети и не имеют печей перед чистовыми клетями. На малых автоматических станах обычно производят редуцирование труб, для чего на этих станах устанавливают редукционные клети и печь для нагрева.

Для прошивки заготовки в гильзу наибольшее распространение получили валковые прошивные клети. Главная линия прошивной клети автоматического стана состоит из рабочей клети, имеющей бочкообразные валки, универсальных шпинделей, шестеренной клети редукторного типа, зубчатой муфты удлиненного типа и электродвигателя. Со стороны задачи заготовки в валки рабочая клеть оборудована вводным желобом и пневматическим вталкивателем заготовки в валки, проходящим через отверстие в шестеренной клети. С выходной стороны рабочая клеть оборудована задним столом, упорным подшипником и выбрасывателем гильзы на наклонную решетку.

На практике применяют два типа рабочих валков прошивных клетей: имеющие входной и выходной конусы одинаковой длины и имеющие входной конус короче выходного. Для последнего типа наибольший диаметр валка смещен в сторону конуса прошивки на 25—80 мм. Такие валки в последнее время получили широкое распространение. Это объясняется тем, что большая длина выходного конуса в сочетании с правильной калибровкой оправки обеспечивает получение гильз с чистой поверхностью, точными геометрическими размерами и с большей степенью расширения. Вместе с тем уменьшенная длина конуса прошивки, как показывает практика, вполне достаточна для обеспечения нормальных условий захвата заготовки и процесса прошивки.

В прошивных клетях можно получать необходимые размеры гильзы из заготовки различного диаметра, не меняя калибровки валков.

Для улучшения наружной и внутренней поверхностей трубы, устранения неровностей и рисок, а также для уничтожения овальности и уменьшения разностенности трубы обрабатывают в клети обкатной машины, конструкция которой аналогична прошивной клети. Оба валка установлены на четырехрядных роликовых подшипниках и состоят из кованых стальных осей и чугунных съемных бочек. Наклон рабочих валков обеспечивается в соответствии с расположением гнезд подшипников в подушках.

Увеличение диаметра трубы при обкатке обычно достигается расширением трубы на оправке и лишь частично раскаткой ее стенки, поэтому диаметр оправки должен быть на 1—6 мм больше внутреннего диаметра трубы после прокатки в чистовой клети (большие величины относятся к трубам малого диаметра и тонкостенным). Для улучшения качества трубы в настоящее время принимают повышенные обжатия при обкатке, что определяет требования к профилю инструмента, конструкции и приводу обкатной клети.

После обкатки трубы калибруют, в результате чего получают окончательные размеры. Калибровку труб производят в непрерывной группе, состоящей из 3—7 двухвалковых клетей с индивидуальным приводом валков каждой клети. Калибровочные клети устанавливают на общей раме с наклоном попеременно в разные стороны под углом 45° к горизонту, соседние клети образуют между собой угол 90°.

Дальнейшее уменьшение диаметра труб производят в редукционных клетях, установленных непрерывно. Грубы после прокатки в таких клетях в горячем состоянии называют редуцированными. Трубы при редуцировании прокатывают без оправки, при этом происходит уменьшение диаметра трубы на 10—60 % и соответствующее ее удлинение. Толщина стенки прокатываемой трубы в зависимости от способа прокатки может увеличиваться, уменьшаться или оставаться неизменной. По конструкции редукционные станы разделяют на несколько типов, отличающихся между собой числом валков, образующих калибр, расположением клетей, креплением в них валков и типом привода валков. Прокатка труб в редукционных станах заключается в предварительном нагреве труб до 950—1000 °С и проходе ее без оправки через стан, при этом ее диаметр уменьшается до требуемых размеров. На современных редукционных станах имеется возможность редуцирования труб диаметром до 170 мм. Минимальный диаметр трубы после редуцирования составляет 30 мм и менее. Четырехвалковые станы редуцируют трубы диаметром до 17 мм.

Редуцированные трубы отличаются от прокатанных главным образом повышенной продольной разностенностью. Поэтому их используют в основном как заготовку для стана холодного волочения.

Успехи, достигнутые в области калибровки валков редукционных станов, позволили в последнее время значительно расширить область применения этих труб.

Трубопрокатный агрегат с трехвалковым агрегатным станом

Прокатка на агрегатах с трехвалковым раскатным станом является одним из способов получения труб повышенной точности. По толщине стенки труб точность больше в 2,0—2,5 раза, чем у труб, прокатываемых на автоматических станах.

Агрегаты с трехвалковыми раскатными станами применяют при прокатке толстостенных труб из легированной и углеродистой стали диаметром 40—200 с максимальной толщиной стенки 45—50 мм и длиной 4—9 м.

Трубопрокатный агрегат 160 с трехвалковым раскатным станом состоит из нагревательной печи с клещевым вращающимся подом, прошивного стана, трехвалкового раскатного стана, оправкоизвлекателя, печи промежуточного нагрева, трехвалкового и пятиклетьевого калибровочного станов, холодильника и правильных станов (рис. 201).

После прошивного стана раскат трубы на длинной оправке подают в трехвалковый раскатной стан, где осуществляется сглаживание ее наружной поверхности и обеспечивается равномерная толщина стенки.

Валки раскатной клети (рис. 202) состоят из четырех участков конуса захвата 1, гребня 2, раскатного или калибрующего конуса 3 и выходного конуса 4. Высота гребня зависит от диаметра и толщины стенки прокатываемых труб; она определяет в основном величину обжатия гильзы по стенке. При захвате гильза получает вращательное и поступательное движения вследствие перекоса валков, определяемого углом подачи. В этом случае, как и для валковой прошивной клети, окружная скорость может быть разложена на составляющие: осевую и тангенциальную, лежащую в плоскости, перпендикулярной оси гильзы. Осевая составляющая окружной скорости каждого валка обеспечивает продольное движение гильзы, а тангенциальная — вращательное. Величина осевой составляющей определяется углом подачи. С увеличением угла подачи скорость продольного движения гильзы увеличивается. При движении гильзы (после захвата) вследствие наклонного положения валков относительно оси прокатки происходит ее редуцирование по диаметру.

Трехвалковая раскатная клеть имеет самостоятельные электродвигатели для регулировки положения каждого валка относительно оси прокатки. Работа всех трех электродвигателей синхронизирована. Для прошивки труб широкого диапазона размеров применяют обычно валки диаметром 250—500 мм. При изменении угла подачи необходимо делать перевалку и устанавливать валки в подушки с другим углом наклона. Обычно применяют два комплекта подушек с углами наклона 3 и 6°.

Трехвалковая калибровочная клеть аналогична по конструкции раскатной клети. Основным преимуществом трехвалковой калибровочной клети по сравнению с обычными двухвалковыми является возможность калибровки труб с более высокой точностью и различных диаметров на одних рабочих валках. Рабочие валки трехвалковой калибровочной клети имеют те же размеры, что и валки раскатной клети, но особую калибровку. Калибровка труб осуществляется редуцированием без оправки путем свободной поперечной прокатки.

Прокатка труб на непрерывных станах

Способ непрерывной прокатки труб на станах специальной конструкции получил за последнее время широкое распространение (рис. 203). В настоящее время разработан ряд непрерывных трубопрокатных станов с различным составом оборудования и технологическим процессом прокатки труб. Крупнейшие предприятия нашей страны по производству стальных бесшовных труб построены целиком на базе нового отечественного оборудования, характеризующегося высокой степенью механизации и автоматизации, поточностью и непрерывностью технологического процесса.

В качестве примера рассмотрим трубопрокатный агрегат с непрерывным станом 30-102, предназначенный для производства относительно тонкостенных бесшовных труб диаметром 30—102 мм (рис. 204). Размеры заготовок и готовых труб, получаемых на этом агрегате, приведены в табл. 18.

Технологический процесс прокатки осуществляют следующим образом. Пакеты круглых катаных заготовок длиной 6—12 м подают краном на качающиеся загрузочные решетки секционных печей скоростного нагрева, где их нагревают до 1100—1250 °С. На выходе из печи заготовку разрезают делительными ножницами на мерные части, которые подают к пневматическому зацентровщику и далее к вводному желобу прошивного стана.

Далее толкателем заготовку задают в валки прошивного стана. Конструкция клети обеспечивает ее небольшую массу и повышенную жесткость, что определяет минимальную разностенность гильз при высоких скоростях прошивки (до 7,9 м/с). Далее гильзу подают в желоб перед непрерывным станом: в нее вводят оправку длиной 19,5 м, диаметр которой определяет внутренний диаметр трубы в процессе прокатки на непрерывном стане. Гильзу с оправкой задают в валки девятиклетьсвого непрерывного стана, где осуществляют прокатку. Полученные трубы после освобождения от оправок поступают по рольгангам к решетке и по одной направляют либо в 11-клетьевой калибровочный, либо в 19-клетьевой редукционный станы, работающие с некоторым натяжением раската между клетями.

Перед калибровочным станом трубы поштучно нагревают до 920—950 °С в индукционной подогревательной печи. Концы труб после станов обрезают на дисковых пилах; затем трубы подают к стыкосварочной машине, где стыкуют в секции длиной до 35 м. Стыкованные попарно секции подают ко второй стыкосварочной машине, где каждую из них приваривают к концу бесконечной редуцируемой трубы. Для безостановочной работы редукционного стана за второй стыкосварочной машиной установлены петлевое устройство и правильная машина, обеспечивающие работу стана в момент стыкования отдельных секций. Перед прокаткой на редукционном стане трубы подогревают в индукционной печи до 920—950 °С.

По выходе из редукционного стана бесконечную трубу разрезают на летучих ножницах на мерные длины и транспортируют к холодильнику. После охлаждения трубы поступают на шесть поточных линий отделки, где их подвергают правке, обработке торцов, дефектоскопии и в зависимости от назначения термической обработке.

Производство труб на установках с реечными станами

На реечных станах изготовляют трубы диаметром 57—219 и толщиной стенки 2,5—15 мм и более. Если же на стане имеются редукционные клети, то можно изготовлять трубы диаметром до 17 мм.

Исходным материалом для изготовления труб на реечных станах являются катаные заготовки квадратного сечения. Заготовки нагревают в методических печах или в печах с вращающимся подом до 1260—1300 °С. После нагрева их прошивают в гильзы с донышком (стаканы) обычно на вертикальном гидравлическом прессе. Затем в гильзу вводят длинную оправку и подают к реечному стану, в котором ее проталкивают через ряд колец или роликовых обойм (в станах последних конструкций) постепенно уменьшающегося диаметра.

Полученную трубу вместе с оправкой подают в обкатную клеть, где между оправкой и трубой образуется зазор, достаточный для извлечения оправки на цепном оправкоизвлекателе.

Агрегаты для прессования труб

За последние годы большое распространение получило производство стальных труб прессованием. Этот способ обусловлен возрастанием потребности в трубах из высоколегированной и малопластичной стали, прокатка которых затруднительна или совсем невозможна. Способом прессования получают биметаллические трубы с одно- и двусторонним полировочным слоем.

В отечественной трубной промышленности применяют горизонтальные гидравлические прессы усилием 16,00 и 31,50 МН продукцией которых являются трубы и трубчатые профили следующих размеров:

Технологический процесс прессования следующий (рис. 205). Исходным материалом для производства труб способом прессования является катаная заготовка круглого сечения диаметром 100—270 мм, длиной 2—7 м из коррозионно-стойких жаропрочных и других высоколегированных марок стали и сплавов. После резки заготовки подают в индукционную печь, где нагревают до температуры 1100 — 1200°С, а затем в прошивной пресс. Перед укладкой в контейнер прошивного пресса заготовки покрывают жидким стеклом.

На гидравлическом вертикальном прошивном прессе усилием 900 т заготовку предварительно прошивают в полую гильзу (I). После этой операции гильзы подают в кольцевую соляную ванну с электронагревом, где в зависимости от марки стали они подогреваются до температуры 1100— 1200°С. Из соляной ванны нагретую гильзу подают на передаточную тележку, где очищают от избыточной соли и покрывают волокнистым стеклом. После такой предварительной подготовки поверхностей гильзу подают в контейнер гидравлического горизонтального пресса и проталкивают до упора в матрице (II). В отверстие гильзы вводят трубную оправку, которая образует с матрицей кольцевую щель. Через нее усилием пресс-штемпеля впрессовывают трубу или соответствующий фасонный профиль (III). Выпрессованная труба поступает на выходную сторону пресса, где с помощью дисковой пилы обрезают пресс-остаток и отделяют пресс-шайбу (IV). После этого трубу термически обрабатывают и отделывают.

metallurgy.zp.ua

Виды и преимущества бесшовных стальных труб

Бесшовные стальные трубы являются самыми прочными среди прочих трубных изделий. Цельная стенка, наряду с природой металла, обеспечивает трубопроводам исключительные возможности – их эксплуатируют в жестких условиях высоких температур и давления. Бесшовные стальные трубы это дорогие изделия, для производства которых используется специальное оборудование и технологии.

Особенности бесшовных труб

Бесшовные трубы выпускают из стали – высокопрочного сплава железа с углеродом, который обладает твердостью, устойчивостью к внешним воздействиям. Отсутствие шва и толстые стенки ставят этот трубный материал вне конкуренции.

Технические характеристики

Технические характеристики трубных бесшовных изделий зависят от марки стали и способа их производства – горячим или холодным прокатом. Выпуск изделий регламентирован специально разработанными нормами ГОСТ (государственным стандартом). На выходе с прокатного стана должно получиться изделие, строго соответствующее заданным параметрам.

Для горячекатаных ГОСТ 8732-78:

  • Толщина стенки – минимально 2,5 мм, максимально 75 мм.
  • Вес на единицу длины изделия. Вес должен соответствовать диаметру и толщине стенки. Точные значения веса трубопроката указаны в соответствующих ГОСТах в виде табличных данных для каждого размера.
  • Диаметр. Промышленность выпускает бесшовные стальные трубы в широком диапазоне размеров от 20 мм в диаметре до 530 мм.
  • Длина изделия. ГОСТ регулирует длину выпускаемых бесшовных труб. Стандарты следующие: длина 4-12 м с допустимыми отклонениями до 6 метровой длины 10 мм; длиннее 6 м – до 15 мм.
  • Допустимые отклонения кривизны от 1,5 до 4 мм.

Для труб, произведенных холодной прокаткой ГОСТ 8734–75:

  • Толщина стенки – минимально 0,3 (особотонкостенные), максимально 24 мм (особотолстостенные).
  • Вес на единицу длины изделия указан в таблице соответствующего ГОСТа.
  • Диаметр от 5 мм до 250 мм.
  • Параметры длины: мерные трубы 4,5 — 9 м, немерные 1,5 — 11,5 м и кратной мерной длины 1,5 — 9 м. Вариативность от 5 до 10 мм.
  • Допустимые отклонения кривизны от 1 до 3 мм в зависимости от диаметра изделия.

Обратите внимание! Кроме горячекатаных и холоднокатаных труб, существует технология изготовления особо прочных, толстостенных изделий – цельнотянутых бесшовных труб.

Классификация

Помимо способа изготовления, бесшовные трубы разделяют по следующим характеристикам:

  • По геометрической форме трубные изделия могут быть круглыми, квадратными, прямоугольными.
  • По толщине стенок. Параметр рассматривается в значении отношения внешнего диаметра трубы к толщине ее стенки. Значение варьируется от 1:40 (особотонкостенные изделия) до 1:6 (особотолстостенные изделия).
  • По длине – мерные, немерные и кратные мерной длине.
  • По диаметру – на малые, средние, большие.

По контролируемым параметрам сплавов для изготовления бесшовных труб их классифицируют особо, маркируя буквами:

  • А – механические свойства;
  • Б – качественный состав сплава;
  • В – сочетание механических свойств изделия и его состава;
  • Г – химический состав + контроль образцов изделия на механические свойства;
  • Д – контроль механических свойств, химического состава сплава + испытание на гидроудар.

По назначению бесшовные трубы разделяют на 6 классов, каждый из которых подразумевает особые технические характеристики бесшовной трубы для эксплуатации в определенных условиях.

Это:

  1. Трубы стандартного назначения (газовые). Используются повсеместно для транспортировки газов и жидкостей, в строительстве для ограждений, верховых конструкций.
  2. Магистральные трубопроводы, которые эксплуатируются под давлением.
  3. Трубы должны выдерживать комбинацию высокого давления и высоких температурных значений.
  4. Изделия используются в оборудовании для разведки и добычи нефти, газа.
  5. Трубы, предназначенные для изготовления особо прочных конструкций в строительстве, машиностроении.
  6. Бесшовные трубы, которые используются для изготовления поршневых механизмов в машиностроении, где эксплуатация сопряжена с механическим и гидравлическим воздействием.

Обратите внимание! При заказе бесшовной трубы следует определиться с параметрами нужного изделия, исходя не только из размеров, но из его предполагаемой эксплуатации.

Способы производства

Различают две технологии изготовления бесшовных труб – горячую и холодную деформацию металла. В обоих случаях бесшовная труба производится из цельного куска металлического сплава цилиндрической формы.

Изготовление бесшовной трубы – горячая прокатка

Изготовление бесшовной металлической трубы горячим методом состоит из 3 циклов:

  1. Изготовление заготовки. Для будущей трубы изготавливается цилиндрическая заготовка из металлического сплава, которая имеет заданную длину и сечение. Перед прокаткой деталь нагревают в специальных печах до температуры около 1200 градусов.
  2. Формирование специальной гильзы для будущей трубы из заготовки. Гильза представляет собой отцентрованный полуфабрикат с отверстием по оси будущей трубы. В специальном станке гильзу прошивают вдоль оси, формируя начальное отверстие. Теперь деталь напоминает трубу, но с очень толстыми стенками и малым внутренним диаметром.
  3. Прокатка гильзы до состояния трубы с заданными параметрами осуществляется на последнем этапе изготовления бесшовного трубного материала. Здесь применяются несколько разных приемов. В ходе манипуляций гильза вытягивается в заданном направлении между специальными валиками.

Все технологические процессы на трубопрокатных предприятиях автоматизированы. Каждому этапу соответствует специальное дорогостоящее оборудование. Процесс изготовления бесшовных труб является энергоемким. Соответственно на выходе производитель получает высокую стоимость готового изделия.

Обратите внимание! Бесшовные трубы для придания им устойчивости к коррозии, покрывают слоем цинка. Такие изделия устойчивы к появлению ржавчины, которая является основным недостатком при эксплуатации металлических изделий.

Холодная прокатка

Процесс холодного формирования из цельной заготовки трубы нужных параметров проходит под механическим воздействием. Важным предварительным этапом здесь является протравливание заготовки для химической очистки стали. Очистку проводят кислотами, после чего изделие нейтрализуют щелочью, очищают, сушат.

Формирование круглого сечения проводят в горячем виде на специальном прошивочном станке. После чего изделие охлаждают. Окончательная форма придается в холодном виде особыми валиками. Меняя угол наклона валиков, формируют разное сечение изделий. Благодаря специальной обработке, при холоднокатаной технологии получаются изделия высокой прочности с тонкими стенками и небольшим весом на погонный метр.

Обратите внимание! Холоднодеформированные трубы обладают большей прочностью в сравнении с изделиями, полученными на горячем прокате.

Преимущества бесшовных труб

Отсутствие шва на металлической трубе делает их очень прочными в сравнении со сварными изделиями. Физические характеристики стали + особая технология изготовления трубных материалов наделяет их следующими характеристиками:

  • Возможность эксплуатации при высоких значениях температуры и давления внутри трубопровода делает их незаменимыми в энергетике.
  • Жесткость, устойчивость к внешней деформации и внутреннему давлению находит применение в гидравлике, машиностроении.
  • В самолетостроении востребованы прочность бесшовной трубы в сочетании с легкостью материала за счет особо тонкой стенки.
  • Безусловная герметичность обеспечивает безопасную транспортировку агрессивных, ядовитых веществ на химических предприятиях.
  • Экологичность и безопасность, с точки зрения инертности к пищевым продуктам, находит широкое применение в пищевой промышленности.

Рекомендуем ознакомиться:  Водогазопроводная оцинкованная труба (ВГП)

Единственный недостаток бесшовных стальных труб – это их высокая стоимость. Но в сочетании цена-качество, когда к трубопроводам, конструкциям предъявляются повышенные требования, этот материал не просто окупается полностью, но приносит прибыль в краткосрочной перспективе.

infotruby.ru

Производство стальных труб

На данный момент существует порядка 4 методов изготовления бесшовной трубы из стали:

— волочение стальных труб;

— ковка;

— прессование ;

— метод прокатки.

Среди многих, стальная бесшовная труба, завоевала нынешнюю популярность своей прочностью и долговечностью. Ее до сих пор продолжают применять при создании газо- и водопроводов, а также при строительстве. В России высокими темпами продолжает развиваться производство стальных бесшовных труб.

Главная особенность бесшовных труб — это их стойкость к большим нагрузкам. Наиболее целесообразно будет назначать стальные бесшовные трубы при монтаже водонапорного коллектора.

Бесшовные трубы не прекращают применять в газо-, водопроводных и других коммуникациях, несмотря на широкую известность металлопластиковых труб. Бесшовные трубы из стали, кроме своего главного преимущества к давлению и нагрузкам, обладают еще парой преимуществ — это проверенная временем технология и доступность цены. Данный вариант труб лучше всего подходит для определения «цена – качество».

Определяющим фактором бесшовной трубы является то, что она может стать заготовкой для холоднокатаных труб. В текущем случае могут быть использованы методы холодной и волоченой прокатки.

Данная продукция, как и большинство другой, производится по известным стандартам. Существуют разные ГОСТы для различных сфер применения продукта. К примеру, бесшовные трубы, использующиеся в нефтехимической нефтеперерабатывающей индустрии, подвержены химической обработке.

Для дизельных трубопроводов, авиации, судостроительных конструкций, котельного оборудования и других сфер деятельности, существуют свои ГОСТы на стальные бесшовные трубы. Каждый отдельный стандарт упоминает не только сферу, в которой будет применяться данный продукт, но и саму особенность производства. Учитывается несколько факторов при изготовлении бесшовных труб из стали. К примеру, нужно обязательно принимать к сведению характеристики трубопровода. При изготовлении трубы точно подходящей по всем критериям, не лишним будет знать давление, химическую агрессивность и качественность транспортируемой среды. При строительстве, все это необходимо учитывать для безопасности, потому что трубопровод представлен в виде системы с разным давлением на различных участках.

Компания ТРУБПРОМ предоставляет огромный выбор бесшовных труб, которые различаются по определенным размерам и характеристикам.

Горячедеформированные трубы, состоящие из легированной и углеродистой стали универсального направления относятся к ГОСТ 8731-74. ГОСТ 8732 и ГОСТ 9567 содержит показания допустимых отклонений и размеров бесшовных труб. А ГОСТ 8732-78 содержит сортамент для стальных бесшовных горячедеформированных труб. Также, этот стандарт дает свое распространение на горячедеформированные трубы из стали общего назначения, будучи изготовленными по длине, толщине стенки и наружному диаметру. Трубы из стали делят на такие группы, в зависимости от показателей качественности — А, Б, В, Г и Д. Бесшовные горячедеформированные трубы изготавливаются в согласии с предъявляемыми техническими качествами. Химический состав стали обязан соответствовать: ГОСТ 4543, ГОСТ 1050, ГОСТ 19281 и ГОСТ 380. Различные требования предъявляются к бесшовным трубам, в зависимости от метода изготовления, а именно:

— размеров

— марки стали

— сортамента

— качеству поверхности

— механическим свойствам

— точности изготовления

Раскрой бесшовной трубы

Классификация бесшовных труб следующая:

— ориентировочная длина в пределах немерной длины.

— бесшовные трубы мерной длины — в пределах немерной

— длина кратная мерной — в пределах немерной с припуском на каждый рез по 5 мм.

— бесшовные трубы немерной длины — в пределах 4 – 12.5 мм.

www.trub-prom.com

Труба стальная бесшовная: технология производства и особенности применения

Труба бесшовная стальная – продукция сплошного трубного металлопроката, которую производят на специальных трубопрокатных станах. Имеет значительно более высокие показатели устойчивости к внешним воздействиям, прочности и надежности, чем аналогичные сварные конструкции. Несмотря на распространение полимерных изделий, по-прежнему востребована при сооружении трубопроводов, строительстве, машиностроении и других сферах.

Бесшовные трубы имеют высокие прочностные характеристики и востребованы в самых разных отраслях

Как производят бесшовные трубы

Бесшовную трубу промышленные предприятия выпускают, применяя различные сочетания металлов и сплавов, в зависимости от предназначения изделия. Производство осуществляется четырьмя основными методами:

  1. Волочением.
  2. Ковкой.
  3. Прессовкой.
  4. Прокаткой.

Используемые в качестве исходного материала для горячедеформированных труб изделия могут быть:

  • коваными заготовками;
  • непрерывно литыми заготовками;
  • подготовленными трубными заготовками;
  • слитками мартеновского проката.

Труба стальная бесшовная горячедеформированная производится путем выполнения нескольких технологических операций.

На начальном этапе штанга, круглая в сечении заготовка, преобразуется в гильзу. Делают это с помощью прессов или специальных станов с грибовидными, дисковыми или конусными валками. Заготовку направляют вдоль осей, обработка производится вращающимися в одном направлении рабочими инструментами, расположенными в вертикальной плоскости с наклоном в 4-12º.  В ходе обработки заготовки происходит сокращение площади ее поперечного сечения и образование небольшого отверстия в осевой части.

Один из способов производства бесшовных труб — метод горячей прокатки

Специальной оправкой, установленной между валками, корректируются размеры отверстия изделия и выравнивается его поверхность. При этом специальными направляющими линейками и непроводными роликами заготовка удерживается в требуемом положении. Проводя изначальный подогрев заготовки до 50º С, ей придают требуемую для обработки пластичность.

На обкатном стане размеры готовой гильзы снова подвергаются корректировке. Перед передачей на окончательную обкатку, ей задаются параметры разностенности и овальности. После чего изделие оказывается на непрерывном стане горячей прокатки, откуда поступает на холодную калибровку

Холоднодеформированные изделия, отличающиеся повышенным качеством, проходят тщательную обработку. Еще на стадии подготовки проводится тщательный отбор заготовок. Дальнейшая подготовка к обработке включает процедуру отжига. Прошедшее отжиг, сырье поступает на травление – обработку кислотой. Для нейтрализации последствий травления и очистки от его остатков трубу обрабатывают с помощью щелочного раствора, после чего просушивают. Для дальнейшего улучшения свойств трубы проводят фосфатирование или омеднение.

На прокатном стане, составляемом прокатной клетью и двумя расположенными под заданным углом и вращающимися в противоположные стороны валками, производится образование калибра. Размеры калибра в сторону увеличения или уменьшения задаются изменением угла наклона валков. При движении прокатной клети к обрабатываемой заготовке, последняя оказывается между валками. А когда изменяется направление, то происходит обжатие. В процессе одной прокатки изменяют такие размеры, как величину диаметра и толщины стенок трубы. Производя тонкостенную продукцию, процесс дублируют, снова отжигая и протравливая заготовку. После этого следует окончательная отделка изделия.

Трубы, формируемые в холодном виде, называются холоднокатаными

Классификация бесшовных стальных труб

Изделия отличают, в первую очередь, по методу трубопроката, в зависимости от чего они могут быть:

  • горячедеформированными (горячекатаными). Выпуск такой продукции регламентирован ГОСТом 8732-78;
  • холоднодеформированными (холоднокатаными). Сортамент задается ГОСТом 8734-78.

ГОСТом задаются возможные размеры выпускаемых труб, а показатели веса трубы бесшовной зависят от ее диаметра и толщины стенок. В отношении длины, то ее различают (указаны данные только для толстостенных труб):

  • мерную – 4,5 – 9 м;
  • немерную – 1,5 — 11,5 м;
  • кратную мерной – 1,5 – 9 м, прибавляя пятимиллиметровый припуск на каждый рез.

Отношением размеров наружного диаметра и толщины стенок задается деление бесшовных изделий на три вида. Они могут быть:

  1. Особо тонкостенными.
  2. Тонкостенными. Значение диаметра больше значения толщины стенок от двенадцати с половиной до сорока раз.
  3. Толстостенными. От шести до двенадцати с половиной раз.
  4. Особо толстостенными. До шести раз.

В сортамент бесшовных труб входят изделия с толстыми и особо толстыми стенками

Толстостенные и особо толстенные бесшовные трубы принято подвергать дополнительной термической обработке для придания дополнительной устойчивости к давлению рабочей среды магистрального трубопровода или иных коммуникаций.

По качественным характеристикам горячекатаную бесшовную продукцию делят на пять групп, обозначая буквенными индексами:

  1. А – с нормированными свойствами механического характера;
  2. Б – с нормированным химическим составом;
  3. В —  с произведением контроля над свойствами механического характера и химическим составом;
  4. Г. Химический состав нормируется, а свойства механического характера подвергаются процедуре контролирования, для которой предоставляются образцы.
  5. Д. По отношению к свойствам механического характера и химическому составу производится нормирование, дополняемое процедурой гидроударного испытания для толстостенной продукции.

Стальные трубы разделяют на шесть классов, приняв за основу назначение изделия:

  • 1-й. Стандартными и газовыми трубами пользуются, прокладывая ирригационные системы и кабельные линии, обнося объект ограждениями и строительными лесами, осуществляя локальным образом подачу и /или распределение жидкостей и газообразных смесей.
  • 2-й. Ими производится оснащение магистральных трубопроводов, по которым транспортируются в качестве находящейся под давлением рабочей среды вода, газ, нефть и нефтепродукты, топливо и твердые тела.
  • 3-й.  Востребованы системами, работа которых сопряжена с высокотемпературными режимами и высоким давлением рабочей среды.
  • 4-й. Применяются при нефтеразведке и нефтедобыче обсадными, бурильными и вспомогательными.
  • 5-й. Задействуются как элементы масштабных стальных конструкций типа мачт, опор, буровых вышек и мостовых кранов. Применяются транспортным машиностроением в качестве конструкционных труб. Задействуются при производстве мебели в виде ее элементов.
  • 6-й. Эксплуатируются машиностроением, где из них получают цилиндры и поршни насосов, кольца валов и подшипников разных агрегатов, резервуары для работы под давлением. В зависимости от наружного диаметра их делят на три группы.

Бесшовные трубы используются при строительстве масштабных объектов

Диаметр стальных труб может быть:

  • Малым – до 114 мм.
  • Средним – 114-480 мм.
  • Большим – от 480 мм. Выпускают бесшовные трубы диаметром и свыше двух с половиной метров.

Как определить массу бесшовной трубы

Определить точно вес трубы бесшовной горячедеформированной весьма важно, так как отпускается эта продукцию потребителю по стоимости, зависящей от этой величины. Так как именно стоимостью металла задается величина стоимости изготовленной из него продукции. С помощью специальных калькуляторов металла можно произвести необходимые расчеты для трех параметров:

  • массы;
  • длины;
  • наружного диаметра.

Для горячекатаной продукции величина:

  • наружного диаметра находится в диапазоне 25-700 мм;
  • толщины стенок – 2,5 -75 мм;
  • мерной длины – 9-12 м;
  • немерной длины – 4-12 м.

Вес закупаемой партии трубного проката исчисляется, исходя из замеров:

  • толщины труб;
  • длины;
  • наружного и внутреннего диаметра.

Вес труб напрямую зависит от их диаметра, как внешнего, так и внутреннего

Вес погонного метра можно посмотреть по ГОСТу или рассчитать самостоятельно. Для этого прибегают к упрощенной формуле: P = 002466 * S * (D — S). В формуле:

  1. P – вес погонного метра;
  2. S – толщина стенок;
  3. D – наружный диаметр.

При определении веса стоит принимать в расчет стандартные показатели предельных допусков, устанавливаемых для габаритов труб. При длине, не доходящей до шести метров, допускается до десяти миллиметров припуска. Эту величину увеличивают в полтора раза при большей длине трубы и диаметре свыше 152 мм. При приблизительном расчете длины изделий предельный допуск может доходить до полуметра.

Для наружного диаметра горячекатаных труб до 219 мм допуски не должны превышать одного процента, при более высоких значениях допуск может оказаться выше на четверть.

Для толщины стенки горячедеформированной бесшовной трубы предельные допуски предусматриваются порядка десяти-пятнадцати процентов.

Преимущества и применение бесшовных стальных труб

Говоря о бесшовных металлических трубах, как правило, сразу указывают на высокую стоимость изделий, вызванную сложностью производственного процесса. Тем не менее, резкое повышение качества продукции, по сравнению со сварным трубопрокатом, не только окупает расходы, но и приносит значительные прибыли производителям ввиду высокой востребованности бесшовных труб.

Бесшовные трубы востребованы также в энергетической сфере, тяжелом машиностроении и химической промышленности

Поясняется же столь высокая востребованность, не исчезнувшая с распространением многочисленных разновидностей пластиковых труб:

  • исключительной прочностью изделий, обеспечиваемой толщиной стенок;
  • уникальным разнообразием сортамента, связанным не только с габаритными параметрами, но и с использованием различных производственных технологий и марок стали.

Бесшовными трубами заинтересованы многие отрасли экономики, которым важна, в первую очередь, особенная прочность продукции. Они применяются:

  • в энергетике. По бесшовным трубам осуществляется циркуляция теплоносителя в котле, а перегретый пар отводится к турбине;
  • в авиастроении. Этой отрасли требуются преимущественно прочнейшие и легкие особо тонкостенные изделия;
  • в химической промышленности. Транспортировка продукции данной отрасли должна гарантированно исключать возможность утечек, что и обеспечивается бесшовными стальными трубами;
  • в добыче, переработке и транспортировке газа и нефти. Не для магистральных трубопроводов, где обходятся стальными трубами, а в условиях рабочего давления в сотни атмосфер;
  • в пищевой промышленности. Востребованы безопасность и способность к соответствию санитарно-гигиеническим запросам, экологичность;
  • в гидравлических системах, где поршням и цилиндрам приходится сталкиваться с давлением в сотни атмосфер;
  • в строительстве. Колоссальные фермы, опоры и мачты возводятся с расчетом на многие десятилетия безупречной работы, а быстро собираемые и демонтируемые строительные леса позволяют существенно ускорить работы.

Бесшовными стальными трубами обеспечивается функционирование многих отраслей современной экономики. Несмотря на распространение многочисленных пластиковых изделий, бесшовная стальная продукция отличается высокой востребованностью, и речь о ее вытеснении с рынка в ближайшей перспективе не идет. Более того, прочностные характеристики, усиленные использованием различных добавок, делают бесшовные стальные трубы поистине незаменимыми во многих секторах хозяйственной деятельности, от авиастроения до энергетики.

trubamaster.ru

Производство бесшовных труб

Бесшовные трубы незаменимы в системе трубопроводов. Используются они для транспортировки воды, различных газов, продуктов нефтяной промышленности. Основное свойство бесшовных труб – отсутствие сварного шва. Изготавливают ее из стали марок: марок 10, 20, 35, 45, 10Г2С, 09Г2С, 20Х, 40Х, 30ХГСА, 15ХМ, 15Х5, 15Х5М, 12Х8.  Применение бесшовных труб довольно разнообразно. Их широко используют в строительстве, в различных отраслях промышленности, в машиностроении, в коммунальной сфере. 

Трубы бесшовные делят на виды: 

  • Горячедеформированные бесшовные трубы
  • Холоднодеформированные холодные трубы

Существует несколько способов производства бесшовных труб. 

  • Ковка бесшовных труб
  • Прокатка бесшовных труб
  • Волочение бесшовных труб
  • Прессование бесшовных труб

Рассмотрим подробнее технологию производства бесшовных труб методом прессования. 

Получить бесшовную трубу прессованием можно тремя способами: из готовых труб из стали; из готовых труб из цветных металлов и сплавов; получением только трубной заготовки. 

Первый этап производства бесшовных труб – подготовка слитков. Требования к слиткам таковы, что их поверхность должна быть чистой, не иметь дефектов. Размеры слитков должны соответствовать требованиям. 

Далее следует непосредственно прессование труб. Для этого необходимы круглые катаные заготовки, которыми могут выступать штанги высокопрочных сталей. Диаметр этих штанг колеблется от 100 до 320 мм, а длина – от 2 до 7 м. После того, как заготовки разрезают на мерные длины, их нагревают в индукционной печи до температуры 1200 градусов. После чего заготовки выталкивают из печи и помещают в специальный контейнер прошивного пресса, накрыв, при этом, жидким стеклом. 

Прессование бесшовных труб требует налаженной техники и правильного выполнения всех этапов работы. В противном случае могут возникнуть такие проблемы, как ушибы, ожоги, порезы и т.д. Для этого необходимо: 

  • Механизировать процессы загрузки, выдачи и подачи слитков
  • Оборудовать прессы приточно-вытяжной вентиляцией
  • Соблюдать дистанцию относительно желоба во время прессования
  • Подвергать прессованию только заготовку, полностью вошедшую в контейнер
  • Механизировать установку и смену матриц.

Производство бесшовных труб методом прокатки

Альтернативой прессованию служит производство бесшовных труб методом прокатки. Существует холодная и горячая прокатка. Методом холодной прокатки производят трубу бесшовную холоднодеформированную. Методом горячей прокатки производят горячедеформированные бесшовные трубы. При этом после горячей прокатки дополнительно следует холодная прокатка. 

Если сравнивать процессы прессования и прокатки бесшовных труб, можно выделить следующие отличительные особенности. 

Преимущества метода прокатки состоят в том, что: этим способом возможно изготовить бесшовные трубы из высоколегированных сталей и сплавов; прокатка обеспечивает большую производительность, что удобно в массовом производстве. 

Преимущества прессования состоят в том, что прессование требует меньших затрат времени на переналадку оборудования; вероятность дефектов при производстве бесшовных труб меньше. 

metallsk.ru

Глава 7. Производство труб

7.1. Сортамент труб

Сортамент труб чрезвычайно широк: он включает трубы диаметром от десятых долей миллиметра до 2,5 метров с толщиной стенки от сотых долей миллиметра до 50 мм. По отношению диаметра к толщине стенки (D/S) трубы классифицируют на особотолстостенные (D/S < 5,5), толстостенные (D/S=59), нормальные (D/S = 920), тонкостенные (D/S = 2050) и особотонкостенные (D/S > 50).

Производят трубы круглые, овальные, прямоугольные, квадратные, ребристые, конические и со стенкой переменной толщины.

Трубы находят широкое применение в качестве магистральных газо- и нефтепроводов, в химическом машиностроении, в строительстве, в конструкциях различных агрегатов и механизмов.

Различают трубы общего и специального назначения.

По способу производства все трубы делят на 2 вида – бесшовные и сварные.

Бесшовные трубыподразделяют на горячедеформированные (получаемые прокаткой или прессованием) и холоднодеформированные, получаемые из горячедеформированных труб-заготовок путем прокатки в холодном состоянии на станах ХПТ и ХПТР (холоднокатаные) или путем холодного волочения (холоднотянутые). Бесшовные горячекатаные трубы получают диаметромD = 16630ммс толщиной стенкиS = 1,550мм.

Горячим прессованием производят трубы диаметром от 25 до 245 ммс толщиной стенкиS = 2,530мм. Горячепрессованные трубы производят часто из малопластичных труднодеформируемых марок сталей.

Холоднодеформированные трубы производят диаметром D = 0,2450ммс толщиной стенкиS = 0,0335мм.

Сварные трубы подразделяют на электросварные (D = 52520, S = 0,0332 мм) и сваренные печной сваркой (D = 10140, S=1,85,5 мм).

В общем объеме труб бесшовные трубы занимают около 40%, сварные – 60%.

Сравнение сортамента и характеристик электросварных и горячедеформированных труб показывает:

  • диапазон диаметров электросварных труб шире, чем горячедеформированных, но сортамент по маркам сталей значительно уже;

  • точность электросварных труб, особенно по толщине стенки, выше горячедеформированных труб;

  • при одинаковом диаметре электросварные трубы могут быть изготовлены с меньшей толщиной стенки по сравнению с горячедеформированными трубами;

  • электросварные трубы, полученные сваркой методом давления, имеют грат, образующийся при сварке шва, выступающий на внутренней поверхности до 0,5 мм (на внешней поверхности грат удаляется). Наличие внутреннего грата, трудноудаляемого с поверхности, ограничивает область применения труб малого диаметра.

7.2. Производство бесшовных горячекатаных труб

Существует несколько способов горячей прокатки труб. Каждый из этих способов включает три операции обработки давлением, которые выполняются в следующей последовательности:

  • прошивка сплошной круглой заготовки в полую толстостенную трубу, называемую гильзой;

  • раскатка гильзы в черновую трубу;

  • калибрование или редуцирование черновой трубы в готовую с окончательными размерами по диаметру и толщине стенки.

Прошивка сплошной круглой заготовки в гильзу(рис. 49) является первой технологической операцией. Основным способом прошивки являются винтовая прокатка и прошивка на прессе. Прошивные станы винтовой прокатки имеют два валка бочкообразной формы, которые вращаются в одном направлении. Между валками в месте наибольшего сближения валков (в пережиме) установлена неподвижно короткая оправка.

Рис. 49. Схема прошивки в стане бочкообразными валками:

1– рабочие валки;2– оправка;3– прошиваемая заготовка;4– линейки;5–гильза

В пространстве оси верхнего и нижнего валков смещены относительно оси прокатки (косорасположены) на угол α, называемый углом подачи.

Поэтому эти станы называют иногда косовалковыми. За счет косого расположения валков окружную скорость валка в каждой точке Vв можно разложить на две составляющие:Vос– осевую составляющую, которая обеспечивает поступательное движение заготовки;Vт– тангенциальную составляющую, которая вызывает вращение заготовки при ее поступательном движении вперед.

В результате каждая точка заготовки в пространстве описывает винтовую линию. Поэтому эти станы называют станами винтовой прокатки.

По мере продвижения заготовки в очаге деформации к пережиму ее диаметр уменьшается, и она становится овальной, т. к. расстояние между линейками прошивного стана несколько больше расстояния между валками в пережиме.

За счет переменного обжатия по периметру в осевой части заготовки образуются микротрещины и разрыхление металла. Затем, когда заготовка по мере продвижения встречается с оправкой, то оправка прошивает заготовку, образуется толстостенная полая труба, называемая гильзой.

При прошивке заготовки на прошивных прессах требуется дополнительная установка стана-удлинителя (элонгатора). По конструкции это стан винтовой прокатки с короткой неподвижной оправкой (по типу прошивного стана). В этом случае гильзу получают за две операции. Первая – прошивка заготовки на прессе, после чего получают заготовку в виде толстостенного стакана с глухим донышком. Вторая – прокатка стакана на стане-удлинителе. При прокатке увеличивается длина, прошивается донышко стакана и получают гильзу.

Раскатка гильзы в черновую трубу. Полученную гильзу прокатывают между валками, имеющими круглые калибры, и оправкой, которая располагается внутри трубы. При этом из гильзы, обжимаемой по диаметру и толщине стенки, получают трубу с размерами, близкими к конечным. Такие трубы называют черновыми.

Рис. 50. Схемы прокатки труб в круглом калибре на

подвижной оправке, длинной (а), короткой (б) и без оправки (в)

Используют два способа раскатки гильзы в черновую трубу: на короткой неподвижной оправке (рис. 50, б) и на длинной подвижной оправке, которая перемещается в валках вместе с трубой (рис. 50,а).

Раскатку гильзы в черновую трубу на короткой оправке ведут в автоматических станах и 2-х клетевых станах тандем продольной прокатки; Раскатку на длинной оправке ведут на непрерывных станах продольной прокатки, пилигримовых, трехвалковых раскатных и реечных станах.

Калибрование и редуцирование труб – это заключительная технологическая операция получения из черновых труб готовых труб с окончательными размерами по диаметру и толщине стенки.

Калибрование трубпроизводят на непрерывных калибровочных станах продольной прокатки с числом клетей 3-12. Прокатку ведут в системе круглых калибров без оправки (рис. 50,в). Рабочие клети нереверсивные, чаще 2-х валковые или 3-х валковые. Назначение калибрования – получение труб точного наружного диаметра. Это достигается за счет небольшого обжатия трубы по наружному диаметру на 3-5 % в каждой клети стана. Калибрование ведут без натяжения трубы между клетями, поэтому после калибрования происходит утолщение стенки на 4-15 %. Калибровочные клети устанавливаются с наклоном попеременно в разные стороны под углом 45к горизонту. Соседние клети образуют угол 90. Калибрование проходят толстостенные и особотолстостенные трубы с отношениемD/S < 12,5.

Редуцирование трубпроизводят на непрерывных редукционных станах продольной прокатки в овальных калибрах без оправки.

Редукционные станы применяют для значительного уменьшения (понижения) наружного диаметра труб. Уменьшение (понижение) наружного диаметра труб называют редуцированием. Число клетей в редукционных станах увеличено до 28. Используют в основном 3-х валковые клети, расположенные попеременно под углом 45к горизонту, чтобы изменялось положение разъемов калибров.

В отличие от калибровочных станов на редукционных прокатку ведут с натяжением трубы. Это позволяет увеличить обжатие трубы по диаметру в каждой клети до 10-12 % без потери устойчивости трубы (смятия), а суммарное уменьшение наружного диаметра до 75-80 %. Кроме того, прокатка с натяжением позволяет регулировать толщину стенки в зависимости от величины натяжения, сохраняя ее прежней или утоняя ее.

Установка редукционных станов значительно расширяет сортамент выпускаемых труб, в то же время, разгружая основные агрегаты, на которых прокатываются черновые трубы. Редуцированию большей частью подвергаются тонкостенные трубы с отношением D/S < 12,5.

На рис. 51 представлены типы калибров, применяемых на трубопрокатных станах при производстве труб.

studfiles.net


Смотрите также