Толстостенные стальные трубы

Толстостенные стальные трубы — применение и основные характеристики

В системах, в которых жидкости или газы транспортируются под высоким давлением, необходимо использование таких изделий, как труба толстостенная. Они отличаются от других подобных изделий своими конструктивными особенностями, обладают целым рядом выдающихся характеристик.

Труба металлическая толстостенная

Стандарты для толстостенных труб

Основная конструктивная особенность толстостенных труб становится понятной уже из названия: это их толстые стенки. Между тем определение «толстые» очень расплывчатое и не дает возможность несведущему человеку определить, изделия с каким именно размером сечения можно причислить к данной категории. Вообще все трубы по параметрам своего сечения подразделяются на две основных категории:

• толстостенные и особо толстостенные изделия;
• с тонкими и особо тонкими стенками.

Понятно, что для того, чтобы причислить трубу к категории толсто- или тонкостенных, необходимо сопоставить толщину ее стенки с диаметром изделия. К примеру, трубы с диаметром больше одного метра и толщиной стенки в 5 мм никак нельзя назвать толстостенными, но такой же размер толщины стенки для изделия диаметром порядка 12 мм будет являться уже очень значительным.

Именно поэтому в свое время и были разработаны соответствующие Государственные стандарты (8732-78, 8734-75), согласно которым к толстостенным причисляют изделия, у которых соотношение наружного диаметра к толщине стенки находится в диапазоне 6–12,5. Необходимость в двух стандартах возникла потому, что толстостенные трубы изготавливаются по двум технологиям: методом холодного и горячего деформирования.

Производство толстостенных труб

ГОСТ 8732 оговаривает для толстостенных труб и длину. Так, это могут быть изделия немерной длины, значение которой находится в диапазоне 4–12,5м, а также приблизительной длины, мерной и кратной мерной. Все перечисленные категории длин, согласно требованиям стандарта, должны находиться в пределах 4–12,5м, но по договоренности с заказчиком могут изготавливаться по индивидуальным размерам.

Заказчик в зависимости от своих потребностей может оговорить с производителем следующие параметры:

• длину, которая также может быть приблизительной;
• толщину стенки, которая может превышать 16 мм.

Стандартом также предусматриваются отклонения, которые толстостенные трубы могут иметь по своей длине. Так, в зависимости от наружного диаметра допустимы следующие отклонения:

• -+15 мм (при длине более 6 метров и диаметре от 152 мм);
• -+10 мм (при длине менее 6 метров).

Если изделие отпускается заказчику с приблизительной длиной, то отклонения по данному параметру могут составлять ±500 мм.

Оговариваются также следующие отклонения в наружном диаметре:

Способы производства

Производство стальных толстостенных труб осуществляется методом холодного либо горячего деформирования. Что характерно, все они относятся к категории бесшовных. Технологический процесс производства по технологии горячего деформирования состоит из следующих этапов:

• в качестве заготовки используется цилиндрический брусок, который называют штангой;
• заготовку нагревают в специальной печи и доводят ее до пластичного состояния;
• размягченную заготовку пропускают через прошивной стан, где она получает форму трубы;
• трубу раскатывают на специальном оборудовании для получения требуемых параметров толщины стенки и наружного диаметра.

Трубы нержавеющие 42х10 мм из стали 10х17н13м2т толстостенные

После выполнения всех технологических операций толстостенная труба подвергается калибровке и нарезается на требуемую длину.

При использовании метода холодного деформирования трубы проходят аналогичные технологические операции, но их дополнительно охлаждают при помощи воды. После такого охлаждения труба подвергается вальцеванию, которое осуществляется при температуре, находящейся ниже точки рекристаллизации металла, из которого изготовлено изделие.

Готовую толстостенную трубу, полученную методом холодной деформации, подвергают отжигу, что позволяет избавить ее от внутренних напряжений. Отжиг, кроме этого, дает возможность сделать трубы более пластичными, это позволяет подвергнуть их финишной калибровке

Сферы применения

Толстостенная труба, полученная методом как холодной, так и горячей деформации, – это изделие, относящееся к категории бесшовных. Как известно, труба гидравлическая бесшовная, по сравнению со сварными изделиями, обладает большей прочностью и исключительной надежностью, что дает возможность применять ее для оснащения систем, эксплуатируемых в условиях повышенных нагрузок.

Из всех сфер промышленности, в которых применяются толстостенные бесшовные трубы, наиболее распространенной является химическая. Значительная толщина стенок и отсутствие шва, ослабляющего конструкцию, позволяет успешно использовать такие изделия в тех ситуациях, когда необходимо гарантированно исключить утечку токсичных химических веществ из трубопровода, по которому они транспортируются. Как правило, в этом случае для производства используется нержавеющая сталь.

Применение толстостенных труб в нефтегазовой промышленности

Толстостенные трубы, которые могут быть изготовлены из обычной либо из нержавеющей стали, применяются для оснащения гидросистем, гидроцилиндров, эксплуатируемых под повышенными нагрузками. В частности, такие трубы используются в качестве элементов установок, в которых выполняется полимеризация газов, а также в автоклавах, которые предназначены для обработки химического сырья.

Без толстостенных труб нельзя представить себе оснащение нефте- и газоперерабатывающих предприятий. Именно из таких изделий выполняются сложные и наиболее ответственные участки трубопроводов, элементы перерабатывающих узлов и компрессорных станций, проводятся обсадные работы.

Еще одной отраслью, в которой используются гидравлические бесшовные трубы, является энергетическая промышленность. Из них изготавливаются системы, по которым транспортируется пар к турбинам, ширмы и защитные экраны для оснащения котельного оборудования. Толстостенные нержавеющие трубы применяются и для оснащения атомных электростанций.

Используются такие трубы и для того, чтобы обустроить паропроводы для обогрева промышленных цехов, а также других объектов. Отличительной особенностью толстостенных изделий является то, что они могут эксплуатироваться при значительном давлении, которое может превышать значения в 200–300 Атм. Такие значения давления считаются критическими для большинства труб, но не для толстостенных, способных выдерживать значительные давления.

Труба круглая тонкостенная стальная

Трубу стальную с толщиной стенки, не превышающей 1,5 мм, относят к нестандартному металлопрокату. Изделия данного типа сложны в изготовлении, однако, благодаря малому диаметру применение подобной продукции позволяет решать узкоспециализированные специфические задачи. А в некоторых случаях альтернативы тонкостенной трубе может просто не найтись.

Тонкостенные стальные трубы применяют только в тех сферах, где отсутствуют большие нагрузки на трубопровод

Применение труб с тонкими стенками

Несколько слов о специфике изделий данного типа. Коль скоро речь идёт о технической продукции, её определение должно содержать цифры, а не субъективную оценку принадлежности к тому или иному классу. Так вот: в сортамент труб стальных тонкостенных входят изделия с толщиной стенки не более 1,5 миллиметров либо если значение коэффициента, определяемого по формуле

Dвн. – внешний диаметр, а S ст. – толщина стенки, лежит в диапазоне 12,5…40.

В качестве хорошего примера использования тонкостенной продукции металлопроката можно назвать системы пневматических и гидравлических приводов в автомобилестроении, авиации и судостроении.

Конечно же, вышеуказанная сфера применения тонкостенных стальных труб далеко не единственная. Их можно встретить в таких отраслях производственной деятельности, как:

• строительство;
• сфера ЖКХ;
• мебельное производство;
• котельные энергопредприятия.

Из стальных труб можно изготовить архитектурные элементы или предметы декора

В быту данные изделия тоже не редкость. Но здесь чаще всего их применяют, когда инженерная коммуникация должна обладать умеренной прочностью, достаточной для выдерживания лишь невысоких нагрузок. Речь, в данном случае идёт в первую очередь о трубе стальной тонкостенной для электропроводки.

Производство стальных труб

В зависимости от способа производства существует три вида тонкостенных стальных трубных изделий:

• холоднодеформированные бесшовные;
• горячедеформированные бесшовные;
• электросварные.

Каждый из видов имеет свои особенности, которые влияют на прочность и возможность применения их в той или иной отрасли.

Холоднодеформированные бесшовные трубы (ГОСТ 8734-75). Процесс производства изделий данного типа, практически, такой же, как и в вышеописанном случае. Основными являются следующие два отличия:

1. Прошитая гильза охлаждается и проходит все вальцы, имея сравнительно низкую температуру.
2. На завершающем этапе проводится термообработка. Таким образом, за счёт устранения напряжения в металле, которое всегда возникает при холодной деформации, сталь приобретает эластичность и вязкость. После этого выполняется повторная калибровка вальцами.

Холодная деформация — один из способов производства бесшовных стальных труб

Трубы электросварные. Производятся они согласно ГОСТ 10704 из стального плоского листа, который разматывается из рулона, после чего нарезается на полосы малой ширины. На следующем этапе листы свариваются в бесконечную ленту. Полученная таким образом заготовка подаётся на автоматический сварочный аппарат. Процедура сварки выполняется, преимущественно, двумя способами:

• высокочастотными индукционными токами по так называемой HF – технологии;
• сварка в инертной среде электрической дугой – это уже TIG-технология.

Обратите внимание! При приобретении тонкостенных металлических труб вам, скорей всего, будут предложены изделия, изготовленные HF-способом. Более прочным считается TIG-шов. Однако в тех сферах, где требуется очень надёжная тонкостенка малого диаметра, отдавать предпочтение следует бесшовному трубному прокату.

После охлаждения заготовка проходит дефектоскопию. На этом этапе осуществляется контроль качества, а также герметичность шва. Требуемые ГОСТом размеры обеспечиваются калибровкой на вальцах.

Горячедеформированные бесшовные трубы. Производство изделий данного типа регламентируется требованиями ГОСТ 8732-78.

• заготовка представляет собой стальной монолитный цилиндр. Сначала штанга (это иное название цилиндрической заготовки) направляется в печь, где происходит её нагрев до температуры рекристаллизации металла;
• затем из пластичной стали на прошивном прессе формируется полый внутри цилиндр – гильза, отличающаяся неправильными размерами и формой;
• пройдя ряд вальцов, заготовка приобретает определяемые сортаментом диаметр и нужную толщину стенок. После калибровки, остывшая труба разрезается на отрезки необходимой длины и упаковывается.

Готовые трубы проходят контроль, включающий визуальный осмотр, а также измерения специальными приборами и инструментами

Необходимо отметить, что при прохождении по вальцам внутри трубы присутствует оправка.

Технические характеристики трубы тонкостенной стальной

Вес данного изделия является основным фактором, на основании которого калькулируется его цена. В ГОСТах помимо сортамента содержатся таблицы массы одного погонного метра тонкостенной трубы из стали в зависимости от толщины стенки и диаметра. Получить представление о взаимосвязи этих характеристик подобных деталей вы сможете, изучив ниже размещённую таблицу. В ней присутствуют выборочные данные, касающиеся только некоторых типоразмеров холоднодеформируемой продукции.

Выбор данной продукции металлопроката должен осуществляться учётом специфики предполагаемого использования.

Трубы тонкостенные для электропроводки

При покупке трубы стальной тонкостенной для электропроводки, необходимо оценить, будет ли её диаметр достаточен для обеспечения прокладки всех кабелей так, чтобы их изоляционные оболочки чрезмерно не уплотнялись. Обратите внимание также на её внутреннюю поверхность. На ней не должны присутствовать выступающие сварные швы и заусенцы и, в целом, она должна быть гладкой.

Для защиты электрокабеля, проложенного открытым способом, применяют трубы с тонкими стенками

Важно! Использовать такие изделия допускается только там, где другие виды защиты электропроводки от механических повреждений запрещены, например, во взрывоопасных помещениях. Однако их нельзя прокладывать в земле, в наружных установках, в помещениях с агрессивными средами, сырых и особо сырых.

Выполнять монтаж необходимо с соблюдением следующих основных требований:

• повороты и изгибы кабель-канала делайте так, чтобы не допустить излом электропроводки;
• с целью минимизации риска коррозии располагайте трубы с уклоном, пусть даже небольшим, в сторону распределительного электрощитка.

Однако в данном случае главным является обеспечение электробезопасности. Ввиду хорошей электропроводности стали, обязательно заземляйте каналы и внимательно следите за состоянием изоляции электропроводки.

В заключение следует сказать, что достойной альтернативой стальным тонкостенным изделиям, используемым для механической защиты кабелей, являются гладкие гофрированные полимерные трубы.