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.
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.
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.
Как выглядят основные этапы 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”.
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.
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.
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.
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.
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:
- 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.
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!