Стальная труба, у которой отношение внешнего диаметра к толщине стенки меньше 20, называетсятолстостенная стальная труба.
В основном используется в качестве буровых труб для нефтегеологических работ, труб для крекинга в нефтехимической промышленности, котельных труб, подшипниковых труб, высокоточных конструкционных труб для автомобилей, тракторов и авиации и т. д.
Процесс производства бесшовных стальных труб: 1. Горячая прокатка (экструдированные бесшовные стальные трубы): заготовка круглого сечения → нагрев → пробивка → трехвалковая поперечная прокатка, непрерывная прокатка или экструзия → удаление трубы → калибровка (или уменьшение размера) → охлаждение → выпрямление → гидравлический контроль (или дефектоскопия) → маркировка → складирование
Сырьем для прокатки бесшовных стальных труб являются заготовки круглых труб, которые нарезаются на режущем станке на слитки длиной около 1 метра и подаются в печь для нагрева с помощью конвейерной ленты. Слитки подаются в печь для нагрева, температура составляет около 1200 градусов Цельсия. В качестве топлива используется водород или ацетилен. Контроль температуры в печи является ключевым моментом. После извлечения круглой трубы из печи ее необходимо пробивать с помощью пробивного устройства высокого давления. Как правило, наиболее распространенным является конусный пробивной станок. Этот тип пробивного устройства обладает высокой производительностью, хорошим качеством продукции, большим диаметром перфорации и может использоваться для различных типов стали. После пробивки заготовка круглой трубы последовательно прокатывается поперечно, непрерывно или экструзией на трех валках. После экструзии труба должна быть отгружена для калибровки. Калибровка осуществляется высокоскоростным вращающимся конусным сверлением отверстий в заготовке для формирования трубы. Внутренний диаметр стальной трубы определяется длиной внешнего диаметра сверла калибровочного станка. После калибровки стальная труба поступает в градирню и охлаждается распыляемой водой. После охлаждения стальная труба выпрямляется. После выпрямления стальная труба по конвейерной ленте направляется в металлодетектор (или гидравлический контроль) для обнаружения внутренних дефектов. Если внутри стальной трубы обнаруживаются трещины, пузырьки и другие дефекты, они будут выявлены. После проверки качества стальных труб требуется строгий ручной отбор. После проверки качества на стальную трубу наносятся серийный номер, спецификация, номер производственной партии и т. д. Затем она поднимается на склад краном.
2. Холоднотянутая (прокатанная) бесшовная стальная труба: заготовка круглого сечения → нагрев → перфорация → штамповка → отжиг → травление → смазывание (медное покрытие) → многопроходная холодная вытяжка (холодная прокатка) → заготовка трубы → термообработка → выпрямление → гидростатические испытания (обнаружение дефектов) → маркировка → хранение.
Классификация бесшовных стальных труб: горячекатаные трубы, холоднокатаные трубы, холоднотянутые трубы, экструдированные трубы, трубы, изготовленные методом протяжки.
1. Бесшовные стальные трубы конструкционного назначения (GB/T8162-1999) — это бесшовные стальные трубы, используемые в общестроительных и механических конструкциях.
2. Бесшовная стальная труба для транспортировки жидкостей (GB/T8163-1999) — это универсальная бесшовная стальная труба, используемая для транспортировки таких жидкостей, как вода, нефть и газ.
3. Бесшовные стальные трубы для котлов низкого и среднего давления (GB3087-1999) используются для изготовления труб для перегретого пара, труб для кипящей воды для котлов низкого и среднего давления различной конструкции, труб для перегретого пара, больших дымоходов, малых дымоходов и арочных кирпичей для паровозных котлов. Высококачественные углеродистые конструкционные стальные горячекатаные и холоднотянутые (прокатные) бесшовные стальные трубы.
4. Бесшовные стальные трубы для котлов высокого давления (GB5310-1995) представляют собой высококачественные жаростойкие стальные трубы из углеродистой, легированной и нержавеющей стали, предназначенные для нагревательной поверхности водотрубных котлов высокого и высокого давления.
5. Бесшовная стальная труба высокого давления для оборудования по производству химических удобрений (GB6479-2000) представляет собой высококачественную бесшовную стальную трубу из углеродистой конструкционной стали и легированной стали, пригодную для использования в химическом оборудовании и трубопроводах при рабочей температуре от -40 до 400 °C и рабочем давлении от 10 до 30 мА.
6. Бесшовные стальные трубы для крекинга нефти (GB9948-88) — это бесшовные стальные трубы, пригодные для использования в качестве труб печей, теплообменников и трубопроводов на нефтеперерабатывающих заводах.
7. Стальные трубы для геологического бурения (YB235-70) — это стальные трубы, используемые геологическими отделами для кернового бурения. В зависимости от назначения их можно разделить на бурильные трубы, бурильные колонны, керновые трубы, обсадные трубы и осадочные трубы.
8. Бесшовные стальные трубы для алмазного колонкового бурения (GB3423-82) — это бесшовные стальные трубы, используемые в качестве бурильных труб, стержней для колонкового бурения и обсадных труб для алмазного колонкового бурения.
9. Буровая труба (YB528-65) — это бесшовная стальная труба, используемая для бурения нефтяных скварок, с внутренним или внешним утолщением на обоих концах. Существует два типа стальных труб: резьбовые и нерезьбовые. Резьбовые трубы соединяются с помощью соединений, а нерезьбовые — с помощью инструментальных соединений методом стыковой сварки.
10. Бесшовные стальные трубы из углеродистой стали для судов (GB5213-85) представляют собой бесшовные стальные трубы из углеродистой стали, предназначенные для изготовления трубопроводных систем класса I, трубопроводных систем класса II, котлов и пароперегревателей. Рабочая температура стенки бесшовной стальной трубы из углеродистой стали не превышает 450°C, а рабочая температура стенки бесшовной стальной трубы из легированной стали превышает 450°C.
11. Бесшовная стальная труба для корпуса полуоси автомобиля (GB3088-82) представляет собой горячекатаную бесшовную стальную трубу из высококачественной углеродистой конструкционной стали и легированной конструкционной стали, предназначенную для изготовления корпусов полуосей автомобилей и труб для корпусов приводных валов.
12. Топливопровод высокого давления для дизельного двигателя (GB3093-86) представляет собой холоднотянутую бесшовную стальную трубу, предназначенную для изготовления трубопроводов высокого давления систем впрыска дизельных двигателей.
13. Бесшовные стальные трубы с прецизионным внутренним диаметром для гидравлических и пневматических цилиндров (GB8713-88) представляют собой холоднотянутые или холоднокатаные бесшовные стальные трубы с прецизионным внутренним диаметром, предназначенные для изготовления гидравлических и пневматических цилиндров.
14. Холоднотянутая или холоднокатаная бесшовная стальная труба (GB3639-83) — это холоднотянутая или холоднокатаная бесшовная стальная труба с высокой точностью размеров и хорошим качеством поверхности, предназначенная для механических конструкций и гидравлического оборудования. Использование прецизионных бесшовных стальных труб при изготовлении механических конструкций или гидравлического оборудования позволяет значительно сократить время обработки, повысить эффективность использования материалов и улучшить качество продукции.
15. Бесшовная стальная труба из конструкционной нержавеющей стали (GB/T14975-1994) представляет собой горячекатаную (экструзионную, расширительную) и холоднотянутую (катаную) бесшовную стальную трубу.
16. Бесшовные стальные трубы из нержавеющей стали для транспортировки жидкостей (GB/T14976-1994) представляют собой горячекатаные (экструдированные, расширенные) и холоднотянутые (катаные) бесшовные стальные трубы из нержавеющей стали, предназначенные для транспортировки жидкостей.
17. Бесшовные стальные трубы специального профиля — это общее название для бесшовных стальных труб с поперечным сечением, отличным от круглого. В зависимости от формы и размера поперечного сечения стальную трубу можно разделить на бесшовные стальные трубы специального профиля с одинаковой толщиной стенки (обозначаются как D), бесшовные стальные трубы специального профиля с различной толщиной стенки (обозначаются как BD) и бесшовные стальные трубы специального профиля с переменным диаметром (обозначаются как BJ). Бесшовные стальные трубы специального профиля широко используются в различных конструкционных элементах, инструментах и механических деталях. По сравнению с круглыми трубами, трубы специального профиля, как правило, имеют больший момент инерции и модуль сечения, а также обладают большей устойчивостью к изгибу и кручению, что позволяет значительно снизить вес конструкции и сэкономить сталь.
Как правило, бесшовные стальные трубы изготавливаются методом горячей или холодной прокатки из высококачественных углеродистых конструкционных сталей, таких как 10, 20, 30, 35, 45, 16Mn, 5MnV и других низколегированных конструкционных сталей, или 40Cr, 30CrMnSi, 45Mn2, 40MnB и других комбинированных сталей. Бесшовные стальные трубы из низкоуглеродистой стали, такой как 10 и 20, в основном используются для трубопроводов для транспортировки жидкостей. Бесшовные стальные трубы из среднеуглеродистой стали, такой как 45 и 40Cr, используются для изготовления механических деталей, например, нагруженных деталей автомобилей и тракторов. Как правило, бесшовные стальные трубы должны быть проверены на прочность и сплющивание. Горячекатаные стальные трубы поставляются в горячекатаном или термообработанном состоянии; холоднокатаные стальные трубы поставляются в термообработанном состоянии. Бесшовные стальные трубы для котлов низкого и среднего давления: используются для изготовления различных котлов низкого и среднего давления, труб для перегретого пара, труб для кипящей воды, водоохлаждаемых труб и труб для перегретого пара для паровозных котлов, больших дымовых труб, малых дымовых труб, труб для арочного кирпича и т. д.
Бесшовные стальные трубы, изготовленные методом горячей или холодной прокатки, производятся из высококачественной углеродистой конструкционной стали. В основном это сталь марок № 10 и № 20. Помимо обеспечения химического состава и механических свойств, требуются гидростатические испытания, испытания на обжим, развальцовку и сплющивание. Трубы, изготовленные методом горячей прокатки, поставляются в горячекатаном состоянии, а трубы, изготовленные методом холодной прокатки, — в термообработанном состоянии.
18. GB18248-2000 (бесшовные стальные трубы для газовых баллонов) в основном используется для изготовления различных газовых и гидравлических баллонов. Типичными материалами для его изготовления являются 37Mn, 34Mn2V, 35CrMo и др.
Формула расчета и примеры для бесшовных стальных труб: (кг/м) W = 0,02466 × S (D – S) D = внешний диаметр S = толщина стенки
Найдите вес на метр бесшовной стальной трубы с наружным диаметром 60 мм и толщиной стенки 4 мм. Вес на метр = 0,02466 × 4 × (60 –4 ) = 5,52 кг. 9. Нефтебуровая труба (YB528-65) — это бесшовная стальная труба, используемая для бурения нефтяных скварок, с внутренним или наружным утолщением на обоих концах. Существует два типа стальных труб: резьбовые и нерезьбовые. Резьбовые трубы соединяются с помощью соединений, а нерезьбовые — с помощью инструментальных соединений методом стыковой сварки.
Труба горячекатаная бесшовная стальная, изготовленная из высококачественной углеродистой конструкционной стали и легированной конструкционной стали, предназначена для производства корпусов полуосей автомобилей и труб валов приводных валов. GB3088-82
10. Бесшовные стальные трубы из углеродистой стали для судов (GB5213-85) представляют собой бесшовные стальные трубы из углеродистой стали, предназначенные для изготовления трубопроводных систем класса I, трубопроводных систем класса II, котлов и пароперегревателей. Рабочая температура стенки бесшовной стальной трубы из углеродистой стали не превышает 450°C, а рабочая температура стенки бесшовной стальной трубы из легированной стали превышает 450°C.
11. Бесшовная стальная труба для корпуса полуоси автомобиля (GB3088-82) представляет собой горячекатаную бесшовную стальную трубу из высококачественной углеродистой конструкционной стали и легированной конструкционной стали, предназначенную для изготовления корпусов полуосей автомобилей и труб для корпусов приводных валов.
12. Трубы высокого давления для дизельных двигателей (GB3093-2002) представляют собой холоднотянутые бесшовные стальные трубы, предназначенные для изготовления труб высокого давления для систем впрыска дизельных двигателей.
13. Бесшовные стальные трубы с прецизионным внутренним диаметром для гидравлических и пневматических цилиндров (GB8713-88) представляют собой холоднотянутые или холоднокатаные бесшовные стальные трубы с прецизионным внутренним диаметром, предназначенные для изготовления гидравлических и пневматических цилиндров.
Главное различие между толстостенными и тонкостенными стальными трубами заключается в толщине стенки трубы.
В целом, тонкостенные стальные трубы изготавливаются методом холодной вытяжки, тогда как толстостенные стальные трубы обычно изготавливаются методом горячей вытяжки. Если различать единицы измерения, то обычно считается, что толстостенная стальная труба имеет толщину стенки, равную диаметру трубы 0,02 мм, а тонкостенные стальные трубы – толщину стенки, равную диаметру трубы менее 0,02 мм.
Наибольший размер имеют тонкостенные стальные трубы, а больший — толстостенные. В плане применения тонкостенные стальные трубы в основном используются для трубопроводов. Толстостенные же трубы чаще всего применяются в качестве некачественного материала для полых частей, например, в трубопроводах, работающих под давлением и имеющих важное значение для трубопроводов.
Нормативно-правовые нормы и области применения толстостенных стальных труб в машиностроении
1. Соответствующие нормативные акты и различные правила фактического выбора и использования толстостенных фитингов для труб.
При выборе или использовании толстостенных фитингов необходимо прежде всего соблюдать соответствующие нормы и технические условия, особенно в случаях транспортировки чрезвычайно опасных или высокоопасных жидких сред, легковоспламеняющихся сред и газов под высоким давлением. Исходя из этого, тип фитингов в основном определяется назначением и условиями эксплуатации (давление, температура, рабочая среда). Приведенные ниже нормы/стандарты приведены лишь для справки.
1) Закон о контроле безопасности специального оборудования;
2) Перечень правил проверки безопасности специального оборудования;
3) Правила управления и надзора за безопасностью трубопроводов, работающих под давлением;
4) Правила контроля качества и безопасности специального оборудования;
5) Правила надзора и управления проектированием/изготовлением/монтажом специального оборудования (проект);
6) Технические правила по надзору за безопасностью трубопроводов высокого давления (проект);
7) Технические условия безопасности для промышленных металлических трубопроводов (проект);
2. Определение класса прочности фитингов для труб.
1) Для фитингов, марка которых указывается номинальным давлением или заданным диапазоном давления и температуры, в качестве эталона следует использовать диапазон давления и температуры, указанный в стандарте, например, GB/T 17185;
2) Стандарт устанавливает только номинальную толщину прямой трубы, соединенной с ним, а ее применимые показатели давления и температуры определяются в соответствии со стандартным классом труб, указанным в стандарте, например, GB14383~GB14626.
3) Для фитингов, для которых в стандартах, таких как GB12459 и GB 13401, указаны только наружные размеры, их несущая способность должна определяться с помощью подтверждающих испытаний. 4) Для других фитингов расчет под давлением или аналитический анализ должны проводиться в соответствии с соответствующими нормативными актами для определения стандарта использования. Кроме того, определение класса прочности фитингов не должно быть ниже давления в наиболее жестких условиях эксплуатации, с которыми может столкнуться вся трубопроводная система во время работы.
3. Безопасность и экономичность
Помимо вышеупомянутых типов фитингов, используемых в реальном проектировании трубопроводов, существуют и другие типы фитингов, отвечающие требованиям различных условий эксплуатации, особенно особых условий. При проектировании или выборе фитингов, чем выше класс прочности, тем выше безопасность, но тем выше стоимость проекта, что приводит к ненужным потерям.
С точки зрения экономической выгоды, при одновременном удовлетворении требований инженерного проектирования и максимальном снижении затрат, часто легко сводится к выбору небольшого количества фитингов, что не способствует управлению и контролю строительных материалов на объекте, а также необходимости внесения изменений в проект, замены материалов и т. д. Поэтому при выборе фитингов следует сочетать безопасность и экономичность, и целесообразно максимально сократить их разнообразие. Кроме того, при выборе фитингов необходимо уделять должное внимание таким факторам, как условия строительства на объекте, уровень сложности работ и цикл закупки фитингов. В отдельных случаях следует также учитывать возможность применения усиленных трубных соединений, угловых отводов и гибки труб малого диаметра на месте.
В то же время необходимо понимать производственные мощности, ассортимент продукции и рыночное предложение производителей фитингов для труб.
4. Проблемы в выборе стандартов фитингов для труб.
1) Отечественные стандарты на фитинги для труб несовершенны, и несоответствующие стандарты должны включать в себя стандарты параметров типов фитингов и стандарты материалов фитингов. Однако стандарты материалов либо неполны, либо не содержат требований к качеству и техническим характеристикам, таких как требования к грузоподъемности, правила контроля и дозирования, а также сертификация качества. Стандарты на материалы для фитингов плохо согласованы и часто формулируются исходя из их особенностей и углов, а не из всей системы стандартов для трубопроводов высокого давления. Для выбора в машиностроении существуют стандарты на трубы, но нет соответствующих стандартов для кованых или литых изделий. В действительности стандарт на кованые изделия для фитингов заимствует стандарты на кованые изделия для сосудов под давлением, не учитывая различия между ними, такие как сварка, контроль качества и другие правила.
2) Стандарты качества фитингов для труб сильно различаются, а их состав не отличается единообразием и систематизацией, что приводит к противоречиям в соединениях и неудобствам в использовании.
3) Стандарт типовых испытаний для фитингов для труб отсутствует. Только стандарты GB12459 и GB13401 устанавливают расчет давления для испытания на разрыв бесшовных стальных фитингов для труб, сваренных встык, и стальных листовых фитингов для труб, сваренных встык. Другие типы стандартов испытаний или стандарты реализации, обеспечивающие качество изготовления фитингов для труб, отсутствуют.
Формула расчета веса бесшовной стальной трубы: [(наружный диаметр - толщина стенки) * толщина стенки] * 0,02466 = кг/м (вес на метр)
Дата публикации: 29 августа 2023 г.