Види зварних труб, способи виробництва, переваги матеріалу

Зміст:

Призначення сучасних сталевих труб зварного типу
Сировина для виробництва зварних труб
Різновиди зварних трубних виробів
Способи виготовлення
- Спосіб пічного зварювання
- Метод електрозварювання
- Метод зварювання в захисних газах
Переваги зварних труб

Історія труб сягає корінням далеко в минуле, але перша згадка про сталеві трубні  вироби датується серединою 19 століття. Перші сталеві труби виготовляли за допомогою зварювання. Цим методом виробники користуються і сьогодні, виготовляючи половину виробів такого типу від загального виробництва. Сталева зварна труба знаходить застосування в більшості галузей промисловості, оскільки гідна заміна виробів зі сталі, отриманим зварним методом, ще не знайдена.


Призначення сучасних сталевих труб зварного типу

Навіть швидкий розвиток технологій не дозволяє уявити, що колись з'явиться відповідна заміна сталевих труб, які використовуються при будівництві різних будівель і конструкцій або проведення комунікаційних мереж.

Зварні труби сучасного виготовлення можуть бути як універсального призначення (доставлення різного робочого середовища споживачеві), так і можуть мати вузьку спеціалізацію (газопроводи та нафтопроводи).


Прокладання комунікаційних мереж над землею і під землею неможливо уявити без сталевих трубних виробів різного діаметра. Вони входять до складу складних технологічних пристроїв, різних пристосувань і механізмів. Будівельні процеси припускають використання міцних, але легких елементів армування, таких як сталевий трубопрокат. До того ж такі вироби можуть виступати як основа при будівництві каркасних конструкцій.

Також варто сказати про трубних виробах зварного типу, для виготовлення яких використовувалася нержавіюча сталь. Цей матеріал характеризується унікальними експлуатаційними властивостями, завдяки яким надається можливість застосування труб в харчовій та хімічній галузі, енергетиці та фармації. Естетична привабливість поверхні труб з «нержавійки» робить їх популярними у сучасних архітекторів як елементи оформлення приміщень різного типу.

Сировина для виробництва зварних труб

Як вихідну сировину для виготовлення сталевих трубних виробів велика частина виробників використовує метал. Це можуть бути листи сталі завтовшки не більше 5 сантиметрів, або сталева стрічка, що має різну товщину і згорнута в рулони. Сучасна економіка віддає перевагу трубним виробам зварного типу, для виробництва яких використовувалася низьколегована або вуглецева сталь. Її відмітна властивість – вміст вуглецю в певній кількості та мінімум легувальних речовин. За кількістю вуглецю визначається тип сталі: низьковуглецевий, середньовуглецевий і високовуглецевий.

Вуглець у великій кількості, що входить до складу вихідного матеріалу, неодноразово підвищує міцнісні характеристики зварної труби при нормальному використанні. Однак паралельно знижуються еластичні властивості виробів, і зростає ступінь їх ламкості в холоді. Отже, велика кількість вуглецю робить матеріал більш крихким при експлуатації в холоді, що значно звужує сферу використання готової продукції.


Сталь, в якій легувальні речовини містяться у кількості, що не перевищує 2,5%, відрізняється міцністю незалежно від експлуатаційних умов. Трубопрокат з такої сталі має тривалий термін служби та меншу масу при однакових умовах. Низьколегована сталь для трубних виробів підвищує вартість готової продукції, і одночасно збільшує міцнісні характеристики, стійкість до зносу і корозії. Якщо порівнювати аналогічні якості труб зварного типу з вуглецевої сталі, то висока вартість трубопрокату з низьколегованої сталі не має особливого значення.

Для виготовлення нержавіючих трубних елементів використовується аналогічна сталь. Цей матеріал стійкий до корозії, простий в обробці, з невеликою масою і привабливою поверхнею. Труба з нержавіючої сталі може бути холодного або гарячого прокату. У першому випадку сталеві листи завтовшки від 0,4 до 5 міліметрів, у другому – від 2 міліметрів до 5 сантиметрів.

Різновиди зварних трубних виробів


Порада: Використовуйте наші будівельні калькулятори онлайн, і ви виконаєте розрахунки будівельних матеріалів або конструкцій швидко та точно.

Виробництво зварних труб з поздовжнім прямим швом здійснюється за допомогою методу зварювання місць з'єднання сталевих листів. Іншими словами сталевий лист або стрічка згортаються, а їх краї зварюють один з одним. Шви таких виробів прямі та розташовуються по всій довжині. На трубах великого діаметра роблять два шви, оскільки в ширину сталеві листи мають обмеження.

Спіралешовні труби виготовляються з рулонної листової сталі. Трубопрокат цього виду має одну незаперечну перевагу – труби можуть випускатися з діаметральним перетином близько 2,5 метрів з використанням заготівлі рівної ширини. Трубопрокат, виготовлений за такою технологією, характеризується відношенням діаметра до товщини стінок понад 100.


Спіралешовні труби виробляються з використанням більш простих механізмів, ніж труби з прямим швом. Проте варто зауважити, що процес виготовлення характеризується високою точністю. Спіральний шов має ще одну вагому перевагу: при аварійній ситуації не утворюється поздовжня магістральна тріщина, яка вважається найбільш небезпечною деформацією трубопроводу.

Отже, усунути наслідки аварії набагато простіше. Недоліком спірального шва є його збільшена довжина і, як наслідок, додаткові витрати на зварювальні матеріали.

Способи виготовлення

Труба зварна проводиться кількома способами, серед яких найбільше розповсюдження одержали: метод пічного зварювання, електрозварювальний метод і зварювання в захисному газовому середовищі.

СПОСІБ ПІЧНОГО ЗВАРЮВАННЯ

Згідно з цією технологією сталеві заготовини (штрипси) зазнають впливу високих температур. Смужка металу у спеціальній тунельній печі нагрівається до температури 13000С. З печі заготовина піддається охолодженню спрямованим потоком повітря, що призводить до нагрівання бічних крайок до 14000С і очищенню їх від окалин, які сприяють погіршенню якості шва.


Отриману гарячу заготівлю відправляють на формовочно-зварювальний стан, в налаштуваннях якого закладений певний діаметр. Тут майбутній виріб приймає потрібну форму. Далі виконується додатковий повітряний обдув, і крайки сталі зварюються при впливі високої температури та певного тиску.

Штрипсу повторно відправляють у піч, де, проходячи через формувальні валики, вона піддається обтисненню, що сприяє підвищенню якості зварного шва. Технологія пічного зварювання дозволяє отримувати вироби гарячого прокату.

МЕТОД ЕЛЕКТРОЗВАРЮВАННЯ

Виготовлення зварних труб з використанням електричного зварювання вважається найпоширенішим способом, оскільки в результаті можна отримати труби великого діаметра, що мають тонкі стінки, гарний шов і поверхню високої якості. Існує кілька видів електрозварювання, але виробництво труб, призначених для магістрального трубопроводу, в більшості випадків здійснюється методом дугового зварювання під флюсом.

За цією технологією виробництво поділяється на кілька етапів. Спочатку спеціальні прокатні стани виконують формування холодних сталевих листів, в результаті цього на виході виходять трубні заготовини. Процес виготовлення прямошовних труб будь-якого діаметрального перерізу передбачає застосування валкового формування. Щоб виготовити напівциліндри або круглі заготовини для прямошовних труб, використовують пресове формування. Сталь для виготовлення спіралешовних трубних виробів проходить процедуру формування в валково-оправочних або втулкових станах.


Подальше виготовлення залежить від виду труби: використовуючи електродугове зварювання, крайки заготовин зварюють з двох сторін, отримуючи в результаті поздовжній прямий або спіралеподібний шов. Далі знімається грант зі шва, і труба охолоджується водою. Потім її відправляють у калібрувальний стан, де домагаються відповідності діаметра певним параметрам по всій довжині труби.

Після цього труба піддається візуальному та ультразвуковому контролю якості швів, проходить спеціальні гідровипробування, які дозволяють перевірити міцність шва під впливом високого тиску, аналогічне тому, що буде надаватися в експлуатаційний період. Потім проводиться ще одна ультразвукова перевірка, і при відсутності дефектів труби відправляють споживачу.

МЕТОД ЗВАРЮВАННЯ В ЗАХИСНИХ ГАЗАХ

В більшості випадків такою технологією користуються при виробництві сталевих зварних труб з нержавіючої або високолегованої сталі. У таких металів під дією стандартного зварювання спостерігається карбідизація легувальних елементів, у результаті чого відзначається значне погіршення якості швів. Розв'язувати таку проблему допомагає зварювання сталі в захисному газовому середовищі з використанням аргону, гелію або вуглекислого газу.


Така технологія дозволяє користуватися перевагами і газового, і електричного зварювання. Зазначені гази мають більшу питому вагу у порівнянні з повітрям, тому при попаданні в робочу зону зварювання виштовхують його. В результаті взаємодія зварювальної ванни та атмосфери повністю виключається. Зварювання трубних виробів з використанням захисту газом виконується за допомогою вольфрамових електродів.

Отримані шви відрізняються високою якістю, оскільки стають одним цілим з виробом. Така технологія гарантує герметичне з'єднання сталевих елементів і високі міцнісні характеристики готової продукції. Методом електричного зварювання або зварювання в захисному газі отримують сталеві труби холодного прокату.

Переваги зварних труб

Зварювання із застосуванням сучасних технологій дозволяє отримувати шви високої якості, які можуть порівнюватися по міцності з суцільнометалевим виробом. Це дозволяє суттєво розширити сферу використання такого трубопрокату і виконувати монтаж в таких місцях, де раніше допускалося застосування тільки безшовних матеріалів. Труби зварні роблять виробничий процес дешевшим, завдяки і технології виробництва, і незначних фінансових витрат.

Зварний трубопрокат відрізняється більш витонченою стінкою, ніж у безшовних виробів. Це дає можливість випускати полегшені труби та заощадити витрати сталі. Більш легкі труби спрощують їх транспортування та монтажні роботи, для яких необхідно менше число одиниць техніки та зайнятих людей. Крім цього готова листова сталь має однакову товщину в будь-якому місці, отже, стінки зварних трубних виробів не будуть мати великі похибки по товщині.