Меню

Технология изготовления конструкции из труб



Как делают трубы: особенности производства бесшовных труб

Бесшовные трубы — это разновидность металлопроката, технология производства которого предусматривает отсутствие каких-либо швов по всей длине изделий. Такие детали не содержат и других соединений. Такие сплошные заготовки изготавливаются на специальных прокатных станках. Поэтому производственный процесс получил название «прокатка».

Бесшовные трубы производят методами холодной и горячей прокатки на специальных станках

Особенности бесшовных изделий

Бесшовные трубы являются цельными изделиями и не содержат швов, а также других соединений. В первую очередь в зависимости от технологии производства бесшовные трубы подразделяются на два вида:

Также существуют цельнотянутые детали, которые относятся к особой группе бесшовного металлопроката. Такие изделия отличаются тем, что имеют толстые стенки.

Изделия, которые имеют шов, в свою очередь, выполняются с помощью двух основных методов:

  • сварка (заготовка сваривается по спирали);
  • фальцовка (согнутый лист закрепляется продольно специальным фальцем).

Полезная информация! Бесшовные трубы отличаются высокими прочностными характеристиками, поэтому их, как правило, используют в коммуникациях с высокими показателями давления.

Материалом для таких деталей в большинстве случаев выступает сталь. Это связано с тем, что этот материал обладает высокой прочностью. Рассмотрим и другие достоинства этих изделий:

  • высокий коэффициент теплопроводности;
  • низкий показатель линейного расширения;
  • антикоррозийная стойкость толстостенной продукции.

Бесшовные трубы отличаются более высокой стоимостью по сравнению со сварными

К основным недостаткам таких изделий можно отнести:

  • высокая стоимость;
  • сложный монтаж.

Для того, чтобы проложить коммуникацию из таких труб, важен правильный расчёт основных параметров. К ним можно отнести показатели сечения труб и толщину их стенок.

Эксплуатационная сфера

Бесшовные трубы используются в ответственных конструкциях, которые работают под высоким давлением. Для транспортировки токсичных веществ применяются преимущественно горячекатаные бесшовные изделия.

Кроме этого, изделия, выполненные методом горячей прокатки, широко эксплуатируются в автомобилестроении, авиации и т. д. А также используются для транспортировки агрессивных химических веществ и нефти (химическая и нефтяная отрасли).

Использование таких деталей также востребовано в коммунальной сфере. Из них монтируются различные хозяйственные коммуникации, которые осуществляют транспортировку горячей воды, холодной воды, газа, а также отвод стоков (канализационная система).

В угледобывающей сфере такие изделия используются для отвода пара и других продуктов от оборудования. Кроме этого, сплошные трубы используются в оборонной промышленности, кораблестроении, металлургии. Обширность эксплуатации бесшовных изделий объясняется их высокой надёжностью. Из них выполняются довольно сложные, с конструктивной точки зрения, коммуникации, которые используются в тяжелых областях производства.

Из бесшовных труб монтируют магистрали, работающие в особых условиях

Технология изготовления бесшовных труб с помощью горячей прокатки

Как делают бесшовную трубу с помощью метода горячей прокатки? Этот процесс сопровождается большими финансовыми расходами, поэтому стоимость таких изделий также является довольно большой. Рассмотрим поэтапно производство бесшовных труб, посредством наиболее популярного метода — горячей прокатки:

  1. На первом этапе происходит подготовительная работа. Заготовка подготавливается к последующей обработке. Заготовка является полым элементом, который имеет определённые показатели сечения и длины. Изготовление такой заготовки происходит из особого вида стали. Перед прокаткой этого первичного элемента, его нагревают до высоких температур (1180–1200 °C).
  2. На втором этапе выполняется формирование гильзы. Гильзу получают с помощью специального высокомощного сверла, которое пробуривает в заготовке отверстие определённых размеров. После завершения процесса деталь уже напоминает трубу, однако, не является окончательным продуктом.
  3. И, наконец, на третьем этапе происходит основной процесс — прокатка. Прокатка включает в себя ряд процессов: гильзу помещают на специальные прокатные станки, в состав которых входит несколько валиков, далее расположенная между двумя валиками гильза постепенно вытягивается в одном из направлений. Элементом контроля диаметра будущей трубы выступает специальный ограничительный элемент.

Обратите внимание! Для того, чтобы готовая труба соответствовала необходимым параметрам, вышеперечисленные манипуляции проводятся несколько раз, до получения нужного изделия.

А также стоит отметить, что производство бесшовных труб — сложный процесс, который требует соблюдения всех технических норм и правил безопасности. Производство бесшовного металлопроката выполняется только на специальных предприятиях, оснащённых всем необходимым для этого оборудованием.

Горячекатаные трубы производятся по достаточно сложной технологии, требующей особого контроля

Технология производства бесшовных труб с помощью метода холодной прокатки

Холоднокатаные изделия отличаются высокими прочностными характеристиками, а также имеют идеально гладкую поверхность, что является очень важным фактором для различных коммуникаций.

Как делают трубы с помощью холодной прокатки? Рассмотрим поэтапно этот процесс:

  1. В первую очередь заготовка проходит комплекс мер по очистке. К таким мерам можно отнести:
  • очистка с помощью химических веществ;
  • протравливание.

Помимо этого, стоит отметить, что нередко заготовка обрабатывается фосфатами или медью, что повышает её прочностные характеристики. Впоследствии такие изделия имеют хорошую резистентность к деформации.

  1. Затем с помощью валиков происходит формирование круглого сечения. Стоит отметить, что угол поворота валиков может меняться, что, в свою очередь, влечёт смену калибра трубы.
  2. При выполнении круглого калибра трубы, обладающей большим диаметром, проводится дополнительная процедура — сжатие.
Читайте также:  Гофрированная труба из нержавейки в красноярске

Холодная прокатка осуществляется при помощи вальцовочного станка

В случае необходимости уменьшения показателя сечения изделия, процесс повторяется, после чего необходимым условием является проведение дополнительных процедур — протравки и промывки.

Разновидности трубных изделий без швов

Бесшовные или литые изделия в первую очередь классифицируются по длине и бывают:

По ГОСТу существует чёткое подразделение бесшовных труб по размерам. Например, показатели сечения горячекатаных бесшовных изделий варьируются от 25 до 700 мм, а толщина их стенок может быть от 2,5 до 75 мм. Длина немерных деталей колеблется от 4 до 12 м. Холоднотянутые изделия имеют показатели сечения от 8 до 450 мм и толщину стенки — 20 мм. Длина холоднотянутых бесшовных деталей колеблется в пределах от 4,5 до 9 м.

Обратите внимание! Цельнотянутые трубы подразделяются на 4 основные категории, каждая из которых, в свою очередь, имеет по 4 подгруппы.

Цельнотянутые детали считаются наиболее надёжными, так как обладают самыми высокими прочностными характеристиками и выпускаются из литых заготовок. В процессе изготовления цельнотянутой трубы в монолитной заготовке выполняется отверстие, имеющее необходимые показатели сечения. Стоит также отметить, что в случае с цельнотянутыми стальными изделиями толщина их стенок составляет — 6–13 мм.

Кроме этого, все бесшовные изделия классифицируются в зависимости от марки стали. На сегодняшний день существует около 10 марок стали, из которых разрешено производить бесшовный металлопрокат.

Источник

Технология изготовления конструкции из труб

§ 117. Трубные конструкции

Трубы изготавливают сварными и цельнотянутыми. Сварные трубы изготавливают различных диаметров и толщины стенки с помощью контактной, индукционно-прессовой и дуговой сварки как на переменном, так и на постоянном токе.

Трубопроводы, свариваемые встык из труб, используют для подачи жидкостей и газа. Они работают при различных давлениях и температурах нагрева. Если рабочее давление в трубопроводах менее 0,7 кгс/см 2 , то на них не распространяются правила Госгортехнадзора. Стыки трубопроводов на давление свыше 0,7 кгс/см 2 выполняются только аттестованными для этой работы сварщиками.

Основные типы и конструктивные элементы швов сварных соединений установлены ГОСТ 16037 — 70 для стальных трубопроводов и ГОСТ 16038 — 70 для медных и медно-никелевых.

Допускаемое смещение кромок концов стальных труб при сборке встык под сварку составляет:

Согласно ГОСТ 16037 — 70 для сварки стальных труб применяют следующую подготовку кромок:

Электроды для сварки труб должны обеспечивать наплавленный металл с временным сопротивлением и пределом текучести не менее нижнего нормативного предела у основного металла, а показатели пластичности металла шва для трубопроводов горячей воды и пара по правилам Госгортехнадзора должны отвечать следующим минимальным нормам:

Сварные стыки труб подвергаются различным видам контроля качества и обязательно выборочному просвечиванию в количестве 5 — 10% (первая проверка) и 10 — 25% (вторая проверка) от числа стыков, сваренных каждым сварщиком.

Обязательному металлографическому контролю подлежат стыки трубопроводов I и II категорий для перегретого пара и горячей воды. К I категории относятся трубопроводы перегретого пара с давлением выше 40 кгс/см 2 и температурой выше 350°С и горячей воды с температурой выше 184°С; ко II категории — трубопроводы перегретого пара с давлением до 39 кгс/см 2 и температурой до 350°С и горячей воды с температурой от 80 до 1,84°С. Для труб из углеродистых и низколегированных сталей для металлографического исследования вырезают по одному шлифу, для труб из аустенитной стали — по четыре шлифа.

Трубопроводы газовых сетей для жилых, общественных и производственных зданий, работающие под давлением до 12 кгс/см 2 , изготавливают в соответствии с требованиями, которые содержат Строительные нормы и правила (СНиП) Ш-Г7-71.

Согласно этим нормам сборка трубопроводов производится на сварочных прихватках длиной 30 — 40 мм и высотой, равной половине толщины стенки. Техника сварки стыков трубопроводов принимается в зависимости от диаметра трубы, толщины ее стенки и химического состава металла. Различными технологическими приемами свариваются поворотные и неповоротные стыки трубопроводов.

Ручная сварка стыков труб покрытыми электродами используется при наложении корневого шва без подкладных колец, а также при изготовлении и монтаже трубопроводов в, неудобных для механизированной дуговой сварки условиях: стыки коленообразного гнутого трубопровода, стыки трубопровода, проходящего через естественные преграды (водные, горные и др.), соединение секций в длинные плети, приварка фланцев, заглушек и т. д.

Корневой шов выполняется электродами 1,6 — 3 мм в зависимости от толщины стенки трубы, а остальные швы могут выполняться более производительными видами сварки (автоматом или полуавтоматом).

При ручной сварке всего стыка целесообразно выполнять его в несколько слоев: при толщине стенки 4 — 5 мм — в два слоя (не считая корневого), при 10 — 12 мм — в четыре слоя электродами диаметром 3 — 4 мм. Ручная газовая сварка выполняется только в один слой.

Читайте также:  Соединение труб пнд с чугунными трубами

Ручную дуговую сварку стыков трубопроводов выполняют двумя способами: сверху вниз и снизу вверх.

Сварка сверху вниз происходит на большой скорости и с меньшим сечением валика (с меньшим количеством шлака), это приводит к лучшей структуре и большей вязкости металла шва, что особенно важно при работе на морозе. Другие преимущества способа сварки сверху вниз заключаются в меньшем усилении шва, снижении времени на зачистку от шлака и отсутствии необходимости заварки кратера. Сварка сверху вниз выполняется электродами марок ОЗС-9, ВСЦ-1, ВСЦ-2, ВСФС-50. Этими же электродами можно выполнять сварку и снизу вверх.

Режим дуговой ручной сварки стыков труб выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода и слоя шва (табл. 66).


66. Ориентировочные данные по технологии ручной сварки неповоротных стыков трубопроводов из низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Для повышения производительности и качества сварки сантехнических труб рекомендуется полуавтоматическая дуговая сварка в углекислом газе и самозащитной проволокой взамен газовой.

Соединение труб выполняется встык и втавр. Удовлетворительные результаты при сварке труб диаметрами от % до 2 дюймов получаются при использовании проволоки диаметром 0,6 — 1 мм. Зазоры между кромками при сборке под сварку могут колебаться в пределах от 0 до 3 мм.

Скорость дуговой сварки выше скорости газовой в 2,3 — 2,5 раза, марка проволоки — Св-08Г2С. Сварка производится на постоянном токе при обратной полярности.

Перевод на дуговую сварку внутренних сантехнических систем снизил стоимость сварочных работ в два раза по сравнению с газовой сваркой. Режимы сварки в СО2 приведены в табл. 58, 59.

Для работ ремонтного характера в помещениях наиболее удобно применение полуавтомата «Луч» (Институт электросварки им. Е. О. Патона) с питанием от осветительной сети со сварочной проволокой марки Св-15ГСТЮЦА по ГОСТ 2246 — 70, которая не требует газовой защиты. Масса полуавтомата со сварочным проводом и заряженной кассетой — 2 кг.

Порядок ручной дуговой сварки поворотных стыков труб диаметром более 200 мм показан на рис. 151. Стык труб соединяется тремя симметрично расположенными прихватками (рис. 151, а). Окружность стыка размечается для сварки на четыре участка. Кружками отмечены точки начала и окончания шва, а стрелками — направление сварки. Первый слой приваривают электродом диаметром 4 мм при токе 120 — 150 А узким валиком в направлении снизу вверх (рис. 151, б), а затем, повернув трубку на 90°, заваривают последние противоположные участки первого слоя (рис. 151, в). После этого электродом диаметром 5 мм при токе 200 — 250 А накладывают в одном направлении второй (рис. 151, г) и в противоположном второму слою третий слой (рис. 151, д).


Рис. 151. Порядок сварки стыков труб с поворотом: а — места размещения прихваток (7) и участков шва (А, Б, В, Г), б — выполнение первого слоя на участках А — Б и Г — В, в — поворот стыка и выполнение первого слоя на участках Г — А и В — Б, г — выполнение второго слоя шва, д — выполнение третьего слоя шва

Порядок ручной дуговой сварки неповоротных труб диаметром 250 — 500 мм показан на рис. 152. Первый слой накладывают тремя участками. Второй и третий слои — двумя участками, смещая их между собой на 50 — 100 мм. В указанном порядке можно производить сварку стыка сверху вниз, применяя электроды с целлюлозным покрытием ОЗС-9 и ВСЦ-1, дающие мало шлака.


Рис. 152. Порядок сварки стыков неповоротных труб: а — сборка труб на прихватах, б, в, г — выполнение первого, второго и третьего слоев; А, Б, П — границы участков первого слоя шва, Г, К — то же, для второго слоя шва, 1 — 7 — последовательность выполнения слоев шва на участках

Применяют сварку комбинированными способами в зависимости от наличия электродов: первый слой сваривают сверху вниз электродами ВСЦ-1 или ОЗС-9, второй слой — электродами УОНИИ-13/45 и третий слой — электродами УОНИИ-13/55, АНО-9.

Стыки труб диаметром более 500 мм делят по окружности на 6 — 8 участков и технологию сварки строят так, чтобы по возможности обеспечить равномерное охлаждение металла стыка, в результате чего получается менее напряженный металл стыкового соединения.

Когда нельзя сваривать стык ни с поворотом, ни в потолочном положении, тогда применяют сварку с козырьком, как показано на рис. 153. Сначала выполняется нижняя часть стыкового шва только с внутренней стороны, а затем верхняя часть стыкового шва и козырька только с наружной стороны.


Рис. 153. Порядок сварки стыков труб с козырьком

Трубы, применяемые для изготовления ферм, стоек, колонн, опор и других строений, свариваются с различными углами сопряжений (рис. 154). В этих случаях наиболее сложна и ответственна подготовка кромок под сборку и сварку. Сборочные прихватки делают в удобных местах сопряжения. Швы по контуру сопряжения соединяемых трубчатых элементов лучше выполнять по принципу обратноступенчатой сварки. Часто трубчатые узлы изготовляют дуговой сваркой неплавящимся электродом в защитном газе. Кроме ручной дуговой сварки возможно применение полуавтоматической. Для труб с толщиной стенки менее 1 мм целесообразна импульсно-дуговая сварка. Сантехнические трубы целесообразно сваривать дугопрессовой сваркой.

Читайте также:  Музыкальная труба в горах


Рис. 154. Сопряжение труб под разными углами

Наиболее прочное соединение труб можно обеспечить сваркой с поддувочным газом, подаваемым по самой трубе. В этом случае (рис. 155) газ формирует обратный валик регулируемой величины и охлаждает металл шва с образованием дендритов, направленных по толщине металла шва. Это увеличивает прочность сварного соединения и устраняет необходимость внутренних подкладных колец, как практиковалось по старой технологии сварки. В качестве поддувочного газа могут служить аргон, азот, углекислый газ и др.


Рис. 155. Схема приспособления для сварки труб с поддувом газа: 1 — входной и выходной ниппели, 2 — металлические шайбы, 3 — резиновые шайбы, 4 — соединительные скобы из проволоки диаметром 2 — 3 мм, 5 — сварные трубы, 6 — шланг для подачи газа, 7 — приклеенная бумага

1. В какой последовательности нужно выполнять швы при изготовлении ферм и соединении балок между собой?

2. Расскажите о сущности процесса сварки стыков труб покрытыми электродами.

3. В каких случаях и как выполняется сварка стыка труб с козырьком?

Источник

Централизованное изготовление трубопроводов

При централизованном изготовлении трубопроводов в условиях трубозаготовительных цехов и мастерских необходимо применять трубы и детали заводского изготовления. Сварные трубы в трубозаготовительных цехах изготовляют в тех случаях, когда они отсутствуют в стандарте и не поставляются трубопрокатными заводами. Так, например, изготовляют тонкостенные трубы из нержавеющих и других легированных сталей с условным проходом от 150 мм и более, трубы из алюминия и его сплавов с условным проходом более 100 мм, из меди и ее сплавов.

Изготовление сварных труб и секционных отводов.

Технологический процесс изготовления сварных труб состоит из следующих операций: правка, разметка и резка листового металла, подгибка концов заготовки по радиусу, вальцовка или гибка по диаметру, сборка и сварка продольного шва вальцованной обечайки, сборка и сварка кольцевых швов.

Подгибку концов заготовки по радиусу, если нет гидравлического пресса, проводят на специальных устройствах с помощью гидравлических домкратов. Вальцовку обечаек выполняют на приводных или ручных гибочных вальцах. Продольный стык обечайки собирают с помощью стяжных хомутов и других приспособлений. Продольные швы обечайки сваривают- автоматами, поэтому сборку стыка надо выполнять очень тщательно. Для сварки изнутри продольного шва труб с условным проходом свыше 300 мм применяют модернизированный автомат АДФ-500, у которого механизм подачи проволоки с токосъемным мундштуком и бункер для флюса укреплены на специальной штанге. Длину штанги выбирают в зависимости от длины обечайки. Ходовая часть автомата передвигается по направляющим.

Трубы из обечаек собирают на роликовых сборочных стеллажах, обеспечивающих хорошую центровку осей и исключающих перелом осей в стыках.

Кольцевые швы сваривают также автоматически, для чего роликовые сборочные стеллажи снабжают приводом.

Процесс изготовления сварных отводов состоит из разметки труб, резки секторов, их сборки и сварки.

Размечают трубы на секторы по шаблонам и только в том случае, когда отсутствуют специальные станки для фасонной газопламенной резки труб. В некоторых случаях трубы режут на секторы механическим способом на токарных станках с применением специальных копирных устройств. При сборке сварных отводов из отдельных секторов главное внимание надо обращать на качество сопряжений кромок и сварки. Разница в толщине стенки труб и секторов, подготовленных к сварке, а также смещение их кромок одна относительно другой не должны превышать 10% толщины стенки. Чтобы обеспечить правильное положение секторов при сборке, их располагают в одной плоскости, для чего используют специальный кондуктор.

Кондуктор представляет собой плиту, в которой имеются резьбовые отверстия для установки стоек из призм. Призмы являются установочной базой для секторов. После выверки положения секторов производят прихватку. Величину зазора и количество прихваток выбирают с учетом материала и толщины стенки отвода. Сваривают отвод автоматическим или полуавтоматическим способом.

Для полуавтоматической сварки секционных отводов и приварки их к трубам можно использовать специальную установку. Установка состоит из сварной станины, на которой установлен редуктор с приводом от электродвигателя. На валу редуктора с двух сторон укреплены рычажный захват и поводковый патрон. При сварке отвода с трубой используется установочная тележка. Сварка производится с помощью полуавтоматов ПДШП-500, ПШ-5 и др., закрепляемых на специальном штативе-тележке рядом с установкой.

Если же сваривается секционный отвод, то он устанавливается в рычажном вращающемся захвате таким образом, чтобы свариваемый шов находился в вертикальной плоскости.

Источник