Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

Каким образом и из каких заготовок производится холоднодеформированная бесшовная труба? Для чего она нужна и чем отличается от электросварных труб в плане эксплуатационных характеристик? Каким нормативным документам подчиняется производство?

Давайте вместе постараемся найти ответы.

Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

Наш герой крупным планом.

Особенности и область применения

Для начала выясним, для чего вообще нужны бесшовные трубы (читайте также статью “Прозрачная труба: материалы и характеристики”).

Увы, придумать им применение при монтаже своими руками сантехники или любого другого домашнего оборудования довольно проблематично. Цена изделий слишком высока, а прочность заведомо избыточна для любых разумных целей.

Если коротко, то они востребованы там, где нужна экстремальная прочность (прежде всего – на разрыв). Альтернативная технология, куда более дешевая и технологичная – производство сварных труб – имеет существенный недостаток.

Несмотря на все методы контроля, шов всегда будет слабым местом: при превышении предела прочности трубопровод будет рваться именно по его линии.

Уточним: все электросварные трубы не стоит валить в общую кучу. Качество и прочность шва сильно различаются в зависимости от выбранной технологии; так, высокочастотная сварка дает худшее качество шва по сравнению с электродной в аргоновой среде.

Приведем несколько примеров областей применения бесшовных труб.

  • Насосно-компрессорные трубопроводы, служащие для перекачки нефти и газового конденсата под высоким давлением.
  • Обсадные колонны нефтяных скважин.
  • Трубопроводы для поддержания внутрипластового давления при разработке подземных месторождений.
  • Стенки баллонов со сжатым газом.
  • Гидравлические цилиндры.

Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

Гидроцилиндры подъема молота для сваебойной машины. Внутреннее давление в процессе работы исчисляется сотнями атмосфер.

Комбинируя марку стали и  толщину стенок, можно получить трубы с характеристиками, удовлетворяющими практически любым требованиям к прочности.

Технология производства

Заготовки для производства – так называемые передельные трубы, которые производятся методом горячей деформации из цилиндрических заготовок – штанг. Штанга выдерживается в печи до температуры, при которой сталь делается пластичной, и превращается в полый цилиндр – гильзу – на так называемом прошивном стане.

Упрощенно говоря, ее дальнейшая обработка сводится к прокатке на группе последовательных вальцов с постепенно уменьшающимся размером на стационарной или вращающейся оправке. Ключевое отличие от горячекатаных труб – в том, что, в отличие от них, холоднодеформированные проходят основные операции при температуре ниже отметки рекристаллизации.

Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

Схема производственного цикла.

Как выглядят основные этапы производства?

  • Нарезка заготовок на отрезки мерной длины.
  • Химическая обработка, необходимая для удаления с поверхности ржавчины и окалины. Для углеродистых сталей используются растворы кислот (серной и соляной), для легированных – расплав едкого натра с окислителем NaNO3. После травления заготовки последовательно промываются горячей водой в ванне, затем струей холодной воды под давлением, после чего 20-30 минут сушатся при температуре 150 – 180С.
  • Заготовки отправляются в ванны со смазкой и технологическими покрытиями, которые снижают потери на трение при дальнейшей обработке.
  • Затем передельные трубы попадают на стан ХПТ (холодной прокатки труб), где в процессе прокатки уменьшается толщина их стенок. Калибровочные валки одновременно несколько увеличивают длину заготовки.
  • Дальнейшая обработка включает правку, подрезку торцов, калибровку в редуцирующих валках или волочение в кольцевом калибраторе. Труба окончательно формируется, превращаясь в изделие с идеальной геометрией и заданным диаметром.
  • Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

    Калибровка методом волочения.

  • Последний этап перед прохождением контроля качества – термообработка. При отпуске (нагреве до температуры на 50 градусов выше точки рекристаллизации) с последующим постепенным остыванием снимаются накопившиеся внутренние напряжения материала, увеличиваются его пластичность и вязкость.
  • Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

    Термообработка – последний этап производства.

    Нормативные документы

    Перечень

    Вот перечень стандартов, согласно которым производятся бесшовные трубы холодной деформации:

    Документ Содержание
    ГОСТ 8734-75 Сортамент изделий
    ГОСТ 8733-74 Технические требования к производству

    Что любопытно, на сайтах многих дилеров продукции трубопрокатных предприятий встречаются откровенная дезинформация. В списках нормирующих производство документов упоминаются несуществующие или неактуальные стандарты.

    Приведем несколько примеров.

    • ГОСТ 8733-87 на стальные бесшовные трубы – актуализированная версия стандарта за номером 8733-74. Вскоре после принятия документ был отменен и в настоящее время не используется.
    • ГОСТ 8734-78 на стальные бесшовные трубы никогда не существовал. Его номер представляет собой смешение 8732-78, содержащего сортамент труб горячей деформации, и упомянутого выше 8734-75.
    • Аналогично, трубы стальные бесшовные по ГОСТу 8733-75 – явное смешение соответствия продукции стандартам 8733-74 (техусловия) и 8734-75 (сортамент).
    • Трубы стальные бесшовные по ГОСТу 8732-75 тоже не существуют в природе. И этот номер – явное искажение – 8732-78, содержащего сортамент горячедеформированных изделий.
    • Наконец, упоминающиеся на сайте некоего дилера трубы стальные бесшовные по ГОСТу 8734-87 – и вовсе презабавнейший фейк.

    Стандарт с таким номером на самом деле существует, только вот к ГОСТ он не имеет никакого отношения. Этот номер принадлежит документу в международной системе ИСО (International Organization for Standardization, ISO), который…. соответствует российскому ГОСТ 24296-93 “Штифты цилиндрические закаленные”.

    Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

    К производству труб эта продукция имеет довольно сомнительное отношение.

    ГОСТ 8734-75

    Перейдем к изучению основных моментов стандартов. Итак, какой должна быть бесшовная холоднодеформированная труба по ГОСТу 8734-75?

    Документ выделяет четыре класса изделий.

    Класс Отношение наружного диаметра к толщине стенки Абсолютные значения диаметра (D) и толщины стенки (S), мм
    Особотонкостенные 40 и более D менее 20, S менее 0,5
    Тонкостенные 12,5 – 40 D менее 20, S менее 1,5
    Толстостенные 6 – 12,5
    Особотолстостенные Менее 6

    Трубы поставляются:

    • Немерной длины (от 1,5 до 11,5 м).
    • Мерной длины (4,5 – 9 м с допуском +10 мм).

    Однако: для внешнеторговых организаций предусмотрена поставка изделий мерной длины от 4 метров.

    • Длины, кратной мерной (от 1,5 до 9 м с припуском на каждый рез 5 мм).

    Полный перечень диаметров и толщины стенок, которые предусматривает ГОСТ 8734-75 на стальные бесшовные трубы, слишком велик для небольшой статьи, поэтому приведем лишь граничные значения.

    • Диаметр составляет от 5 до 250 мм.
    • Толщина стенок – 0,3 – 24 мм.

    Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

    Для сравнения: при производстве методом горячей деформации стенки могут достигать 75 миллиметров.

    Впрочем: по согласованию с заказчиком сортамент может быть расширен. В частности, возможен выпуск труб с наружным диаметром 4 и толщиной стенок 0,2 мм.

    Изделия поставляются именно по приведенным значениям – наружному диаметру и толщине стенок. При желании заказчика возможна поставка по внутреннем диаметру и стенке или обоим диаметрам и разностенности.

    Диапазон допусков вполне предсказуемо определяется ключевыми параметрами.

    Допуск по диаметру Диаметр, мм
    0,15 мм 4 – 10
    0,3 мм 10 – 30
    0,4 мм 30 – 50
    0,8 % 50 и более

     

    Допуск по толщине стенок Толщина стенок, мм
    0,12 мм До 1
    10 % 1 – 5
    12 % 1 – 2,5 при диаметре от 100 мм
    8 % Свыше 5

    ГОСТ 8733-74

    Как уже упоминалось, ГОСТ 8733-74 на стальные бесшовные трубы содержит технические условия для их производства.

    Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

    Прочность и даже внешний вид изделий нормируются.

    Какие именно?

    Документ предусматривает следующие группы по способу нормирования:

    • Б – с нормированием химического состава.
    • В – с нормированием химического состава и механических свойств.
    • Г – с нормированием химического состава и механических свойств с контролем последних на термообработанных образцах.
    • Д – с нормированием гидравлических испытаний.
    • Е – с нормированием термической обработки, марки стали и механических свойств.

    В общем случае изделия поставляются заказчику после термической обработки (обжига, отпуска или нормализации). Исключение – особотонкостенная труба с отношением диаметра к толщине стенки D/S=50 и более; впрочем, и здесь все определяется договором между заказчиком и производителем.

    Наличие трещин, пленок, закатов и раковин на поверхности не допускается.  Незначительные дефекты вроде вмятин и следов отслоившейся окалины допустимы, но не должны выводить изделие за границы установленных стандартом допусков.

    В общем случае торцы обрезаются под прямым углом к продольной оси. На трубах под сварку может быть снята фаска под углом в 34 – 40 градусов к ее торцу; при этом по краю оставляется кольцо шириной от 1 до 3 миллиметров.

    Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

    На торцах сняты фаски под сварной шов.

    Потребитель может потребовать гидравлических испытаний давлением, которое вычисляется по формулам ГОСТ 3845, но не более 200 атмосфер. Испытания большим давлением возможны по согласованию с производителем.

    Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

    На фото – стенд для гидравлических испытаний.

    Однако: вместо гидравлических испытаний возможны испытания неразрушающими методами, инструкция по проведению которых содержится в том же стандарте за номером 3845.

    Кроме того, для прошедших термообработку труб из сталей марок 20, 10 и 15 ХМ по требованию заказчика предусматриваются следующие виды испытаний:

  • На загиб – для всех типоразмеров.
  • На раздачу – для диаметра до 160 и толщины стенок до 8 мм.
  • На сплющивание – диаметром от 22 и толщиной стенки до 10 мм.
  • На бортование – для диаметров D = 25 – 160 мм при толщине стенки:
    • При D до 60 мм – до 10 % D.
    • При D = 60 – 108 мм – до 8% D.
    • При D = 108 – 140 мм – до 6% D.
    • При D = 140 – 160 мм – до 5 % D.
  • Изделия принимаются партиями.

    Размер партии лимитирован их размерами:

    • При диаметре до 76 мм и толщине стенки до 2,5 мм – не более 400 штук.
    • При прочих размерах – не более 200 штук.

    Холоднодеформированные трубы: стандарты и технология производства

    Разумеется, речь лишь о правилах приемки. Ничто не мешает заказать куда большее количество труб.

    По требованию потребителя партия может состоять из труб, произведенных из стали одной плавки.

    Заключение

    Надеемся, что не утомили читателя обилием цифр и сухой технической информации. Увы, сама тематика статьи подразумевает весьма умеренное количество лирических отступлений (см.также статью “Скорлупа для труб: изучаем особенности и технологию монтажа”).

    Как всегда, приложенное видео предложит дополнительные материалы. Успехов!

    Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен

    Оставить комментарий

    ОБЯЗАТЕЛЬНО приложите ФОТО проблемы — так ответ эксперта будет гораздо точней

    Оставляя комментарий, Вы принимаете пользовательское соглашение

    Ваше имя:
    Ваш e-mail:
    Источник gidroguru.com