Сварные трубы: их применение, виды и способы производства

Виды сварных труб, способы производства, преимущества материала

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

Назначение современных стальных труб сварного типа

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

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

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

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

Сырье для производства сварных труб

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

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

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

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

Разновидности сварных трубных изделий

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

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

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

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

Способы изготовления

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

Способ печной сварки

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

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

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

Метод электросварки

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

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

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

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

Метод сварки в защитных газах

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

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

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

Преимущества сварных труб

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

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


Сварные трубы: их использование, виды и методы производства

Данная продукция изготавливается на трубосварочном стане из железной полосы, страницы либо ленты. Она имеет широкую сферу применения и исходя из этого обязана отвечать разнообразным требованиям, установленным в нормативных документах. О том, для чего употребляются и как создаются сварные трубы по ГОСТу, вы имеете возможность прочесть ниже.

Использование сварных труб

Инженерные технологии быстро идут вперед, но, не обращая внимания на это, производство сварных труб по–прошлому остается востребованным. Дело в том, что в скором времени данной продукции нет замены, особенно при возведении зданий и монтаже коммуникаций.

Всего выделяют два основных вида для того чтобы товара:

  • универсальные изделия — они употребляются в самых разных областях для широкого круга целей,
  • узкоспециализированные – их используют для какой-либо отдельной сферы. Значительно чаще это газовая либо нефтяная индустрия.

Значительно чаще эти конструкции применяют для следующих целей:

  • монтаж отопительных, газо- и водопроводных сетей – это относится как подземных, так и надземных коммуникаций,
  • создание технологически сложного оборудования – к примеру, это смогут быть системы мелиорации, используемые в сельском хозяйстве,
  • возведение зданий – сварные трубные конструкции используются тут в качестве легкой и прочной арматуры.

Раздельно стоит упомянуть, что широкое применение отыскала для себя нержавеющая сварная труба. Она незаменима для многих отраслей хозяйства, таких как фармацевтическая, химическая и пищевая индустрия.

В силу своих эстетических свойств ее считают очень привлекательной архитекторы и дизайнеры. Исходя из этого нержавеющие трубные изделия часто возможно заметить среди элементов архитектуры и дизайна.

Преимущества сварного трубного материала

Трубопрокат, созданный посредством сварки, имеет весомые преимущества.

Обрисуем их детально:

  1. Экономичность — новейшие технологии разрешают создавать максимально прочные сварные соединения. Благодаря им труба, созданная посредством сварки, никак не уступает цельнометаллическим примерам. Это разрешает ставить ее там, где ранее имела возможность использоваться только бесшовная продукция. Это ведет к хорошей экономии, потому, что цена сборных изделий существенно ниже, чем у их литых аналогов,
  2. Меньший вес – сварные конструкции если сравнивать с цельнометаллическими примерами имеют более узкие стены, что заметно снижает вес изделия. Именно поэтому упрощается процесс перевозки и последующей установки элементов. Так как это требует меньшего участия техники и людей,
  3. Меньшая величина отклонений по толщине – это разъясняется тем, что сварная продукция создается из листовой стали, которая есть однородной по всей своей длине. Точность форм облегчает задачу по монтажу сварного изделия.

Виды сварных труб и ГОСТы на них

Выделяют три основных разновидности таких изделий:

  1. конструкционные,
  2. трубопроводные,
  3. магистральные трубы.

Их краткая черта представлена в виде таблицы.

Вид трубыЧерта
КонструкционныеИзготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ №10704-91, и ГОСТ №10705-80, за исключением показателей по гидроиспытаниям. Они в этом случае не серьёзны, потому, что данный вид продукции не употребляется для транспортировки жидкостей и газов. Сварная электросварная труба по ГОСТу 10704 91 изготавливается из стали марок Ст2, Ст3 либо же Ст10, Ст20.
ТрубопроводныеВ отличие от прошлого вида, для этих изделий очень важным есть соответствие показателям по гидравлическому давлению. Так как эта продукция употребляется для трубопроводов, по которым перемещаются разные жидкости и газы. Исходя из этого ее контролируют при давлении от 30 до 60 кгс/см2. В зависимости от требуемой прочности изготавливают данные товары из стали марок Ст2, Ст3, или Ст10, Ст20.
МагистральныеТрубы, предназначенные для магистральных газо- и нефтепроводов создаются в соответствии с ГОСТ 2095-85. Они имеют диаметр от 159 и более миллиметров. Их в обязательном порядке подвергают гидравлическим опробованиям по ГОСТ №3845-75. Применяемые марки стали – Ст10, Ст20, и 09Г2С и 17Г1С.

Совет! Предпочтительнее покупать товар, изготовленный из стали Ст10 и Ст20, потому, что эти марки материала являются наиболее качественными.

Технологии изготовления сварных труб

Сейчас существует множество технологий, по которым изготавливают сварные трубные изделия.

Самыми распространенными являются следующие способы:

  • печная сварка,
  • электрическая сварка,
  • сварка в защитном газе.

Рассмотрим их по очереди.

Печная сварка

В данной технологии употребляются особая заготовка для сварных труб – штрипс. Так именуют стальные полосы, из которых изготавливается конечная продукция.

Ее создание происходит следующим образом:

  1. Штрипса поступает в печь туннельного типа и набирает там температуру около 1300°C,
  2. Сразу после выхода из печи боковые части штрипсы обдуваются воздухом, благодаря чему они прогреваются до 1400°C и очищаются от окалины, что повышает уровень качества будущего шва,
  3. Потом, заготовка пропускается через формовочно-сварочный стан. Он придает заготовке нужную форму,
  4. Происходит вторичная обдувка воздухом, по окончании чего производится сваривание кромок штрипсы под действием большой температуры и давления,
  5. Последним этапом работы есть повторное протягивание изделие через печь и формовочные валики. Это делает полученный шов более прочным.
Читайте также:  Какие выбрать трубы для водоснабжения в квартире?

Электросварка

Упомянутый выше ГОСТ на стальные сварные водогазопроводные трубы под номером 10704-91 регламентирует характеристики электросварных изделий, каковые являются самыми распространенными. Это разъясняется тем, что электросварка разрешает создавать тонкостенную продукцию, имеющую громадный диаметр и хорошее уровень качества шва.

Обратите внимание! Существует пара разновидностей для того чтобы соединения, но наиболее применяемой есть сварка под флюсом.

Остановимся на ней подробнее.

Взять неспециализированное представление о данной технологии вам окажет помощь следующая инструкция по созданию электросварных трубных изделий:

  1. Сначала холодные страницы из стали проходят формовку на прокатных станах. В следствии получаются трубные заготовки,
  2. При помощи электродуговой сварки, кромки заготовок скрепляются между собой. В следствии, получается прямой либо спиралевидный шов,
  3. Изделие охлаждается водой и поступает в калибровочный стан. Он разрешает добиться однообразного диаметра на всем протяжении трубы,
  4. Осуществляется проверка швов взятого изделия. Сначала визуально, после этого с применением ультразвука. После этого проводятся гидроиспытания, разрешающие выяснить, выдержит ли труба большое внутреннее давление. Завершается проверка повторным применением ультразвука, по окончании чего готовая продукция поступает к потребителям, каковые будут своими руками осуществлять ее монтаж.

направляться подчернуть, что для прямошовного трубопроката разного диаметра употребляется валковая формовка. В случае если необходимо произвести полуцилиндры либо круглые заготовки громадного диаметра используется прессовая формовка. Спиралешовные конструкции изготавливаются на валково-оправочных либо втулочных станах.

Сварка в защитном газе

Данный способ используется при создании трубопроката из нержавеющей, и высоколегированной стали. Он дает возможность приобрести более надежный шов благодаря применению защитных газов. Таковыми являются аргон, гелий, и углекислый газ.

Их использование разрешает объединить в одной технологии преимущества электрической и газовой сварки. Находясь в сварочной ванне, защитный газ вытесняет из ее полости атмосферный воздушное пространство.

В следствии, увеличивается уровень качества образуемых швов. Они становятся равномерными и прочными. С целью проведения таковой работы употребляются особые вольфрамовые электроды. Минусом данного процесса есть более высокая если сравнивать с иными технологиями цена сварного шва трубы.

Вывод

Сварные трубопроводы используются при создании разных инженерных сетей, сложных технологических систем и постройке зданий. Если сравнивать с цельнометаллическими аналогами они имеют меньший вес, более доступную цену и менее большие отклонения по толщине.

Классифицировать сварной трубопрокат возможно по разным параметрам, но наиболее неспециализированным есть его разделение по назначению. В соответствии с этим выделяют конструкционные, трубопроводные и магистральные изделия. Первые из них употребляются в строительных работах, вторые – при создании инженерных сетей и технологических систем, третьи – в газо- и нефтепроводах.

При производстве сварного проката употребляются технологии печной сварки, электросварки, и используется проведение сварочных работ в защитном газе. Самым распространенным есть первый метод, потому, что он наименее затратен и разрешает создавать тонкостенную продукцию.

Наиболее прочное соединение снабжает сварка в защитном газе, он к тому же, она есть наиболее затратным способом. Дополнительные сведения по данной теме вы сможете определить, взглянув видео в данной статье.

Сварные трубы: их применение, виды и способы производства

Способы сварки трубопроводов и виды сварных соединений

При изготовлении и монтаже технологических трубопроводов наиболее распространенным способом получения неразъемных соединений является сварка. Сваривать трубопроводы можно промышленным способом, обеспечивающим выполнение требований СНиП III-Г.9—62. При этом должны быть максимально использованы автоматические или полуавтоматические способы сварки.

Сварке подвергают металлы, неметаллические материалы — пластмассы, стекло.

Все существующие способы сварки можно разделить на две основные группы: сварка давлением (пластическая) и сварка плавлением.

Основные способы сварки, получившие или получающие в настоящее время широкое применение в народном хозяйстве, приведены в классификации.

При изготовлении и монтаже технологических трубопроводов применяют в основном следующие виды сварки: ручную газовую, ручную электродуговую с помощью металлических электродов, полуавтоматическую и автоматическую электродуговую под слоем флюса, полуавтоматическую и автоматическую электродуговую в среде защитных газов, электроконтактную стыковую. В последнее время внедряется сварка порошковой и голой электродной проволоками, а также стыковая при высокочастотном нагреве (рис. 76).

Наибольшее применение при изготовлении трубопроводов получили способы электродуговой сварки, которые производят на постоянном и переменном токе. При сварке на постоянном токе к изделию присоединяют провод, соединенный с плюсовым полюсом машины, а к электроду — провод от минусового полюса машины. Такое соединение сварочной цепи называется соединением с прямой полярностью. Обратное соединение сварочных проводов — плюс на электроде и минус на изделии называется соединением с обратной полярностью.

Рис. 76. Принципиальная схема стыковой сварки труб при индукционном нагреве: 1 — труба, 2 — зажим, 3 — трансформатор ТВЧ, 4 — индуктор

Экономически более выгодна сварка на переменном токе вследствие меньшего расхода электроэнергии, меньшей стоимости оборудования и более простого ухода за ними по сравнению с машинами постоянного тока.

При сварке технологических трубопроводов используют различные виды сварных соединений — стыковые, нахлесточные, а в ряде случаев — угловые (приварка штуцеров, плоских фланцев). На рис. 77 приведены часто применяемые виды сварных соединений труб и деталей трубопроводов.

Рис. 77. Виды сварных соединений труб и деталей трубопроводов:

а — стыковое продольное с односторонним швом, б — стыковое продольное с двухсторонним швом,
в
— стыковое поперечное с односторонним швом без скоса кромок, г — то же со скосом кромок,
д
— стыковое поперечное с подкладным кольцом без расточки, е — то же с внутренней расточкой,
ж
— стыковое контактное, з — угловое одностороннее без скоса кромок,
и
— угловое двухстороннее без скоса кромок, к — угловое одностороннее со скосом кромок,
л
— раструбное нахлесточное.

Благодаря повышенной прочности наибольшее распространение имеет сварное соединение встык. Стыковые соединения могут иметь продольное (рис. 77, а,б) и поперечное (рис. 76,в— ж) расположение шва. Продольные стыки часто выполняют при изготовлении труб и деталей трубопроводов из листа, поперечные стыки — при соединении труб и деталей трубопроводов между собой.

По характеру выполнения сварного соединения швы разделяются на односторонние (рис. 77,а, в, г), двухсторонние (рис. 77,6), односторонние с подкладным кольцом (рис. 77, д, е). Трубопроводы с условным проходом до 500 мм сваривают только односторонним швом. Двухсторонний шов, т. е. с подваркой корня шва с внутренней стороны для повышения прочности соединения применяют для трубопроводов с условным проходом 600 мм и выше. Ограниченное применение подкладных колец объясняется тем, что они уменьшают проходное сечение трубопровода и вызывают дополнительное гидравлическое сопротивление.

Угловое сварное соединение без скоса кромок (рис. 77, з, и) и со скосом одной кромки (рис. 77, к) выполняют при изготовлении сварных деталей трубопроводов, а также при сварке деталей с трубами.

Рис. 78. Положение сварного шва в пространстве:
I
— нижнее, II — вертикальное, I I I — потолочное, IV — горизонтальное на вертикальной плоскости

Сварное соединение в раструб — нахлесточное (рис. 77, л) является менее прочным, чем стыковое, и требует дополнительного расхода труб, а также необходимости производить предварительную раздачу конца трубы по диаметру. Такое соединение нашло применение в основном при сварке труб из цветных металлов и неметаллических материалов.

В соответствии с положением швов в пространстве различают сварку в нижнем I и вертикальном II положениях, а также в верхнем потолочном Положении III (рис. 78). В зависимости от условий выполнения сварочных работ их подразделяют на поворотные и неповоротные.

Большинство поворотных стыков труб и деталей, выполняемых на трубозаготовительных заводах и в мастерских, сваривают наиболее простым и удобным швом в нижнем положении. Сварка неповоротных стыков значительно сложнее и требует высокой квалификации сварщика.

Вне зависимости от способа сварки основными требованиями, предъявляемыми к сварному шву технологических трубопроводов, являются прочность, пластичность и плотность. Прочность и пластичность металла швов должна быть не ниже, чем у основного металла.

К сварке и прихватке стыков трубопроводов I, II, III и IV категории допускаются сварщики, имеющие удостоверение о сдаче испытаний в соответствии с «Правилами испытания электросварщиков и газосварщиков для допуска их к ответственным сварочным работам», утвержденными Госгортехнадзором.

Номера сварных стыков трубопроводов I и II категории необходимо записывать в журнале сварочных работ. К сварке и прихватке стыков трубопроводов V категории допускаются сварщики без сдачи испытаний по правилам Госгортехнадзора, неуспешно выполнившие пробные стыки.

Каждому сварщику выдается клеймо, номер которого он обязан выбивать на расстоянии 30—50 мм от стыка.

1. Какие основные виды сварки применяют при трубопроводных работах?

2. Какие основные виды сварных соединений используют при сварке трубопроводов, в чем их особенности?

3. Какие основные требования предъявляют к сварным швам?

4. Какие положения могут иметь сварные швы в пространстве, в чем особенности?

Все материалы раздела «Сварка труб» :

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.
Читайте также:  Канализационная труба 160 мм – виды и применение

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.

Производство сварных труб

Удельный вес сварных труб в общем производстве непрерывно растет, что объясняется высокой технологичностью и экономической целесообразностью получения такой продукции высокого качества . Такие изделия изготавливают разными способами сварки ( Далее “сварка” – “Св.” ; ):

  • печной;
  • в защитном газе;
  • электросваркой.

Печной сваркой изготавливают стыковые соединения труб диаметром от 10 до 114 мм при толщине стенки 2. 5 мм. Этот способ производства водогазопроводных изделий является наиболее продуктивным . Трубосварочные станы привычно имеют 6. 12 формовочно-сварочных клетей дуо. Для последующей, после Св. , обработки изделий используют многоклетьевые редукционные и калибровочные станы .

Исходным продуктом являются штрипсы (ленты) из конструкционной низкоуглеродистой стали (обычно до 0,18% С) . Штрипс в рулонах с размотчика подается в нагревательную туннельную печь, где сталь нагревается до 1280. 1320° С. По выходе из печи кромки штрипса обдуваются воздухом, что повышает температуру кромок до 1390. 1480° С, кроме этого, сталь очищается от окалины и шлака. Затем штрипс попадает в формовочно-сварочный стан с горизонтальными и вертикальными консольными валками, имеющими соответствующие ручьи. В первой вертикальной паре валков полоса обращается на угол 220. 270°.

Перед следующей парой уже горизонтальных валков кромки штрипса вторично обдуваются воздухом, часто обогащенным кислородом, что повышает температуру металла кромок до 1500° С. При этом сопло одновременно обеспечивает направление штрипса в Св. валки, где штрипс скручивается в трубу, кромки стали соединяются и происходит их Св. . В следующих валках создается усилия для протяжки штрипса через печь и формовочные валки и для дополнительного обжатия, которое улучшает качество шва.

Характерной чертой получения труб этим способом является неравномерное распределение температуры по сечению полосы . Кромки штрипса должны иметь достаточно высокую температуру, чтобы обеспечить получение качественной Св. . Одновременно с этим более низкая температура средней части штрипса позволяет сохранить достаточную прочность для надежной транспортировки его через печь и формовочную клеть. Неравномерный нагрев штрипса по сечению обеспечивается соответствующим регулированием пламени горелок печи. Кроме этого, двойной обдув кромок также способствует их разогреву вследствие некоторого сжигания поверхностного слоя металла полосы.

Привычно после формовочно-сварочного стана труба, имеющая температуру до 1000° С, сразу поступает на редукционный стан для уменьшения диаметра (редуцирования) . Процесс редуцирования представляет собой прокатку на многоклетьевом непрерывном стане без применения оправки . Привычно прокатку выполняют со значительным натяжением между клетями, в результате чего уменьшается не только диаметр трубы, но и толщина стенки.

Многоклетьевые (до 20 клетей) редукционные станы имеют двух-или трехвалковые клети , причем наиболее распространены двухвалковые . Оси валков наклонены к горизонту на 45° и относительно друг друга на 90°. Редукционные станы используют для производства труб широкого сортамента диаметром 6. 80 мм . В качестве исходных служат изделия диаметром до 180 мм и выше. При редуцировании используют круглые калибры , относительное уменьшение диаметра в каждом из которых составляет 7. 14%.

Применение редукционных станов позволяет расширить сортамент станов печной сварки, используя только один или несколько исходных размеров труб. После редукционного стана привычно выполняют прокатку на калибровочном стане , состоящего из трех клетей: двух крайних горизонтальных и средней с вертикальными валками . Назначение калибровочного стана – увеличить точность размеров трубы по диаметру .

На рис. 4.15 приведена схема расположения оборудования стана. Технологический процесс строится таким образом, что к заднему концу ленты данного рулона приваривается передний конец следующего рулона. Это создает непрерывность процесса формирования. Чтобы избежать остановки стана, за сварочной машиной концов рулонов есть петлеобразователь, где накапливается лента длиной, достаточной для нормальной работы печи и формовочного стана при некоторых задержках на Св. концов. Исходя из формовочного агрегата, труба попадает в 14-клетьевой редукционный стан и затем в калибровочный . Разрезание изделия на мерные длины производится летучей пилой на ходу.

Производительность таких станов может составлять 250 тыс. т в год, она зависит от сортамента и скорости выхода трубы из стана, которое принимается от 90 до 300 м/мин и выше.

Производство труб электросваркой получило большое распространение, так как при этом способе получают изделия с тонкой стенкой (0,5 мм и меньше), большим диаметром (до 2400 мм и более), хорошо выполненным швом и высоким качеством поверхности . Промышленное значение получили несколько способов производства изделий. Наиболее распространенное – Св. под флюсом с прямым или спиральным швом . Трубы малого и среднего диаметров (6. 630 мм) , используемые главным образом в качестве конструкционных и нефтегазопроводных, получают Св. сопротивлением переменным и постоянным током и дуговым нагревом кромок свернутой полосы плавящимся электродом.

Кликните на рисунок чтобы увеличить его

Рисунок. 4.15. Схема расположения оборудования трубосварочного стана 1/2 – 2: 1 – весы для взвешивания рулонов; 2 – приемное устройство для рулонов; 3 – консольно-поворотный кран, 4 – загрузочное устройство; 5 – размотчик; 6 – девятироликовая правильная машина, 7 – ножницы для отрезания концов штрипса; 8 – машина для Св. концов рулонов; 9 – тянущие ролики, 10 – регулятор петли; 11 – петлеобразователь; 12 – передвижные ножницы; 13 – автомат для приварки иглы к концу штрипса; 14 – машина для подачи штрипса в печь; 15 – печь для нагрева штрипса, 16 – шестиклетьевой формовочно-сварочный стан; 17 – кривошипные летучие ножницы для отделения иглы: 18 – 14-клитьевий редукционный стан; 19 – трехклетьевой калибровочный стан; 20 – летучая пила, 21 – винтовая секция холодильника с винтовым сбрасывателем труб; 22 – цепная секция холодильника ; 23 – делительный устройство; 24 – рольганги четырех линий обработки изделий.

Как исходный продукт при производстве такого вида продукции используют полосы и листы в виде карт или чаще в виде рулонов. К подготовительным операциям относятся:

  • правка листов;
  • стружка кромок;
  • Св. карт;
  • размотка рулонов и их резка;
  • очистка от окалины или травления;
  • холодная прокатка;
  • стыковая сварка концов ленты одного рулона с другим и др..

Основной ответственной операцией перед Св. является формирование заготовки . В зависимости от имеющегося технологического оборудования и принятого технологического процесса формирования может выполняться на формовочных прессах, трех-или четырехвалковых вальцах, при спиральной Св. – в машинах полувтулочного типа на непрерывных трубоформовочных станах , которые состоят из системы горизонтальных и вертикальных клетей дуо (до 12 клетей) с соответствующими калибрами, обеспечивающими постепенный изгиб ленты до получения трубного профиля.

Дуговой сваркой под флюсом делают изделия диаметром 426. 2500 мм при толщине стенки 3. 25 мм, используемые для магистральных трубопроводов газа, нефти, водопроводов и др.. В зависимости от направления шва, изделия подразделяются на прямошовные и со спиральным швом .

Технологический процесс производства прямошовных труб состоит из подготовки и формирования листа и последующей сварки, которая заключается в создании электрической дуги между электродом и кромками заготовки. В результате этого кромки заготовки и электродная проволока плавятся (температура дуги может достигать 3600° С) , образуя ванну жидкого металла, при затвердевании которого создается шов. Чтобы предохранить окисления жидкого металла, процесс выполняют под флюсом, который также расплавляется, образуя защитный слой шлака. Для предотвращения вытекания жидкого металла из ванны, которая образовалась, вниз внутренности трубы устанавливают скользящий медный башмак или флюсовую подушку .

После сварки, трубы проходят ряд отделочных операций, например:

  • калибровку;
  • правку;
  • снятия фасок на торцах;
  • раздачу внутренним гидравлическим давлением.

Производство труб со спиральным швом сильно отличается от рассмотренных способов простотой применяемого оборудования и меньшим количеством отходов стали. Характерная особенность способа получения изделий со спиральным швом – его универсальность , т.е. возможность из одной и той же ширины листа изготавливать трубы различных диаметров, делая лишь переналадки стана согласно измененного угла спирали, и, наоборот, изделия одного диаметра можно изготавливать из листа или ленты различной исходной ширины.

К преимуществам данного способа следует отнести возможность изготовления труб с отношением диаметра к толщине более 100, при этом непосредственно на стане обеспечивается высокая точность изделий. Способ позволяет при непрерывности процесса получать многослойные трубы, которые во многих случаях заметно увеличивают внутреннее рабочее давление. Недостатками являются увеличенная длины шва и меньшие скорости Св. .

Основные операции при производстве труб со спиральным швом – это формовка, сварка и резка на ходу . Поэтому стан спиральной Св. кроме устройств, обеспечивающих подготовку листа, состоит из следующих основных механизмов:

  • подающего;
  • формовочного;
  • сварочного;
  • отрезного.
Рисунок. 4.16. Схема стана спиральной сварки труб:
1 – механизм рамы, 2 – размотчик 3 – приемные валки; 4 – гильотинные ножницы, 5 – установка для стыковой Св. ленты; 6 – зачистное устройство, 7 – рама сдаваемого механизма; 8 – валковая клеть; 9 – коробка скоростей, 10 – щелевые проводки; 11 – механизм поворота, 12 – тележка с резаком; 13 – тележка конечная; 14 – поворотно-регулирующий блок; 15 – разжимное устройство; 16 – кронштейн сварочной головки.

Подающий механизм стана подает ленту с требуемым усилием и под определенным углом в механизм формирования и Св. , где она обращается в спиральную трубу, а затем сваривается по кромкам сплошным швом под флюсом . Угол между продольной осью ленты и осью изделия определяется шириной ленты и диаметром трубы. Учитывая то, что процессы формирования и Св. происходят непрерывно со скоростью до 1,1 м/мин, резка на мерные длины с помощью газового резака выполняется на ходу. При этом весь цикл резания от включения газового резака и сбрасывающего механизма до выключения резака и отвода всех механизмов отрезного устройства в исходное положение выполняется автоматически за один оборот изделия, то есть за один шаг спирали. Качество сварного шва подвергается ультразвуковому контролю. Отрезанные трубы поступают на отделочные операции (например, калибровку концов и др.) . И проходят испытания гидравлическим способом.

Трубосварочный стан спиральной Св. можно установить на транспортные машины . Это позволяет использовать его в полевых условиях для изготовления и укладки, например, газовых магистральных труб.

Годовая производительность вышеописанных агрегатов определяется сортаментом выпускаемой продукции. При производстве труб диаметром 1020 мм она составляет 75 000 т, диаметром 1420мм – 100 тыс. т.

Прямошовные электросварные трубы малого и среднего диаметров от 6 до 529 мм с толщиной стенки 1. 12 мм изготавливают контактной Св. сопротивлением, индукционной и сваркой СВЧ, а также Св. в защитном газе . Характерным для всех этих способов является то, что при переходе от одного способа к другому изменяется лишь оборудование, то есть способ нагрева кромок. Методы подготовки ленты, ее формирование и операции следующей отделки различаются мало.

Читайте также:  Утепленные трубы: назначение, особенности, сфера применения

Обычно формовка штрипса выполняют в непрерывной группе клетей с горизонтальными и вертикальными валками. После Св. и снятия наклепа изделие может обрабатываться на калибровочном стане, а если возникает необходимость в значительном уменьшении диаметра изделия, – на редукционном стане с предварительным нагревом .

Процесс контактной сварки сопротивлением заключается в разогреве кромок сформированного в трубу штрипса, пропуском тока от вторичной обмотки вращающегося сварочного трансформатора. Сам процесс Св. обеспечивается не только высокой температурой кромок, но и сдавливанием металла в сварочном калибре валками и электродными кольцами.

Индукционная сварка заключается в нагревании кромок штрипса индукционным током с помощью плоского индуктора, расположенного на стыке кромок сформированной трубы. Такая Св. обеспечивается применением тока, частота которого может быть уменьшена при увеличении толщины стенки изделия с 8 кГц при толщине стенки 1,5. 4 мм до 1 кГц при 5. 10 мм. Индуктор нагревает кромки заготовки в течение 1. 3 с, а установленные за индуктором сварочные ролики своим давлением обеспечивают качественную Св. .

Сварка труб токами высокой частоты (СВЧ) (частота тока 70. 450 кГц) позволяет осуществлять поверхностное нагревание кромок свернутого штрипса в очень тонком слое контактным или индукционным способом . При этой Св. в проводнике ток индуктируется и распределяется неравномерно по сечению, концентрируясь в поверхностном слое проводника. Благодаря этому очень тонкий слой поверхности металла нагревается и при сдавливании кромок роликами получается шов. Как источник энергии обычно используют ламповые генераторы. Сварка СВЧ характеризуется высокой степенью концентрации энергии при нагреве металла (только по кромкам) , поэтому во многих случаях оно заменяет сварку труб сопротивлением. Скорость процесса зависит от толщины изделия и может достигать 120 м/мин.

Кликните на рисунок чтобы увеличить его

Рисунок. 4.17. Схема размещения оборудования цеха для производства сварных труб диаметром 20. 102 мм:
1 – агрегат продольной резки ленты; 2 – приемное устройство для рулонов; 3 – консольно-поворотный кран, 4 – загрузочное устройство; 5 – размотчик; 6 – правильная машина, 7 – ножницы и установка для сбора обрезков; 8 – стыкосварочноя машина, 9 – ролики; 10 – петле-образователь; 11 – дисковые ножницы с кромкокрошителем; 12 – формовочный стан; 13 – трубосварочная машина; 14 – калибровочный стан; 15 – летучий трубоотрезный станок; 16 – трубоотрезный станок; 17 – нормализирующая роликовая печь; 18 – охлаждающий стол; 19 – передаточная решетка; 20 – семивалковый правильный стан; 21 – пресс для гидравлического испытания труб; 22 – пакетирующая машина; 23 – установка обезжиривания и промывки труб, 24 – камера окраски в электростатическом поле; 25 – сушилка; 26 – устройство для промасливания; 27 – роликовая правильная машина, 28 – инспекционный стол; 29 – абразивные отрезные станки; 30 – гидравлический пресс для калибровки концов патрубков; 31 – станок для контроля карданных изделий.

При этом формирование и электросварка выполняются как непрерывный процесс . Формирование ленты (горячекатаной толщиной h >= 1,75 мм, холоднокатаной h делают в девяти приводных клетях и одной неприводной. Сварка кромок сформированной трубы осуществляют в клети, где кромки сближаются вертикальными неприводными роликами и вращающимися электродными кольцами, что обеспечивает необходимое давление. Кромки штрипса нагреваются током, который подводится этими вращающимися медными электродами. Для этого процесса используют переменный ток низкого напряжения с частотой 140 Гц , что позволяет довести скорость Св. до 60 м/мин.

Постоянный ток из-за сложности электрооборудования не применяют . После выхода из сварочной клети, изделие имеет некоторую овальность, которую устраняют прокаткой в калибровочном стане, состоящем из трех приводных клетей с горизонтальными валками; в каждой из клетей установлены еще вертикальные неприводные валки. Резку труб на мерные длины делают на ходу специальным автоматически работающим разрезным станком.

Подобные станы имеют устройства для удаления наружного и внутреннего избытка металла, вытесненного при сварочном давлении по шву. Внешние решетки удаляют резцом, режущая кромка которого заточена по радиусу, соответствующему внешнему радиусу изделия. Внутренние решетки снимают резцом или закатывают роликами, которые закрепляются на длинной оправке.

Трубы из сталей аустенитного класса, никеля и его сплавов, а также магния и других цветных металлов изготавливают дуговой Св. с применением аргона, гелия или смеси гелия с аргоном в отношении 3:1 как защитная среда . Источником теплоты при сварке в защитном газе есть дуга, возникающая между тугоплавким электродом из вольфрама и основным металлом, что обеспечивает образование небольшой ванночки жидкого металла, при затвердевании которой кромки трубной заготовки соединяются. Однако процесс может проводиться и с плавящимся электродом. Ванночка жидкого металла в этом случае образуется из металла электрода и кромок заготовки.

Инертный газ защищает шов от воздействия атмосферного кислорода. Поэтому химический состав шва не отличается от основного металла, имея лишь более крупнозернистую структуру. Однако это различие вполне устраняется холодным волочением или холодной прокаткой и термической обработкой , после чего найти шов почти невозможно.

К новым способам производства сварных труб относится электронно-лучевая сварка , сущность которого заключается в использовании кинетической энергии свободных электронов, движущихся в глубоком вакууме . При резком торможении их кинетическая энергия выделяется в виде теплоты. Если электронный луч направить на кромки металла, они быстро разогреваются и плавятся, что и обеспечивает Св. .

Для Св. ряда металлов, например циркония, титана, тантала , применяют ультразвуковую сварку. Ультразвуковые колебания, подведенные к сжатым кромкам заготовки, вызывают их микроскопические возвратно-поступательные движения. Теплота, выделяемая от трения, и некоторое сжатие обеспечивают образование прочной металлической связи.

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:

Ссылка на основную публикацию