Технология изготовления труб прокат



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.

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 горячего проката

Описание технологического процесса

Исходным материалом для трубопрокатного комплекса являются горячекатаные круглые заготовки наружным диаметром 140 и 160 мм и максимальной длиной 9600 мм.

Непрерывнолитые заготовки наружным диаметром 200 мм (максимальная длина также 9600 мм) в сочетании с горячекатаными круглыми заготовками наружным диаметром 140 мм можно использовать для повышения производительности и улучшения выхода годного. Заготовки поступают со склада.

В пилах для резки заготовок исходный материал режется до длины макс. 4.200 мм и подается в кольцевую печь.

После нагрева до необходимой температуры заготовка транспортируется к прошивному стану.

На выходе прошивного стана в полую заготовку с помощью азота подается противоокисляющий порошок, полая заготовка затем транспортируется к прокатной линии PQF.

Ввод оправки в полую заготовку осуществляется внутри линии в оси прокатного стана PQF. Система циркуляции оправок предусмотрена для охлаждения оправок и их смазки графитом.

На входной стороне непрерывного раскатного стана PQF предусмотрена система гидросбива окалины с внешней стороны гильзы.

Труба прокатывается на 4-клетевом стане PQF с клетью обжатия полой заготовок.

Клеть обжатия полой заготовки, размещенная перед первой клетью PQF, предназначена для калибровки наружного диаметра полой заготовки и уменьшения зазора между полой заготовкой и оправкой.

Процесс PQF основан на принципе непрерывной прокатки в серии 3-валковых клетей на оправке, которая движется с постоянной скоростью по всей стадии прокатки.

Скорость движения оправки рассчитывается по схеме деформации, она ниже скорости выхода гильзы из первой клети. Поэтому материал движется быстрее оправки и силы трения между материалом и оправкой направлены в направлении прокатки. Минимизация поперечного потока в направлении очага деформации и снятие трубы с оправки в линии позволяет использовать очень небольшое межклетьевое расстояние.

Оптимальный поток материала позволяет осуществлять прокатку на повышенной скорости.

Прямо в линии со станом PQF установлен извлекательно-калибровочный стан, состоящий из 3 клетей, соответственно 3-валкового типа, предназначенных для снятия гильзы с оправки.

После прокатки оправка отводится, снимается посредством ротационных кронштейнов и подается в систему циркуляции оправок.

После выхода из извлекательно-калибровочного стана гильза на поперечном транспортере направляется в подогревательную индукционную печь.

Чистовая прокатка нагретой гильзы выполняется на редукционно-растяжном стане, оснащенном системой автоматизации «Carta» для прокатки труб с оптимизированными установочными данными.

Труба, выходящая из редукционно-растяжного стана, охлаждается на холодильнике с шагающими балками. В пилах пакетной резки труба режется на мерные длины.

В предчистовой линии трубы проходят через правильную машину, систему испытания вихревыми токами и машину маркировки труб.

В соответствии с требуемыми стандартами трубы проходят необходимую Линию отделки.

машиностроительные и подшипниковые трубы

пакетирование, взвешивание и маркировка

снятие фасок, гидроиспытание, неразрушающий контроль

пакетирование, взвешивание и маркировка

нефтепромысловые и газовые трубы

снятие фасок, гидроиспытание, неразрушающий контроль

пакетирование, взвешивание и маркировка

Непрерывная печная сварка металлических труб

Полоса металлического проката, используемая в качестве заготовки для будущего изделия (еще ее называют штрипса), протягивается через специальную печь, в которой металл разогревают до температуры 1300оC (точная температура зависит от марки стали). После разогрева в печи, кромки штрипсы подвергаются обдуву, для удаления окалин и местного повышения температуры.

Далее, при помощи формующих валков, стальной заготовке придается необходимая форма и диаметр.

После чего, кромки подвергаются дополнительному обдуву, что способствует повышению температуры до значений, допускающих сваривание. В таком состоянии металлическая заготовка прокатывается через сжимающие валки, в которых происходит окончательная сварка трубы. Трубный прокат, изготовленный таким способом, относят к разряду горячедеформированной продукции.

Область применения

«Классификатор дефектов бесшовных труб» устанавливает термины и определения, возможные внутренние и поверхностные дефекты поверхности горячекатаных бесшовных труб нефтяного сортамента из углеродистых и легированных сталей. Приведенные иллюстрации дают четкое представление о характере рассматриваемых дефектов

Термины, установленные настоящим «Классификатором дефектов бесшовных труб», обязательны для применения во всех видах разрабатываемой документации.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов не допускается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены пометкой «Ндп».
Стандартизованные термины напечатаны заглавными буквами, а недопустимые синонимы – строчными.

7 Сплошностьметалла

6.7.1 Трубы группы поставки В, а также групп поставки А и Е (в
случае нормирования временного сопротивления) должны выдерживать испытательное
гидростатическое давление, рассчитываемое по формуле, приведенной в ГОСТ 3845,
при допускаемом напряжении в стенке трубы, равном 40 % временного сопротивления
для указанной марки стали, но не превышающем 20 МПа.

Изготовитель может гарантировать способность бесшовных
холоднодеформированных труб выдерживать испытательное гидростатическое давление
без проведения испытаний. Способность труб выдерживать испытательное гидростатическое
давление обеспечивается технологией производства бесшовных
холоднодеформированных труб.

Взамен испытания гидростатическим давлением сварных
холоднодеформированных труб изготовитель может проводить контроль сплошности
металла труб неразрушающими методами.

Изготовление холодной прокаткой

Технология производства стальных труб холодным прокатом состоит из двух этапов:

Начальная обработка. Полая гильза охлаждается после прошивки на стане. Ее температура понижается до значений, при которых металл теряет пластичность, необходимую для ковки или прошивки. В таком состоянии изделие проходит окончательную обработку посредством протяжки через формовочные валы. Металлическую заготовку нельзя назвать холодной, так как ее температура достаточно высока из-за деформационных нагрузок, которым она подвергается в вальцах прокатного стана.

Калибровка. Перед этой операцией трубу подвергают отжигу (металл нагревают до состояния рекристаллизации). Это делают для того, чтобы убрать напряжение, которое появилось в металле после проката на стане. Благодаря отжигу, сталь приобретает необходимую для калибровки пластичность и вязкость, устраняются все микротрещины, структура стенок трубы становится однородной.

Способы обработки концов труб при стыковке элементов

Сварка трубного проката в среде защитного газа

Чаще всего этот метод применяют для сваривания стальной высоколегированной продукции или при изготовлении нержавеющих труб. В процессе сварки подобного металла обычным способом, происходит разрушение легирующих элементов, что существенно ухудшает качество шва.

Отсутствие кислорода, при сваривании в среде защитного газа (аргон, гелий, углекислый газ), позволяет значительно уменьшить количество шлака в сварочном шве и тем самым улучшить его качество. В результате получается практически монолитное изделие. Шов и металлическая труба свариваются настолько, что превращаются в единое целое.

Трубопрокат, в производстве которого применена сварка в середе защитного газа или электродуговая сварка, относится к продуктам, изготовленным методом холодной деформации.

Классификация

Классификация продукции осуществляется по трем основным параметрам:

• Метод получения гильзы;
• Технология раскатки гильзы в трубу;
• Способ окончательного формирования диаметра и профильной толщины стенки изделия.

Технология раскатки гильзы в трубу

При этом способ раскатки гильзы в наиболее полной мере характеризует производственный процесс. В зависимости от него дается наименование производственным цехам и трубопрокатным агрегатам.

Способы получения гильзы

Для получения гильзы могут быть применены различные методы. Среди них прошивка на прессе, прошивка на косовалковом стане, прессовалковая прошивка, комбинированная прошивка на прессе и косовалковом станке.

Технологии раскатки гильзы

На сегодняшний день при производстве горячекатаных труб по ГОСТ 8732-78 более всего распространена технология использования автоматических прокатных станов.

Их применение позволяет получить следующие преимущества:

• Разнообразие сортамента готовой продукции;
• Высокая производительность;
• Автоматизация производственного процесса;
• Высокий уровень механизации производства.

Разнообразие сортамента труб

При помощи такого производственного оборудования можно получить трубы малого (до 150 мм), среднего (до 250 мм) и крупного (400 мм и более) диаметра.

Производство толстостенных бесшовных труб

Для изготовления толстостенных труб применяется метод прокатки на пилигримовом стане. Основная область использования изделий, произведенных таким способом, — нефтеперерабатывающая и нефтедобывающая промышленность.

Сортамент проката такого типа представлен следующими типами изделий:

• Малые профильныетрубы (толщина стенки от 2,5 до 4 мм, диаметр — не более 114 мм, длина изделия — до 60 м).
• Средние (длина — до 40 м, толщина — 5-8 мм, диаметр — до 325 мм).
• Большие (длина — до 36 м, толщина — 6-10 мм, диаметр — до 700 мм).

Продольная прокатка на непрерывном стане

Непрерывная прокатка считается наиболее эффективным методом изготовления бесшовныхгорячекатаных труб. Она может применяться для производства проката диаметром от 16 до 350 мм с толщиной стенки от 2 до 25 мм. Чаще всего для производства стального проката в соответствии с ГОСТ 8732-78 применяются низколегированные и углеродистые стали, реже — высоколегированные.

Винтовая прокатка

Винтовая прокатка применяется на прошивном, раскатном и калибровочном валках трубопрокатного агрегата. Такие станки отличаются высокой маневренностью, но при этом уступают в производительности оборудованию с непрерывным станом.

При использовании такого метода нет необходимости замены валков при переходе на производство горячекатаных профильных труб другого диаметра, что значительно упрощает процесс. В основном данная технология применяется при изготовлении стальных горячекатаныхтруб для колец подшипников.

Производство на реечном стане

При таком способе производства стаканы проталкиваются при помощи дорна сквозь ряд роликовых обойм. Такая технология используется для получения бесшовных горячекатаных труб из квадратных заготовок. Таким способом получаются трубы небольшой толщины стенки, диаметром не более 245 мм. Современное оборудование зарубежных производителей позволяет изделия высокой прочности длиной до 12 метров и толщиной стенки 2,5-10 мм.

Выбор методики производства обусловлен требуемыми характеристиками и назначением готового изделия. Современное оборудование позволяет получить продукцию высокого качества, обеспечить соответствие ГОСТ 8732-78 и при этом снизить денежные затраты на производство трубстальныхгорячекатаных и холоднокатаных.

Разновидности трубного металлопроката

Металлический трубопрокат можно классифицировать по условиям применения, технологии производства и способу коррозионной защиты.

Существует два основных способа применения: общее назначение и специализированное. Стальной трубопрокат спецназначения подразделяется на такие виды:

• для отопления, водогазопроводный трубный прокат, используемый в населенных пунктах;
• металлический трубопрокат для газотранспортных магистралей и нефтепроводов, рассчитанный на работу под высоким давлением;
• продукция для буровых;
• для химической промышленности (должен обладать высокой стойкостью к коррозии);
• металлические изделия с прямоугольным или профильным поперечным сечением;
• подшипниковый.

По технологии производства:

• электросварной трубопрокат с прямым швом;
• сварной прокат со спиральным швом;
• бесшовный холодной прокатки;
• бесшовный горячей прокатки.

По способу коррозионной защиты:

• нержавеющий стальной прокат;
• оцинкованный металлический (с одной или двух сторон);
• с полимерным покрытием.

Видео по теме: Трубопрокат

• Михаил, Липецк — Какие диски для резки металла использовать?
• Иван, Москва — Какой ГОСТ металлопроката листовой стали?
• Максим, Тверь — Какие стеллажи для хранения металлопроката лучше?
• Владимир, Новосибирск — Что значит ультразвуковая обработка металлов без применения абразивных веществ?
• Валерий, Москва — Как выковать нож из подшипника своими руками?
• Станислав, Воронеж — Какое оборудование используют для производства воздуховодов из оцинкованной стали?

Электродуговая сварка трубного проката

Технология изготовления при помощи электросварки позволяет производить продукцию с минимальной толщиной стенок и большим диаметром. Большинство трубного проката, в частности, для прокладки газотранспортных магистралей и сетей водоснабжения, производят методом дуговой сварки с флюсом. Процесс изготовления электросварного трубопроката включает в себя несколько этапов:

Схема электродуговой сварки

• листовому металлическому прокату придают необходимую форму, протягивая его через профильные вальцы прокатных станов;
• в результате получают, подготовленные к сварке, стальные заготовки;
• процесс профилирования осуществляется при помощи валковой прокатки.

Полировка более предпочтительна для производства трубы прямошовного типа, нежели прессовая формовка, используемая преимущественно в изготовлении крупногабаритных округлых изделий.

В отличие от металлической продукции с прямым швом, профилирование спирального трубного проката выполняется на втулочных или волково-правочных станах. После формования, кромки стальных заготовок свариваются при помощи электродуговой сварки. В зависимости от типа изделия на поверхности появляется прямой или спиральный сварочный шов, который необходимо очистить от гранта и охладить.

Остывшее изделие, подвергается калибровке. После этого проводится его осмотр, ультразвуковое сканирование и тест на стойкость к возможным нагрузкам. Далее, проводят заключительную проверку, и, если дефектов не выявлено, продукцию отправляют на реализацию.

Стандарты изготовления

Технология производства и характеристики готовых изделий должны отвечать требованиям нормативной документации. В данной области производства действуют следующие стандарты:

• ГОСТ 8731-74 — регламентирует свойства горячедеформированного проката общего назначения из легированных и высокоуглеродистых сталей;
• ГОСТ 9567, ГОСТ 8732 — устанавливают размеры труб и приемлемые отклонения параметров;
• ГОСТ 8732-78 — определяет сортаментгорячекатаных бесшовных профильных труб;
• ГОСТ 21945-76 — регламентирует характеристики горячекатаныхбесшовных труб, произведенных на основе титановых сплавов.

Трубы на основе титанового сплава

Также существуют другие нормативные документы, определяющие характеристики горяче и холоднокатаного проката, изготовленного по той или иной технологии.

Источник