Сталеві зварні труби: види, технологія виробництва, область застосування і переваги

Історія труб налічує не одне тисячоліття, проте вперше вони були виготовлені зі сталі тільки в 1852 році. Перші сталеві труби були проведені звареним способом, за допомогою якого і донині виготовляється понад 50% цих металевих виробів в загальному обсязі їх виробництва. Кількість виготовлених зварних способом сталевих труб щорічно збільшується, адже в більшості галузей народного господарства їм не існує гідної альтернативи.

Призначення сучасних зварних труб

Незважаючи на стрімкий розвиток технологій, практично неможливо уявити, що в найближчому майбутньому в процесі зведення різного призначення будівель і споруд, а також при прокладці комунікацій щось замінить сталеві труби.

Все що випускаються сьогодні зварні труби можуть бути універсальними (застосовуються для доставляння кінцевому споживачеві різного роду робочих середовищ) і труби з вузькою спеціалізацією (газопровідні, нафтопровідні і т.д.).

Прокладка підземних і надземних систем опалення, водопроводів і газопроводів була б неможлива без сталевого трубопрокату різного діаметру. Він активно використовується в якості складових частин всіляких машин і механізмів, включаючи складне технологічне обладнання, а також в сільському господарстві і в процесі будівництва, де успішно виконує роль міцної, але легкої арматури і може служити основою при зведенні каркасів будівель.

Окрему категорію становить труба зварна, виготовлена з нержавіючої сталі. Завдяки своїм унікальним експлуатаційним характеристикам, вони широко застосовуються в харчовій, хімічній, енергетичній та фармацевтичної промисловості. А висока естетична привабливість таких виробів з нержавіючої сталі дозволяє використовувати їх в сучасній архітектурі та оформленні інтерєрів приміщень різного призначення.

Матеріали для виготовлення зварних труб

Головним матеріалом для виготовлення зварних труб на сьогоднішній день є метал: сталеві листи товщиною до 50 мм або знаходиться в рулонах сталева стрічка різної товщини. Найбільш затребуваний в сучасній економіці зварений трубопрокат великого діаметру з низьколегованої або вуглецевої сталі. Особливістю даної стали є зміст певної кількості вуглецю при відсутності або мінімальній кількості легуючих елементів. Залежно від конкретного змісту вуглецю в матеріалі, сталь для виробництва труб ділиться на низкоуглеродистую, середньовуглецеву і високовуглецеву.

Підвищення вмісту в складі стали вуглецю призводить до відчутного підвищення міцності зварної труби в нормальних умовах експлуатації. Одночасно з цим, еластичність вироби помітно зменшується, а поріг його хладноломкости збільшується. Іншими словами, сталь з великим вмістом вуглецю в умовах зниженої температури набуває крихкість, істотно обмежує сферу застосування таких труб.

Використання ж стали з вмістом легуючих елементів в обсязі не більше 2,5% дозволяє істотно збільшити міцність зварних труб незалежно від умов експлуатації, збільшити термін їх служби і значно зменшити масу при інших рівних умовах. Застосування для виробництва трубопрокату низьколегованої сталі кілька збільшує його вартість, проте значно підвищує міцність, зносостійкість і корозійну стійкість в порівнянні з виготовленими з вуглецевої сталі зварними виробами, тому ціновий фактор в даному випадку не є основним.

Матеріалом для виготовлення нержавіючих зварних труб є що володіє високою стійкістю до корозії, легкістю в процесі обробки, порівняно невеликою вагою і привабливим зовнішнім виглядом нержавіючий сталевий лист. При цьому в якості трубного матеріалу може застосовуватися як холоднокатаний (товщиною 0,4-5,0 мм), так і гарячекатаний (товщина 2,0-50 мм) лист нержавіючої сталі.

Види зварних труб і їх особливості

Прямошовні зварені труби виготовляються методом зварювання одного сталевого листа встик, тобто шляхом згортання листа (сталевої стрічки) і зварювання його бічних крайок між собою. Шов у виробі даного виду розташований уздовж всієї її довжини. При цьому при виготовленні труб великого діаметру часто потрібна наявність відразу двох швів на одному виробі, що обумовлено обмеженнями в ширині наявних сталевих листів.

Для виробництва спіралешовние труб застосовується знаходиться в рулонах листова сталь. Основною перевагою даного виду трубопрокату є можливість отримання виробів діаметром аж до 2520 мм при використанні заготовок однакової ширини і одного і того ж прокатного стану шляхом нескладної переналагодження кута спіралі. Саме спіралешовная технологія дозволяє виготовити труби, відношення діаметра яких до товщини стінки перевищує 100.

Для виготовлення спіралешовние виробів потрібно менш складне технологічне обладнання, ніж для виробництва прямошовних, при цьому точність виготовлення залишається на досить високому рівні. Ще однією перевагою труб зі спіральним швом є більш проста ліквідація наслідків при аварійному розриві трубопроводу: спиралевидная форма шва перешкоджає утворенню поздовжньої магістральної тріщини - найбільш небезпечного виду руйнування трубопроводу. Серед недоліків спіралешовние труб можна відзначити збільшену довжину шва і повязаний з цим додаткові витрати зварювальних матеріалів.

Виготовлення зварних сталевих труб

На сьогоднішній день процес виготовлення труби зварений може здійснюватися різними способами, найбільш поширеними з яких є пічна зварювання, електрозварювання і зварювання в захисному газі.

Пічна зварювання сталевих труб

Дана технологія передбачає високотемпературне вплив на сталеві штрипси - смуги металу, що є заготівлею для майбутньої звареної труби. Штрипса направляється в спеціальну тунельну піч і прогрівається там до 1300 ° C. На виході з печі бічні кромки штрипси обдуваются спрямованим потоком повітря, в результаті якого їх температура підвищується до 1400 ° C. Одночасно з цим відбувається очищення кромок від окалини, яка могла б погіршити якість зварного шва.

Далі отримана гаряча заготовка пропускається через налаштований під певний діаметр формовочно-зварювальний стан, що надає майбутнього виробу необхідну форму. Після другої обдування повітрям кромки штрипси зварюються під дією високої температури і заданого тиску. Отримана заготовка ще раз простягається через піч і формувальні валики, додаткове обтиснення яких покликане поліпшити якість отриманого зварного шва. Труби, виготовлені методом пічного зварювання, відносяться до класу горячедеформірованних.

Електрозварювання сталевого трубопрокату

Сталеві зварні труби, виготовлені за допомогою електричного зварювання, найбільш поширені, адже зазначений спосіб дозволяє отримати тонкостінні вироби великого діаметра з високою якістю поверхні і хорошим швом. З усіх видів електричного зварювання у виробництві труб, особливо для магістральних трубопроводів, найбільш часто застосовується дугове зварювання під флюсом.

Технологія виробництва в даному випадку складається з декількох етапів. За допомогою спеціальних прокатних станів холодні сталеві листи проходять процедуру формування, в результаті якої перетворюються в трубні заготовки. В процесі виготовлення прямошовних труб будь-якого діаметру зазвичай застосовується валкова формування. Пресова формування використовується для виготовлення полуцилиндров або круглих заготовок для прямошовних виробів великого діаметра. Якщо ж потрібно зробити формовку стали для виготовлення спіралешовние труб, застосовуються валковий-оправні бригади чи стани втулкового типу.

Надалі, в залежності від виду продукції, що виготовляється труби, кромки заготовок з обох сторін зварюються електродуговим зварюванням, в результаті чого на поверхні виробу утворюється поздовжній або спіральний шов. Після зняття гранту з шва і охолодження труби водою вона надходить в калібрувальний стан, що дозволяє домогтися точного дотримання діаметра заданих параметрах по всій довжині. Далі труба проходить візуальний і ультразвуковий контроль якості шва, а також спеціальне гідровипробування, призначене для перевірки міцності шва високому внутрішньому тиску, якому виріб буде піддаватися в процесі експлуатації. Після повторної перевірки ультразвуком труби без виявлених дефектів відправляються споживачам.

Зварювання в захисному інертному газі

Дана технологія найбільш затребувана в процесі зварювання труб з високолегованої й нержавіючої сталі. При зварюванні зазначених металів звичайної зварюванням відбувається карбідізація легуючих елементів, значно погіршує якість шва. Помітно поліпшити якість останнього дозволяє використання в процесі зварювання захисних газів: аргону, гелію або вуглекислого газу.

Зварювання в захисному середовищі одночасно поєднує в собі переваги як газової, так і електричної зварювання. Будучи важчий за повітря, захисні гази витісняють його з робочої зони зварювання, повністю виключаючи взаємодію зварювальної ванни з атмосферою. Виготовляється зварювання труб в захисному середовищі за допомогою вольфрамових електродів. Утворені шви якісно зварюються, складаючи з трубою єдине ціле, тому даний спосіб забезпечує повну герметичність і міцність отриманого вироби. Сталеві труби, виготовлені методом електрозварювання і методом зварювання в захисному газі, відносяться до класу холоднодеформірованних.

Переваги зварного трубопрокату

Сучасна технологія зварювання дозволила добитися високої якості шва, який нічим не поступається по своїй міцності цілісного металу. В результаті область застосування зварних труб значно розширилася і сьогодні вони застосовуються навіть там, де ще кілька десятків років тому можна було використовувати виключно безшовні аналоги. У порівнянні з останніми, сталеві зварні труби обходяться значно дешевше у виробництві. Це обумовлено не тільки самою технологією виготовлення, але і значно меншими матеріальними витратами.

Зокрема, стінки зварних труб значно тонше, ніж у безшовних. Це дозволяє не тільки істотно заощадити на споживанні стали, але і зробити труби більш легкими. Остання обставина особливо важливо в процесі перевезення і монтажу, які вимагають меншу кількість техніки і людських ресурсів. Нарешті, стінки зварної труби мають значно менші відхилення по товщині, адже виготовляються вони з готової листової сталі, що має однорідну товщину по всій площі.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!