Технологический процесс производства труб кратко

Обновлено: 08.07.2024

Бесшовные трубы изготавливаются из монолитного металла, цельный корпус не имеет швов и других соединений. Это повышает устойчивость к перепадам давления и действиям агрессивных сред, увеличивает стойкость к разрывам.

Главное преимущество этой категории — герметичность, кроме этого исключаются все неблагоприятные факторы, связанные со сварным соединением: остаточные напряжения, микроскопические неровности и наплывы. По бесшовной технологии выпускают толстостенный и тонкостенный трбопрокапрокат: от 0,3 до 75 мм. Для получения равноценных показателей прочности требуется меньшее количества сырья, чем в производстве прямошовных аналогов, следовательно снижается вес конструкций. Изделия с большой толщиной стенки имеют повышенный запас стойкости к механическим воздействиям.

Стальные бесшовные трубы классифицируют по способу производства:

Горячекатаные;
Холоднокатаные;
Цельнотянутые.

Повышенная устойчивость к внутренним и внешним нагрузкам;
Снижение металлоемкости;
Стойкость к коррозии за счет отсутствия микродефектов, присущих сварным швам;
Абсолютное исключение завоздушивания среды.
Отличная обрабатываемость при изготовлении гнутых деталей: отводов, змеевиков.

Несмотря на преимущества, применение не всегда оказывается целесообразным. В коммунальных сетях практически отсутствуют нагрузки, которые не может выдержать недорогой электросварной прокат. Затраты на производство являются основной причиной, по которой повсеместное использование ограничивается. Пока ни одна из применяемых технологий не позволяет выпускать изделия с диаметром более 550 мм. Этого не всегда достаточно для обеспечения требований к пропускной способности в магистральных линиях.

Техника безопасносности запрещает использование трубного проката с цельным корпусом для транспорта взрывчатых и пожароопасных веществ.

Виды бесшовных труб

Горячекатаные

Так как производство обычно включает несколько операций, технологический процесс организуют с помощью автоматических линий. Заготовкой для горячекатаной продукции служит слиток. Производственный цикл состоит из следующих этапов:

Разогрев заготовки в кольцевой печи;
Прошивка (прокалывание);
Раскатка гильзы, заготовка принимает цилиндрическую форму;
Обкатка до параметров трубы;
Калибровка, редуцирование (когда нужна небольшая толщина стенки);
Охлаждение;
Стабилизирующий отжиг.

Структура металла при горячей обработке сохраняет пластичность и ударную вязкость, при эксплуатации такой трубопровод гасит вибрации, выдерживает значительный вес грунта.

Холоднодеформированные

Холоднодеформированный трубопрокат изготовить сложнее. Сталь без нагрева обрабатывается медленнее, циклы раскатки перемежаются со стабилизирующей термообработкой, очисткой, сушкой в специальной камере, нанесением смазок.

Заготовкой служит отцентрованная цилиндрическая форма (гильза). Для раскатки чаще всего используют трехвалковые станы. Валки размещаются с уклоном, от величины угла зависят параметры будущего изделия. Учитывается предел прочности сплава, при котором дальнейшая деформация невозможна без разрывов. Несмотря на то, что технологию называют холодной, от трения сталь разогревается до значительных температур.

При холодной деформации структура металла вытягиваются в направлении приложения усилий, во время термообработки происходит рекристаллизация, зерна измельчаются и строение снова становится однородным. Таким образом, прочность закладывается на молекулярном уровне, при этом число повторяющихся циклов может достигать 17. Технические условия регулируются регламентом ГОСТ P 54159-2010, типоразмеры приведены в ГОСТ 8734-75.

К холоднодеформируемому сортаменту применяют дополнительную классификацию по толщине стенки:

Особотонкостенные — до 0,5 мм.;
Тонкостенные — до 1,5 м
Толстостенные — отношение наружного диаметра к толщине стенки не более 6;
Особотолстостенные — отношение наружного диаметра к толщине стенки от 6 до 12,5.

Холодным методом производят трубопрокат малого веса и высокой точности, в том числе капиллярные трубки. Готовые полуфабрикаты используют для монтажа трубопроводных систем, контуров теплообменного оборудования, изготовления змеевиков и различных деталей.

Производство холоднодеформированных труб

Цельнотянутые

Цельнотянутые трубы часто путают с остальной бесшовной продукцией, но их нельзя отнести к горячекатаным или холоднокатаным. Специальные болванки нагревают и протягивают через стан, раскатывающие станки не применяются. Изделия отличаются незначительным тепловым удлинением, используются для поставок пара, в авиации, атомной промышленности и других узкоспециальных областях. Учитывая специфическое назначение, для углеродистых сталей сразу предусматривают коррозионно-стойкие покрытия.

Сферы применения

Основная функция бесшовной трубы — транспортировка сред под давлением или работа с особо-опасными веществами, когда протечки или разрывы могут угрожать безопасности людей или нанести вред экологии. Каждый вид имеет свои достоинства и технические параметры.

Технология производства горячекатаного проката самая простая, металлопродукция универсальна и используется во всех отраслях промышленности.

В городских инженерных сетях: толстостенные изделия выдерживает нагрузки грунта, сокращают теплопотери;
Передача горячих сред любого назначения;
Транспортировка газа, нефти, организация технологических и промысловых трубопроводов;
В качестве свай, столбов, опорных элементов, обсадных труб;
Для изготовления тройников, отводов для трубопроводных систем;
Детали агрегатов, котельных установок, автомобилей.

Цельнотянутый трубопрокат — самый дорогой и металлоемкий, толщина стенок может достигать 10% от диаметра. Основное отличие — низкое тепловое расширение. Продукция используется при прокладке магистральных и технологических трубопроводов в энергетическом секторе, нефтеперерабатывающей промышленности и других отраслях.

Холоднокатаные полуфабрикаты отличаются высокой точностью, малым весом, могут быть тонкостенными и толстостенными. Область применения довольно широка. Благодаря однородной структуре металла трубы легко справляются с перепадами напора, идеально-ровная внутренняя поверхность увеличивает пропускную способность и повышает коррозионную стойкость. Единственное ограничение: плохая устойчивость к ударным и растягивающим нагрузкам.

Технологические трубопроводы на пищевых и промышленных производствах;
Гидравлические установки, теплообменное оборудование;
Приборостроение, например капиллярные трубки применяют в аппаратах дозирования;
Змеевики, спирали, поршневые механизмы;
Приборы экспериментальных лабораторий;
Авиация и судостроение: ценится высокая прочность и небольшой вес;
Выхлопные системы автомобилей, дымоходы печного оборудования;
Металлоконструкции, перила, ограждения.

При транспортировке питьевой воды, в химической промышленности и на пищевых предприятиях, предъявляют особые требования к химическому составу: ограничивается содержание вредных примесей и элементов, вступающих в реакции с конкретными средами.

Способы монтажа и соединения

Монтаж трубопроводов принципиально не отличается от возведения конструкций из прямошовных аналогов. Сварное соединение наиболее надежно и применяется для систем с высоким давлением, при работе с кислотами и щелочами. Для сред низкой агрессивности с температурой до 100 С⁰ допускается крепление на резьбе, но при вибрационных воздействиях возможно самопроизвольное отвинчивание.

Сварка: выбор метода зависит от технических параметров;
Резьба: если позволяет толщина металла нарезается производителем или на токарном станке, для герметизации применяют уплотнители.

Особотонкостенные (до 20 мм) — газовая сварка. Аппараты малой мощности не вызывают перегрева и позволяют выполнить аккуратный шов даже новичку.
Тонкостенные (от 20 мм) — электросварка встык;
Толстостенные — электросварка после снятия V-образной фаски.

Для организации разводки применяются приварные и резьбовые фасонные детали, направление изменяют трубогибами. Для инженерных сетей с давлением до 250 кгс/см² можно использовать воротниковые фланцы.

Нередко бесшовные трубы изготавливают из нержавеющих сталей, специальных сплавов и цветных металлов. В таком случае монтаж проводят в соответствии с технической документацией, подбирают способ и режимы сваривания, электроды. При выборе методов сварки учитывают назначение трубопровода: для некоторых систем крайне важна химическая стойкость шва, для других — термостойкость.

Трубы — это изделия, которые представляют собой вид замкнутого сварного профиля с постоянным сечением. Из них формируют различные коммуникационные системы. Кроме этого, их используют и в других всевозможных целях в строительстве (например, трубный фундамент). На сегодняшний день существует множество разновидностей труб по материалу изготовления. Все они отличаются по способу производства и назначению.

Производство каждого типа труб имеет свою технологию и особенности

Сферы использования разных типов труб

До недавних пор материалом для труб служили различные металлы. Стальные, чугунные, медные и прочие изделия широко использовались в коммуникациях и других областях. Однако с развитием промышленных технологий стали появляться изделия, выполненные из различных полимерных соединений, что привело к большим изменениям в этом сегменте рынка.

Пластиковые трубы имеют ряд неоспоримых преимуществ перед металлическими аналогами: производство и стоимость таких изделий дешевле, отличаются высокими антикоррозийными показателями и имеют долгий срок службы. Они просты в транспортировке и монтаже и имеют эстетичный внешний вид.

Однако использование пластмассовых труб не всегда возможно из-за тех или иных обстоятельств. Как пример, применение изделий из полимерных материалов для хозяйственных газопроводов категорически запрещено. Это связано с тем, что конструкция, транспортирующая газ, должна отличаться высокими прочностными характеристиками. Поэтому газопроводы внутри помещений монтируются только из металлических труб.

Для устройства магистралей, работающих в экстремальных условиях, можно применять только трубы, изготовленные из стали

Обратите внимание! Во всех случаях, когда необходима высокая прочность коммуникации, используют металлические детали. Это связано с тем, что, несмотря на все свои плюсы, пластиковые изделия не могут похвастаться очень высокой прочностью. Изготовление трубопроводов, которые требуют определённых технических характеристик по ГОСТу, из таких изделий запрещено.

В зависимости от назначения можно выделить основные эксплуатационные области этих изделий:

по трубам осуществляется транспортировка различных сред. Агрегатное состояние среды может быть жидким или же газообразным;
использование в качестве защитного кожуха для различных коммуникаций. Наиболее часто их используют для защиты кабелей и различной проводки;
использование в качестве опор магистральных трубопроводов;
для бурения и укрепления скважин;
для водопроводов (хозяйственных и технических);
для газопроводов;
для канализационных коммуникаций;
для дымоходных конструкций;
для вентиляционных систем.

Можно перечислить лишь наиболее распространённые способы использования различных труб. Однако это далеко не все области, в которых применяются коммуникации из этих изделий.

Виды труб

Разновидностей труб для трубопроводов огромное множество. Они могут отличаться по способу производства, материалу, форме сечения и т. д. Производство труб осуществляется только на промышленном оборудовании, которое позволяет достичь высоких показателей качества продукции.

Производство трубных изделий — сложный процесс, который может проходить только в промышленных условиях

В зависимости от материала, использованного для производства трубы, выделяют несколько основных видов этих изделий:

металлические;
пластмассовые;
керамические;
стеклянные;
бетонные.

Несмотря на тот факт, что трубопроводы могут производиться из различных материалов, наиболее популярными являются изделия из металла и пластика, а также их комбинированные аналоги (металлопластиковые).

По форме сечения выделяют 4 основных вида труб:

с круглым сечением;
с прямоугольным сечением;
с квадратным сечением;
с овальным (овоидным) сечением.

Наиболее популярными являются изделия, которые имеют круглое сечение. Востребованность таких изделий обусловлена тем, что круглая форма не влияет отрицательно на пропускные показатели. Технологии производства разных видов труб отличаются. Это связано с тем, что каждый материал требует индивидуального подхода.

На сегодняшний день значительную часть рынка занимают трубы, производимые из различных полимеров

Технологии производства металлических труб

Изготовление металлических труб, несмотря на растущую популярность полимерных изделий, является очень востребованным на сегодняшний день. Без металлических труб сложно представить многие сферы человеческой жизни. Такие изделия различают по двум основным факторам: показателю сечения и предназначению.

Диаметр металлопрокатных труб колеблется от 30 до 530 мм, а их длина может составлять от 4 до 12 м. Сечение может иметь разную форму. Наиболее популярными материалами, из которых изготавливают металлические трубопроводы, являются: сталь, чугун, медь. Однако самыми востребованными считаются стальные изделия. Крупные металлургические комбинаты занимаются производством металлических изделий, имеющих разные технические характеристики. Для того чтобы изготовить металлическую трубу используют специально оборудование — трубопрокатные станки.

Рассмотрим три основных метода, с помощью которых производят металлические трубы:

электросварной.
горячекатаный;
холодный деформационный.

Сварные изделия классифицируются по способу сварки на:

прямошовные, произведённые с помощью высокочастотной сварки;
прямошовные, произведённые с помощью электродуговой сварки;
изделия с винтообразным швом.

Стальные сварные трубы могут иметь спиралевидный шов, такие изделия прочнее, тем прямошовные

Технология производства, подразумевающая сваривание, является очень популярной и включает в себя 3 основных этапа:

Сварку свёрнутого в рулон металлического листа.
Профилирование.
Калибровка.

Важно! На каждом этапе изготовления металлических труб в обязательном порядке проводится необходимый контроль качества. Кроме этого, готовые детали проходят проверку, которая сравнивает показатели прочности и герметичности с нормами ГОСТ.

Показатели наружного сечения прямошовных изделий варьируются от 14 до 120 мм, а детали с винтообразным швом могут иметь наружный диаметр до 1500 мм.

Второй популярный способ, посредством которого изготавливают металлические изделия — горячекатаный. Он включает в себя такие этапы:

Подогрев заготовки до нужной температуры.
Прошивка.
Прокатка.

Толщина стенок такого металлопроката варьируется от 25 до 45 мм. Использование горячекатаного метода требует соблюдения всех необходимых технических требований. Продукция, выпускаемая любым из способов, регламентируется ГОСТом.

Метод холодной прокатки подразумевает использование прокатного станка, оснащенного вальцами, которые и формируют трубу

Метод холодной деформации включает в себя:

Для этого метода используется горячекатаная заготовка. Холодная деформация позволяет уменьшить площадь поперечного сечения и увеличить степень вытягивания (приблизительно в 9 раз). Показатель наружного сечения в этом случае может быть от 20 до 140 мм, а толщина стенки — 0,5–12 мм.

Технология производства пластиковых труб

Изготовление трубопроводов из пластика подразумевает использование определённого полимера, который перерабатывают и после, придают ему нужную форму. Нужное сырьё первую очередь подготавливают к переработке, а затем производят из него детали для трубопроводов необходимой конфигурации. Метод, с помощью которого из первичного сырья выполняют детали для трубопроводов, называется экструзией.

Рассмотрим основные этапы производства пластиковых труб:

Подготовка. Этот этап включает в себя перемешивание и измельчение сырья.
Подогрев. На этом этапе полимерную массу пропускают через несколько температурных камер, что позволяет выполнить нагрев постепенно.
Формирование заготовки. Оно производится в специальном оборудовании — экструдере. Подогретое сырье закачивается в камеру экструдера, где проходит через формирующий элемент — фильеру.
Охлаждение. Охлаждают полученную заготовку с помощью горячей воды.
Калибровка. На этой стадии деталь подвергается обработке в вакуумном калибраторе, после чего она приобретает окончательный размер и форму.

Полезная информация! От типа начального сырья зависит, какие характеристики будут у детали. А также то, в какой области она будет эксплуатироваться.

На сегодняшний день пластиковая продукция представлена несколькими основными полимерами:

полипропилен (ПП);
поливинилхлорид (ПВХ);
полиэтилен (ПЭ).

Обзор полимерных материалов

Полипропилен. Полипропиленовые трубы могут быть изготовлены из такого сырья:

Первый материал получается путём сополимеризации пропилена и этилена в нужных пропорциях. На выходе получаются белые гранулы, которые маркируются PPRC. Из таких гранул изготавливают трубы и фитинги. Как правило, такой метод используют европейские компании. Из комбинации ПП с гомополимером изготавливают канализационные трубы и различные комплектующие элементы к ним. Такой материал отличается низкой прочностью и подходит только для монтажа внутренних безнапорных (самотёчных) канализационных коммуникаций.

Поливинилхлорид. Сырьё, которое используют для производства ПВХ труб, представляет собой гранулированный полимер, с различными добавками:

катализаторами, которые влияют на скорость реакции полимеризации;
ингибиторами, замедляющие ненужные процессы;
стабилизаторами, позволяющие добиться нужных технических характеристик конечного изделия;
пластификаторами, которые придают пластичность деталям;
красителями, позволяющие получить деталь нужной окраски.

Промышленность не стоит на месте и технологии производство постоянно усовершенствуются. Не так давно в производстве труб из ПВХ стали использовать двухосноориентированый метод, который может быть двух типов:

двухстадийный периодический;
однолинейный.

ПЭ трубы чаще всего производятся из полиэтилена низкого давления (ПНД)

Полиэтилен. Такая продукция по большему счёту представлена полиэтиленом низкого давления (ПНД). Для того чтобы получить такую трубу, используют специальное сырьё. Оно может быть двух марок:

Изделия из этих материалов отличаются довольно высокой прочностью, что позволяет расширить их эксплуатационную область.

Производство керамических труб

Технология производства керамических труб включает в себя то же оборудование, что и при выполнении кирпича. На глиноформирующем оборудовании выполняется вакуумная обработка и уплотнение материала. Такой способ можно считать пластичной формировкой.

Сам процесс состоит из нескольких этапов:

Размол глины, в результате чего разбиваются нежелательные комья;
Подмешивание специальных добавок, которые влияют на прочностные характеристики конечного изделия;
Подготовка материала для формирования деталей;
Формирование детали.
Формирование соединительного элемента — раструба.
Обрезка детали до получения необходимой длины.
Сушка детали.
Обжиг глиняной трубы.
На последнем этапе на изделия наносят специальную глазурь.

Процесс сушки выполняется в специальных сушилках, которые называют туннельными. Обжиг, в свою очередь, проводится в туннельной печи. Глазуровка выполняется посредством погружения глиняного изделия в бассейн с глазурью.

Производство бетонных труб

Изготовление трубопроводов из бетона проводится с использованием нескольких технологий. Рассмотрим их:

метод с использованием центрифуги;
виброформирование;
радиальное прессование;

Наиболее популярным методом считается виброформирование. Это связано с тем, что такой способ имеет ряд преимуществ:

высокая скорость уплотнения бетона;
однородность материала;
трубы, произведённые с помощью виброформирования, отличаются высокими прочностными характеристиками;
такое производство можно полностью автоматизировать.

Процесс центрифугирования подразумевает использование специальной центрифуги. Бетон, во время вращения формы, равномерно распределяется по её внутренним стенкам, тем самым сформировывая трубу.

Полезная информация! Наиболее качественная продукция получается при комбинировании методов (например, совмещение центрифугирования с вибропрессованием).

Бетонные трубы выпускаются в очень широком ассортименте и такие изделия пользуются популярностью во многих сферах строительства

Радиально-прессовый метод проходит с использованием пресса, который вращается в радиальном направлении, распределяя и прессуя бетон. Кроме этого, в процессе вращения происходит затирка внутренних стенок детали.

Производство стеклянных труб

Изготовление стеклянных труб производится посредством механизированных методов. Ручные способы, которые были очень популярны ранее, вытеснены новейшими методами.

Существует три основных способа, с помощью которых выполняются стеклянные трубы:

Изделия с показателями сечения до 50 мм изготавливаются с помощью горизонтального вытягивания (ГВТ).
Детали с показателями сечения больше 50 мм производят с помощью вертикального вытягивания вверх.
Детали с показателями сечения больше 50 мм выполняют с помощью вертикального вытягивания вниз.

Стекла, которые используют для изготовления труб, как правило, варят в ванных печах. Работа таких печей отличается непрерывностью процесса.

Разнообразие труб позволяет выбрать изделие, максимально подходящее не только по техническим параметрам, но и цене. Благодаря новым технологиям и материалам можно значительно снизить затраты на монтаж как промышленных, так и бытовых трубопроводов.

Читайте также: