Все о бесшовных толстостенных трубах: виды и применение, размеры и ГОСТы

Трубы бесшовные толстостенные принадлежат к категории сортового металлопроката и характеризуются как цельный профиль, не имеющий сварных стыков и соединений, полученных другим способом. Благодаря выраженной прочности и надежности такая категория проката пользуется немалым спросом, особенно при создании систем и конструкций повышенной ответственности.

Основные характеристики

Данная категория трубного металлопроката рассчитана на эксплуатацию в условиях высоких нагрузок, вызываемых давлением транспортируемых материалов или внешними воздействиями. При этом высокое качество сплавов, применяемых при производстве труб, абсолютная герметичность и большая прочность за счет увеличенной толщины стенок делают прокат востребованным при создании высоконагруженных узлов машин, авиационной техники и судов, а также при обустройстве ответственных трубопроводов для химической промышленности, нефтепереработки и прочих сфер.

Принадлежность трубы к категории толстостенных изделий определяется по коэффициенту соотношения толщины стенки профиля к величине внешнего сечения. Толстостенными считаются те бесшовные трубы, у которых коэффициент колеблется в диапазоне от 6 до 12,5, а если показатели меньше нижнего значения, то речь идет об особо толстостенных изделиях.

Нормированные характеристики цельнотянутых бесшовных труб:

• Внешний диаметр.
• Толщина материала (стенки).
• Длина.

Классификация и виды

Трубы толстостенные цельнотянутые делятся на две категории: холодной и горячей прокатки. Основным различием между этими типами металлопроката является температура производственного процесса, отображающаяся на характеристиках готовых изделий. Трубы, полученные способом горячей прокатки, отлично поддаются последующей обработке, но точность геометрических параметров и качество внешней и внутренней поверхности при этом недостаточно высоки.

Бесшовные трубы холодной прокатки имеют более высокую прочность, практически безупречно ровную внешнюю поверхность без дефектов и максимально точную геометрию. Качество таких труб по сравнению с горячекатаными существенно выше, что отображается на цене проката.

В зависимости от определенных характеристик, используемых стальных сплавов и методик дополнительной обработки, прокат маркируется следующим образом:

• «Д» — продукция, которая прошла гидравлические испытания.
• «В» — металлопрокат подвергся термообработке.
• «Е» — не проводилась закалка.
• «Б» — при производстве используется сталь, химический состав которой нормирован и характеризуется минимальными показателями окисления.

Область применения

Выраженная прочность, надежность и достаточно небольшая удельная масса толстостенных бесшовных труб обеспечивают высокий спрос на эту категорию проката в целом ряде производственных отраслей. В числе наиболее распространенных сфер применения можно выделить:

• Нефте- и газодобыча. В этой промышленной отрасли толстостенные трубы задействованы при создании трубопроводов, по которым перемещаются жидкие материалы и газы. Кроме того, герметичные и высокопрочные изделия используются при бурении для создания надежной обсадной конструкции, обеспечивающей безаварийное и стабильное функционирование буровых установок.
• Химическая промышленность. Транспортировка различных химических веществ и соединений требует абсолютной герметичности, поэтому при обустройстве производственных комплексов широко применяются бесшовные трубы, как тонкостенного типа, так и толстостенной категории. Благодаря высокой прочности толстостенный прокат применяется при обустройстве путепроводов для опасных веществ и газов, процесс перемещения которых происходит под воздействием высокого давления.
• Авиационная, судо- и машиностроительная сфера. Высочайшая прочность на разрыв и небольшой удельный вес обеспечивают возможность применения труб при создании различных ответственных узлов и систем.
• Создание гидросистем. В механизмах широкого спектра спецтехники, главных узлах автотранспорта, в различном оборудовании и машинах, на производственных предприятиях и на многих других объектах применяются гидросистемы. Их главным назначением является транспортировка материалов, которую сопровождает высокое давление и интенсивные температурные режимы. Стальные трубы, имеющие толстые стены и огромный запас прочности, без труда справляются со всеми неблагоприятными воздействиями, сопровождающими эксплуатацию гидравлических систем.
• Энергетические установки. Неотъемлемыми сопутствующими факторами, сопровождающими работу различного энергетического оборудования, являются высокие температурные показатели окружающей среды и выраженное внутреннее давление, воздействующие на конструкцию трубопровода. Для нормального функционирования оборудования в таких условиях оптимальным вариантом является обустройство бесшовных толстостенных магистралей.

Плюсы и минусы

Полученные в результате холодного деформирования цельнотянутые стальные трубы имеют более высокое качество изготовления и выраженную прочность по сравнению с металлопрокатом, полученным с использованием «горячей» производственной технологии. Выраженная толщина стенок профилей обеспечивает возможность эксплуатации труб в особо сложных условиях, а дополнительная обработка посредством хромирования и цинкования обеспечивает хорошую устойчивость металлопроката к коррозионным процессам, что положительно сказывается на сроке его службы.

Отсутствие шва у цельнотянутых труб делает их гораздо более надежными в сравнении с электросварным прокатом, но и цена на их покупку значительно выше, поэтому их применение в ряде сфер нецелесообразно с экономической точки зрения. При этом бесшовные трубы проигрывают шовным изделиям по широте номенклатуры диаметров, сечений и длин.

Применение стальных труб как бесшовного, так и электросварного типа востребовано в отдельных отраслях. Бесшовный трубный металлопрокат незаменим там, где необходима выраженная надежность и высокая прочность, а электросварные трубы применимы для устройства магистралей для транспортировки воды и природного газа.

Стандарты и нормативные документы

Производство бесшовных толстостенных труб, как и любого другого проката, осуществляется в соответствии с действующими государственными стандартами и прочими техническими требованиями, изложенными в нормативных документах.

В качестве основных стандартов, регламентирующих процесс производства и параметры проката, можно выделить:

• ГОСТ 8732-78 — регулирует параметры горячекатаных труб.
• ГОСТ 8734-75 — отвечает за характеристики холоднокатаного проката.

Если речь идет о производстве трубного металлопроката специального назначения, в силу вступают другие стандарты и нормативные документы. На сегодняшний день изготовление такой категории труб подчиняется ГОСТу 32528-2013, в 2015 году пришедшим на смену ГОСТу Р 53383-2009.

Стандартами нормируются следующие характеристики:

• Размеры.
• Вес изделий.
• Предельно допустимые отклонения.
• Технологии производства.
• Химический состав сплавов.

Размерные параметры труб по ГОСТ 8732-78:

• Диаметр — 20-550 мм.
• Толщина стенок — 25-75 мм.
• Длина — 4-12,5 м.

Размеры проката в соответствии с ГОСТ 8734-75:

• Диаметр — 5-250 мм.
• Толщина стенок — 0,3-24 мм.
• Длина — 4-12,5 м.

Для правильного расчета допустимых нагрузок при создании различных систем и конструкций и при определении оптимальной грузоподъемности транспорта, выполняющего перевозку, необходимо точное определение массы изделия, рассчитываемое для одной единицы проката. Параметры массы (М) зависят от размеров наружного диаметра (D) и значений толщины стенки (S). Для расчета теоретической массы одного метра бесшовных труб, определяемой в килограммах, используется указанная в государственных стандартах формула: М=0,02466 х S х (D — S). При выполнении расчетов общепринятая плотность стали выражается показателями 7,850 г/см³.

Отклонения по массе проката ГОСТом не обозначены, но при отклонении от размерных параметров вес изделия определяется исходя из среднеарифметического значения минусовых и плюсовых допусков, обозначенных в соответствующих таблицах госстандарта. 

Методы и технологии изготовления

При создании стальных бесшовных труб применяются следующие технологии:

• Горячая прокатка. Стальная заготовка, имеющая цилиндрическую форму, нагревается до температуры кристаллизации, после чего в подготовленном изделии при помощи прошивочного станка формируется сквозное отверстие. Полученная пустотелая заготовка под воздействием высоких температур проходит обработку на прокатном стане, а последующее проведение вальцовки задает диаметр и толщину стенки трубы. Полученный трубный профиль охлаждают водой и выполняют завершающую калибровку, после чего изделие нарезают на отрезки необходимой длины, соответствующие нормам, установленным ГОСТами, и требованиям заказчика. 
• Холодная деформация. Этапы по подготовке заготовки при использовании этой технологии осуществляются таким же образом, как и при использовании горячей прокатки. Единственным отличием является то, что заготовка, прошедшая обработку на прошивочной установке, сразу подвергается охлаждению. Само холодное деформирование изделия может выполняться несколькими способами: волочение профиля сквозь отверстие меньшего диаметра или прокаткой, применение которой предполагает вытяжку заготовки до получения трубы с необходимыми параметрами. В процессе производства холодная катанка проходит процедуру отжига, что способствует улучшению эксплуатационных параметров металлопроката.

Где купить?

Для покупки качественного металлопроката необходимо правильно подойти к выбору поставщика, отдав предпочтение проверенным и хорошо зарекомендовавшим себя организациям. Компания «МС» осуществляет поставки высококачественных бесшовных стальных труб, которые закупаются напрямую на ведущих отечественных металлокомбинатах, соответствуют всем требованиям ГОСТ и других действующих стандартов. При выполнении приемки вся продукция, поступающая на нашу металлобазу, проходит контроль качества, а сохранение эксплуатационных характеристик материала обеспечивается неукоснительным соблюдением правил отгрузки и хранения металлопроката.

Среди всего сортамента проката наибольшим спросом пользуются трубы, изготовленные из следующих марок стали:

• Ст 20. Высокотехнологичный сплав, который отличается простотой в обработке и не нуждается в предварительном разогреве при проведении сварки.
• 09Г2С. Этот стальной сплав отлично подходит для сварки, характеризуется выраженной прочностью и выраженной стойкостью к воздействию низких температур.
• 10Х17Н13М2Т. Химический состав этого сплава обеспечивает прокату высокую коррозионную устойчивость, хороший уровень прочности и выраженную пластичность, облегчающую процесс обработки.

Особенности монтажа труб и их соединений

Оптимальным вариантом для соединения отдельных отрезков толстостенных бесшовных труб в единую конструкцию трубопровода является формирование резьбы на их торцах для последующей состыковки. Благодаря бесшовной конструкции и увеличенной толщине стенок проведение такой обработки не доставляет особых трудностей.

Если используется не резьбовое соединение, а стыковка труб посредством поперечного сварного шва, то прокат потребует предварительной подготовки торцевой поверхности. Производится зачистка кромки для удаления фаски и загрязнений различного рода. После этого соединяемые между собой трубы прихватывают в нескольких точках с разных сторон и приступают к формированию сварного шва. Сам шов выполняется в несколько слоев, количество которых зависит от толщины соединяемых профилей. Качество и герметичность сформированного соединения в обязательном порядке подлежит проверке, что реализуется за счет пробной прогонки рабочей среды по системе.