Применение труб стальных в сфере производства и потребления. Сферы применения стальных труб

Трубы из стали заслуживают особенного внимания, ведь они соответствуют современным стандартам и отличаются очень высоким качеством. Внимательно изучая стальные трубы , можно понять, как лучше всего их использовать в сфере промышленности.

Сферы использования труб стальных

Трубы из стали успешно используются в следующих направлениях:

• создание специальных магистралей для транспортировки газа и нефти;
• системы водоснабжения и отопления;
• канализационная техника;
• дымоходы, заборы и фундаменты.

Важно отметить, что трубы из стали успешно используются не только в промышленности, но и в быту. В настоящее время отличается удивительное разнообразие стальных труб, которые могут проявлять устойчивость даже к специфическим условиям эксплуатации.

Для надежного соединения изделий обычно используют сварку и резьбу. Правильный монтаж гарантирует успешное соединение стальных труб, которые смогут прослужить длительное время.

От чего зависит качество стальных труб

Внимательно изучая все стальные трубы, необходимо учитывать технические особенности предлагаемой продукции.

1. Способ производства. Предполагается необходимость стенок одинаковой толщины, так как только бесшовные трубы могут быть надежными и прочными. Место, где сделан шов, считается потенциально слабым. Бесшовные трубы могут прослужить долгое время даже, если будут постоянно сталкиваться со значительным давлением.
2. Диаметр. Пропускная способность любых труб определяется диаметром. По данной причине на этот аспект желательно обращать повышенное внимание.
3. Толщина стенок. От этого будет зависеть прочность труб и устойчивость к внешним факторам.
4. Внешнее покрытие. Наличие оцинковки гарантирует предотвращение появления коррозии. Для дизайна можно позаботиться об использовании хромированного покрытия.
5. Перфорация. Если предполагается установка трубопровода для дренажной системы, потребуются высококачественные перфорированные изделия.

Выбирая современные трубы из стали, можно убедиться в их высоком качестве и возможности продолжительной эксплуатации даже в специфических условиях.

Трубы представляют собой полые (пустотелые) цилиндрические или профильные изделия, имеющие большую по сравнению с сечением длину. При относительно небольшой массе они обладают большим моментом сопротивления изгибу и скручиванию. В строительстве трубы используют для транспортирования жидкостей, газов, пара, сыпучих материалов, прокладки коммуникаций или в качестве элементов строительных конструкций.

Несмотря на огромный выбор труб из других материалов стальные трубы кольцевого сечения продолжают оставаться наиболее массовыми. Одним из главных преимуществ таких труб является сравнительно высокая прочность. Кроме того, высокая устойчивость к разрывному давлению позволяет делать толщину стенки в 1,5...3 раза меньше, чем полимерной. У стальных труб низкий коэффициент теплового расширения. Линейное удлинение стальной трубы примерно в 20 раз меньше, чем трубы из сшитого полиэтилена. У стальных труб практически 100 %-ная газовая и кислородная герметичность. Это свойство прежде всего используется в замкнутых инженерных сетях (отопление, теплоснабжение) для предотвращения их завоздушивания.

К недостаткам стальных труб следует отнести большую массу и трудоемкость монтажа, что требует высокой квалификации монтажников. У стальных труб высокая теплопроводность. При транспортировке холодной воды трубы отпотевают, коррозируют снаружи, а прилегающая к ним стенка увлажняется и разрушается. Монтаж стальных труб осуществляется на резьбе или с помощью сварки. Сварной стык оказывается самым уязвимым для коррозии участком. Поэтому стальные трубы нуждаются в эффективной антикоррозионной защите как от грунтовых вод, так и от блуждающих токов.

У стальных труб ограниченная длина и гибкость, что требует большого количества соединений, а следовательно, фасонных и соединительных деталей.

Для производства стальных труб используются высококаче­ственная углеродистая, низколегированная (с добавками марганца, хрома), легированная и высоколегированная стали, которые должны обладать повышенной прочностью, пониженной склонностью к старению и хорошо свариваться.

По способу производства стальные трубы подразделяют на бесшовные, сварные, паяные, с металлическим и неметаллическим покрытием и др. В зависимости от вида обработанной поверхности различают трубы обточенные, шлифованные и полированные (ГОСТ 28548).

Бесшовные стальные трубы (ГОСТ 8731) изготовляют из сплошного материала без шва или другого соединения из литых или кованых заготовок. Производятся они в основном путем прокатки слитка металла на специальном, предназначенном для этих целей оборудовании, создающем отверстие по центру. В зависимости от технологии изготовления они могут быть горяче-, тепло- и холодно деформированные.

Горячедеформированные (горячекатаные) бесшовные трубы общего назначения (ГОСТ 8732) изготовляются длиной 4...12,5 м и более, наружным диаметром 25...820 мм при толщине стенки 2,5...75 мм.

Трубы стальные бесшовные холодно- и теплодеформированные (ГОСТ 8733 и 8734) поставляются групп Б, В, Г, Д и Е. В зависимости от отношения наружного диаметра к толщине стенки они подразделяются :

на особотонкостенные - при соотношении указанных показателей более 40 и трубы диаметром 20 мм и менее со стенкой 0,5 мм и менее;

тонкостенные - при соотношении указанных показателей 12,5...40 и трубы диаметром 20 мм и менее со стенкой 0,5 мм и менее;

толстостенные - при соотношении указанных показате­лей 6... 12,5;

особотолстостенные - при соотношении указанных показателей менее 6.

Длина таких труб составляет 1,5... 11,5 м, наружный диаметр 5...250 мм при толщине стенки 0,3...24 мм.

Стальные бесшовные трубы по себестоимости дороже сварных, но они более надежны в эксплуатации. Сопротивление разрыву у них в зависимости от марки стали колеблется от 3,6 до 7 МПа. По требованию заказчика изготовляются трубы, способные выдерживать давление до 20 МПа (ГОСТ 3845). Однако на современном высокопроизводительном оборудовании возможно изготовление сварных труб, практически ничем не уступающих бесшовным.

Предназначены бесшовные стальные трубы для трубопроводов, котельных установок, изготовления различных конструкций, деталей машин и других технических целей.

Электросварные трубы изготовляют из листа или полосы с выполнением продольного (прямошовные) или спирального (спиральношовные) шва. Соединение торцов заготовок осуществляется с помощью сварки, что и определяет их название.

Трубы электросварные прямошовные производятся путем сварки стального листа по линии, параллельной оси будущей трубы, предварительно или во время технологического процесса деформированного в виде цилиндра. Трубы, полученные путем сварки металлической ленты (полосы), деформированной и сваренной по спирали, называются трубами со спиральным швом.

После изготовления электросварные трубы испытываются на гидравлическое давление: диаметром до 102 мм - на давление 6 МПа, диаметром более 102 мм - на давление 3 МПа. В зависимости от вида (марки) используемой стали сопротивление их разрыву составляет 314...490 Н/мм 2 .

Трубы электросварные прямошовные (ГОСТ 10704 и 10705) выпускают наружным диаметром 10...1420 мм при толщине стенки 1...32 мм и длиной 2... 12 м. Электросварные трубы со спиральным швом (ГОСТ 8696) выпускают диаметром 159... 1420 мм с толщиной стенки 3,5...14 мм и длиной до 12 м.

Электросварные стальные трубы предназначены для наружных сетей теплоснабжения, газопроводов и непитьевых водопроводов с рабочим давлением до 1,6 МПа при температуре до 150 °С и для паровых сетей - до 1,3 МПа при температуре до 300 °С.

Трубы сварные водогазопроводные (ВГП) по ГОСТ 3262 выпускают легкие, обыкновенные и усиленные. Трубы легкие и обыкновенные должны выдерживать гидравлическое давление 2,4 МПа, а усиленные - до 3,1 МПа и по требованию потребителя - до 4,9 МПа. Изготовляют их из качественной стали способом печной сварки, горячего редуцирования и др. Они могут быть неоцинкованные (черные) и оцинкованные с нарезанной или накатанной цилиндрической резьбой и без резьбы.

Оцинкованные трубы покрыты слоем цинка, предохраняющим их от коррозии в водной среде. При этом масса оцинкованных труб на 3...4 % больше массы неоцинкованных. Однако трубы из оцинкованной стали тоже имеют недостатки. Несмот­ря на цинковое покрытие они ржавеют изнутри, и при этом затрудняется пропускная способность. Кроме того, при соединении с водой цинковое покрытие довольно быстро разрушается из-за электрохимического взаимодействия цинка и меди.

Длина неоцинкованных и оцинкованных труб составляет 1,5... 12 м, наружный диаметр - 10,2... 165 мм. Толщина стенок у легких труб находится в пределах 1,8..А мм, обыкновенных - 2,0...4,5 мм и усиленных - 2,5...5,5 мм. Используют их для монтажа внутренних систем отопления, холодного и горячего водоснабжения, газоснабжения и для элементов конструкций.

Трубы для магистральных газонефтепроводов изготовляют электросварными, спиральношовными диаметрами 820, 1020, 1220, 1420 и 1620 мм с толщиной стенок 3...23 мм и длиной 8...12 м.

Находят применение в холодном и горячем водоснабжении, а также в системах отопления трубы из нержавеющей стали (ГОСТ 11068). Главное преимущество их в том, что нержавеющая сталь никак не влияет на вкусовые качества воды и не вступает в химическую реакцию с оцинкованной сталью. Поставляют их немерной (1,5...8 м), мерной (5...8 м) и кратной мерной длины из стали различных марок.

Трубы стальные с внутренним неметаллическим покрытием по своей конструкции являются двухслойными, состоящими из наружной оболочки (стальной трубы) и внутреннего футеровочного неметаллического слоя. Для наружной оболочки используются, как правило, бесшовные стальные трубы. Наружная стальная оболочка обеспечивает необходимую прочность трубопровода, а внутренняя - стойкость против корро­зии или эрозии.

Защиту от коррозии обеспечивают гуммирование (резиной), футерование пластмассами (полиэтиленом, полипропиленом, фторопластом), эмалирование (стеклоэмалями), футерование камнелитыми вкладышами. Чаще всего для внутрен­ней оболочки используются готовые трубы из полиэтилена низкого давления, фторопласта-4 марки Т и др. Таких же конструкций изготовляют тройники, отводы, переходы, крестови­ны и другие соединительные детали соответствующих диаметров с плоскими приваренными фланцами.

Применение в санитарной технике:

Стальные трубы применяют в системе водоснабжения, как подающие напорные водопроводные трубы, канализационные трубы, отопительные трубы, газовые трубы, трубы в которых прокладываются электрические, телефонные кабеля и т. д.

ХХI век – это век трубопроводов. Труб для нефте- и газотранспортных артерий требуется много, и одними только бесшовными изделиями не обойдешься. Бесшовные трубы при всех своих многочисленных достоинствах обладают еще и одним очень существенным с точки зрения потребителя недостатком – они дороги в производстве. Между тем, главное достоинство бесшовных труб – способность выдерживать огромные давления – востребована далеко не всегда. Во многих трубопроводных сетях давление в трубах никогда не достигает тех сотен атмосфер, которые делают необходимым использование бесшовных труб. Опять же – технологии обработки металлов не стоят на месте и прочность сварных швов в наше время позволяет сварным трубам держать давление в разы большее, чем тридцать-сорок лет назад.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что сварные трубы сохраняют свои позиции и кое-где даже выигрывают в конкуренции с бесшовными. Во всяком случае, сейчас до половины труб больших диаметров являются сварными. Этого уже достаточно для того, чтобы дополнительно разобраться с тем, какими бывают сварные трубы, какие технологии применяются при их производстве и в каких отраслях экономики их можно использовать наиболее успешно.

Прямо или по спирали?

Как ни странно, но сварные трубы – это довольно «молодой» вид металлических изделий. Первые образцы сварных (точнее даже – кованых) труб появились менее 200 лет назад – в 1824. И только в начале ХХ века для изготовления труб начали применять т.н. «печную» сварку, при которой скрепление раскаленных краев трубы происходит за счет их обжатия валками.

И только с появлением электросварки шовные трубы и делятся на прямошовные и спиралешовные.

Название «прямошовные» говорит само за себя: такой метод изготовления труб связан с тем, что стальную полосу – штрипс – разогревают до придания металлу пластичности и пропускают через два ряда валков, которые сворачивают металл «в трубочку» - так что остается только соединить его края электросваркой.

Это довольно простая и дешевая технология, но при ее использовании возникают некоторые проблемы, а именно:

Для изготовления труб разного диаметра будут необходимы заготовки-штрипсы разной ширины.

Переход на выпуск труб другого диаметра будет требовать переоснащения новыми деталями (прежде всего –
валками) всей производственной линии.

При остывании заготовки в сварном шве будут возникать напряжения, которые существенно снизят его прочность.

Если такая труба все же не выдержит подаваемого по ней давления, то ее разрыв произойдет именно по шву и на всю длину отрезка трубы, что будет создавать дополнительные проблемы при ликвидации аварии.

Другой вариант производства сварных труб – это соединение стальных полос при помощи спиралевидного шва. При таком технологическом варианте сам шов получается гораздо длиннее, чем при прямошовном соединении, но зато появляется целый ряд преимуществ:

- при изготовлении спиралешовной трубы нет необходимости пользоваться заготовками-штрипсами четко определенных размеров; трубу можно сварить из металлической ленты любой ширины

Изменение диаметра выпускаемых труб может быть произведено при помощи простой переналадки производственной линии; достаточно будет просто поменять угол подачи ленты.

При сварке трубы из металлической ленты не требуется сильно разогревать всю металлическую полосу; это снижает возможность изменения свойств металла при нагреве-охлаждении и уменьшает возможность внутренние напряжения в нем.

При спиралевидной сварке образовавшийся шов сам по себе становится элементом, придающим дополнительную прочность конструкции

Если такой шов все же не выдерживает и расходится, то расходится не «вдоль», а «наискось», что уменьшает размеры того отрезка трубы, который придется заменить.

Плюсы и минусы сварных или электросварных труб

Разумеется, что все технологические проблемы и энергозатраты при производстве прямо- и спиралешовных труб не идут ни в какое сравнение с теми усилиями, которые производитель должен затратить на производство . Отсюда и главное достоинство этого вида стального проката – относительная дешевизна.

Другим несомненным достоинством сварных труб является их большой диаметр, который может в 100 и более раз превышать толщину стенок. Это делает трубы более легкими, а значит и удобными при транспортировке. Кроме того, именно большой диаметр сварных труб делает их незаменимыми при строительстве магистральных нефте- и газопроводов.

Технология изготовления прямошовных труб позволяет формировать не только круглые, но и (прежде всего квадратные и прямоугольные).

Эти достоинства в условиях рыночной экономики перевешивают все минусы, но эти минусы все-таки есть. В чем же они состоят?

Во-первых – выдерживают давление на порядок меньшее, чем бесшовные. Об этом можно судить даже по нормам ГОСТов. Если от бесшовных труб с минимальной толщиной стенок ГОСТ требует выдерживать давление в 20 мегапаскалей (то есть около 200 атмосфер), то ГОСТ-10705 предельно допустимым для сварных труб давление в 16 мегапаскалей (160 атмосфер). То есть шовные трубы на 25% менее устойчивы к таким нагрузкам.

Во-вторых – сварные трубы, в отличие от бесшовных, не поддаются изгибанию. Если надо изменить направление газо- или водопровода, собранного из сварных труб, то обязательно придется пользоваться фитингами.

В-третьих – сама технология производства сварных труб требует использования таких сортов стали, которые хорошо поддаются сварке – то есть должны изготавливаться из низколегированных углеродистых сталей, сравнительно мало устойчивых к коррозии. Таких, как стали марок 17Г1с и 09Г2С.

Это обстоятельство заставляет производителей сварныхтруб использовать различные способы предотвращения коррозии, к которым относятся:

Оцинковка внутренних и внешних поверхностей (для сталей ст3 и ст20)

Покрытие внешних поверхностей гидроизоляцией

Покрытие внешних поверхностей тепло и гидро-изоляцией

Области применения и ГОСТы

Поскольку главным достоинством (кроме дешевизны) сварных труб является большой диаметр при тонких стенках, то они применяются в бытовых водопроводах, различных металлоконструкциях – но больше всего используются прежде всего в крупных строительных проектах.

Способность сварных труб выдерживать высокое давление жидкости дает возможность использования их для прокладки как магистральных, так и локальных коммуникаций, распределительных веток, местных технических водоводов и в сфере ЖКХ.

Соответственно и стандарты, определяющие их параметры настроены соответственно:

Соответственно, правила реализации сварных труб тоже будут зависеть не только от желаний клиента, но и от параметров самих изделий. Внешний диаметр труб варьируется в пределах до1620 мм, а толщина стенок в соответствии с диаметром - до 20 мм.

Классифицируются трубы по внешним геометрическим показателям следующим образом:

1-трубы диаметром менее 70 мм при толщине стенки не менее 3 мм;

2-трубы диаметром от 70 до 219 мм при толщине стенки не менее 4 мм;

3-трубы диаметром более 219 мм при толщине стенки не менее 5 мм.

Сейчас почти все сварные трубы изготавливаются стандартной мерной длины:

6 м до 76 диаметра

11,7 и 12 метров для всех диаметров более 76.

Наиболее востребованными являются стальные электросварные трубы для производства водопроводов, а также электросварная труба ГОСТ 10704 91, используемая для строительства металлических конструкций.

Сварные трубы достаточно универсальны и доступны по цене, но при их выборе нужно быть особенно внимательным в расчетах гидравлической нагрузки.

Под металлическими трубами подразумевают полые изделия металлопроката с круглым, квадратным или другим сечением профиля. Используют их в разных сферах промышленности и коммунального хозяйства. Выпускаются стальные трубы в широком сортаменте. Выбрать их можно с разной толщиной стенок. От этого показателя зависит стоимость продукции. На сайте компании «Максима Металл Сервис» уже сейчас продукты проката выгодно купить по цене за метр. Труба стальная отпускается оптом с доставкой по Украине. В Днепре приобрести продукт проката можно и в розницу.

Классификация изделий

Металлические трубы производят по двум технологиям: электросварная и бесшовная. Последние получают путём проката по методу горячего и холодного деформирования. Бесшовные трубы более надёжные и долговечные. Они способны обеспечить высокий уровень герметичности, выносливые к нагрузкам. Используются в нефтепромышленности, строительстве подводных трубопроводов, машинном производстве. Электросварные различаются на виды по типу соединения: прямо- и спиралешовные. Они нашли применение в организации бытовых и промышленных трубопроводов, используются при создании металлоконструкций.

Кроме того, различают:

• оцинкованные;
• профильные (с квадратным или прямоугольным сечением);
• водогазопроводные типы.

Первые отличаются по способу обработки поверхности. Нанесение цинка делает металлические трубы устойчивыми к коррозии и воздействию агрессивных сред. Срок их эксплуатации превышает аналогичный показатель обычных изделий в 5 раз. Угловатая форма профильных продуктов проката наделяет их усиленной прочностью. Стенки исполняют роль рёбер жёсткости, выдерживают большие нагрузки. Водогазопроводные трубы производятся по ГОСТу 3262–75, используются для организации коммунальных сетей.

Сферы применения

Металлические трубы – универсальный продукт проката. Их используют во многих сферах промышленности:

• строительство;
• машино-, авиа- и судостроение;
• мебельное производство;
• организация коммуникационных систем.

Их широко применяют в частном хозяйстве при сооружении заборов, перегородок, несущих каркасов под временные конструкции – сфера зависит от класса и типа металлической трубы. При выборе следует ориентироваться на такие параметры: форма сечения, длина продукта проката, толщина стенок (чем она больше, тем выносливее деталь по отношению к физическим нагрузкам). Металлические трубы пользуются активным спросом среди промышленников и частных клиентов. Причинами такой популярности являются практичность и отменные эксплуатационные показатели: прочность, долгий срок службы и выносливость изделий. Металлические трубы имеют небольшой удельный вес, поэтому не утяжеляют конструкции. Они стойкие к довольно высоким механическим и динамическим нагрузкам, что и позволяет применять их при прокладке трубопроводов.

Изделия из стали применяются во многих сферах производства. Именно сталь является материалом для производства стальных труб. Как изготовление самой стали, так и производство стальных труб из нее - процесс достаточно сложный и длительный.

Нержавеющая сталь - универсальный, широко применяемый материал, из которого изготавливается множество изделий. Стальные трубы, пожалуй, являются наиболее популярными изделиями, которые изготавливаются из нержавеющей стали.

Выделяют стальные бесшовные, электросварные, профильные, котельные и другие трубы. Дополнительной обработке подвергаются те изделия, к которым предъявляются повышенные требования. Антикоррозийная обработка улучшает физические свойства металла и качество стальных труб. Среди разнообразного ассортимента продукции можно встретить стальные трубы, покрытые пластмассой, цементом, антикоррозийными красками, лаками и другими составами, специальными материалами.

Основы производства стальных труб

В основе производства - процесс прокатки и обжатия, с помощью который можно изготовить трубы различного сечения и формы.

Сварные стальные трубы. Стальной лист сворачивается, шов проходит вдоль трубы, или в качестве стальной ленты по спирали.

Бесшовные стальные трубы. Они получаются с помощью прокатки на специальной оборудовании. Кроме того, существует способ, при котором эти трубы изготавливают методом литься, с помощью заливки металла в специальную форму с центральным стрежнем.

Каждая относится к определенному классу. Выделяют 6 классов стальных труб. Они характеризуются по следующим признакам: материал изготовления, назначение, однородность материала в поперечном сечении, форма поперечного сечения и способ производства трубы.

Трубы первого класса, называются иначе стандартными или газовыми, используются для монтажа трубопроводов, транспортировки неагрессивных газов и жидкостей, сыпучих материалов, а также в качестве строительных лесов, ограждений и опор, для прокладки кабелей и различного рода оросительных систем.

Второй класс труб применяют в магистральных трубопроводах высокого и низкого давления для подачи газа, нефти и воды, нефтехимических продуктов и топлива.

Стальные трубы третьего класса применяются в системах, работающих под давлением и в условиях высоких температур - в химической и пищевой промышленности, ядерной технике, в трубопроводах нефтяного крекинга, в печах и так далее.

Для разведки и эксплуатации нефтяных месторождений применяют трубы четвертого класса. Их используют как бурильные, обсадные и вспомогательные трубы.

Конструкционные трубы или трубы пятого класса используются в производстве транспортного оборудования, в различных стальных конструкциях, например мостовых кранов, буровых вышек, мачт и опор, в качестве элементов мебели.

Наконец, трубы шестого класса применяют в машиностроении для изготовления цилиндров и поршней насосов, колец подшипников, валов и других деталей машин, а также резервуаров, работающих под давлением.

Имеют ряд преимущества. Прочность, легкость, пластичность, легкий монтаж - вот свойства, которыми отличаются стальные трубы. Среди минусов стоит выделить неустойчивость к коррозии. Этот недостаток не будет иметь значения, если вы воспользуетесь стальными трубами с защитой от коррозии, или трубами из нержавеющей стали.