3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Трубы Технология производства горячекатаных труб

Виды бесшовных труб, особенности производства и использования

Бесшовными называются трубные изделия, которые производятся сплошными и не содержат никаких швов и любых соединений. О том, какие бывают трубы бесшовные, где они применяются и как изготавливаются, пойдет речь далее в статье.

Производить бесшовные трубы стало возможным благодаря специальному оборудованию – прокатным станкам, от которых и процесс получил название «прокатка».

Виды бесшовных труб

Существует несколько технологий производства трубных изделий без швов, согласно которым они подразделяются на такие виды, как холоднокатаные, горячекатаные и цельнотянутые.

Благодаря технике производства у трубы цельнотянутой бесшовной практически отсутствуют швы или стыки. В целом любым бесшовным трубам свойственны высокие качественные прочностные характеристики, так что их целесообразно применять в трубопроводах с высоким давлением и температурой, а также агрессивной средой. Наилучшее соотношение качественных характеристик присуще стальным изделиям.

Стальные цельнотянутые бесшовные трубы классифицируются как толстостенные. Для их изготовления требуется сталь особой маркой, регламентированной ГОСТом. Допускается производство подобных изделий и из цветных металлов. В данном случае они приемлемы для транспортировки химических компонентов. А вот горячекатаные трубы весьма востребованы в производстве криогенного оборудования.

Области использования трубопрокатов

Для транспортировки веществ, утечки которых ни в коем случае нельзя допустить, как правило, применяется горячекатаная труба. Трудно назвать такие сферы, где бы изделия данного типа не применялись.

В частности, весьма востребованы горячекатаные трубы в автомобильном и тракторостроении, авиастроительстве и прочих отраслях машиностроения. Кроме того, активно применяются стальные горячекатаные трубы в химической и нефтедобывающей сфере промышленности. Не менее актуальны они и при обустройстве коммунальных трубопроводов для транспортировки горячей и холодной воды, канализации, газоснабжения. В угледобывающей и буровой промышленности горячекатаные трубы применяются для отвода газа, пара и прочих вспомогательных компонентов.

Бесшовные трубы горячекатаного производства применяются для сооружения трубопроводов для химических веществ и воды. Многие сферы тяжелой промышленности, а также оборонная, судостроительная и вагоностроительная, металлургия, не могут обойтись без прокатной продукции бесшовного типа. Причина этому в высоком качестве и надежности бесшовных изделий, их долговечности и прочими характеристиками.

Поскольку сплошные трубопрокаты не имеют швов, ослабляющих конструкцию, они являются довольно крепкими и устойчивыми к внешнему воздействию различного рода. Вот почему они активно задействованы в очень сложных технически областях производства.

Кроме того, если условия эксплуатации изделий довольно сложны и агрессивны, горячекатаные трубы справляются с ними намного лучше всех прочих.

Способов обработки стальных трубопрокатов из различных марок стали может быть очень много: резка, сваривание, клепание, резка и прочие манипуляции. Среди всех аналогичных изделий, тем не менее, наиболее прочными являются бесшовные стальные трубы (подробнее: «Какая бывает стальная бесшовная труба – характеристики, способы производства»).

Как конструкционная деталь в строительной отрасли, для сооружения монолитно-каркасных зданий, а также в качестве передаточного вращающегося вала в различных механизмах, также довольно активно используются бесшовные горячекатаные трубы. Словом, применять горячекатаные бесшовные трубы можно практически в любых сферах жизнедеятельности человека, где они уместны и целесообразны с практической и экономической точки зрения.

Стоит отметить, что главным аргументом в пользу применения горячекатаных трубных бесшовных изделий будет ситуация, когда ожидаемая степень нагрузки на трубопровод будет значительно выше, чем могут выдержать сварные аналоги.

Методика производства бесшовных изделий

Производство бесшовной трубы может выполняться одним из таких способов, как волочение, ковка, прессование, прокатка и некоторыми другими.

В любом случае этот процесс проводится в условиях промышленного производства с использованием стали различных марок, а также сплавов из нескольких металлов. Какой именно материал использовать для производства зависит от конечного предназначения трубы.

Изготовление бесшовных труб горячекатаного типа связано с особенно сложным технологическим процессом, хотя и все прочие технологии простыми не назовешь.

Если разбираться, как делают бесшовные трубы цельнокатаные, то в этом случае термическая обработка является обязательным условием.

На крупных металлургических комбинатах существуют целые прокатные цеха, где изготавливают заготовки для бесшовных холоднокатаных изделий, а также производят горячекатаные трубопрокаты. Разница в технологиях производства трубных изделий заключается в рабочих температурах обрабатываемого материала.

В частности, для производства холоднокатаных бесшовных труб производится обработка холодного материала, с предварительной горячей прокаткой. А вот горячекатаные трубы прокатываются и обрабатываются в горячем состоянии.

Современные технологические линии на трубопрокатных предприятиях оснащены качественным оборудованием, с помощью которого можно выпускать бесшовные трубы самого различного диаметра с разной техникой прокатки.

По технологии при производстве горячекатаных бесшовных труб температуру сырья удерживают на таких отметках, чтобы не началась его рекристаллизация.

Так как изготавливают бесшовные трубы множеством различных методов, есть возможность создания изделий, достаточно прочных, чтобы выдерживать высокое давление на стенки, и при этом сэкономить время, деньги и ресурсы на производство.

Любой технологический процесс на заводах осуществляется в соответствии с ГОСТами, поэтому качество бесшовных труб всегда на высоте. Кроме того, на подобные изделия производитель получает сертификаты.

Для производства бесшовных труб применяют углеродистые, высокоуглеродистые, легированные и высоколегированные марки стали. В частности, бесшовные горячекатаные трубы из углеродистой стали рассчитаны на максимальное давление до 16 МПа.

Заметим, что контроль качества, обязательного соответствия нормативам, химического состава и показателей ударной вязкости, загиба и сплющивания, выполняются на всех технологических этапах.

Разновидности трубных изделий без швов

В народе бесшовные изделия еще называют литыми, поскольку при производстве их отливают из слитков. В частности, в горячекатаных трубах продольных стыков почти нет.

Классификация по размерам предполагает разделение бесшовных изделий на трубы мерной длины, кратной мерной длины и немерной длины.

Четкое разграничение по размерам конкретных типов труб регламентируется государственными стандартами. Таким образом, трубы горячекатаные выпускаются с внешними диаметрами в пределах 25-700 мм, а толщина их стенок колеблется в рамках 2,5-75 мм. Немерная продукция выпускается с размерами в пределах 4-12 м.

Что касается цельнотянутых стальных труб, то диапазон диаметров у них чрезвычайно разнообразен, а толщина стенок может составлять 6-13 мм. По различным показателям трубы такого типа делятся на четыре категории, каждая из которых включает еще по четыре группы. Маркировка для них проставляется от литеры «Б» до «Е», где «Б» означает трубы с нормированным химическим составом, а «Е» присваивается изделиям с противоположными качествами. Трубы с маркировкой «Е» выпускаются без обязательной термической обработки, что определено ГОСТом.

Цельнотянутые трубопрокаты считаются наиболее качественными и надежными среди всех разновидностей бесшовных изделий.

Производство холоднодеформированных бесшовных трубных изделий выполняется в соответствии с ГОСТами. Следовательно, допустимыми значениями внешнего диаметра для них являются 8-450 мм, а толщина стенок должна находиться в пределах 20 мм. Показатели мерной длины данной группы изделий составляют 4,5-9 метров, а немерной – в границах 1,5-11,5 метров.

Классификация бесшовных труб может выполняться по самым различным факторам, таким как марка используемой стали или разновидность сплава, длина и толщина стенок и другие. В частности, существует около десятка марок стали, которые оптимально подходят для производства бесшовных труб. Это дает возможность потребителям подобрать для своих целей наиболее подходящий им вариант, исходя из технических характеристик изделий.

Выпуск горячекатаных трубопрокатов сопряжен с применением разного рода оборудования. Поэтому продукция данной категории может значительно отличаться по технологии производства и размерам готовых изделий.

Таким образом, основные отличительные качества бесшовных изделий друг от друга заключаются в их индивидуальных размерных параметрах.

Чтобы получить бесшовную трубу, можно использовать металлический слиток, прокатанный на специальном станке, выполняющем отверстие в центре заготовки. Однако есть и другая технология – для нее требуется цилиндрическая заготовка, в которой высверливают отверстие.

Размеры горячекатаных бесшовных труб определяются исходя из внешнего диаметра, а по толщине стенок они могут подразделяться на толстостенные и тонкостенные.

Достоинства трубопрокатов без швов

Одним из главных достоинств сплошных трубопрокатных изделий можно назвать их высокую прочность и устойчивость к внешним воздействиям и повреждениям, которая достигается за счет отсутствия сварного шва и продольных стыков.

Кроме того, благодаря производству горячекатаных труб из толстой листовой стали, такие изделия устойчивы к окислению и имеют высокую сопротивляемость коррозии. Хотя это и приносит некоторые сложности при монтаже, ведь они плохо гнутся. Стоит отметить, что диаметр горячедеформированных труб должен точно соответствовать техническим характеристикам строения, иначе его использование нецелесообразно.

Бесшовным трубам, изготовленным из стали различных марок, присуща хорошая теплопроводность наряду с незначительными показателями линейного расширения от воздействия высокой температуры.

Так, можно утверждать, что оптимальным вариантом для сооружения каких-либо коммуникаций могут стать именно горячекатаные трубы. С помощью соединительных узлов возможно сооружение металлоконструкций для различных целей. Однако всегда стоит помнить о том, что важно придерживаться технологии сборки всех конструктивных элементов сооружения.

Отметим также, что отличная прочность цельнотянутых горячекатаных стальных труб позволяет их использовать для работы с высоким давлением и температурой.

Глава 7. Производство труб

7.1. Сортамент труб

Сортамент труб чрезвычайно широк: он включает трубы диаметром от десятых долей миллиметра до 2,5 метров с толщиной стенки от сотых долей миллиметра до 50 мм. По отношению диаметра к толщине стенки (D/S) трубы классифицируют на особотолстостенные (D/S 50).

Читать еще:  Как близнецам ужиться с водолеем

Производят трубы круглые, овальные, прямоугольные, квадратные, ребристые, конические и со стенкой переменной толщины.

Трубы находят широкое применение в качестве магистральных газо- и нефтепроводов, в химическом машиностроении, в строительстве, в конструкциях различных агрегатов и механизмов.

Различают трубы общего и специального назначения.

По способу производства все трубы делят на 2 вида – бесшовные и сварные.

Бесшовные трубыподразделяют на горячедеформированные (получаемые прокаткой или прессованием) и холоднодеформированные, получаемые из горячедеформированных труб-заготовок путем прокатки в холодном состоянии на станах ХПТ и ХПТР (холоднокатаные) или путем холодного волочения (холоднотянутые). Бесшовные горячекатаные трубы получают диаметромD = 16630ммс толщиной стенкиS = 1,550мм.

Горячим прессованием производят трубы диаметром от 25 до 245 ммс толщиной стенкиS = 2,530мм. Горячепрессованные трубы производят часто из малопластичных труднодеформируемых марок сталей.

Холоднодеформированные трубы производят диаметром D = 0,2450ммс толщиной стенкиS = 0,0335мм.

Сварные трубы подразделяют на электросварные (D = 52520, S = 0,0332 мм) и сваренные печной сваркой (D = 10140, S=1,85,5 мм).

В общем объеме труб бесшовные трубы занимают около 40%, сварные – 60%.

Сравнение сортамента и характеристик электросварных и горячедеформированных труб показывает:

диапазон диаметров электросварных труб шире, чем горячедеформированных, но сортамент по маркам сталей значительно уже;

точность электросварных труб, особенно по толщине стенки, выше горячедеформированных труб;

при одинаковом диаметре электросварные трубы могут быть изготовлены с меньшей толщиной стенки по сравнению с горячедеформированными трубами;

электросварные трубы, полученные сваркой методом давления, имеют грат, образующийся при сварке шва, выступающий на внутренней поверхности до 0,5 мм (на внешней поверхности грат удаляется). Наличие внутреннего грата, трудноудаляемого с поверхности, ограничивает область применения труб малого диаметра.

7.2. Производство бесшовных горячекатаных труб

Существует несколько способов горячей прокатки труб. Каждый из этих способов включает три операции обработки давлением, которые выполняются в следующей последовательности:

прошивка сплошной круглой заготовки в полую толстостенную трубу, называемую гильзой;

раскатка гильзы в черновую трубу;

калибрование или редуцирование черновой трубы в готовую с окончательными размерами по диаметру и толщине стенки.

Прошивка сплошной круглой заготовки в гильзу(рис. 49) является первой технологической операцией. Основным способом прошивки являются винтовая прокатка и прошивка на прессе. Прошивные станы винтовой прокатки имеют два валка бочкообразной формы, которые вращаются в одном направлении. Между валками в месте наибольшего сближения валков (в пережиме) установлена неподвижно короткая оправка.

Рис. 49. Схема прошивки в стане бочкообразными валками:

1– рабочие валки;2– оправка;3– прошиваемая заготовка;4– линейки;5гильза

В пространстве оси верхнего и нижнего валков смещены относительно оси прокатки (косорасположены) на угол α, называемый углом подачи.

Поэтому эти станы называют иногда косовалковыми. За счет косого расположения валков окружную скорость валка в каждой точке Vв можно разложить на две составляющие:Vос– осевую составляющую, которая обеспечивает поступательное движение заготовки;Vт– тангенциальную составляющую, которая вызывает вращение заготовки при ее поступательном движении вперед.

В результате каждая точка заготовки в пространстве описывает винтовую линию. Поэтому эти станы называют станами винтовой прокатки.

По мере продвижения заготовки в очаге деформации к пережиму ее диаметр уменьшается, и она становится овальной, т. к. расстояние между линейками прошивного стана несколько больше расстояния между валками в пережиме.

За счет переменного обжатия по периметру в осевой части заготовки образуются микротрещины и разрыхление металла. Затем, когда заготовка по мере продвижения встречается с оправкой, то оправка прошивает заготовку, образуется толстостенная полая труба, называемая гильзой.

При прошивке заготовки на прошивных прессах требуется дополнительная установка стана-удлинителя (элонгатора). По конструкции это стан винтовой прокатки с короткой неподвижной оправкой (по типу прошивного стана). В этом случае гильзу получают за две операции. Первая – прошивка заготовки на прессе, после чего получают заготовку в виде толстостенного стакана с глухим донышком. Вторая – прокатка стакана на стане-удлинителе. При прокатке увеличивается длина, прошивается донышко стакана и получают гильзу.

Раскатка гильзы в черновую трубу. Полученную гильзу прокатывают между валками, имеющими круглые калибры, и оправкой, которая располагается внутри трубы. При этом из гильзы, обжимаемой по диаметру и толщине стенки, получают трубу с размерами, близкими к конечным. Такие трубы называют черновыми.

Рис. 50. Схемы прокатки труб в круглом калибре на

подвижной оправке, длинной (а), короткой (б) и без оправки (в)

Используют два способа раскатки гильзы в черновую трубу: на короткой неподвижной оправке (рис. 50, б) и на длинной подвижной оправке, которая перемещается в валках вместе с трубой (рис. 50,а).

Раскатку гильзы в черновую трубу на короткой оправке ведут в автоматических станах и 2-х клетевых станах тандем продольной прокатки; Раскатку на длинной оправке ведут на непрерывных станах продольной прокатки, пилигримовых, трехвалковых раскатных и реечных станах.

Калибрование и редуцирование труб – это заключительная технологическая операция получения из черновых труб готовых труб с окончательными размерами по диаметру и толщине стенки.

Процесс производства бесшовной трубы

Технология промышленного производства бесшовной трубы невероятно сложна и трудоемка. Каждый этап требует огромных затрат энергии и материалов.

Такие трубы часто используются для транспортировки стерильных сред, например молока, поэтому к их изготовлению предъявляются самые строгие требования.

Основное конкурентное преимущество бесшовных труб — отсутствие сварных швов, являющихся самым уязвимым местом любой сварной трубы. По этому к процедуре соединения предъявляются высокие требования надежности.Описание способа горячекатаного прокатаНержавеющий металл должен быть очищен от посторонних примесей, а сам процесс производства — тщательно контролироваться на всех этапах:Металлическая заготовка из легированной стали разогревается до определённой температуры в печи1250—1300°С .Нагретая докрасна, она подается на прессовально-прошивочный стан, где гигантское шило «пуансон «из специального состава, пронизывает заготовку насквозь, с напылением смазки на пуансон. (Рис.1)

После этого будущая труба раскатывается валиками до заданной длины, с требуемыми показателями толщины стенок, наружного и внутреннего диаметра.Готовый элемент остывает и подвергается конечной калибровке в специальной емкости.

Заключительный этап — подготовка отрезков необходимой длины и маркировка готовых к продаже изделий.Некоторые марки бесшовных стальных труб подвергаются особой процедуре дополнительной закалки. Изделие нагревается, после чего быстро охлаждается. Повторенная несколько раз, процедура перестраивает молекулярную решетку стали, сообщая ей новые свойства.

©Видео с youtube.com/ https://www.youtube.com/embed/UzqeZdHV9Sc

Для производства бесшовных труб из нержавеющей стали применяются следующие марки стали:

12Х18Н10Т. Наиболее устойчива к коррозии, используется чаще других. Легирующие добавки: никель, титан и хром. Хром усиливает антикоррозийные свойства, титан усиливает прочность, никель сообщает сплаву необходимую пластичность.

10Х17Н13М2Т. Отлично подходит для транспортировки химикатов с высокой кислотностью. Главные потребители такой продукции — химические и медицинские предприятия, пищевые производства

06ХН28МДТ. Успешно эксплуатируется в нефтехимической и металлургической отраслях.

10Х23Н18. Высоколегированный сорт стали, обладающий повышенной устойчивостью к большим температурам и воздействию открытого огня. Трубы из такой стали находят применение в строительстве камер для сжигания топлива, высокотемпературных котлов. Легко выдерживают продолжительное воздействие температур до 1100 °C.

Рис. 1 Схема прошивки заготовки пуансоном

Схема работы стана © mv-steel.ru

Технические характеристикиБесшовные трубы из нержавеющей стали выгодно отличаются показателями прочности и устойчивости к образованию ржавчины. Отсутствие сварных швов гарантированно защищает изделия от околошовной коррозии.

В сравнении с электросварными аналогами можно выделить ряд преимуществ:Труба не имеет сварного шва — самого слабого участка изделия.Имеет одинаковую прочность на всем протяжении.Помимо этого, такие трубы эффективно эксплуатируются при высоких показателях давления носителя, и способны противостоять разрушительным внешним воздействиям. Это дает возможность использовать их в условиях повышенной влажности, высоких и низких температур окружающей среды. Пороговое значение температуры для простого носителя составляет 800 °C, для агрессивных химикатов — 350 °C.

Из прочих важных характеристик можно отметить:

Сопротивление материала на разрыв — не менее 529 Н/кв.мм.Показатель относительного удлинения — не менее 40%.Содержание серы в стали не — менее 0,02%.

Допустимая кривизна изделий также жестко регламентирована и не должна превышать следующих значений:

Трубы с толщиной стенок свыше 0,5 мм — 1 мм на 1 м длины.Изделия с толщиной стенок менее 0,5 мм и сечением свыше 15 мм — 2 мм на 1 м длины.

Виды бесшовных труб

В зависимости от технологии производства, промышленность предлагает потребителям два типа изделий: горячекатаные и холоднокатаные трубы.

Можно также встретить термин горячепрессованные или горячедеформированные. Выпускаются по ГОСТ 9940-81. Технология горячей прокатки не позволяет делать трубы малых диаметров. Кроме того, в этом случае не всегда удается получить идеально гладкую поверхность трубы и гарантировать точность размеров.

Иначе — холоднотянутые или холоднодеформированные. Их производство регламентируется ГОСТ 9941-81. От горячекатаных отличаются, в первую очередь, меньшим сечением и тонкими стенками. Поверхность труб при таком способе производства более гладкая. При выпуске изделий с отличным от круглого типом сечения (прямоугольник, звезда, овал, шестигранник и т. п. ) используется только метод холодной деформации.

Толстостенные и тонкостенные трубы

Другой критерий — толщина стенки изделия. Этот показатель во многом определяет сферу применения трубного материала. Разделяют толстостенные и тонкостенные стальные трубы:

Горячекатаная бесшовная труба имеет диаметр 28-426 мм, при толщине стенки — 3-40 мм.Холодный прокат допускает производство труб диаметром 0,3-450 мм с толщиной стенок 0,06-12 мм.

Читать еще:  Почему нельзя мыться в горячей воде

Резка труб осуществляется под прямым углом. Область спила в обязательном порядке зачищается от неровностей и заусенцев. Поверхность изделия должна иметь однородную структуру, без трещин, вмятин или закатов.

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.

Бесшовная горячедеформированная труба – все особенности производства

Бесшовные горячедеформированные трубы производятся на специальных комплексах. Они состоят из последовательно идущих станов. На каждом из них выполняется отдельная операция. За счет этого готовые стальные горячекатаные изделия (их также называют цельнотянутыми) обладают рядом особых свойств.

1 Как изготавливается горячекатаная труба без швов?

Выпуск описываемых бесшовных конструкций выполняется на большинстве предприятий по давно проверенной схеме. Происходит все в несколько этапов:

  1. Монолитная (цилиндрическая) стальная заготовка разогревается в специальной печи (у металлургов она носит название кольцевой).
  2. На прокатном стане винтовой конструкции проходит прошивка нагретого изделия.
  3. Выполняется раскатка получившейся гильзы (ее стенок).
  4. На отдельных станах выполняется обкатка.

Последний этап производственного процесса – редуцирование либо калибрование трубного изделия. Все эти операция выполняются в едином комплексе. Его называют ТПА – трубопрокатным агрегатом. Как правило, он включает в себя один прошивной стан, кольцевую печь, редукционный (или калибровочный) отдел, печь для подогрева и два стана для раскатки стенок труб (их называют риллинг-станами). Последние всегда размещают по отношению друг к другу параллельно.

В некоторых случаях в состав ТПА включают по две кольцевых печи и по два прошивных стана. Делают это для прокатки готовых стальных изделий с минимальной толщиной. Кроме того, двухстанные комплексы позволяют работать с заготовками малого сечения, благодаря чему добиваются снижения себестоимости производства горячедеформированных труб и обеспечивают уменьшение (иногда существенное) разностенности получающихся гильз.

Обратите внимание! Компонуется ТПА по каскадной схеме – каждый последующий стан размещают ниже предыдущего (по горизонтали). Горячекатаная труба в данном случае движется по разным участкам агрегата перекатыванием.

2 ТПА с автоматическим станом – эффективная технология

Сейчас все больше предприятий оснащают классические прокатные комплексы автоматической линией трубопрокатки. Ее использование позволяет улучшить качественные показатели готовой продукции и сделать производительность ТПА более высокой.

Агрегат с такой линией состоит из кольевой печи, двух станов продольной прокатки, одного прошивного стана, нескольких нагревательных индукционных печей, редукционно-растяжного и калибровочного станов, линии отделки и холодильного отсека. Горячекатаная стальная труба на подобном оборудовании выпускается по далее приведенному алгоритму:

  1. на прошивном стане получают гильзы (полые);
  2. на автоматическом из гильз делают трубы;
  3. выполняют в риллинг-отсеках раскатку изделий, а затем отправляют их на калибровочные машины.

Если возникает необходимость в получении труб с тонкими стенами и с малым сечением, дополнительно выполняется операция редуцирования. Рассмотрим немного подробнее технологический процесс, по которому производятся горячедеформированные бесшовные трубы:

  1. Болванка мерной длины, разогретая до определенной температуры, по наклонной плоскости перекатывается из печи на рольганг, в конце которого находится особый зацентровщик. Он представляет собой пневматическое устройство, необходимое для нанесения на конец заготовки особого углубления (оно носит название центрирующего).
  2. Болванка с проставленной отметкой идет на прошивной стан. Там она обрабатывается валками и отправляется в калибр под воздействием толкателя. Калибрующий участок ограничен спецлинейками. А на его оси смонтирована оправка (прошивная). Она фиксируется на стержне, который может вращаться в упорной неподвижной головке.
  3. При прошивке будущая стальная бесшовная труба не изгибается, так как в нужном положении ее удерживают центрователи роликовой конструкции.
  4. На следующем этапе происходит деформирование заготовки в гильзу (полую) за счет воздействия на болванку оправки. Сечение гильзы зависит от дистанции между валками и оправкой, а также от размеров последней.
  5. Далее гильза проходит через центрователи с выдающимися приводными роликами. Они вытягивают полое изделие и отправляют его для выполнения раскатки на второй стан прошивки.
  6. Гильза попадает в автомат-стан. В нем производится ее раскатка. В результате получаются изделия с заданной толщиной стенок.
  7. Труба центрируется, с нее снимается оправка, изделие попадает в емкость, наполненную водой. А затем его возвращают на вход автомат-стана посредством роликов.
  8. Осуществляется еще одна прокатка. После этого стальная труба идет на риллинг-участок, а затем (для винтовой прокатки) на станы с двумя либо тремя валками.
Читать еще:  Быть облитым водой во сне

Следующая производственная стадия – продольная обработка трубы приводными валками. На данном этапе изделие проходит поочередно через 5–7 клетей. По окончании операции горячекатаная труба по своему сечению обретает требуемую степень обжатия. Остались мелочи. Труба подогревается в специальной печи и в разогретом состоянии идет на редукционный участок. Он включает в себя более 20 клетей.

3 Линии с непрерывным станом – современный способ

ТПА с таким станом гарантируют существенное повышение производительности прокатного оборудования и расширение ассортимента (по толщине стенок и по сечению) выпускаемой продукции. Рассматриваемые в этой главе агрегаты работают по следующей схеме:

  1. Подготовка заготовок и их последующий нагрев.
  2. Получение гильз (прошивочная технология).
  3. Прокатывание гильз с целью получения труб.
  4. Демонтаж оправок с готовых изделий.
  5. Разогрев труб, их калибрование (либо редуцирование).
  6. Прокатка трубных конструкций и их резка на нужные размеры.
  7. Охлаждение труб, а затем их отделка.

Нагрев болванок производят в проходных секционных печах. Затем металл разрезается на консольных ножницах с нижним типом реза. Могут использоваться также прессы для ломки заготовок либо пресс-гильотины. После нагрева в кольцевых печах заготовки, из которых получается горячекатаная труба, идут на двухвалковый прошивной участок. Там происходит превращение болванок в гильзы. Последние выдаются по осевой схеме.

Затем производится центрование гильз. Для этих целей применяется механизм с тремя рычагами и роликами. Дополнительно центрователи оснащаются приводными роликами. Они обеспечивают максимально быструю выдачу гильз. Механизм работает за счет пневмопривода. Далее стальная гильза поступает на рольганг. В нее вводят оправку большой протяженности. Скорость подачи составляет 0,9–2,5 м/сек. Когда оправка (ее передний конец) выходит из гильзы, запускают спецтолкатель. Он направляет всю конструкцию на прокатку на непрерывный стан, состоящий из 8–9 клетей.

По завершению прокатной операции гильза освобождается от оправки посредством цепного извлекающего устройства. Далее их пути расходятся. Гильза идет на дальнейшую обработку (калибровка или редуцирование). А оправка попадает в барабанную охладительную емкость. Горячекатаная труба после всех описанных процедур имеет так называемый разлохмаченный торец. Эту часть изделия отрезают. А затем стальная труба нагревается и калибруется (редуцируется). В случае потребности готовые бесшовные изделия после указанных операций разрезаются дисковыми стационарными пилами.

Горячекатаные бесшовные конструкции, изготавливаемые по непрерывной технологии, при ее нарушении могут иметь следующие дефекты:

  1. Чрезмерная разностенность полученных изделий. Этот дефект обычно обуславливается износом оправок и калибров. Чтобы избежать подобных проблем следует регулярно обмерять указанные элементы и отбраковывать их.
  2. Появление на наружной поверхности труб рисок или трещин. Такие изъяны возникают из-за неправильной (неточной, некорректной) настройки работы ТПА.
  3. Утолщение торцов трубных изделий после прокатки. Эту проблему решают просто – обрезают концы труб.

Добавим, что в редких случаях готовые изделия отбраковываются по качеству из-за нарушения требований к нагреву заготовок.

4 Производство труб по безоправочной методике

Бесшовные изделия могут выпускаться и по схеме, которая не требует применения оправок. Она отличается относительной простотой, позволяет увеличить сортамент изготавливаемых труб, считается достаточно экономичной и не требующей установки сверхсложного оборудования. Горячекатаные трубы без оправок производятся на непрерывных калибровочных и редукционных станах.

В них заготовки прокатываются через ряд клетей. При каждой последующей обработке сечение трубы снижается на некоторую величину. Важный момент. Стенки изделий также уменьшаются при снижении их диаметра. Этому способствует:

  • калибровка валков;
  • повышенная температура прокатки;
  • показатель обжатия трубной конструкции;
  • высокая частота движения валков.

Редукционные станы, как правило, располагают 16–20 клетями. Они функционируют либо с незначительными натяжениями, либо вовсе без таковых. Недостатки таких станов – большой риск получения продукции с разными по толщине стенками и с утолщениями. На калибровочных станах обычно присутствует не более 7 клетей. Подобные установки гарантируют меньшую деформацию готовых изделий. Но они причисляются к устаревшим конструкциям. Бесшовные конструкции на них сейчас практически не выпускаются.

Наиболее производительным является безоправочное редукционно-растяжное оборудование. Оно дает возможность получать горячекатаные трубы с малым диаметром и тонкими стенками.

Технология производства горячекатаных труб

Для изготовления бесшовных горячекатаных труб на заводе используются три установки с раскаткой труб на короткой оправке (типа Штифель), одна установка с раскаткой труб на длинной оправке в трехвалковой клети (типа Ассель) и одна установка с непрерывным станом с раскаткой труб на длинной подвижной оправке.

Сырье для производства горячекатаных труб в виде круглых штанг поступает с металлургических комбинатов.

Горячекатаные трубы отгружаются конечным потребителям, а также используются в качестве заготовок для холодного передела (изготовления холоднодеформированных труб).

Технологический процесс изготовления труб на агрегате с непрерывным станом состоит из следующих операций:

  • подготовки заготовки к прокатке;
  • нагрева заготовки;
  • прошивки заготовки в гильзы;
  • прокатки гильз в трубы на непрерывном стане;
  • подогрева труб перед калибровкой или редуцированием;
  • прокатки труб на калибровочном или редукционном стане;
  • резки труб;
  • охлаждения труб и их отделки.

Основным преимуществом агрегата является его высокая производительность при необходимом и стабильном качестве труб. Наличие в составе стана 30-102 современного редукционного стана, работающего с натяжением, значительно расширяет сортамент прокатываемых труб как по диаметру, так и и по толщине стенки.

На непрерывном стане прокатывают так называемые черновые трубы одного постоянного размера, которые затем на калибровочном или редукционном станах доводятся до размеров, обусловленных заказами,

Нагрев заготовки производится в двух 3-х ручьевых секционных печах длиной около 88 метров каждая. Название печи происходит от их конструкции: нагревательная часть каждой печи разбита на 50 секций; они, в свою очередь, разделены на 8 зон. Температурный режим в каждой зоне поддерживается автоматически,

Правильность нагрева металла контролируется фотоэлектрическим пирометром, который измеряет температуру гильзы, выходящей из валков прошивного стана, Разрезку нагретой в печи заготовки производят на ножницах консольного типа с нижним резом. Прошивка нагретой и зацентрованной заготовки производится на 2-х валковом прошивном стане с бочковидными валками и осевой выдачей.

Прокатка труб в непрерывном стане. Название стана означает непрерывность процесса и одновременное нахождение обрабатываемого металла в каждой клети. В гильзу, полученную после прокатки на прошивном стане, вводится длинная цилиндрическая оправка, после чего она вместе с оправкой направляется в волки непрерывного стана. Стан состоит из 9 клетей одинаковой конструкции, расположенных под углом 45 градусов к плоскости пола и 90 градусов по отношению друг к другу. В каждой клети имеется по два валка с круглыми калибрами.

После извлечения оправки труба длиной около 28 метров направляется к стационарной дисковой пиле, где производится обрезка заднего конца трубы. Все трубы после обрезки задних концов проходят через калибрующие устройства — пару роликов — с целью выравнивания наружного диаметра. Для повышения и выравнивания температуры по длине и сечению перед редуцированием производится нагрев труб в индукционных печах. Редуцирование производится в 24-х клетевом редукционном или 12-ти клетевом калибровочном стане — в зависимости от размеров труб.На редукционном стане прокатывают трубы диаметром от 45 до 76 мм, на калибровочном — от 73 до 108 мм.

Каждая клеть обоих станов имеет три валка, расположенных под углом 120 градусов по отношению друг к другу.

Трубы, прокатанные на калибровочном стане и имеющие длину свыше 24 метров, разрезают на стационарной дисковой пиле пополам. После прокатки на редукционном стане трубы разрезают летучими ножницами на длины от 12.5 до 24.0 метров. С целью устранения кривизны и уменьшения овальности поперечного сечения трубы после остывания подвергаются правке на косовалковом правильном стане.

Трубы после правки, как правило, подвергаются порезке на меру и отделке.

Отделка труб производится на поточных линиях, в состав которых входят: трубообрезные станки, станки для торцовки труб, продувочная камера для удаления стружки и окалины, инспекционный стол ОТК.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector