Металлические квадратные трубы

Труба профильная квадратная

(если размеры кусков больше 1 метра)

Профили квадратного сечения – как элемент металлических конструкций

Трубы стальные квадратные обычно производят из разогретого стального листа на специальных станах. Трубы квадратного сечения небольшой и средней величины от 15*15 до 60*60 производятся из металла марок 1сп/пс, 2сп/пс, иногда из Ст3сп/пс. Профили, изготовленные горячим способом, стоят дешевле холоднокатаных.

В большинстве случаев небольшие и средние профильные трубы изготавливаются с длиной 6 метров. По желанию заказчика длина профиля может быть уменьшена или увеличена до размера, не превышающего 10 метров. Такое ограничение объясняется сложностью транспортировки и использования труб.

В зависимости от назначения и стандартов, применяемых при изготовлении, профильные трубы разделяются на:

 

• Группу А – изделия, производимые из стали согласно требованиям ГОСТ 380-2005 (раньше ГОСТ 380-88) с нормированием механических параметров;
• Группу В – изделия, изготавливаемые из стали в соответствии с требованиями ГОСТ 380-2005 или ГОСТ 1050-88 с нормированием механических параметров и химического состава.

 

Квадратные профили в большинстве случаев не подвергают гидравлическому тестированию и не используют для транспортировки жидкостей и газов. Очень редко на рынке встречаются квадратные профили, производители которых проводят испытания, аналогичные тестированию водопроводных и газопроводных труб и гарантируют определенный уровень давления, выдерживаемый изделием.

При изготовлении трубы квадратной сортамента от 80х80 до 300х300 используются стали марок 09Г2С, Ст3сп\пс и Ст3сп/пс5., а в процессе производства руководствуются требованиями ГОСТ 30245-2003, содержащего требования к замкнутым прямоугольным профилям, используемым в строительных конструкциях. Эти трубы производятся исключительно из горячекатаного углеродистого или низколегированного металла.

Достоинства квадратных труб

Широкий спектр применения труб квадратного сечения основывается на практичности их использования и ряде преимуществ:

 

• Отсутствие необходимости использовать значительное число сварных соединений;
• Высокая надежность и прочность;
• Небольшой вес, обеспечивающий уменьшение нагрузки на конструкцию и увеличивающий ее надежность;
• Устойчивость к деформационным и вибрационным воздействиям;
• Легкость нанесения защитных покрытий;
• Простота монтажа и транспортировки;
• Возможность использования при создании конструкций сложной конфигурации.

 

Профильные трубы крупного сортамента изготавливают с длиной от 11 до 12 метров. Учитывая области использования труб, в сопроводительных документах на них указываются как механические параметры, так и химический состав.

Области использования труб с квадратным сечением

Труба квадратная, цена которой зависит от диаметра сечения и технологии изготовления, широко используется при изготовлении металлических конструкций.

Квадрат небольшого и среднего сечения чаще всего используют для изготовления металлоконструкций наружного типа: ограждений, металлических дверей, остановок общественного транспорта, павильонов для торговли, а также при изготовлении различных рамочных конструкций и для стоек козырьков и перил.

Основная область использования квадратных профилей большого сечения – строительные сварные несущие конструкции, используемые при изготовлении:

 

• Каркасов жилых зданий, производственных помещений, офисных и торговых центров;
• Несущих металлических конструкций, перекрытий и пролетов;
• Вышек различного назначения;
• Вентиляционных каналов, откосов и дымоходов.

 

Труба квадратная – производство и применение

Труба (как круглая, так и квадратная) – это популярный конструкционный материал, который применяется во многих сферах человеческой деятельности. Однако для того чтобы наиболее эффективно использовать трубы квадратного сечения, важно иметь представление о том, какие они бывают и по каким технологиям производятся.

Квадратные трубы производятся как стандартных, так и индивидуальных размеров

Технологии производства квадратных труб

Квадратные трубы по способу производства подразделяются на несколько категорий:

• изготовленные с использованием электросварки;
• бесшовные, полученные по технологии горячего деформирования;
• бесшовные, изготовленные методом холодного деформирования.

Каждая из указанных категорий стальных труб квадратного сечения предполагает использование специальных технологий, в особенностях которых также следует разобраться.

Автоматическая линия производства профильных труб

Использование электросварки

Сырьем для производства сварных труб квадратного сечения служит листовая сталь. Для того чтобы получить из листового металла изделие с квадратным профилем, необходимо выполнить следующие технологические операции.

• Стальной лист, который изначально находится в рулоне, разматывается и нарезается на узкие полосы, которые и являются заготовками для будущих труб.
• Для получения непрерывной ленты стальные ленты свариваются друг с другом.
• Полученная лента подается на формовочный станок, рабочими элементами которого являются вальцы. За счет их давления из стальной полосы формируется круглая труба.
• Стык, пролегающий вдоль сформированной круглой трубы, заваривается. Для этого может использоваться сварка при помощи или неплавящегося электрода в среде защитного газа, или индукционных токов, или плазмы и лазера, или пучка электронов. Последний способ, который является очень дорогостоящим в реализации, применяется крайне редко.
• Полностью готовая круглая труба подается на другой формовочный станок, где при помощи специальных вальцов из нее формируется изделие квадратного профиля.
• После получения трубы квадратного профиля ее качество проверяется при помощи дефектоскопического оборудования, работающего с использованием вихревых токов.
• Если не возникает претензий к качеству готового изделия, его нарезают на отрезки требуемой длины.
• Затем каждую трубу подвергают визуальному контролю, задачей которого является выявление дефектов на ее внешней поверхности.
• Нарезанные и проверенные на соответствие качественным характеристикам изделия упаковываются и передаются на склад готовой продукции.

Производство электросварных труб из стальной полосы (штрипса)

Бесшовная технология

В отличие от вышеописанной технологии, сырьем для производства металлических труб квадратного сечения служит не листовой металл, а цилиндрическая заготовка, которую называют штангой. Сам технологический процесс получения из такой заготовки квадратного профиля состоит из следующих этапов.

• Заготовка цилиндрической формы подвергается значительному нагреву, что необходимо для того, чтобы сделать металл более пластичным. Сразу после нагрева, когда металл приобретает требуемую пластичность, заготовка поступает на прошивочный пресс.
• На прошивочном прессе из цилиндрической заготовки выпрессовывается ее внутренняя часть, и она превращается в пустотелую гильзу, надетую на оправку.
• Вместе с оправкой заготовка поступает на оборудование, рабочими элементами которого являются многочисленные вальцы. При помощи таких вальцов, которые воздействуют на заготовку давлением, стенки гильзы растягиваются. В результате формируется круглая труба, которая соответствует требуемым параметрам по наружному диаметру и толщине стенки. Данный этап технологического процесса может осуществляться с горячим изделием или с уже остывшим до температуры, находящейся ниже точки рекристаллизации. Поскольку в холоднодеформированных стальных трубах в процессе производства возникают значительные внутренние напряжения, изделия необходимо обязательно подвергать последующей термической обработке.
• После окончательного формирования круглой трубы с заданными параметрами из ее внутренней части извлекается оправка. Она подается на оборудование с калибровочными вальцами, которые и формируют из нее изделие с квадратным профилем.
• Готовые трубы, уже имеющие квадратное сечение, проверяются на предмет наличия наружных дефектов, разрезаются на отрезки требуемой длины, упаковываются и передаются на склад готовой продукции.

Станок для производства бесшовной квадратной трубы из круглой

Кустарный способ

При необходимости квадратные стальные трубы можно изготовить и самостоятельно в домашних условиях, используя в качестве заготовки изделия круглого сечения. Рабочими элементами недорогого оборудования для такой переделки являются вальцы требуемого размера.

Следует иметь в виду, что холоднодеформированные трубы квадратного сечения, произведенные в кустарных условиях, не будут соответствовать оговоренной в стандартах прочности, так как они не подвергаются окончательной термической обработке.

Прокатка трубы через вальцы

Какие параметры квадратных труб оговариваются в стандартах

Согласно требованиям стандарта, из перечня стальных труб квадратного профиля формируется так называемый сортамент изделий. Это таблица, в которой содержится информация о всех нормируемых параметрах подобной продукции:

• наружных размерах;
• толщине стенки;
• площади поперечного сечения;
• массе одного погонного метра.

Параметры квадратной трубы

Обратившись к такой таблице, можно не только оптимально подобрать стандартное изделие для решения конкретных задач, но и точно рассчитать массу отрезка трубы определенной длины.

Таблица 1. Параметры выпускаемых стальных квадратных труб согласно изменениям от 01-09-2010

По согласованию с заказчиком производитель может отклоняться от параметров, оговоренных в сортаменте. Однако в обязательном порядке необходимо придерживаться технологии изготовления подобной продукции. По сути, производитель, если этого требует заказчик, может изготовить трубы любых размеров, на которые рассчитано имеющееся в его распоряжении оборудование.

Стандартом, кроме основных параметров труб квадратного сечения, также оговаривается соответствие технологии производства геометрическим размерам изделий. Так, согласно ГОСТу, производители квадратных профилей должны соблюдать следующие требования.

• По технологии холодного деформирования производятся трубы квадратного профиля, наружные размеры которых находятся в интервале 10–120 мм. При этом толщина стенки таких изделий должна составлять от 1 до 8 мм.
• Технология горячего деформирования применяется для производства труб с наружными размерами 60–180 мм и толщиной стенки 4–14 мм.
• Способ изготовления квадратных профилей при помощи сварки может использоваться для производства изделий с наружными размерами 10–100 мм и толщиной стенки 1–5 мм.

Таблица 2. Предельно допустимые по ГОСТу отклонения от размеров

Края стальных труб в соответствии с требованиями стандарта не обязательно должны быть строго прямыми, они могут быть и скругленными. Важно только, чтобы радиус такого скругления не превышал удвоенной толщины стенки трубы.

Сферы применения труб квадратного сечения

Форма сечения позволяет квадратным трубам отлично противостоять изгибающим нагрузкам. При этом такие трубы выдерживают меньшее внутреннее давление, если сравнивать их с изделиями круглого сечения. Именно эти факторы и являются причинами, которые определяют целесообразность применения именно квадратных стальных профилей в качестве основных элементов несущих конструкций.

Квадратные трубы мы видим ежедневно, проходя по междуэтажным лестницам

Незаменима труба квадратного сечения в тех случаях, когда необходимо совместить прочностные характеристики изделия и его привлекательный внешний вид. Использование стальных квадратных профилей удобно еще и по той причине, что для их соединения между собой и с другими элементами металлических конструкций совершенно не обязательно применять сварку – для этого подходят и резьбовые крепежные элементы.

Самодельный фаркоп конструктивно проще сделать из квадратной трубы

Особенно часто металлические трубы квадратного сечения применяются при изготовлении:

• мебельных каркасов (для этого активно используются не только квадратные, но и прямоугольные профили);
• несущих конструкций для теплиц (в данном случае применяются прямые и гнутые трубы квадратного сечения, при этом для получения требуемого изгиба можно использовать как простейшее ручное приспособление, так и мощное промышленное оборудование);
• рамных конструкций транспортных средств и автомобильных прицепов (использование для таких целей именно труб целесообразно потому, что они при своей высокой прочности на изгиб отличаются незначительным весом);
• несущих и декоративных элементов лестничных конструкций, заборов и ограждений (для изготовления лестниц, заборов и ограждений, эксплуатируемых на открытом воздухе, используются оцинкованные профильные трубы, которые хорошо противостоят коррозии);
• несущих и декоративных элементов козырьков, навесов, арок, целых входных групп.

Таким образом, сфера применения металлических труб квадратного сечения очень широка, что объясняется их технологичностью, выдающимися прочностными и декоративными характеристиками.

Труба профильная квадратная стальная

Удобство применения профильных труб с квадратным сечением

Профильные квадратные трубы – из категории металлопроката, отличающегося универсальностью использования в том плане, что он значительно экономичнее и ниже по стоимости, чем такие специализированные металлоизделия, как балка, уголок, швеллер и подобные им, и вполне их заменяющий.

Особая популярность данного сортамента объясняется явным удобством обращения.

Квадратные трубы наделены заметно более высокими свойствами прочности на излом, изгиб, скручивание, если сравнивать их с круглыми трубами. Это обстоятельство позволяет широко использовать трубы с квадратным сечением для изготовления каркасов при сооружении высотных зданий, элементов объектов с большими пролетами, опор и др. Металлические конструкции из них характеризуются устойчивостью, долгим сроком эксплуатации и экономичностью.

Экономия металлозатрат квадратной трубы, по сравнению с круглой, составляет почти 25%. Если говорить о замене такими трубами балок и швеллеров, то выходит большая экономия металла за счет полого внутри пространства изделий.

Классификация по способам производства

Аналогично обычным трубам, квадратные профильные по способу производства подразделяют на:

• Холоднодеформированные (холоднокатаные);
• Грячедеформированные (горячекатаные);
• Бесшовные;
• Электросварные.

Примечание: Трубы горячедеформированные выступают в роли заготовок при изготовлении холоднокатаных труб.

Назначение и плюсы квадратных труб

Нержавеющая профильная квадратная труба обладает целым комплексом преимуществ, что обуславливает ее ценность и востребованность во многих отраслях машиностроения, строительстве, использовании в бытовых целях и мн.др.

При монтаже инженерных коммуникаций квадратные трубы применяются крайне редко, являясь наиболее популярной в качестве строительной арматуры. Их использование в строительной сфере дает целый ряд преимуществ:

• Простоту и повышенную надежность узловых соединений;
• Высокую технологичность;
• Сведение к минимуму сварных швов и, что немаловажно, возможность контролировать из качественное исполнение;
• Снижают аэродинамическую сопротивляемость нагрузкам ветров;
• Обеспечивают повышенную освещенность;
• Снижает емкость фундаментов и расходы по их устройству;
• Применимость для изготовления метало-бетонных конструкций;
• Не вызывают сложности прокладки на плоских поверхностях,
• Возможность использовать в процессе сварки проволоку вместе с трубой (это значительно упрощает монтаж);
• Упрощение санобработки и дезинфекции для содержания металлоконструкций в соответствии с требованиями санитарной гигиены;
• Легкость обработки спецсредствами для обеспечения пожаробезопасности;
• Расширение архитектурно-дизайнерских возможностей в реализации конструкционно-сложных объектов.

Металлические профильные трубы квадратного сечения: сортамент и сфера применения

Наряду с водопроводными трубами круглого сечения, в ассортименте многих производителей можно встретить квадратные трубы из металла. Эти изделия пользуются хорошим спросом, хоть и не применяются для укладки газовых и водопроводных систем. Данный тип труб называется профильным. Сечение у профильных труб может быть не только квадратным: встречаются также прямоугольные, овальные и даже шестигранные формы.

Профильные квадратные трубы имеют достаточно узкую сферу применения

Где применяются металлические прямоугольные трубы?

Водопровод, сконструированный из каких-либо труб, кроме круглых, встретить практически невозможно. Единственную функцию, которую металлические трубы прямоугольной формы могут выполнять в трубопроводе – это создание защитного кожуха для круглых пластиковых изделий. Есть несколько объяснений тому, почему профильные трубы квадратного сечения, отличающиеся высокой прочностью, не применяются в трубопроводах:

1. Прямоугольные стальные трубы действительно могут выдерживать повышенные нагрузки. Но только в том случае, если нагрузки направлены на внешнюю сторону системы: растяжение, изгиб, кручение стенок. На то, чтобы выдерживать внутренние нагрузки (напор и давление), трубы квадратного сечения не рассчитаны.
2. Использование труб прямоугольной формы в водопроводе нецелесообразно потому, что их внутренний объем меньше объема круглых аналогов. То есть, погонный метр прямоугольной системы может пропустить в несколько раз меньше воды, чем тот же отрезок трубы круглой формы за такое же время.
3. Площадь поверхности прямоугольной трубы всегда больше, чем у изделий с круглым сечением. Соответственно, увеличиваются затраты на материал при производстве, что повышает стоимость единицы товара. Прямоугольные металлические трубы обладают высокой стоимостью, поэтому нерационально использовать их не по назначению.
4. Квадратная форма труб обуславливает высокий вес конструкций. Система коммуникаций будет гораздо тяжелее, чем при использовании стандартных круглых изделий.
5. Все фитинги и комплектующие для водопроводных и газопроводных систем производятся с расчётом на использование труб круглого сечения.

Квадратные трубы используют для создания металлоконструкций разных видов и назначения

Обратите внимание! Сортамент металлических изделий предлагает наиболее оптимальный вариант для водопроводных и отопительных систем – металлополимерные многослойные трубы. Многослойные изделия отличает международная маркировка PEX-AL-PEX. Такая конструкция более гибкая и износостойкая, чем пластиковые или стальные металлические трубы. Многослойные металлополимерные трубы защищены слоем алюминиевой фольги.

Широкое применение металлических труб квадратного сечения нашлось в сфере строительства металлоконструкций. Такие изделия часто используются при возведении многоэтажных зданий любого назначения, а также в автомобильной, мебельной и даже аэрокосмической отрасли. Труба металлическая круглая для таких целей не подходит по многим причинам. Во-первых, отсутствие ровных плоскостей значительно затрудняет монтаж и крепление к другим элементам конструкции. Во-вторых, даже многослойные трубы круглого сечения гнутся намного легче, чем квадратные изделия. Это делает их недостаточно надёжным вариантом для возведения несущих конструкций.

Разновидности квадратных металлических труб

Разнообразие профильных труб прямоугольной формы не уступает сортаменту металлических труб круглого сечения. Производители стремятся постоянно обновлять сортамент профильных изделий, ведь широкий ассортимент даёт возможность покупателю максимально точно подобрать стальные трубы для поставленных целей.

Показателей, влияющих на сортамент металлических труб, существует несколько:

• марка стали;
• технологический принцип изготовления продукции;
• толщина стенок трубы;
• способ дополнительной обработки.

Производители предлагают профильные трубы самых разных форм и размеров

Наиболее весомым фактором, определяющим сортамент, можно назвать способ изготовления прямоугольных труб. Обычно за основу классификации берется именно этот показатель. Принципов производства квадратных труб существует только три: изделия горячего проката, холодного проката и сварная продукция. Причём сварная продукция получила более широкое распространение, чем изделия холодного или горячего проката.

Маркировка металлических профильных труб

Сортамент труб металлических определяется специальным нормативным документом – ГОСТ 8645-68. Любая продукция, выпущенная ненормативным путём, не допускается к использованию в строительстве. Для исключения возможности внедрения на рынок фальсификата применяется маркировка, определяющаяся принципом ГОСТ 30245-2003. Она включает в себя информацию о марке материала (стали), габариты изделия, номер нормативного документа о допуске в продажу.

В маркировке металлических труб указывается наружный размер. Можно привести пример маркировки стальной профильной трубы с квадратным сечением (размеры сторон – 80 мм, толщина стенки – 4 мм):

(80х80х4 ГОСТ 30245-2003)/(С245 ГОСТ 27772-88).

Значения, указанные в знаменателе, говорят о том, что при производстве данного изделия была использована сталь марки C245. Маркировка также информирует о том, какие химические вещества присутствуют в стальном сплаве проката.

Для квадратных металлических труб весомым показателем является масса. Сортамент, предоставляемый производителем, обязательно включает его. Рассчитывается масса на 1 погонный метр при постоянной плотности стали — 7,85 г/см3. Минимальным показателем массы тонкостенных труб является 0,269 кг, максимальным для усиленных труб — 70,33 кг.

Так же, как и прочие типы труб, квадратные изделия маркируют, нанося на внешнюю поверхность их технические данные

Размер металлических шестигранных труб, также широко используемых в качестве профильного проката, определяется диаметром вписанной окружности. Шестигранные профильные трубы могут быть и разносторонними.

Технология изготовления квадратных труб горячего и холодного проката

Как и трубы круглого сечения, квадратные и прямоугольные модели производятся методом горячего или холодного проката. Первые этапы обоих процессов одинаковы. Разница заключается лишь в том, что при горячем прокате фактически происходит преобразование трубы круглого сечения в квадратное изделие. Труба нагревается и, пока сталь гибкая, заготовка деформируется по всей длине на чистовых вальцах. Таким же образом производят и шестигранные трубы.

Несмотря на то, что бесшовные стальные трубы считаются более надёжными, горяче- и холоднокатанные изделия не пользуются большим спросом. Технология изготовления методом проката достаточно сложная и дорогая, поэтому чаще такие изделия уступают более доступным сварным вариантам.

Технология проката позволяет получать изделия только с толстыми стенками

Прокат не даёт возможности получить в итоге тонкостенный профиль. Ширина стенок горячекатаных труб иногда достигает 70 мм, а настолько массивные конструкции не популярны. Единственным преимуществом бесшовных изделий перед прямоугольной сварной трубой является устойчивость к внутренним нагрузкам. Но это свойство актуально для водопроводных конструкций, для каркасных устройств более важным является устойчивость к внешнему давлению.

Тонкостенные металлические трубы квадратного сечения

Для различных целей успешно применяются и тонкостенные, и толстостенные изделия. К разряду тонкостенных относятся стальные трубы, толщина стенки которых не превышает 5% от внешнего диаметра.

Сортамент тонкостенных изделий включает в себя стальные трубы с толщиной стенки от 0,1 мм до 4 мм. Технология, по которой производится такой вид труб, позволяет получить достаточно прочную конструкцию (почти 90% прочности от показателей бесшовных стальных изделий). Запас прочности делает возможным использование тонкостенных профильных труб в качестве нагружаемых элементов каркаса.

Важно! Тонкостенные металлические трубы могут стать частью несущей конструкции только в том случае, если они произведены максимально качественно. Даже небольшое отклонение в правильности геометрической формы может спровоцировать разрушение сооружения.

Технология производства исключает возможность создания бесшовных прямоугольных труб с тонкими стенками. Все изделия такого типа формируются только из листового металла, формирующего трубу в процессе обжатия. Ко всем этапам производства тонкостенных труб предъявляют очень серьёзные требования. После обжатия, сварки и зачистки шва тонкостенные трубы обычно покрываются защитным слоем краски или оцинковываются.

Тонкостенные квадратные трубы используются для монтажа конструкций, не несущих большой нагрузки

Требования к эстетичности тонкостенных труб предъявляются в частности из-за того, что такие изделия используются и в декоративных целях. Эти гибкие металлические трубы часто применяются в отделке помещений (хромированные трубы из нержавеющей стали), при изготовлении торгового оборудования, мебели. Гибкая конструкция тонкостенных труб позволяет создавать различные интерьерные формы.

Производство толстостенных труб металлических квадратных

Толстостенные изделия имеют стенки с толщиной не менее 10% от размера диагонали. В сортаменте металлических труб усиленного типа наибольший показатель толщины стенки среди труб отечественных производителей составляет 12 мм. Метод изготовления усиленных металлических труб не имеет существенных отличий от принципа, по которому производятся тонкостенные изделия. Усиленные профильные трубы формуются из листа толстой стали и относятся к типу изделий горячего проката.

Как и тонкостенные, усиленные стальные трубы квадратного сечения не бывают бесшовными. В случае с толстостенными, наличие шва сказывается на прочности лишь с отклонением в 10-12%. Этот незначительный показатель не ухудшает способность толстостенной прямоугольной конструкции выдерживать высокие нагрузки.

При производстве такого типа профильных труб главный упор ставится на надёжность. Усиленные стальные трубы обычно скрыты среди коммуникаций, поэтому не требуют контроля над эстетической составляющей. Дефекты, оставленные после сварки шва, обычно не обрабатываются, что сохраняет приемлемую стоимость прямоугольной толстостенной трубы.

И сварные, и бесшовные квадратные стальные трубы обладают как рядом положительных качеств, так и определенным количеством недостатков. Выбор металлических труб для монтажа корпусных конструкций зависит от требований к конкретному виду строения. Для этого необходимо ознакомиться со всеми вариантами, которые предлагает сортамент каждого производителя.