Труба стальная сварная: методы производства и их особенности

Трубы стальные сварные составляют более половины от общего объема аналогичных изделий, выполненных из этого металла. Сокращения их производства не наблюдается, несмотря на массированное распространение полимерных материалов. Причина кроется в высокой востребованности со стороны многих отраслей экономики, заинтересованных в изделиях с высокой прочностью, в особенности выполненных из нержавеющей стали.

Технические характеристики труб, изготавливаемых сварным методом, различаются в зависимости от типа используемой стали и метода сварки

Из каких материалов изготавливается труба стальная сварная

Материалом для стальных труб служат либо листы, толщина которых не превышает 50 мм, либо лента в рулонах. Для изготовления электросварных труб прибегают к использованию разных марок стали, по большей части:

• углеродистых. Углеродистые сплавы содержат до 2% углерода при незначительном содержании прочих примесей. Трубы сварные, выполненные из сталей углеродистых марок характеризуются прочностью, твердостью и сравнительно невысокой стоимостью. Повышенное содержание углерода дает о себе знать в низкой теплостойкости и склонности к ускоренному изнашиванию;
• низколегированных. Труба электросварная стальная, изготовленная из таких материалов, содержит специальные примеси в количестве, не превышающем 2,5% от общего объема.

Наличием определенных добавок задаются свойства стали, к примеру, добавление:

• хрома в лучшую сторону скажется на твердости;
• углерода – на прочности, однако снизится эластичность и возрастет хрупкость во время  эксплуатации при понижении температуры;
• никеля – на прочности, пластичности и способности к прокаливанию;
•  марганца – на твердости и стойкости к изнашиванию, но при этом пострадает пластичность;
• ниобия – на устойчивости к воздействию кислых сред;
• алюминия – на жаростойкости и стойкости окалины.

Для изготовления сварных труб используется штрипсы из стали, которая может иметь разные добавки — хром, алюминий, марганец и прочие

Легированным сталям свойственны повышенная прочность, стойкость в отношении коррозии и ударных воздействий, износостойкость в целом, меньшая масса, что искупает более высокую, по сравнению с углеродистыми, стоимость.

Для изготовления трубы стальной нержавеющей в качестве исходного материала принято использование стального листа:

• холоднокатаного, 0,4-5 мм в толщину;
• горячекатаного, 2-50 мм в толщину.

Изделия сварные нержавеющие выполняются из материала, который:

• стоек к коррозии;
• сравнительно легок;
• несложен в обработке;
• эстетически привлекателен.

Некоторые особенности изготовления сварных труб

Сварные трубы изготавливают:

• прямошовными. Стальной лист (ленту) сворачивают, сваривая кромки между собой. Шов (а при большом диаметре трубы, когда не хватает одного листа – два шва) идет по всей длине;
• спиралешовными. Из рулонной листовой стали получают трубы диаметром до 2520 мм и с отношением диаметра к толщине стенки свыше 100.

Если штрипс сворачивается по спирали, то в результате получается спиралешовная труба, которая отличается более высокой прочностью в сравнении с прямошовной

К преимуществам спиралешовных изделий относят:

• меньшую сложность используемого оборудования;
• препятствование формы шва распространению продольных магистральных трещин.

Обратите внимание! Большая длина спиралевидного шва оборачивается повышенными расходами на сварку.

Для изготовления стальных труб используют три способа сварки:

1. Печную. Стальную штрипсу прогревают в туннельной печи до 1300º С. При обдувании боковых кромок на выходе происходит их прогревание до 1400º С, убирающее окалину. В формовочно-сварочном стане горячей заготовке предстоит превращение в горячедеформированную трубу.
2. Электрические наиболее распространены, из них чаще используют дуговую под флюсом. Именно электросваркой создаются высококачественные холоднодеформированные тонкостенные изделия для магистральных трубопроводов.
3. В защитной среде, создаваемой инертным газом. Холоднодеформированную продукцию из нержавеющих и высоколегированных сталей, чтобы избежать карбидизации, сваривают вольфрамовыми электродами в среде, исключающей контакт с атмосферным воздухом.

Как получают электросварные трубы

В качестве материала для изделий малого и среднего диаметра используют листовой прокат или штрипсы. Стыкуя и правя заготовки, получают одну полосу определенной ширины, чему уделяется особое внимание для обеспечения в дальнейшем точного схождения кромок.

Для соединения краев металлического листа используются разные типы сварки

В качестве материала для изделий малого и среднего диаметра используют листовой прокат или штрипсы. Стыкуя и правя заготовки, получают одну полосу определенной ширины, чему уделяется особое внимание для обеспечения в дальнейшем точного схождения кромок.

1. Формирование заготовки происходит на многоклетьевом непрерывном стане с помощью горизонтальных и вертикальных валков.
2. Сваркой ТВЧ, осуществляемой со скоростью до 2,5 м/с, создается шов, для повышения качества которого производится снятие грата.
3. После прохождения калибровки изделие оказывается правильной четырехвалковой клети, где заодно снимается овальность.

Летучими разрезными и разрывными устройствами продукции придается длина мерная или кратная мерной.

Для изготовления трубопроката большого диаметра на стальных листах, поданных посредством крана на конвейерную линию, производится приваривание технологических планок для обеспечения постепенного разогрева сварочного аппарата. Последовательность обработки такова:

• фрезеруются кромки;
• на кромкозагибочном стане края загибают до нужного угла;
• на трубоформовочном прессе поочередно обрабатываются половинки заготовки, сечение которой превращается из шестигранного в цилиндрическое;
• сваривание начинается с создания технологического шва, затем будущее изделие проходит сварку изнутри, и извне. Срезав технологические планки, производят шлифовку и правку, если в том есть потребность;
• по прохождении контроля, подразумевающего и обязательную отправку на лабораторные испытания нескольких образцов из каждой партии, переходят к экспандированию, обеспечивающему точность круглой формы;
• торцеванием обрабатываются края;
• по прохождении контроля качества, подрезки фасок и приемки может проводиться антикоррозионная обработка, изнутри и извне.

При необходимости производится обработка торцов готовых труб и формирование фасок

Нержавеющую трубу могут изготовить:

• зеркальной;
• матовой;
• шлифованной.

Как получают трубу нержавеющую хонингованную

Зачастую к поверхности стальных труб предъявляются особые требования. Хонингованная поверхность, деталь или элемент обретает в результате абразивной обработки специальным инструментом более высокое качество, гладкость и требуемый микрорельеф. С помощью хона со специальными абразивными брусками, перемещение которого является одновременно вращательным и возвратно-поступательным, обычно производится обработка цилиндрических поверхностей.

На заметку! Хонингованием обрабатывают, например, сварные соединения трубопроводов для повышения их эстетических качеств.

Процесс этот может быть:

• вибрационным. Головке инструмента придают дополнительную вибрацию;
• плосковершинным. Позволяет устранить неровности на поверхности, выравнивая бугры и вмятины;
• сухим. Производится без применения смазочно-охлаждающей жидкости;
• электрохимическим. Механическое воздействие сочетается с электрохимическим.

Хонингование — это вид обработки, позволяющий удалить неровности поверхности и повысить качество труб в целом

У хонинговальных многобрусковых инструментов с пятью-восемью режущими элементами для их установки используют центральную раздвижку, оснащенную гидравлическим или электромеханическим приводом. Чтобы брусок самозатачивался, т. е., чтобы происходило микроскалывание абразивных зерен, его выполняют из сверхтвердого материала, алмаза или эльбора.

Воздействие инструмента приводит к появлению на обрабатываемой поверхности микрорезов, снятию тончайшего слоя стружки, трению и пластическому оттеснению. На квадратном миллиметре бруска может находиться от двадцати до четырехсот зерен размером 20-100 микрон. Длительная первичная обработка со скоростью до 4 мкм/с устраняет грубые погрешности. В режиме граничного трения скорость обработки возрастает, а частота колебания режущих элементов и производимое давление понижаются. В режиме граничного трения можно достигнуть:

• большей гладкости;
• заданных параметров микрорельефа;
• повышения прочности обрабатываемой поверхности.

Хонингование может проводиться собственными силами. Лучше пользоваться гибким хоном, похожим на ершик, которым моют бутылки. Хонингуем, запасшись:

• дрелью;
• хонинговочной жидкостью (или керосином);
• защитными очками;
• ветошью.

Обрабатывается поверхность трубы движениями вниз-вверх.

Важно знать! Правильность обработки проверяется по появившемуся на поверхности заготовки узору. Если он равномерен, с расположением линий между собой под углом в 60º, значит, хонингование проходит успешно.

Извлекают хон после полной остановки дрели, аккуратно удаляют фаску. Обработанный элемент, устраняя следы применения абразива, моют, используя мыльную воду, высушивают и, при необходимости, проводят антикоррозионную обработку с помощью специального масла.

Потребность в сварных стальных трубах сохраняется во многих секторах экономики. В настоящее время они служат для прокладки трубопроводов различного назначения, выступают элементами агрегатов и машин, применяются как каркасы в строительных конструкциях. Особо востребованы нержавеющие изделия, находящие применение и в промышленном производстве, и в дизайнерских проектах. Одной из операций, позволяющих улучшить характеристики сварных стальных труб, является хонингование, проведение которого возможно и собственными силами.