Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Виды сварных труб, способы производства, преимущества материала

Трубы из разных материалов. Достоинства и недостатки

СТАЛЬНЫЕ ТРУБЫ

Достоинства стальных труб:

  • прочность – одно из главных преимуществ стальных труб. Это имеет значение при перемещении по трубопроводам высоконапорных сред. В жилищно-коммунальной сфере прочностные качества стальных труб во внутренних санитарно-технических системах используются всего на 2-12%, а в инженерных – до 30%;
  • устойчивость к разрывному давлению, позволяющее делать толщину стенки в 1,5-3 раза меньше, чем полимерной;
  • низкий коэффициент теплового расширения. Линейное удлинение стальной трубы примерно в 20 раз меньше, чем трубы из сшитого полиэтилена;
  • практически 100-процентная газовая и кислородная герметичность. Это свойство используется, прежде всего, в замкнутых инженерных системах (отопление, теплоснабжение) для предотвращения их завоздушивания.

Недостатки стальных труб:

  • коррозия, небольшой срок эксплуатации – максимум 10–15 лет. Продукты коррозии ухудшают качество воды и засоряют внутреннюю полость труб, уменьшая их пропускную способность и ухудшая работу арматуры и устройств системы автоматического регулирования.
  • большой вес, трудоемкий монтаж, требующий высокой квалификации монтажников;
  • высокая теплопроводность. При транспортировке холодной воды трубы отпотевают, коррозируют снаружи, а прилегающая к ним стена увлажняется и разрушается;
  • монтаж сетей осуществляется на резьбе или с помощью сварки. Сварной стык – самый уязвимый для коррозии участок;
  • электропроводность, неустойчивость к агрессивной химической среде, высокий процент разрушений при замерзании жидкости;
  • ограниченная длина поставляемых отрезков (на 1 км трубопровода диаметром 110 мм приходится от 84 стыков),
  • ограниченная гибкость, требуется большое количество фасонных и соединительных деталей.

ЧУГУННЫЕ ТРУБЫ

Достоинства чугунных труб:

  • прочность (особенно труб из шаровидного графита);
  • коррозионная стойкость к воде, бытовым и технологическим стокам;
  • долговечность;
  • стабильность свойств материала во времени;
  • износостойкость;
  • низкий коэффициент температурного расширения;
  • пожаробезопасность;
  • низкая стоимость.

Недостатки чугунных труб:

  • хрупкость;
  • значительная масса;
  • сложность изготовления при малых диаметрах (менее 50 мм);
  • поставка только прямыми отрезками незначительной длины.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ТРУБЫ

В настоящее время наиболее перспективными и интересными для рассмотрения являются так называемые полимерные трубы.

ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ

Достоинства полимерных труб:

  • высокая коррозийная и химическая стойкость, долговечность (гарантированный срок эксплуатации — от 25 лет),
  • незначительная вероятность образования отложений на внутренней поверхности трубы;
  • низкий коэффициент шероховатости, равный 0,01,что в среднем в 20 раз меньше, чем у стальных и примерно в 40-50 раз меньше, чем у чугунных);
  • требуют меньших затрат электроэнергии на перекачку жидкости (актуально для горячего и холодного водоснабжения, поскольку там используется большая скорость потока транспортируемой среды);
  • в 5-7 раз легче стальных, что облегчает монтажные работы, особенно в стесненных условиях (небольшие перемещения их при монтаже не требуют грузоподъемных механизмов), и удешевляет доставку;
  • низкая теплопроводность материала, снижающая тепловые потери и уменьшающая образование конденсата на наружной поверхности труб;
  • отсутствие необходимости в обслуживании;
  • стыковая сварка полиэтиленовых труб дешевле, проще, занимает меньше времени, не требует дополнительных расходных материалов; возможность многократного монтажа и демонтажа при низких затратах;
  • высокая надежность сварных швов соединений в течение всего срока эксплуатации трубопроводов;
  • ремонтопригодность, позволяющая быстро ликвидировать механические повреждения;
  • низкая вероятность физического разрушения трубопровода при замерзании жидкости, так как при этом труба увеличивается в диаметре, а затем, при оттаивании жидкости, приобретает прежний размер;
  • практически отсутствует опасность физического разрушения трубопровода от гидроударов вследствие сравнительно низкого модуля упругости. Стандартный запас прочности полимерных труб – 50-60% сверх расчетного рабочего давления;
  • возможность поставки длинномерными отрезками (бухтами), что сокращает сроки и стоимость монтажа и прокладки трубопровода (на 1 км трубопровода диаметром 110 мм приходится всего два стыка); гибкость труб позволяет проходить повороты трассы трубопровода без использования фасонных деталей;
  • возможность объединения в одной оболочке до четырех труб, что позволяет максимально оптимизировать схему прокладки нескольких сетей (горячего и холодного водоснабжения и теплоснабжения) в зависимости от назначения и характера трассы;
  • возможность использования полимеров для ремонта стальных трубопроводов;
  • cущественная экономия воды при промывке вводимых в строй трубопроводов. Их достаточно промыть один раз, тогда как стальные – как минимум три раза;
  • экологическая чистота;
  • минимальная звукопередача в помещении за счет высокой пластичности стенки, что позволяет увеличивать скорость транспортируемой жидкости в напорных трубопроводах до 6-9 м/с без нарушения санитарных акустических норм.

Недостатки полимерных труб:

  • «полимеры» имеют жесткие ограничения по рабочему давлению, напрямую зависящему от средней температуры в течение всего срока эксплуатации, а также максимальному диаметру трубы.

На рынке представлены следующие виды труб из пластиковых материалов:

  • ПВХ – поливинилхлорид
  • PP – полипропилен
  • PE – полиэтилен
  • PEX – сшитый полиэтилен
  • PEX-AL-PEX – металлопластик

Остановимся кратко на каждом из видов.

ПВХ

Трубы из ПВХ используются в системах холодного и горячего водоснабжения, а также широко используются в канализационных системах.

  • для монтажа не требуются специальные инструменты
  • трубы достаточно жесткие, поэтому для их соединения применяются специальные фитинги
  • напорные системы из пвх используются в основном для подземной прокладки с фиксацией в местах поворотов трубопроводов
  • токсичен при горении

PP

Трубы из полипропилена представлены однослойной и многослойной конструкции (присутствует слой алюминиевой фольги или слоеная конструкция, включающая слой пластичного слоистого пластика).

Размеры труб из полипропилена обычно имеют длину 4 м. Соединение трубы и фитинга осуществляется специальным монтажным оборудованием методом термопластической сварки. Трубы из ПП применяются в холодном, горячем водоснабжении и отоплении, технологических трубопроводах различного назначения, установках сжатого воздуха.

PE

Полиэтиленовые трубы предназначены для наружных и внутренних напорных трубопроводов (водопровода, канализации, водостоков). По сравнению с другими пластиковыми материалами полиэтилен имеет наиболее низкую предельную температуру производства работ -20 С. Трубы с наружным диаметром от 20-63 мм соединяются латунными или полипропиленовыми фитингами с резиновым уплотнительным кольцом, а также с помощью электросварных муфт. Трубы диаметром от 63-160 мм соединяются стыковой сваркой. Выпускаются трубы из полиэтилена высокого и низкого давления: ПВД и ПНД.

Трубы полиэтиленовые безнапорные диаметром 50,63,90,100 мм предназначены для внутренней канализации. Они также бывают двух видов: ПВД и ПНД.

PEX

Сшитый полиэтилен является более прочным и стойким к температурным воздействиям, так как его обрабатывают под высоким давлением. Сшитый полиэтилен применяется в системах отопления и водоснабжения. Трубы монтируются с помощью обжимных фитингов. Трубы из сшитого полиэтилена широко используются в системах водяных теплых полов и системах снеготаяния. Для систем отопления трубы из сшитого полиэтилена покрывают диффузионным барьером для предотвращения проникновения свободного кислорода внутрь системы.

PEX-AL-PEX

Металлопластиковые трубы практически те же трубы из сшитого полиэтилена, внутри которых устанавливается дополнительный слой из алюминиевой фольги. Основной смысл: снизить коэффициент линейного расширения труб из сшитого полиэтилена (этот слой является диффузионным барьером).

Металлопластиковые трубы способны сохранять форму при изгибе. Можно выделить несколько преимуществ металлопластиковых труб:

  • способны выдерживать постоянные нагрузки (давление до 10 бар при температуре 95 С)
  • физиологическая пригодность для питьевой воды и пищевых продуктов
  • 100 % непроницаемость газов
  • незначительное тепловое расширение
  • отсутствие структурных изменений и износа
  • два типа соединения труб – пресс и обжим

При подборе диаметров труб из различных материалов следует учитывать их СИСТЕМЫ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ПЕРВАЯ ГРУППА ТРУБ:

стальные водогазопроводные, бесшовные горячедеформированные, электросварные, прямошовные, чугунные трубы – обозначают по внутреннему проходному сечению.

ВТОРАЯ ГРУППА ТРУБ:

медные, пластмассовые, стальные бесшовные холоднодеформированные, электросварные холодно-деформированные, бесшовные холодно-теплодеформированные из коррозионно-стойкой стали – обозначают по наружному диаметру трубы.

Выбор труб требует профессионального подхода, знания и оценки их cвойств, а также особенностей применения в конкретных условиях.

Источник: каталог «Техника и технологии ЖКХ»,
автор статьи В. Н. Исаев

Виды сварных труб, способы производства, преимущества материала

Одной из широко применяемых технологий соединения полиэтиленовых труб является сварка при помощи деталей с закладными нагревателями (далее ЗН), которая заключается в расплавлении полиэтилена на соединяемых поверхностях детали (муфты, отвода, перехода и т. д.) и труб за счет тепла, выделяемого при протекании электрического тока по заложенному в деталь электрическому нагревателю (спирали из металлической проволоки), и последующем естественном охлаждении сварного соединения.

В результате взаимопроникновения (диффузии) макромолекул полиэтилена происходит перемешивание расплавленных слоев двух контактирующих поверхностей (наружной трубы и внутренней детали), затем при остывании образуется неразъемное сварное соединение.

Сварку деталями с ЗН в технической литературе называют также сваркой с закладными нагревательными элементами, электромуфтовой, электросопротивлением, терморезисторной и пр., однако в пособии использован термин, закрепленный в действующей нормативной документации.

Рис. 1. Прокладка полиэтиленового газопровода.Рис. 2. Схема реконструкции изношенного трубопровода методом протяжки.

Сварка деталями с ЗН используется во всей области применения полиэтиленовых трубопроводов, для:

  • соединения полиэтиленовых труб (мерных, длинномерных), плетей, сваренных стыковой сваркой, при строительстве новых трубопроводов (газопроводов, водопроводов и др.);
  • соединения полиэтиленовых труб с гладкими деталями без ЗН (отводами, тройниками, редукционными муфтами, заглушками и т. п. с удлиненными хвостовиками);
  • ремонта трубопроводов;
  • присоединения ответвлений к трубопроводам (например, с помощью седловых отводов);
  • восстановления изношенных стальных трубопроводов методом протяжки в них полиэтиленовых труб.

Сварка газопроводов деталями с ЗН может применяться при температуре воздуха от –15 до + 45 °С, а водопроводов при температуре воздуха от –5 до + 35 °С.

При выполнении работ по сварке полиэтиленовых труб при иных температурах либо следует применить особый технологический режим сварки, который должен быть аттестован в соответствии с РД 03-615-03, либо проводить сварочные работы в помещениях (палатках), обеспечивающих соблюдение разрешенного температурного интервала.

Сваркой деталями с ЗН можно соединять трубы с d 20 ÷ 2000 мм независимо от толщины стенки, трубы с разным SDR, трубы из полиэтилена разных, но близких по характеристикам марок (например из ПЭ 80 и ПЭ 63, ПЭ 80 и ПЭ 100). Для прочного соединения необходимо, чтобы показатели текучести расплава у этих марок полиэтилена были одинаковы или близки по значению.

В настоящее время для строительства газопроводов разрешено применять трубы и детали только из ПЭ 80 и ПЭ 100.

Эксплуатация полиэтиленовых газопроводов допускается при температуре стенки трубы не ниже — 20°С.

Преимущества сварки деталями с ЗН:

  • единственный способ, используемый для ремонта полиэтиленовых трубопроводов и врезки новых отводов ( в т. ч. под давлением);
  • автоматизация процесса сводит влияние уровня подготовки и квалификации рабочего персонала (сварщика) к минимуму;
  • бОльшая зона сварки, чем при стыковой сварке, площадь контакта свариваемых труб существенно повышает надежность соединения;
  • возможность соединения труб из разных марок полиэтилена и с разным SDR;
  • отсутствуют ограничения на толщину стенки;
  • удобнее, чем при сварке встык, соединять длинномерные трубы;
  • сварка деталями с ЗН требует меньшей мощности источника энергии, чем сварка встык;
  • подача энергии сварочному аппарату необходима только на время сварки, тогда как при стыковой сварке энергию необходимо подавать в течение всего периода остывания для поддержания требуемого давления осадки;
  • меньший вес и габариты сварочного аппарата по сравнению с аппаратом для стыковой сварки облегчает, упрощает и ускоряет сварку в траншее или котловане, а также транспортировку;
  • отсутствует необходимость ультразвукового контроля стыков;
  • цена сварочного аппарата гораздо ниже цены аппарата для стыковой сварки.
Читать еще:  О сварке нержавейки полуавтоматом (MIG) в среде защитных газов

Недостатки сварки деталями с ЗН:

  • удорожание строительства за счет стоимости деталей с ЗН, особенно при использовании мерных (длиной до 12 м) труб и труб большого диметра (d > 200 мм).

Конструкция муфты с ЗН показана на Рис. 3. Чтобы расплав не вытекал во время сварки в зазоры между трубами и деталью (муфтой) из-за увеличения объема полиэтилена при нагревании, витки ЗН располагают неравномерно вдоль продольного сечения детали. В результате там, где спираль не может расплавить полиэтилен (в центре и по краям детали), образуются так называемые «холодные зоны».

Роль «холодных зон» в процессе сварки заключается в том, что:

  • при движении расплава от более нагретых мест к «холодным зонам» он остывает и твердеет, запирая таким образом остальную часть расплава, который заполняет все пространство между свариваемыми поверхностями;
  • компенсируются небольшие несоосности и углы, возникшие при сборке соединения, а также отклонения поперечного сечения трубы от окружности.
Рис. 3. Устройство муфты с ЗН.
L1 — глубина установки трубы в муфту; L2 — половина длины ЗН;
L3, L4 — длина «холодных зон» внутри муфты; d — наружный диаметр трубы.

Сварка возможна как только деталями с ЗН, так и с одновременным использованием деталей без ЗН, которые соединяют с трубами специальными муфтами с ЗН.

Детали с ЗН могут быть, в зависимости от способа производства, как с открытой внутри детали спиралью ЗН, так и со спиралью ЗН, покрытой тонким слоем полиэтилена (Рис. 4.).

При закрытой спирали передача тепла к трубе несколько замедляется за счет дополнительного слоя полиэтилена между спиралью и трубой.

Преимуществом открытой спирали является быстрый разогрев за счет конвекции и теплового излучения от ЗН и, соответственно, быстрое перекрытие внутреннего зазора расплавом за счет также и того, что деталь при нагреве расширяется внутрь, а труба — наружу.

Детали некоторых фирм-производителей для d ≥ 180 мм имеют внешнее армирование стальной проволокой для увеличения жесткости. Для сварки длинномерных труб рекомендуют применять удлиненные детали с ЗН. В их удлиненных «холодных зонах» происходит выравнивание осевой кривизны труб.

Электрическое сопротивление спирали зависит от вида, диаметра, производителя детали. Величину сопротивления ЗН определяет производитель деталей.

Детали без ЗН (отводы, тройники, редукционные муфты, заглушки и т. п.) называют гладкими или «спиготами».

Основными технологическими параметрами сварки деталями с ЗН являются:

напряжение электрического тока, подаваемого на ЗН (как правило — от 6 до 48 В);

время сварки, в течение которого происходит разогрев ЗН и расплавление полиэтилена (зависит от вида, диаметра и производителя детали);

время охлаждения полученного соединения, в течение которого происходит застывание расплава и образование сварного соединения (зависит от вида и диаметра детали, обычно — от нескольких минут до часа и более).

Время охлаждения сварного соединения в паспорте детали или на штрих-коде должно подразделяться на время охлаждения до перемещения (до 70°С) и до нагружения газопровода давлением.

Таблица 1. Некоторые режимы сварки труб муфтами с ЗН Elofit SDR11 (производства фирмы «Nupigeco», напряжение на муфте 40 В)

Сварка стальных труб: виды и способы

Сварка встык – популярный способ соединения стальных труб в единую систему, предназначенную для транспортировки жидкостей или газов. При монтаже бытовых трубопроводов обычно используют ручную электродуговую или газовую сварку.

Подготовка труб к свариванию

Перед началом процесса необходимо:

  • Определить марку стали, из которой изготовлена труба. В зависимости от марки, определяют технологию и расходные материалы. Свариваются без ограничения (то есть без необходимости в дополнительных подготовительных мероприятиях) изделия из малоуглеродистой и низколегированной стали.
  • Подготовить края в соответствии с ГОСТом 16037. При толщине стенок 3 мм и более изготавливают скос. Подготовку краев осуществляют труборезами, фаскорезами, торцевателями, шлифмашинками. При толщине стенки менее 3 мм скос кромок не требуется. В этом случае оставляют стыковой зазор, равный половине толщины стенки.
  • Проверить угол между стыком и продольной осью трубопровода. Он должен составлять 90°.
  • При соединении сварных стальных труб – обеспечить смещение продольных швов относительно друг друга примерно на 1/3 от длины окружности.

Технологии сварки труб

Ручная электродуговая

Оборудование – сварочный аппарат. Наиболее востребованы мастерами-любителями инверторы – компактные, удобные в применении аппараты, работающие от бытовой одно- или трехфазной сети. Расходные материалы – покрытые штучные электроды, тип которых выбирается, в зависимости от следующих факторов:

  • марка стали;
  • толщина стенки и диаметр трубных изделий;
  • положение в пространстве и условия изготовления стыка.

В зависимости от марки стали, типа и диаметра выбранных электродов, толщины трубной стенки, определяют параметры сварочного тока.

Газовая

В основе этого процесса лежит разогрев краев отрезков газокислородным пламенем и заполнение зазора расплавленной сварочной проволокой. Считается, что шов, полученный газовой сваркой, имеет худшие механические характеристики, по сравнению со швом, полученным электросваркой. Однако для тонкостенной трубной продукции малого диаметра монтаж газосваркой является оптимальным. Для газосварки необходимы:

  • Газовая горелка.
  • Кислород – служит для поддержания горения ацетилена, применяется в баллонах.
  • Ацетилен – горючий газ, который приобретают в баллонах или получают непосредственно на месте монтажа трубопровода в специальных генераторах из карбида кальция и воды. Вместо ацетилена могут применяться и другие горючие газы – пропан, метан, пары керосина.
  • Сварочная проволока, выполняющая функцию сварочного материала. Ее состав зависит от характеристик свариваемого металла.
  • Флюс – порошок или паста. Выполняет защитную функцию.

Виды сварных труб, способы производства, преимущества материала

История труб уходит корнями далеко в прошлое, но первое упоминание о стальных трубных изделиях датируется серединой 19 века. Первые стальные трубные изделия изготовляли с помощью сварки. Этим методом производители пользуются и сегодня, изготовляя половину изделий такого типа от общего производства. Стальная сварная труба находит применение в большинстве отраслей промышленности, так как достойная замена изделиям из стали, полученным сварным методом, в настоящее время не найдена.

Назначение современных стальных труб сварного типа

Даже быстро развивающиеся технологии не позволяют представить, что когда-то появится подходящая замена стальным трубам, которые используются при строительстве разных строений и конструкций или проведении коммуникационных сетей.

Сварные трубные изделия современного изготовления могут быть как универсального назначения (доставка различной всевозможной рабочей среды потребителю), а могут иметь узкую специализацию (газопроводы и нефтепроводы).

Прокладку коммуникационных сетей над землей и под землей невозможно представить без стальных трубных изделий разного диаметра. Они входят в состав сложнейших технологических устройств, различных приспособлений и механизмов. Строительные процессы предполагают использование прочных, но легких элементов армирования, в качестве которых используется стальной трубопрокат. К тому же такие изделия могут выступать в качестве основы при строительстве каркасных конструкций.

Также стоит сказать о трубных изделиях сварного типа, для изготовления которых использовалась нержавеющая сталь. Этот материал характеризуется уникальными эксплуатационными свойствами, благодаря которым предоставляется возможность применения труб в пищевой и химической отрасли, энергетике и фармации. Эстетическая привлекательность поверхности труб из «нержавейки» делает их популярными у современных архитекторов в качестве элементов оформления помещений разного типа.

Сырье для производства сварных труб

В качестве исходного сырья для изготовления стальных трубных изделий большая часть производителей использует металл. Это могут быть листы стали толщиной не больше 5 сантиметров, или стальная лента, имеющая различную толщину и свернутая в рулоны. Современная экономика отдает предпочтение трубным изделиям сварного типа, для производства которых использовалась низколегированная или углеродистая сталь. Ее отличительное свойство – содержание углерода в определенном количестве и минимум легирующих веществ. По количеству углерода определяется тип стали: низкоуглеродистая, среднеуглеродистая и высокоуглеродистая.

Углерод в большом количестве, входящий в состав исходного материала, неоднократно повышает прочностные характеристики сварной трубы при нормальном использовании. Однако параллельно снижаются эластичные свойства изделий, и возрастает степень их ломкость в холоде. Следовательно, большое количество углерода делает материал более хрупким при эксплуатации в холоде, что значительно сужает сферу использования готовой продукции.

Сталь, в которой легирующие вещества содержатся в количестве, не превышающем 2,5%, отличается прочностью независимо от эксплуатационных условий. Трубопрокат из такой стали имеет продолжительный срок службы и меньшую массу при одинаковых условиях. Низколегированная сталь для трубных изделий повышает стоимость готовой продукции, и одновременно увеличивает прочностные характеристики, устойчивость к износу и коррозии. Если сравнивать аналогичные качества труб сварного типа из углеродистой стали, то высокая стоимость трубопроката из низколегированной стали не имеет особой важности.

Для изготовления нержавеющих трубных элементов используется аналогичная сталь. Это материал устойчив к коррозии, прост в обработке, с небольшой массой и привлекательной поверхностью. Труба из нержавеющей стали может быть холодного или горячего проката. В первом случае стальные листы имеют толщину от 0,4 до 5 миллиметров, во втором – от 2 миллиметров до 5 сантиметров.

Разновидности сварных трубных изделий

Производство сварных труб с продольным прямым швом осуществляется посредством метода сварки мест соединения стальных листов. Другими словами стальной лист или лента сворачиваются, а их края сваривают друг с другом. Швы таких изделий прямые и располагаются по всей длине. На трубах большого диаметра делают два шва, так как в ширину стальные листы имеют ограничения.

Читать еще:  сварочный аппарат инвертор Сварог ARC 205 B (Z203)

Спиралешовные трубы производятся из рулонной листовой стали (прочитайте также: «Изготовление труб из листового металла – что необходимо, чтобы сделать самостоятельно»). Трубопрокат этого вида имеет одно неоспоримое преимущество – труб могут выпускаться с диаметральным сечением около 2,5 метров с использованием заготовки равной ширины. Трубопрокат, изготовленный по такой технологии, характеризуется отношением диаметра к толщине стенок более 100.

Спиралешовные трубные изделия производятся с применением более простых механизмов, чем трубы с прямым швом. Однако стоит заметить, что процесс изготовления характеризуется высокой точностью. Спиральный шов имеет еще одно весомое преимущество: при аварийной ситуации не образуется продольная магистральная трещина, которая считается самой опасной деформацией трубопровода.

Следовательно, последствия аварии ликвидировать намного проще. Недостатком спирального шва является его увеличенная длина и, как следствие, дополнительные расходы на сварочные материалы.

Способы изготовления

Труба сварная производится несколькими способами, среди которых наибольшее распространение получили: метод печной сварки, электросварной метод и сварка в защитной газовой среде.

Способ печной сварки

Согласно этой технологии стальные заготовки (штрипсы) подвергаются воздействию высоких температур. Полоска металла, выступающая в качестве заготовки, в специальной туннельной печи нагревается до температуры 1300 0 С. Выходящая из печи заготовка подвергается обдуву направленным потоком воздуха, что приводит к нагреванию боковых кромок до 1400 0 С и очищению их от окалин, способствующих ухудшению качества шва.

Полученную горячую заготовку отправляют на формовочно-сварочный стан, в настройках которого заложен определенный диаметр. Здесь будущее изделие принимает нужную форму. Далее выполняется дополнительный воздушный обдув, и кромки стали свариваются при воздействии высокой температуры и определенного давления.

Штрипсу повторно отправляют в печь, где, проходя через формовочные валики, она подвергается обжатию, способствующему повышению качества сварного шва. Технология печной сварки позволяет получать изделия горячего проката.

Метод электросварки

Изготовление сварных труб с использованием электрической сварки считается самым распространенным способом, так как в результате можно получить трубы большого диаметра, имеющие тонкие стенки, хороший шов и поверхность высокого качества. Существует несколько видов электросварки, но производство трубных изделий, предназначенных для магистрального трубопровода, в большинстве случаев осуществляется методом дуговой сварки под флюсом.

По этой технологии производство делится на несколько этапов. Вначале специальные прокатные станы выполняют формовку холодных стальных листов, в результате этого на выходе получаются трубные заготовки. Процесс изготовления прямошовных труб любого диаметрального сечения подразумевает применение валковой формовки. Чтобы изготовить полуцилиндры или круглые заготовки для прямошовных труб, используют прессовую формовку. Сталь для изготовления спиралешовных трубных изделий проходит процедуру формовки в валково-оправочных или втулочных станах.

Дальнейшее изготовление зависит от вида трубы: используя электродуговую сварку, кромки заготовок сваривают с двух сторон, получая в результате продольный прямой или спиралевидный шов. Далее снимается грант со шва, и труба охлаждается водой. Затем ее отправляют в калибровочный стан, где добиваются соответствия диаметра определенным параметрам по всей длине трубного изделия.

После этого труба подвергается визуальному и ультразвуковому контролю качества швов, проходит специальные гидроиспытания, которые позволяют проверить прочность шва под воздействием высокого давления, аналогичное тому, что будет оказываться в эксплуатационный период. Затем проводится еще одна ультразвуковая проверка, и при отсутствии дефектов трубные изделия отправляют потребителю.

Метод сварки в защитных газах

В большинстве случаев такой технологией пользуются при производстве стальных сварных труб из нержавеющей или высоколегированной стали. У таких металлов под действием стандартной сварки наблюдается карбидизация легирующих элементов, в результате чего отмечается значительное ухудшение качества швов. Решить такую проблему помогает сварка стали в защитной газовой среде с использованием аргона, гелия или углекислого газа.

Такая технология позволяет пользоваться достоинствами и газовой, и электрической сварки. Указанные газы имеют больший удельный вес по сравнению с воздухом, поэтому при попадании в рабочую зону сварки выталкивают его. В результате взаимодействие сварочной ванны и атмосферы полностью исключается. Сварка трубных изделий с использованием защиты газом выполняется посредством вольфрамовых электродов.

Полученные швы отличаются высоким качеством, так как становятся одним целым с изделием. Такая технология гарантирует герметичное соединение стальных элементов и высокие прочностные характеристики готовой продукции. Методом электрической сварки или сварки в защитном газе получают стальные трубы холодного проката.

Преимущества сварных труб

Сварка с применением современных технологий позволяет получать швы высокого качества, которые могут сравниваться по прочности с цельнометаллическим изделием. Это позволяет существенно расширить сферу использования такого трубопроката и выполнять монтаж в таких местах, где ранее допускалось применение только бесшовных материалов. Трубные изделия сварные делают производственный процесс более дешевым, благодаря и технологии производства, и незначительным финансовым расходам.

Сварной трубопрокат отличается утонченной стенкой, чем у бесшовных изделий. Это дает возможность выпускать облегченные трубы и сэкономить расход стали. Более легкие трубные изделия упрощают их транспортировку и монтажные работы, для которых необходимо меньшее число единиц техники и занятых людей. Помимо этого готовая листовая сталь имеет одинаковую толщину в любом месте, следовательно, стенки сварных трубных изделий не будут иметь большие погрешности по толщине.

Сварные трубы – технология, применение, достоинства

ХХI век – это век трубопроводов. Труб для нефте- и газотранспортных артерий требуется много, и одними только бесшовными изделиями не обойдешься. Бесшовные трубы при всех своих многочисленных достоинствах обладают еще и одним очень существенным с точки зрения потребителя недостатком – они дороги в производстве. Между тем, главное достоинство бесшовных труб – способность выдерживать огромные давления – востребована далеко не всегда. Во многих трубопроводных сетях давление в трубах никогда не достигает тех сотен атмосфер, которые делают необходимым использование бесшовных труб. Опять же – технологии обработки металлов не стоят на месте и прочность сварных швов в наше время позволяет сварным трубам держать давление в разы большее, чем тридцать-сорок лет назад.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что сварные трубы сохраняют свои позиции и кое-где даже выигрывают в конкуренции с бесшовными. Во всяком случае, сейчас до половины труб больших диаметров являются сварными. Этого уже достаточно для того, чтобы дополнительно разобраться с тем, какими бывают сварные трубы, какие технологии применяются при их производстве и в каких отраслях экономики их можно использовать наиболее успешно.

Прямо или по спирали?

Как ни странно, но сварные трубы – это довольно «молодой» вид металлических изделий. Первые образцы сварных (точнее даже – кованых) труб появились менее 200 лет назад – в 1824. И только в начале ХХ века для изготовления труб начали применять т.н. «печную» сварку, при которой скрепление раскаленных краев трубы происходит за счет их обжатия валками.

И только с появлением электросварки шовные трубы и делятся на прямошовные и спиралешовные.

Название «прямошовные» говорит само за себя: такой метод изготовления труб связан с тем, что стальную полосу – штрипс – разогревают до придания металлу пластичности и пропускают через два ряда валков, которые сворачивают металл «в трубочку» — так что остается только соединить его края электросваркой.

Это довольно простая и дешевая технология, но при ее использовании возникают некоторые проблемы, а именно:

— для изготовления труб разного диаметра будут необходимы заготовки-штрипсы разной ширины.

— переход на выпуск труб другого диаметра будет требовать переоснащения новыми деталями (прежде всего – валками) всей производственной линии.

— при остывании заготовки в сварном шве будут возникать напряжения, которые существенно снизят его прочность.

— если такая труба все же не выдержит подаваемого по ней давления, то ее разрыв произойдет именно по шву и на всю длину отрезка трубы, что будет создавать дополнительные проблемы при ликвидации аварии.

Другой вариант производства сварных труб – это соединение стальных полос при помощи спиралевидного шва. При таком технологическом варианте сам шов получается гораздо длиннее, чем при прямошовном соединении, но зато появляется целый ряд преимуществ:

— при изготовлении спиралешовной трубы нет необходимости пользоваться заготовками-штрипсами четко определенных размеров; трубу можно сварить из металлической ленты любой ширины

— изменение диаметра выпускаемых труб может быть произведено при помощи простой переналадки производственной линии; достаточно будет просто поменять угол подачи ленты.

— при сварке трубы из металлической ленты не требуется сильно разогревать всю металлическую полосу; это снижает возможность изменения свойств металла при нагреве-охлаждении и уменьшает возможность внутренние напряжения в нем.

— при спиралевидной сварке образовавшийся шов сам по себе становится элементом, придающим дополнительную прочность конструкции

— если такой шов все же не выдерживает и расходится, то расходится не «вдоль», а «наискось», что уменьшает размеры того отрезка трубы, который придется заменить.

Плюсы и минусы сварных или электросварных труб

Разумеется, что все технологические проблемы и энергозатраты при производстве прямо- и спиралешовных труб не идут ни в какое сравнение с теми усилиями, которые производитель должен затратить на производство бесшовных труб. Отсюда и главное достоинство этого вида стального проката – относительная дешевизна.

Другим несомненным достоинством сварных труб является их большой диаметр, который может в 100 и более раз превышать толщину стенок. Это делает трубы более легкими, а значит и удобными при транспортировке. Кроме того, именно большой диаметр сварных труб делает их незаменимыми при строительстве магистральных нефте- и газопроводов.

Технология изготовления прямошовных труб позволяет формировать не только круглые, но и профильные трубы (прежде всего квадратные и прямоугольные).

Эти достоинства в условиях рыночной экономики перевешивают все минусы, но эти минусы все-таки есть. В чем же они состоят?

Во-первых – сварные трубы выдерживают давление на порядок меньшее, чем бесшовные. Об этом можно судить даже по нормам ГОСТов. Если от бесшовных труб с минимальной толщиной стенок ГОСТ требует выдерживать давление в 20 мегапаскалей (то есть около 200 атмосфер), то ГОСТ-10705 предельно допустимым для сварных труб давление в 16 мегапаскалей (160 атмосфер). То есть шовные трубы на 25% менее устойчивы к таким нагрузкам.

Читать еще:  Соблюдение техники безопасности при сварке оцинкованной стали

Во-вторых – сварные трубы, в отличие от бесшовных, не поддаются изгибанию. Если надо изменить направление газо- или водопровода, собранного из сварных труб, то обязательно придется пользоваться фитингами.

В-третьих – сама технология производства сварных труб требует использования таких сортов стали, которые хорошо поддаются сварке – то есть должны изготавливаться из низколегированных углеродистых сталей, сравнительно мало устойчивых к коррозии. Таких, как стали марок 17Г1с и 09Г2С.

Это обстоятельство заставляет производителей сварныхтруб использовать различные способы предотвращения коррозии, к которым относятся:

— оцинковка внутренних и внешних поверхностей (для сталей ст3 и ст20)

— покрытие внешних поверхностей гидроизоляцией

— покрытие внешних поверхностей тепло и гидро-изоляцией

Области применения и ГОСТы

Поскольку главным достоинством (кроме дешевизны) сварных труб является большой диаметр при тонких стенках, то они применяются в бытовых водопроводах, различных металлоконструкциях – но больше всего используются прежде всего в крупных строительных проектах.

Способность сварных труб выдерживать высокое давление жидкости дает возможность использования их для прокладки как магистральных, так и локальных коммуникаций, распределительных веток, местных технических водоводов и в сфере ЖКХ.

Соответственно и стандарты, определяющие их параметры настроены соответственно:

ГОСТ, наименование

ГОСТ 10705-80

ГОСТ 10706-76

ГОСТ 20295-80

Трубы стальные электросварные

Трубы стальные электросварные прямошовные

Трубы стальные электросварные для магистральных нефтегазопроводов

Марки стали

Качественные 08, 10, 20

Качественные 10, 20

Низколегированные 09Г2, 09Г2С, 17ГС, 17Г1С

Выбор марки стали обусловлен классом прочности К34-К60

Размеры (наружный диаметр)

от 10 мм. до 530 мм.

от 478 мм. до 1420 мм.

от 159 мм. до 820 мм.

Области применения электросварных труб

Сооружение трубопроводов общего назначения для холодной и горячей воды, бытового газа

Сооружение трубопроводов подачи воды и теплотрасс

Сооружение магистральных трубопроводов – нефтепроводов и газопроводов высокого давления

Соответственно, правила реализации сварных труб тоже будут зависеть не только от желаний клиента, но и от параметров самих изделий. Внешний диаметр труб варьируется в пределах до1620 мм, а толщина стенок в соответствии с диаметром — до 20 мм.

Классифицируются трубы по внешним геометрическим показателям следующим образом:

1-трубы диаметром менее 70 мм при толщине стенки не менее 3 мм;

2-трубы диаметром от 70 до 219 мм при толщине стенки не менее 4 мм;

3-трубы диаметром более 219 мм при толщине стенки не менее 5 мм.

Сейчас почти все сварные трубы изготавливаются стандартной мерной длины:

— 6 м до 76 диаметра

-11,7 и 12 метров для всех диаметров более 76.

Наиболее востребованными являются стальные электросварные трубы для производства водопроводов, а также электросварная труба ГОСТ 10704 91, используемая для строительства металлических конструкций.

Сварные трубы достаточно универсальны и доступны по цене, но при их выборе нужно быть особенно внимательным в расчетах гидравлической нагрузки.

Видео по теме:

Электросварные стальные трубы: виды и область применения

Первые письменные упоминания о трубопроводах появились на заре цивилизации. В древнем Китае их строили из пустотелых стволов бамбука, для подачи воды с гор в города римляне строили закрытые акведуки, мастера средневековой Европы трубы делали из свинца. Первая труба сварная была изготовлена в середине позапрошлого века и сейчас этим способом производится больше половины трубной продукции.

Область применения сварных труб

Трубопроводы из них работают во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства, агрегатах и механизмах, технологическом оборудовании. Без стальных труб был бы недоступен монтаж подземных коммуникаций. Универсальные разновидности используются для перемещения разнообразных газообразных и жидких веществ. По специализированным трубопроводам перекачивается газ, нефть и продукты, получаемые из нее. Кроме этого труба сварная также используется как силовой элемент при строительстве каркасных сооружений (домов, теплиц, навесов и пр.).

В особую разновидность выделены сварные трубы из нержавеющей стали. Уникальность эксплуатационных параметров позволяет им работать на химических, фармацевтических и предприятиях по производству пищевых продуктов. Благодаря презентабельной внешней поверхности сварные трубы из нержавейки встраиваются в дизайн помещений как декоративные элементы.

Материалы для изготовления

Сварной трубопрокат делается из листовой стали толщиной до 5 см или ленты свернутой рулонами. Для изготовления производителями используется углеродистое или низколегированное железо. В зависимости от процентного содержания углерода сталь подразделяется на низко, средне и высокоуглеродистые сорта. Чем его больше, тем прочнее металл. Однако при отрицательных температурах высокоуглеродистая сталь становится хрупкой, что ограничивает область применения.

У низколегированного металла, содержащего не больше 2,5% легирующих добавок, высокая прочность сохраняется в широком диапазоне температур. Это дает возможность снизить вес за счет уменьшения толщины стенок. Такие сварные трубы дороже, чем из простой стали. Однако за счет уменьшенного износа и повышенной стойкости к коррозии увеличивается срок эксплуатации. Поэтому расходы окупаются с лихвой. Сварные трубы из нержавейки делают из холоднокатаной (толщина 0,4 — 5 мм) или горячекатаной (2 — 50 мм) листовой стали.

Виды и особенности сварных труб

Прямошовные виды делаются из свернутого по окружности металлического листа или ленты с последующим свариванием кромок. Линия соединения проходит вдоль оси. Поскольку ширина листов ограничена изделия большого диаметра сваривают из двух полусфер, накладывая швы на обе стороны.

Для производства спиралешовных разновидностей используется длинная стальная лента в рулонах. Линия сварки проходит по внешней поверхности в виде спирали. Этот способ дает возможность производить изделия диаметром до 2,5 м на одном прокатном стане из материала равномерной ширины. По данной технологии делаются сварные трубы с соотношением диаметра и толщины стенки более 100.

Для производства спиралевидного вида не нужно сложного оборудования используемого при производстве трубы прямой прямошовной. Из достоинств отмечается, что спиральная форма шва не позволяет образоваться длинной продольной трещине при разрыве. Однако из-за повышенной длины шва увеличивается расход материалов для сварки.

Способы изготовления

Сварные трубы делаются по трем технологиям:

  1. Печная сварка. Заготовки, называемые штрипсами, нагреваются в туннельной печи до 1300˚ После выхода из нее производится обдув кромок горячим воздухом, повышающим их температуру до 1400˚C с одновременным сдуванием окалины. Затем заготовку обрабатывают на формовочно-сварочном стане, придавая ей нужную форму. После вторичного обдува кромок горячим воздухом их сваривают между собой. Заготовка еще раз проходит через печь, затем шов для улучшения качества обжимается формовочными валиками. Продукция, производимая по этой технологии, классифицируется как горячедеформированная.
  2. Электросварка. Это самый распространенный метод, так как позволяет делать тонкостенные изделия больших диаметров. Швы накладываются сваркой под флюсом. Трубные заготовки из холодных штрипсов получают на прокатном стане методом валковой формовки. Полусферы для прямошовных видов большого диаметра делаются методом прессовой формовки. Спиралешовные заготовки получают на валково-оправочных или втулочных станах. После сварки кромок на поверхности образуется прямолинейный или шов в форме спирали. После его очистки и водяного охлаждения заготовка переносится на калибровочный стан, где проводится корректировка диаметра по всей длине. Затем проверяют качество шва визуально и ультразвуком, после чего проводят гидроиспытания его прочности. Если после еще одного просвечивания ультразвуком дефектов не обнаружено, электросварные трубы отправляются на склад готовой продукции.
  3. Сварка в среде инертного газа. По данной технологии производятся варианты из легированной и нержавеющей стали. При обычной сварке качество шва из-за карбидизации легирующих добавок происходящей при взаимодействии с кислородом воздуха снижается. Для устранения этого явления место сварки защищается аргоном, гелием, углекислым газом. Шов создается путем плавления электрической дугой присадочной проволоки из того же материала что и труба. Сварка ведется неплавящимся электродом из вольфрама. Продукция, создаваемая по этой и предыдущей технологии, относится к холоднодеформируемым.

Параметры сварных труб

Размеры и допуски отклонения нормируются ГОСТ 10704-91. В зависимости от качественных характеристик сварные трубы подразделяются на четыре класса, в каждом из которых указываются:

  • А — механические характеристики;
  • Б — химический состав;
  • В — механические и химические свойства;
  • Г — величина гидравлического давления.

Толщина стенки в зависимости от диаметра:

  • не меньше 2 мм при диаметре до 3 см;
  • от 3 мм при 3 — 7 см;
  • не менее 4 мм, если диаметр 7 — 15,2 см;
  • от 5 мм, когда размер больше 15,2 см.

В зависимости от внешнего диаметра в диапазоне 10 — 620 мм толщина стенки должна быть 2 — 20 мм.

Длина также зависит от диаметра. Для немерной длины она равна:

  • не меньше 2 м при диаметре до 30 мм;
  • от 3 м — 30 — 70 мм;
  • не менее 4 м — 70 — 152 мм;
  • от 5 м при размере свыше 152 мм.

Для сварных стальных труб мерная длина нормируется в пределах:

  • 5 — 9 м, если диаметр 7 см;
  • 6 — 9 м до 21,9 см;
  • 10 — 12 м до 42,6 см;
  • при диаметре больше 42,6 см устанавливается немерная длина.

Для прямошовных труб указано 2 класса точности:

  • 1 — обрезные с удаленными заусенцами, несоответствие по длине не более 15 мм;
  • 2 — без обработки торцов, несовпадение длины до 10 см.

Преимущества и недостатки

Если сравнивается труба электросварная и бесшовная, то у первой при прочих равных параметрах меньше вес и больше пропускная способность. Это обусловлено тем, что у нее стенки в 2 раза тоньше. Соответственно материалов для производства сварных труб тратится меньше, поэтому стоят они дешевле, чем бесшовные. Поскольку для изготовления используются ровные металлические листы, толщина стенки одинакова по всей площади. К достоинствам относится также расширенный ассортимент — сварные трубы выпускаются диаметром 10 — 2520 мм, а бесшовные — 5 — 550 мм.

Из недостатков отмечается снижение прочности по шву. Независимо от применяемой технологии сварное соединение будет слабее основного металла. Из-за шва, который нарушает гладкость внутренней поверхности, у сварных труб повышается коэффициент шероховатости.

Несмотря на недостатки, сварные трубы успешно заменяют бесшовные виды при прокладке магистральных и коммунальных трубопроводов. Поэтому объем их производства увеличивается. По таким же технологиям делают отводы, сгоны, переходы.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector