Этапы изготовления электросварных прямошовных труб

На производство труб во всем мире идет примерно 10 % общего объема выпускаемой стали. По этой достаточно солидной цифре можно судить о востребованности таких изделий. Существуют разные виды труб и способы их изготовления. В данной статье речь пойдет о сварных прямошовных.

Материалы для изготовления труб

Чаще всего для производства труб используются углеродистые марки стали. Они отличаются высокой прочностью и твердостью, но низкой износо- и теплостойкостью. Несколько уступают им по популярности низколегированные и легированные стали. При этом за счет легирующих элементов их свойства удается улучшить. Так, хром используется для повышения твердости, никель – прочности и пластичности, марганец – твердости и износостойкости, а алюминий – жаростойкости.

Этапы изготовления труб

Изготовление прямошовных электросварных труб выполняется на основании ГОСТов 10706-76, 10705-80 и 10704-91. Технологический процесс включает в себя несколько этапов:

  1. Порезка листового металла. Операция выполняется с помощью агрегатов продольной порезки. Они отличаются производительностью и рассчитаны на работу с металлами разной толщины и ширины. Агрегаты продольной порезки дают возможность с высокой точностью изготовлять полосы металла одинаковой ширины. Это в дальнейшем обеспечивает схождение кромок полос при формовке трубной заготовки.
  2. Правка полос. На данном этапе полосы пропускаются через систему спаренных горизонтальных валков. Таким образом устраняются дефекты поверхности (например, волнистость).
  3. Сварка полос. Эта операция позволяет получить одну бесконечную полосу. Она выполняется с помощью полуавтоматической сварки под флюсом. Такой способ соединения металлов обеспечивает формирование прочных и пластичных швов с минимально возможным количеством дефектов. Полученная бесконечная полоса передается в накопитель.
  4. Формовка трубной заготовки. Чтобы придать плоской заготовке форму трубы, ее пропускают через систему горизонтальных и вертикальных валков. Каждая последующая пара валков уменьшает радиус заготовки, пока ее кромки максимально не сблизятся друг с другом.
  5. Сварка продольного шва. Для этой цели применяется высокочастотная сварка. При ее использовании соединяемые кромки заготовки нагреваются токами высокой частоты до температуры плавления, а потом сдавливаются обжимными роликами. В результате образуется прочное и долговечное соединение. Высокочастотная сварка может проводиться индукционным или контактным способом. Оба они задействуются при изготовлении труб:
    • В первом случае нагрев осуществляется с помощью индуктора. Он возбуждает в трубной заготовке, проходящей сквозь его витки, высокочастотный переменный ток. Этот процесс очень быстрый и занимает не более трех секунд.
    • При изготовлении прямошовных труб чаще всего используется индукционная высокочастотная сварка

      Высокочастотная сварка прямошовных труб

    • При использовании контактного способа сварки ток от высокочастотного генератора подводится с помощью контактов. Они остаются неподвижными и в процессе сварки скользят по перемещающимся вдоль них трубным заготовкам. Недостатком способа является необходимость периодической замены контактов.
    • Недостатком способа является необходимость периодической замены контактов.
    • Высокочастотная сварка позволяет со скоростью до 50 м/мин. изготавливать трубы диаметром до 426 мм с толщиной стенки до 8 мм.

  6. Снятие грата. Эта операция выполняется для улучшения внешнего вида и качества сварочного шва.
  7. Калибровка. На данном этапе устраняется овальность труб и обеспечивается точность их геометрических размеров и форм. Для этого изделия сначала остужают с помощью воды, а затем пропускаются через калибровочные валки.
  8. Профилирование. Такая операция выполняется только при изготовлении профильных труб. Для этого круглые заготовки пропускаются через формовочные валки, которые и придают им прямоугольную или квадратную форму.
  9. Порезка. На данном этапе бесконечная труба режется на отрезном станке для получения изделий заданной длины.
  10. Контроль качества труб. Этап является одним из важнейших. Он включает в себя три вида проверки: неразрушающий контроль сварного шва, гидроиспытание и сплющивание:
    1. Согласно положениям ГОСТа 10705-80, для проведения неразрушающего контроля может использоваться магнитный, ультразвуковой, вихретоковый или рентгеновский способ. Чаще всего используется ультразвуковой. Это недорогой, но эффективный метод обнаружения дефектов в сварных швах. Он выполняется автоматически, а сам дефектоскоп устанавливается в линию стана. Соответственно, проверку проходит 100% швов. При обнаружении дефектов они исправляются, а отремонтированные трубы, помимо ультразвуковой дефектоскопии, в обязательном порядке проходят гидроиспытание.
    2. Гидроиспытанию подвергается 15 % труб от партии. Сама процедура прописана в ГОСТе 3845-75. Заключается она в кратковременном повышении давления (на 5 секунд) до 30 или 60 кгс/см2. Трубы должны выдерживать его без деформации, а на их поверхности не допускается появления потеков жидкости.
    3. Испытанию на сплющивание подвергаются две трубы из партии. Оно проводится в соответствии с положениями ГОСТа 8695-75. Трубы сплющиваются до расстояния между стенками, равного ⅔ наружного диаметра. При этом на их поверхности не должно появиться трещин или надрывов.

На заключительном этапе состояние поверхности труб контролируется визуально, они упаковываются и отгружаются потребителю или на склад.

Так выглядит стандартный производственный цикл изготовления электросварных прямошовных труб

Схема изготовления сварных прямошовных труб

Применение электросварных прямошовных труб

Электросварные прямошовные трубы универсальны. Они используются в сфере ЖКХ, машиностроении и промышленных отраслях. Чаще всего такие трубы применяются для сооружения инженерных сетей, эксплуатирующихся при повышенных нагрузках. К ним относятся нефте-, газо- и водопроводы, а также сети отопления. Способность электросварных труб выдерживать высокое давление позволяет с успехом использовать их для прокладки локальных и магистральных коммуникаций.

Стальные трубы можно обоснованно назвать уникальным строительным материалом. С их помощью сооружено немало конструкций, достойных занесения в Книгу рекордов Гиннесса. К ним относятся самые длинные в мире трубопроводы для транспортировки различного сырья: нефтепровод «Дружба» (8900 км), газопровод «Запад – Восток» (8407 км), аммиакопровод (2500 км) и даже спиртопровод (135 км). Самым сложным подводным сооружением можно назвать подводный газопровод Langeled. Он состоит из труб диаметром 1200 мм, уложен на глубине до 1200 м и имеет длину 1200 км.

Заключение

На первый взгляд может показаться, что слабым местом электросварных труб является сварной шов. Однако для их изготовления не зря выбрана именно высокочастотная сварка. Для ее применения не требуются дополнительные сварочные или присадочные материалы. Фактически она позволяет получить монолитное изделие. Это и обеспечивает электросварным прямошовным трубам высокие прочностные характеристики и широкую сферу применения. Главное при их изготовлении – соблюдение требований технологического процесса и нормативных документов.