Процесс производства бесшовных труб

Стальные бесшовные трубы — уникальный тип проката, изготавливаемый без швов и соединений. Основное преимущество, как следует из названия, — отсутствие швов и сварных соединений. Это делает их прочными, надежными и менее подверженными различным дефектам, которые могут возникнуть при сварке и в процессе эксплуатации. Бесшовные трубы, как правило, обладают высокой прочностью и устойчивостью к давлению. Это позволяет им использоваться в условиях высоких нагрузок изнутри и снаружи.

Благодаря прочности, такие трубы находят применение в различных отраслях:

• нефтегазовой;
• химической;
• энергетике;
• транспортировке агрессивных и токсичных жидких и газообразных веществ.

Бесшовные трубы способны выдерживать высокие температуры и давления, что делает их подходящими для использования в условиях экстремальных условий. Отсутствие швов также способствует улучшенной гидравлической производительности из-за минимального сопротивления, что важно при транспортировке жидкостей и газов.

Процесс производства бесшовных стальных труб позволяет достичь высокой точности размеров, что важно для многих инженерных решений.

Виды бесшовных труб

Бесшовные стальные трубы могут быть классифицированы по различным параметрам применению, методу изготовления, стандарту.

По применению:

• Нефтегазовые — используются для транспортировки нефти, газа и других жидкостей с содержанием углеводородов.
• Для теплообменников — применяются в теплоэнергетическом оборудовании — котлах и конденсаторах.
• Для химической промышленности — используются в агрессивных химических средах.

По методу производства:

• Холоднодеформированные — изготавливаются при низких температурах, отличаются высокой точностью размеров.
• Горячедеформированные — изготавливаются при высоких температурах, обладают более грубой поверхностью.

По стандартам:

• ASTM A106 — стандарт для бесшовных углеродистых стальных труб, применяемых в высокотемпературных условиях.
• ASTM A53 — стандарт для труб, подходящих для использования в обычных условиях.
• DIN 17175 — немецкий стандарт для бесшовных труб, используемых в высокотемпературных условиях.
• ГОСТ 8732 — Бесшовные горячедеформированные трубы.
• ГОСТ 8734 75 — Бесшовные холоднодеформированные трубы.

По типу стали:

• Углеродистые — содержат углерод в основном как основной элемент легирования.
• Нержавеющие — из нержавеющей стали, обладают высокой коррозионной стойкостью.

Каждый вид бесшовных стальных труб имеет свои уникальные характеристики, что делает их подходящими для различных отраслей и условий эксплуатации.

Процесс производства холоднокатаных бесшовных стальных труб

Производство холоднодеформированных трубных прокатов начинается с формирования заготовки в нагретом состоянии, после чего она подвергается холодной прокатке для достижения окончательной формы, размеров и требуемых характеристик. Основным преимуществом труб этого типа, как и других продуктов холодного проката, является высокое качество поверхности. Формирование упрочненного внешнего слоя наклепа обеспечивает поверхности с минимальной шероховатостью. Кроме того, технология горячего проката не допускает производства труб с диаметром менее 16 мм.

Исходные материалы — тщательно подобранные стальные заготовки, полученные в ходе горячего проката. В начале процесса материалы со склада проходят строгую проверку и отбор. Затем они разрезаются на заданные длины. Процесс обработки включает следующие шаги:

• Предварительная температурная обработка в режиме отжига для конкретной марки стали.
• Химическое травление окалины на поверхности заготовок.
• Сушка после химической обработки.
• Нанесение технологических покрытий и смазка заготовок.
• Холодный прокат или волочение на соответствующих станах.
• Проверка качества обработанной продукции и повторение всех этапов до достижения необходимого результата.

Для полного завершения процесса холодного проката обычно требуется 2-3 цикла. Для достижения необходимой точности диаметра волочением может потребоваться до 15 циклов.

Марки стали для производства холоднокатаных труб

Для производства холоднокатаных труб в соответствии с ГОСТ используются различные марки стали в зависимости от требований к механическим свойствам и химическому составу. Несколько стандартных марок стали, которые используют в России:

• 08, 10, 20 — низкоуглеродистые стали с различными уровнями углерода, используются для общих строительных целей.
• Сталь 15 — применяется в трубопроводах и ответственных конструкциях.
• Сталь 35, 45 — высокоуглеродистые марки, часто используются в трубопроводах, металлоконструкциях и машиностроении.
• 10Г2, 20Г2, 35Г2 — легированные стали с добавлением хрома и марганца, обеспечивающие улучшенные механические свойства.
• 09Г2С — используется в нефтегазовой промышленности и для производства труб высокого давления.
• 10ХСНД — хромоникелевая сталь, применяется в трубах для работы при повышенных температурах.
• 12Х18Н10Т — нержавеющая, повышенной коррозийной стойкости.

Конкретный выбор зависит от требований проекта, условий эксплуатации и стандартов, предусмотренных заказчиком.

Процесс производства горячекатаных бесшовных стальных труб

Процесс начинается с подготовки заготовок, где штанги нужного диаметра делятся на фрагменты заданной длины. Затем заготовки подвергаются нагреву в печи до определенной температуры, зависящей от свойств материала. Разогретые детали направляются на прошивной стан. Здесь заготовка подается на оправку с использованием валков, создающих напряжения в металле и повышающих эффективность прошивки.

Существуют различные типы прошивных станов, наиболее распространены модификации с бочкообразными валками. После прошивки сплошная заготовка превращается в толстостенную полую гильзу с увеличенной длиной.

Готовые гильзы направляются к прокатным станам — автоматическим, трехвалковым или непрерывным. Прокатка формирует трубу путем прохождения нескольких последовательных этапов обработки — калибровка, промежуточная обработка концов, подгонка размеров, охлаждение, правка холодных труб и торцовка. Завершающий этап включает проверку качества, упаковку в пакеты и отправку на склад готовой продукции.

Марки стали для изготовления горячекатаных бесшовных труб

В соответствии с ГОСТ, горячекатаные бесшовные трубы могут быть изготовлены из различных марок стали.

• Стали 10, 20, 45 — ГОСТ 8731,  для общего применения.
• Стали 09Г2С, 15ХМ, 30ХГСА — ГОСТ 8734.

Эти стали для производства горячекатаных бесшовных труб наиболее технологичны и соответствуют большинству запросов заказчиков.

Как визуально отличить горячекатаные трубы от холоднокатаных

Горячекатаные и холоднокатаные трубы можно визуально отличить по нескольким признакам. Горячекатаные имеют грубую, оксидированную поверхность с темным оттенком. На ней могут быть видны следы окиси и металлические цвета. Форма менее точная, и поверхность может содержать неровности. Могут иметь различные поверхностные дефекты, такие как борозды, следы окиси или отпечатки от валков.

Холоднокатаные более гладкие и чистые на поверхности, яркий, белесый цвет, отличаются точностью размера и формы, менее выраженные дефекты из-за более тщательного процесса обработки. Длина стандартных холоднокатаных труб меньше из-за особенностей технологии производства.