Технология прокатки производство труб

Трубы – проводники воды, тепла, газа и помощники в создании нужных обществу благ. А как происходит процесс их производства? Методика изготовления таких конструкций появилась не так давно и неразрывно связана с эволюцией способов обработки металлов, в первую очередь – стали и железа.

Когда изобрели стан трубопрокатный, производство труб стало на поток. Говорят, первым таким агрегатом может быть одна из замысловатых машин великого Леонардо да Винчи, но технологии не стоят на месте.

Что актуально для труб различного назначения? Какое оборудование наиболее эффективно с позиций качества, производительности? Обсудим эти моменты.

Технология прокатки производство трубЗнакомьтесь: главный герой статьи

Технологии изготовления

Для производства стальных труб разработан ряд способов, каждый из которых характеризуется различными трудозатратами и капиталовложениями. Далеко не все методы эффективны. На практике себя хорошо зарекомендовали и получили широкое распространение лишь два способа – сварка с использованием трубосварочного стана и прокат при помощи трубопрокатного стана.

Технология прокатки производство трубТак выглядят изделия, сделанные при помощи продольношовной сварки

В производстве можно выделить две основные группы технологического процесса, результатом которого являются трубы со швом и бесшовные трубы. Основными способами производства для каждой из групп являются:

  • сварка – согнутая пластина сваривается продольно или лента сваривается по спирали;
  • фальцовка – согнутая пластина фиксируется продольно фальцем.

Технология прокатки производство труб

  • прокат – преобразование слитка на прокатном стане с последовательным формированием отверстия по центру;
  • литье – непосредственная отливка в форму со стержнем по центру или в пустотелую интенсивно вращающуюся форму (центробежное литье).

Технология прокатки производство трубТак выглядит бесшовный прокат

Оборудование для производства

Основная методика для создания бесшовных труб называется «прокат». Для такой технологии задействуют трубопрокатный стан. Устройство представляет собой единую систему, позволяющую преобразовать металлическую заготовку. Технологический процесс включает в себя ряд стадий.

Знакомьтесь со всеми этапами методики:

  1. Разогрев заготовки.
  2. Прошивка, ведущая к формированию круглого в сечении отверстия.
  3. Раскатка, сопровождаемая удлинением заготовки и истончением ее стенки.
  4. Калибровка.
  5. Окончательная правка.
  6. Резка.

Подобный цикл представляет собой базовую модель и может иметь принципиальные дополнения. Однако два основных процесса остаются неизменными: преобразование заготовки в толстостенную гильзу и обкатка на правильном стане для труб.

Последняя фаза обычно включает первичную (предварительную) правку и вторичную – калибровку. Современное оборудование для изготовления бесшовных труб методом прокатки используется во всем мире и предлагается различными изготовителями в виде заводов под ключ.

Трубопрокатный стан из Китая в силу дешевизны имеет высокий выход продукции и быстро окупается.

Видео: трубный стан из Китая

Эксплуатация станка

Агрегат задействуют для производства конструкций, используемых во многих сферах – от бытовой до металлургической отрасли. Модели станка разнятся. Можно выбрать машину для изготовления деталей, как круглого, так и фигурного сечения. Среди составляющих частей числится:

  • разматывающее устройство;
  • сварочный аппарат;
  • отрезной станок;
  • буферная канава;
  • стол вырубки;
  • гидравлический нож.

Если пользоваться станком согласно инструкции, срок его службы будет долгим. В уходе агрегат непритязателен: достаточно содержать детали в чистоте и периодически смазывать элементы привода и редуктора скоростей.

Стоит обратить внимание! При необходимости транспортировки агрегата, производители советуют на время «путешествия» погрузить машину в специальный контейнер, отключив и сняв кабели и насадки.

Параметры прокатки

Относительно собственно процесса прокатки следует обратить внимание на два основных параметра, обуславливающие технологию производства.

  1. Температура процесса. В зависимости от температуры обработки металла выделяют 3 типа прокатки:
  • горячая – температура выше точки рекристаллизации металла;
  • холодная – ниже;
  • теплая – промежуточная.

На основе этого параметра разработаны стан холодной прокатки труб, а также агрегат горячей прокатки изделий. Обычно в металлургии температура рекристаллизации принимается с коэффициентом 0,4 от температуры плавления. Так, для стали температура плавления составляет примерно 1500 градусов, а точка рекристаллизации, соответственно: 1500 х 0,4 = 600.

  1. Взаимное положение валков и прокатываемой пластины. По их положению выделяют 3 типа прокатки:
  • продольная – ось пластины перпендикулярна валкам;
  • поперечная – параллельна;
  • косая – расположены под непрямым углом.

Наиболее распространенный вариант – продольная прокатка.

Технология прокатки производство трубСхема технологического процесса производства изделий на трубопрокатном агрегате

Холодная прокатка

Ныне стан холодной прокатки возглавляет хит-парад профильных технологий, что поясняется рядом причин, связанных как с капиталовложениями, так и с высоким качеством получаемой продукции. Поверхность элементов, произведенных таким способом, идеально гладкая, а их механические свойства высоки.

Заготовки обязательно проходят цикл химической очистки и протравливания. Для улучшения деформационных свойств материал также может обрабатываться фосфатами или медью. Далее с помощью валков на подшипниках формируется круглый в сечении калибр.

Регулируется угол поворота валков – изменяется калибр. Формирование круглого калибра большого диаметра с помощью валков и конической оправы требует последующего сжатия.

При необходимости дополнительного уменьшения диаметра процедуру повторяют, при этом требуется дополнительная протравка и промывка.

Потребителям трубной продукции нужно обращать внимание на способ изготовления трубы с учетом особенностей ее предполагаемой эксплуатации. При этом прокатные трубы являются наиболее надежными и долговечными.

Для потенциальных производителей труб главные критерии выбора – стоимость оборудования, его производственные мощности и окупаемость «в унисон» с разработанным бизнес-планом.

Технология прокатки производство трубПромышленные масштабы впечатляют

Трубопрокатный стан – своего рода революционное ноу-хау, позволяющее производителям выпускать качественные конструкции.

Видеофрагмент работы трубного стана

Бесшовная горячедеформированная труба – все особенности производства

Бесшовные горячедеформированные трубы производятся на специальных комплексах. Они состоят из последовательно идущих станов. На каждом из них выполняется отдельная операция. За счет этого готовые стальные горячекатаные изделия (их также называют цельнотянутыми) обладают рядом особых свойств.

Выпуск описываемых бесшовных конструкций выполняется на большинстве предприятий по давно проверенной схеме. Происходит все в несколько этапов:

  1. Монолитная (цилиндрическая) стальная заготовка разогревается в специальной печи (у металлургов она носит название кольцевой).
  2. На прокатном стане винтовой конструкции проходит прошивка нагретого изделия.
  3. Выполняется раскатка получившейся гильзы (ее стенок).
  4. На отдельных станах выполняется обкатка.

Последний этап производственного процесса – редуцирование либо калибрование трубного изделия. Все эти операция выполняются в едином комплексе. Его называют ТПА – трубопрокатным агрегатом.

Как правило, он включает в себя один прошивной стан, кольцевую печь, редукционный (или калибровочный) отдел, печь для подогрева и два стана для раскатки стенок труб (их называют риллинг-станами).

Последние всегда размещают по отношению друг к другу параллельно.

Технология прокатки производство труб

Трубопрокатный агрегат

В некоторых случаях в состав ТПА включают по две кольцевых печи и по два прошивных стана. Делают это для прокатки готовых стальных изделий с минимальной толщиной.

Кроме того, двухстанные комплексы позволяют работать с заготовками малого сечения, благодаря чему добиваются снижения себестоимости производства горячедеформированных труб и обеспечивают уменьшение (иногда существенное) разностенности получающихся гильз.

Обратите внимание! Компонуется ТПА по каскадной схеме – каждый последующий стан размещают ниже предыдущего (по горизонтали). Горячекатаная труба в данном случае движется по разным участкам агрегата перекатыванием.

Сейчас все больше предприятий оснащают классические прокатные комплексы автоматической линией трубопрокатки. Ее использование позволяет улучшить качественные показатели готовой продукции и сделать производительность ТПА более высокой.

Агрегат с такой линией состоит из кольевой печи, двух станов продольной прокатки, одного прошивного стана, нескольких нагревательных индукционных печей, редукционно-растяжного и калибровочного станов, линии отделки и холодильного отсека. Горячекатаная стальная труба на подобном оборудовании выпускается по далее приведенному алгоритму:

  1. на прошивном стане получают гильзы (полые);
  2. на автоматическом из гильз делают трубы;
  3. выполняют в риллинг-отсеках раскатку изделий, а затем отправляют их на калибровочные машины.

Технология прокатки производство труб

Агрегат с автоматической линией трубопрокатки

Если возникает необходимость в получении труб с тонкими стенами и с малым сечением, дополнительно выполняется операция редуцирования. Рассмотрим немного подробнее технологический процесс, по которому производятся горячедеформированные бесшовные трубы:

  1. Болванка мерной длины, разогретая до определенной температуры, по наклонной плоскости перекатывается из печи на рольганг, в конце которого находится особый зацентровщик. Он представляет собой пневматическое устройство, необходимое для нанесения на конец заготовки особого углубления (оно носит название центрирующего).
  2. Болванка с проставленной отметкой идет на прошивной стан. Там она обрабатывается валками и отправляется в калибр под воздействием толкателя. Калибрующий участок ограничен спецлинейками. А на его оси смонтирована оправка (прошивная). Она фиксируется на стержне, который может вращаться в упорной неподвижной головке.
  3. При прошивке будущая стальная бесшовная труба не изгибается, так как в нужном положении ее удерживают центрователи роликовой конструкции.
  4. На следующем этапе происходит деформирование заготовки в гильзу (полую) за счет воздействия на болванку оправки. Сечение гильзы зависит от дистанции между валками и оправкой, а также от размеров последней.
  5. Далее гильза проходит через центрователи с выдающимися приводными роликами. Они вытягивают полое изделие и отправляют его для выполнения раскатки на второй стан прошивки.
  6. Гильза попадает в автомат-стан. В нем производится ее раскатка. В результате получаются изделия с заданной толщиной стенок.
  7. Труба центрируется, с нее снимается оправка, изделие попадает в емкость, наполненную водой. А затем его возвращают на вход автомат-стана посредством роликов.
  8. Осуществляется еще одна прокатка. После этого стальная труба идет на риллинг-участок, а затем (для винтовой прокатки) на станы с двумя либо тремя валками.

Следующая производственная стадия – продольная обработка трубы приводными валками. На данном этапе изделие проходит поочередно через 5–7 клетей. По окончании операции горячекатаная труба по своему сечению обретает требуемую степень обжатия. Остались мелочи. Труба подогревается в специальной печи и в разогретом состоянии идет на редукционный участок. Он включает в себя более 20 клетей.

Читайте также:  Утюг для труб в уфе

ТПА с таким станом гарантируют существенное повышение производительности прокатного оборудования и расширение ассортимента (по толщине стенок и по сечению) выпускаемой продукции. Рассматриваемые в этой главе агрегаты работают по следующей схеме:

  1. Подготовка заготовок и их последующий нагрев.
  2. Получение гильз (прошивочная технология).
  3. Прокатывание гильз с целью получения труб.
  4. Демонтаж оправок с готовых изделий.
  5. Разогрев труб, их калибрование (либо редуцирование).
  6. Прокатка трубных конструкций и их резка на нужные размеры.
  7. Охлаждение труб, а затем их отделка.

Нагрев болванок производят в проходных секционных печах. Затем металл разрезается на консольных ножницах с нижним типом реза. Могут использоваться также прессы для ломки заготовок либо пресс-гильотины.

После нагрева в кольцевых печах заготовки, из которых получается горячекатаная труба, идут на двухвалковый прошивной участок. Там происходит превращение болванок в гильзы. Последние выдаются по осевой схеме.

Затем производится центрование гильз. Для этих целей применяется механизм с тремя рычагами и роликами. Дополнительно центрователи оснащаются приводными роликами. Они обеспечивают максимально быструю выдачу гильз. Механизм работает за счет пневмопривода.

Далее стальная гильза поступает на рольганг. В нее вводят оправку большой протяженности. Скорость подачи составляет 0,9–2,5 м/сек. Когда оправка (ее передний конец) выходит из гильзы, запускают спецтолкатель.

Он направляет всю конструкцию на прокатку на непрерывный стан, состоящий из 8–9 клетей.

Технология прокатки производство труб

Изготовление бесшовных труб

По завершению прокатной операции гильза освобождается от оправки посредством цепного извлекающего устройства. Далее их пути расходятся. Гильза идет на дальнейшую обработку (калибровка или редуцирование). А оправка попадает в барабанную охладительную емкость.

Горячекатаная труба после всех описанных процедур имеет так называемый разлохмаченный торец. Эту часть изделия отрезают. А затем стальная труба нагревается и калибруется (редуцируется).

В случае потребности готовые бесшовные изделия после указанных операций разрезаются дисковыми стационарными пилами.

Горячекатаные бесшовные конструкции, изготавливаемые по непрерывной технологии, при ее нарушении могут иметь следующие дефекты:

  1. Чрезмерная разностенность полученных изделий. Этот дефект обычно обуславливается износом оправок и калибров. Чтобы избежать подобных проблем следует регулярно обмерять указанные элементы и отбраковывать их.
  2. Появление на наружной поверхности труб рисок или трещин. Такие изъяны возникают из-за неправильной (неточной, некорректной) настройки работы ТПА.
  3. Утолщение торцов трубных изделий после прокатки. Эту проблему решают просто – обрезают концы труб.

Добавим, что в редких случаях готовые изделия отбраковываются по качеству из-за нарушения требований к нагреву заготовок.

Бесшовные изделия могут выпускаться и по схеме, которая не требует применения оправок. Она отличается относительной простотой, позволяет увеличить сортамент изготавливаемых труб, считается достаточно экономичной и не требующей установки сверхсложного оборудования. Горячекатаные трубы без оправок производятся на непрерывных калибровочных и редукционных станах.

В них заготовки прокатываются через ряд клетей. При каждой последующей обработке сечение трубы снижается на некоторую величину. Важный момент. Стенки изделий также уменьшаются при снижении их диаметра. Этому способствует:

  • калибровка валков;
  • повышенная температура прокатки;
  • показатель обжатия трубной конструкции;
  • высокая частота движения валков.

Технология прокатки производство труб

Процесс производства бесшовной трубы

Редукционные станы, как правило, располагают 16–20 клетями. Они функционируют либо с незначительными натяжениями, либо вовсе без таковых. Недостатки таких станов – большой риск получения продукции с разными по толщине стенками и с утолщениями.

На калибровочных станах обычно присутствует не более 7 клетей. Подобные установки гарантируют меньшую деформацию готовых изделий. Но они причисляются к устаревшим конструкциям. Бесшовные конструкции на них сейчас практически не выпускаются.

Наиболее производительным является безоправочное редукционно-растяжное оборудование. Оно дает возможность получать горячекатаные трубы с малым диаметром и тонкими стенками.

Технология горячего проката

Исходным материалом для трубопрокатного комплекса являются горячекатаные круглые заготовки наружным диаметром 140 и 160 мм и максимальной длиной 9600 мм.

Непрерывнолитые заготовки наружным диаметром 200 мм (максимальная длина также 9600 мм) в сочетании с горячекатаными круглыми заготовками наружным диаметром 140 мм можно использовать для повышения производительности и улучшения выхода годного. Заготовки поступают со склада.

В пилах для резки заготовок исходный материал режется до длины макс. 4.200 мм и подается в кольцевую печь.

После нагрева до необходимой температуры заготовка транспортируется к прошивному стану.

На выходе прошивного стана в полую заготовку с помощью азота подается противоокисляющий порошок, полая заготовка затем транспортируется к прокатной линии PQF.

Ввод оправки в полую заготовку осуществляется внутри линии в оси прокатного стана PQF. Система циркуляции оправок предусмотрена для охлаждения оправок и их смазки графитом.

  • На входной стороне непрерывного раскатного стана PQF предусмотрена система гидросбива окалины с внешней стороны гильзы.
  • Труба прокатывается на 4-клетевом стане PQF с клетью обжатия полой заготовок.
  • Клеть обжатия полой заготовки, размещенная перед первой клетью PQF, предназначена для калибровки наружного диаметра полой заготовки и уменьшения зазора между полой заготовкой и оправкой.
  • Процесс PQF основан на принципе непрерывной прокатки в серии 3-валковых клетей на оправке, которая движется с постоянной скоростью по всей стадии прокатки.

Скорость движения оправки рассчитывается по схеме деформации, она ниже скорости выхода гильзы из первой клети. Поэтому материал движется быстрее оправки и силы трения между материалом и оправкой направлены в направлении прокатки. Минимизация поперечного потока в направлении очага деформации и снятие трубы с оправки в линии позволяет использовать очень небольшое межклетьевое расстояние.

  1. Оптимальный поток материала позволяет осуществлять прокатку на повышенной скорости.
  2. Прямо в линии со станом PQF установлен извлекательно-калибровочный стан, состоящий из 3 клетей, соответственно 3-валкового типа, предназначенных для снятия гильзы с оправки.
  3. После прокатки оправка отводится, снимается посредством ротационных кронштейнов и подается в систему циркуляции оправок.
  4. После выхода из извлекательно-калибровочного стана гильза на поперечном транспортере направляется в подогревательную индукционную печь.
  5. Чистовая прокатка нагретой гильзы выполняется на редукционно-растяжном стане, оснащенном системой автоматизации «Carta» для прокатки труб с оптимизированными установочными данными.

Труба, выходящая из редукционно-растяжного стана, охлаждается на холодильнике с шагающими балками. В пилах пакетной резки труба режется на мерные длины.

  • В предчистовой линии трубы проходят через правильную машину, систему испытания вихревыми токами и машину маркировки труб.
  • В соответствии с требуемыми стандартами трубы проходят необходимую Линию отделки.
  • машиностроительные и подшипниковые трубы
  • пакетирование, взвешивание и маркировка
  • котельные трубы
  • снятие фасок, гидроиспытание, неразрушающий контроль
  • пакетирование, взвешивание и маркировка
  • нефтепромысловые и газовые трубы
  • термообработка
  • снятие фасок, гидроиспытание, неразрушающий контроль
  • пакетирование, взвешивание и маркировка

Непрерывная печная сварка металлических труб

Полоса металлического проката, используемая в качестве заготовки для будущего изделия (еще ее называют штрипса), протягивается через специальную печь, в которой металл разогревают до температуры 1300оC (точная температура зависит от марки стали). После разогрева в печи, кромки штрипсы подвергаются обдуву, для удаления окалин и местного повышения температуры.

После чего, кромки подвергаются дополнительному обдуву, что способствует повышению температуры до значений, допускающих сваривание. В таком состоянии металлическая заготовка прокатывается через сжимающие валки, в которых происходит окончательная сварка трубы. Трубный прокат, изготовленный таким способом, относят к разряду горячедеформированной продукции.

Область применения

«Классификатор дефектов бесшовных труб» устанавливает термины и определения, возможные внутренние и поверхностные дефекты поверхности горячекатаных бесшовных труб нефтяного сортамента из углеродистых и легированных сталей. Приведенные иллюстрации дают четкое представление о характере рассматриваемых дефектов

Термины, установленные настоящим «Классификатором дефектов бесшовных труб», обязательны для применения во всех видах разрабатываемой документации.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов не допускается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены пометкой «Ндп».

Стандартизованные термины напечатаны заглавными буквами, а недопустимые синонимы – строчными.

СОКРАЩЕНИЯ:

ТМК ОАО «Трубная металлургическая компания».
ВТЗ ОАО «Волжский трубный завод».
СинТЗ ОАО «Синарский трубный завод».
СТЗ ОАО «Северский трубный завод».
ТАГМЕТ ОАО «Таганрогский металлургический завод».
ВМЗ ОАО «Выксунский металлургический завод»
ЧТПЗ ОАО «Челябинский трубопрокатный завод»
ПНТЗ ОАО «Первоуральский новотрубный завод»

7 Сплошностьметалла

6.7.1 Трубы группы поставки В, а также групп поставки А и Е (в
случае нормирования временного сопротивления) должны выдерживать испытательное
гидростатическое давление, рассчитываемое по формуле, приведенной в ГОСТ 3845,
при допускаемом напряжении в стенке трубы, равном 40 % временного сопротивления

  1. для указанной марки стали, но не превышающем 20 МПа.
  2. Изготовитель может гарантировать способность бесшовных
    холоднодеформированных труб выдерживать испытательное гидростатическое давление
    без проведения испытаний. Способность труб выдерживать испытательное гидростатическое
    давление обеспечивается технологией производства бесшовных
  3. холоднодеформированных труб.
  4. Взамен испытания гидростатическим давлением сварных
    холоднодеформированных труб изготовитель может проводить контроль сплошности
  5. металла труб неразрушающими методами.

Изготовление холодной прокаткой

Технология производства стальных труб холодным прокатом состоит из двух этапов:

  • начальная обработка;
  • калибровка.

Начальная обработка. Полая гильза охлаждается после прошивки на стане. Ее температура понижается до значений, при которых металл теряет пластичность, необходимую для ковки или прошивки.

В таком состоянии изделие проходит окончательную обработку посредством протяжки через формовочные валы.

Металлическую заготовку нельзя назвать холодной, так как ее температура достаточно высока из-за деформационных нагрузок, которым она подвергается в вальцах прокатного стана.

Калибровка. Перед этой операцией трубу подвергают отжигу (металл нагревают до состояния рекристаллизации). Это делают для того, чтобы убрать напряжение, которое появилось в металле после проката на стане. Благодаря отжигу, сталь приобретает необходимую для калибровки пластичность и вязкость, устраняются все микротрещины, структура стенок трубы становится однородной.

Читайте также:  Технология сварки труб газом

Сварка трубного проката в среде защитного газа

Чаще всего этот метод применяют для сваривания стальной высоколегированной продукции или при изготовлении нержавеющих труб. В процессе сварки подобного металла обычным способом, происходит разрушение легирующих элементов, что существенно ухудшает качество шва.

Трубопрокат, в производстве которого применена сварка в середе защитного газа или электродуговая сварка, относится к продуктам, изготовленным методом холодной деформации.

Классификация

Классификация продукции осуществляется по трем основным параметрам:

  • Метод получения гильзы;
  • Технология раскатки гильзы в трубу;
  • Способ окончательного формирования диаметра и профильной толщины стенки изделия.

Технология раскатки гильзы в трубу

При этом способ раскатки гильзы в наиболее полной мере характеризует производственный процесс. В зависимости от него дается наименование производственным цехам и трубопрокатным агрегатам.

Способы получения гильзы

Для получения гильзы могут быть применены различные методы. Среди них прошивка на прессе, прошивка на косовалковом стане, прессовалковая прошивка, комбинированная прошивка на прессе и косовалковом станке.

Технологии раскатки гильзы

На сегодняшний день при производстве горячекатаных труб по ГОСТ 8732-78 более всего распространена технология использования автоматических прокатных станов.

Их применение позволяет получить следующие преимущества:

  • Разнообразие сортамента готовой продукции;
  • Высокая производительность;
  • Автоматизация производственного процесса;
  • Высокий уровень механизации производства.

Разнообразие сортамента труб

При помощи такого производственного оборудования можно получить трубы малого (до 150 мм), среднего (до 250 мм) и крупного (400 мм и более) диаметра.

Производство толстостенных бесшовных труб

Для изготовления толстостенных труб применяется метод прокатки на пилигримовом стане. Основная область использования изделий, произведенных таким способом, — нефтеперерабатывающая и нефтедобывающая промышленность.

Сортамент проката такого типа представлен следующими типами изделий:

  • Малые профильныетрубы (толщина стенки от 2,5 до 4 мм, диаметр — не более 114 мм, длина изделия — до 60 м).
  • Средние (длина — до 40 м, толщина — 5-8 мм, диаметр — до 325 мм).
  • Большие (длина — до 36 м, толщина — 6-10 мм, диаметр — до 700 мм).

Продольная прокатка на непрерывном стане

Непрерывная прокатка считается наиболее эффективным методом изготовления бесшовныхгорячекатаных труб. Она может применяться для производства проката диаметром от 16 до 350 мм с толщиной стенки от 2 до 25 мм. Чаще всего для производства стального проката в соответствии с ГОСТ 8732-78 применяются низколегированные и углеродистые стали, реже — высоколегированные.

Винтовая прокатка

Винтовая прокатка применяется на прошивном, раскатном и калибровочном валках трубопрокатного агрегата. Такие станки отличаются высокой маневренностью, но при этом уступают в производительности оборудованию с непрерывным станом.

При использовании такого метода нет необходимости замены валков при переходе на производство горячекатаных профильных труб другого диаметра, что значительно упрощает процесс. В основном данная технология применяется при изготовлении стальных горячекатаныхтруб для колец подшипников.

Производство на реечном стане

При таком способе производства стаканы проталкиваются при помощи дорна сквозь ряд роликовых обойм. Такая технология используется для получения бесшовных горячекатаных труб из квадратных заготовок.

Таким способом получаются трубы небольшой толщины стенки, диаметром не более 245 мм.

Современное оборудование зарубежных производителей позволяет изделия высокой прочности длиной до 12 метров и толщиной стенки 2,5-10 мм.

Выбор методики производства обусловлен требуемыми характеристиками и назначением готового изделия. Современное оборудование позволяет получить продукцию высокого качества, обеспечить соответствие ГОСТ 8732-78 и при этом снизить денежные затраты на производство трубстальныхгорячекатаных и холоднокатаных.

Разновидности трубного металлопроката

Металлический трубопрокат можно классифицировать по условиям применения, технологии производства и способу коррозионной защиты.

Существует два основных способа применения: общее назначение и специализированное. Стальной трубопрокат спецназначения подразделяется на такие виды:

  • для отопления, водогазопроводный трубный прокат, используемый в населенных пунктах;
  • металлический трубопрокат для газотранспортных магистралей и нефтепроводов, рассчитанный на работу под высоким давлением;
  • продукция для буровых;
  • для химической промышленности (должен обладать высокой стойкостью к коррозии);
  • металлические изделия с прямоугольным или профильным поперечным сечением;
  • подшипниковый.

По технологии производства:

  • электросварной трубопрокат с прямым швом;
  • сварной прокат со спиральным швом;
  • бесшовный холодной прокатки;
  • бесшовный горячей прокатки.

По способу коррозионной защиты:

  • нержавеющий стальной прокат;
  • оцинкованный металлический (с одной или двух сторон);
  • с полимерным покрытием.

Видео по теме: Трубопрокат

https://youtube.com/watch?v=bJlMDTRYvBY

Подборка вопросов

  • Михаил, Липецк — Какие диски для резки металла использовать?
  • Иван, Москва — Какой ГОСТ металлопроката листовой стали?
  • Максим, Тверь — Какие стеллажи для хранения металлопроката лучше?
  • Владимир, Новосибирск — Что значит ультразвуковая обработка металлов без применения абразивных веществ?
  • Валерий, Москва — Как выковать нож из подшипника своими руками?
  • Станислав, Воронеж — Какое оборудование используют для производства воздуховодов из оцинкованной стали?

Электродуговая сварка трубного проката

Технология изготовления при помощи электросварки позволяет производить продукцию с минимальной толщиной стенок и большим диаметром. Большинство трубного проката, в частности, для прокладки газотранспортных магистралей и сетей водоснабжения, производят методом дуговой сварки с флюсом. Процесс изготовления электросварного трубопроката включает в себя несколько этапов:

Схема электродуговой сварки

  • листовому металлическому прокату придают необходимую форму, протягивая его через профильные вальцы прокатных станов;
  • в результате получают, подготовленные к сварке, стальные заготовки;
  • процесс профилирования осуществляется при помощи валковой прокатки.

Полировка более предпочтительна для производства трубы прямошовного типа, нежели прессовая формовка, используемая преимущественно в изготовлении крупногабаритных округлых изделий.

В отличие от металлической продукции с прямым швом, профилирование спирального трубного проката выполняется на втулочных или волково-правочных станах. После формования, кромки стальных заготовок свариваются при помощи электродуговой сварки. В зависимости от типа изделия на поверхности появляется прямой или спиральный сварочный шов, который необходимо очистить от гранта и охладить.

Остывшее изделие, подвергается калибровке. После этого проводится его осмотр, ультразвуковое сканирование и тест на стойкость к возможным нагрузкам. Далее, проводят заключительную проверку, и, если дефектов не выявлено, продукцию отправляют на реализацию.

Стандарты изготовления

Технология производства и характеристики готовых изделий должны отвечать требованиям нормативной документации. В данной области производства действуют следующие стандарты:

  • ГОСТ 8731-74 — регламентирует свойства горячедеформированного проката общего назначения из легированных и высокоуглеродистых сталей;
  • ГОСТ 9567, ГОСТ 8732 — устанавливают размеры труб и приемлемые отклонения параметров;
  • ГОСТ 8732-78 — определяет сортаментгорячекатаных бесшовных профильных труб;
  • ГОСТ 21945-76 — регламентирует характеристики горячекатаныхбесшовных труб, произведенных на основе титановых сплавов.
  • Трубы на основе титанового сплава
  • Также существуют другие нормативные документы, определяющие характеристики горяче и холоднокатаного проката, изготовленного по той или иной технологии.

Adblockdetector

Лекция №12. Горячая прокатка бесшовных труб. Технологические схемы производства бесшовных труб. Прошивка

Трубы – проводники воды, тепла, газа и помощники в создании нужных обществу благ. А как происходит процесс их производства? Методика изготовления таких конструкций появилась не так давно и неразрывно связана с эволюцией способов обработки металлов, в первую очередь – стали и железа.

Когда изобрели стан трубопрокатный, производство труб стало на поток. Говорят, первым таким агрегатом может быть одна из замысловатых машин великого Леонардо да Винчи, но технологии не стоят на месте.

Что актуально для труб различного назначения? Какое оборудование наиболее эффективно с позиций качества, производительности? Обсудим эти моменты.

Знакомьтесь: главный герой статьи

Технологии изготовления

Для производства стальных труб разработан ряд способов, каждый из которых характеризуется различными трудозатратами и капиталовложениями. Далеко не все методы эффективны. На практике себя хорошо зарекомендовали и получили широкое распространение лишь два способа – сварка с использованием трубосварочного стана и прокат при помощи трубопрокатного стана.

Так выглядят изделия, сделанные при помощи продольношовной сварки

В производстве можно выделить две основные группы технологического процесса, результатом которого являются трубы со швом и бесшовные трубы. Основными способами производства для каждой из групп являются:

  Как правильно варить чугун разными видами сварки

  • сварка – согнутая пластина сваривается продольно или лента сваривается по спирали;
  • фальцовка – согнутая пластина фиксируется продольно фальцем.

А это фальцевый шов

  • прокат – преобразование слитка на прокатном стане с последовательным формированием отверстия по центру;
  • литье – непосредственная отливка в форму со стержнем по центру или в пустотелую интенсивно вращающуюся форму (центробежное литье).

Так выглядит бесшовный прокат

Плюсы и минусы

У металлических горячедеформированных труб много достоинств:

  • Высокая прочность. Сталь способны выдерживать очень высокие давления и незаменима на многих производствах, тонкие трубы из меди выдерживают также немалое давление. Системы магистральных водопроводов, нефте- и газопроводов без стальных трубопроводов просто не существовали бы – альтернативы просто нет.
  • Прочность горячедеформированных изделий выше, чем прочность электросварных.
  • Прочность и при монтаже трубопроводов в цехах – там, где есть возможность повреждения трубопроводов грузоподъемными и транспортными механизмами.
  • Огнестойкость – в горячих цехах.
  • Стойкость к перепадам температуры, не очень большое термическое расширение – сталь не пойдет волной при повышении температуры всего на 100 °С.
  • Длительный срок службы – 30 лет, оцинкованные или гидроизолированные изделия простоят и 50 лет, срок службы меди и нержавейки приближается к 100 годам.
  • Устойчивость к ультрафиолету.
  • Теплопроводность – иногда ее можно рассматривать как плюс.
  • Отсутствие швов.
Читайте также:  Запорная арматура в гомеле

Недостатки горячедеформированных труб такие же, как и у всех металлических изделий:

  • Самым серьезным и неустранимым недостатком стали считается склонность к коррозии. Для предохранения стали ее покрывают снаружи и по внутренней поверхности цинком, снаружи красят. Не ржавеет нержавеющая сталь, но стоимость такого трубопровода в промышленных масштабах становится запредельной.
  • Сталь склонна отложению на стенках отложений солей кальция и магния, уменьшающих просвет трубопровода.
  • Большой вес.
  • Сложность монтажа с помощью сварки — если требуется большая герметичность трубопровода, работающего при высоком давлении. Но именно сварка обеспечивает надежность конструкций и максимальную герметичность трубопроводов.
  • Большой вес.
  • Отдельно следует упомянуть характерный недостаток именно горячедеформированных изделий – их цена выше, чем электросварных. Связано это с большей сложностью и энергоемкостью производства.

Отсутствие шва

Характерной особенностью горячедеформированных труб является отсутствие шва. Именно его отсутствие обеспечивает максимальную надежность и герметичность трубопроводов. В некоторых случаях отсутствие шва имеет и эстетическое значение.

Ещё

Особенностью горячедеформированных изделий является оптимальное соотношение твердости и вязкости, обеспечивающее высокую надежность конструкций, устойчивость к смятию, изгибу, скручиванию. Именно такие трубы используют при монтаже ответственных конструкций в строительстве.

Оборудование для производства

Основная методика для создания бесшовных труб называется «прокат». Для такой технологии задействуют трубопрокатный стан. Устройство представляет собой единую систему, позволяющую преобразовать металлическую заготовку. Технологический процесс включает в себя ряд стадий.

Знакомьтесь со всеми этапами методики:

  1. Разогрев заготовки.
  2. Прошивка, ведущая к формированию круглого в сечении отверстия.
  3. Раскатка, сопровождаемая удлинением заготовки и истончением ее стенки.
  4. Калибровка.
  5. Окончательная правка.
  6. Резка.

Подобный цикл представляет собой базовую модель и может иметь принципиальные дополнения. Однако два основных процесса остаются неизменными: преобразование заготовки в толстостенную гильзу и обкатка на правильном стане для труб.

Последняя фаза обычно включает первичную (предварительную) правку и вторичную – калибровку. Современное оборудование для изготовления бесшовных труб методом прокатки используется во всем мире и предлагается различными изготовителями в виде заводов под ключ.

Трубопрокатный стан из Китая в силу дешевизны имеет высокий выход продукции и быстро окупается.

Видео: трубный стан из Китая

Эксплуатация станка

Агрегат задействуют для производства конструкций, используемых во многих сферах – от бытовой до металлургической отрасли. Модели станка разнятся. Можно выбрать машину для изготовления деталей, как круглого, так и фигурного сечения. Среди составляющих частей числится:

  • разматывающее устройство;
  • сварочный аппарат;
  • отрезной станок;
  • буферная канава;
  • стол вырубки;
  • гидравлический нож.

Если пользоваться станком согласно инструкции, срок его службы будет долгим. В уходе агрегат непритязателен: достаточно содержать детали в чистоте и периодически смазывать элементы привода и редуктора скоростей.

Стоит обратить внимание! При необходимости транспортировки агрегата, производители советуют на время «путешествия» погрузить машину в специальный контейнер, отключив и сняв кабели и насадки.

Параметры прокатки

Относительно собственно процесса прокатки следует обратить внимание на два основных параметра, обуславливающие технологию производства.

  1. Температура процесса. В зависимости от температуры обработки металла выделяют 3 типа прокатки:
  • горячая – температура выше точки рекристаллизации металла;
  • холодная – ниже;
  • теплая – промежуточная.

На основе этого параметра разработаны стан холодной прокатки труб, а также агрегат горячей прокатки изделий. Обычно в металлургии температура рекристаллизации принимается с коэффициентом 0,4 от температуры плавления. Так, для стали температура плавления составляет примерно 1500 градусов, а точка рекристаллизации, соответственно: 1500 х 0,4 = 600.

  Конструкционные машиностроительные улучшаемые стали

  1. Взаимное положение валков и прокатываемой пластины. По их положению выделяют 3 типа прокатки:
  • продольная – ось пластины перпендикулярна валкам;
  • поперечная – параллельна;
  • косая – расположены под непрямым углом.

Наиболее распространенный вариант – продольная прокатка.

Схема технологического процесса производства изделий на трубопрокатном агрегате

Холодная прокатка

Ныне стан холодной прокатки возглавляет хит-парад профильных технологий, что поясняется рядом причин, связанных как с капиталовложениями, так и с высоким качеством получаемой продукции. Поверхность элементов, произведенных таким способом, идеально гладкая, а их механические свойства высоки.

Заготовки обязательно проходят цикл химической очистки и протравливания. Для улучшения деформационных свойств материал также может обрабатываться фосфатами или медью. Далее с помощью валков на подшипниках формируется круглый в сечении калибр.

Регулируется угол поворота валков – изменяется калибр. Формирование круглого калибра большого диаметра с помощью валков и конической оправы требует последующего сжатия.

При необходимости дополнительного уменьшения диаметра процедуру повторяют, при этом требуется дополнительная протравка и промывка.

Потребителям трубной продукции нужно обращать внимание на способ изготовления трубы с учетом особенностей ее предполагаемой эксплуатации. При этом прокатные трубы являются наиболее надежными и долговечными.

  • Для потенциальных производителей труб главные критерии выбора – стоимость оборудования, его производственные мощности и окупаемость «в унисон» с разработанным бизнес-планом.
  • Промышленные масштабы впечатляют
  • Трубопрокатный стан – своего рода революционное ноу-хау, позволяющее производителям выпускать качественные конструкции.

Как производится горячедеформированная труба (подробно)

Трубы изготавливают из круглых заготовок – слябов.

Раскатка гильзы

Самая первая операция – прошивка раскаленной заготовки в круглую полую гильзу. При горячей прокатке обычно начинают прошивать заготовку сразу после выхода из слябинга, пока она еще не успела остыть.

Заготовка получается с размерами, близкими к размерам готового изделия.

Затем заготовку подогревают в специальной печи и прокатывают гильзу в тонкостенную заготовку с точными размерами, затем калибруют и получают окончательные размеры трубы.

Трубопрокатный агрегат

ТПА с автоматичеким станом

Технологическая схема изготовления труб бесшовных горячекатаных на более производительном трубопрокатном агрегате с автоматическим станом:

  • Нагрев круглой заготовки в кольцевой печи с вращающимся подом.
  • Прошивка заготовки на прошивном стане – получается гильза с толстыми стенками.
  • Прокатка гильзы на автоматическом стане – получается трубка со стенками с разной толщиной.
  • Станов для обеспечения непрерывной работы комплекса обычно устанавливается два.
  • Подогрев заготовки в печи.
  • Раскатка изделия на раскатном стане (риллинг-стане) – исчезает разнотолщинность стенок по всей длине изделия.
  • Калибровка горячей гильзы в калибровочном стане.
  • Охлаждение.
  • Холодная правка в косовалковом стане.

Линия с непрерывным станом

Более производительный и современный метод – прошивка заготовок на непрерывной линии с 8-9 станами. Производительность и сортамент готовой продукции при этом методе максимальны.

Заготовки нарезают, разогревают, прошивка гильзы при этом методе происходит на станах валкового типа. Прокатка выполняется на длинных оправках на ряде последовательно установленных клетей с постепенно уменьшающимися размерами калибров. Оправки снимают и охлаждают.

При этом способе иногда применяют оборудование для винтовой прокатки.Трубы подогревают и калибруют, раскатывают, режут. Необходимо постоянно следить за износом оправок и точностью настройки всех клетей – иначе велик риск получения продукции с разной толщиной стенок.

При необходимости получения труб малого диаметра с тонкими стенками выполняется операция редуцирования – обжатие в большом количестве последовательно расположенных клетей до нужных размеров.

Безоправочная методика

Существует и такая методика – экономичная, относительно простая. Применяют много последовательно расположенных калибровочных и редукционных станов.

На каждом стане сечение и толщина стенок трубы снижается на небольшую толщину, натяжение заготовок на каждом стане относительно небольшое. Недостаток такого способа обработки заготовок – большой риск получить готовые изделия с разной толщиной стенок.

Более прогрессивным считается безоправочное редукционно-растяжное оборудование, позволяющее получать продукцию хорошего качества.

Преимущества бесшовных труб

Отсутствие шва на металлической трубе делает их очень прочными в сравнении со сварными изделиями. Физические характеристики стали + особая технология изготовления трубных материалов наделяет их следующими характеристиками:

  • Возможность эксплуатации при высоких значениях температуры и давления внутри трубопровода делает их незаменимыми в энергетике.
  • Жесткость, устойчивость к внешней деформации и внутреннему давлению находит применение в гидравлике, машиностроении.
  • В самолетостроении востребованы прочность бесшовной трубы в сочетании с легкостью материала за счет особо тонкой стенки.
  • Безусловная герметичность обеспечивает безопасную транспортировку агрессивных, ядовитых веществ на химических предприятиях.
  • Экологичность и безопасность, с точки зрения инертности к пищевым продуктам, находит широкое применение в пищевой промышленности.

Рекомендуем ознакомиться: Как выполнить проход дымохода через кровлю из металлочерепицы своими руками

Единственный недостаток бесшовных стальных труб – это их высокая стоимость. Но в сочетании цена-качество, когда к трубопроводам, конструкциям предъявляются повышенные требования, этот материал не просто окупается полностью, но приносит прибыль в краткосрочной перспективе.

Стандарты допустимых отклонений

Допустимые отклонения размеров приведены в ГОСТ 8732-78. Отклонения по толщине стенки приведены в таблицах:

Таблица 1

Наружный диаметр, мм Предельные отклонения для труб точности изготовления
повышенной обычной
До 50 включительно ±0,5 мм ±0,5 мм
От 50 до 219 ±0,8% ±1,0%
219 ±1,0% ±1,25%

Таблица 2

Наружный диаметр, мм Толщина стенки, мм Предельные отклонения по толщине стенки труб точности изготовления, %
повышенной обычной
До 219 До 15 включ. ±12,5 +12,5 — 15,0
15 — 30 +10,0 — 12,5 ±12,5
30 и выше ±10,0 +10,0 — 12,5
Св. 219 До 15 включ. +12,5 — 15,0
15 — 30 ±12,5
30 и выше +10,0 — 12,5

По согласованию с потребителем могут применяться и другие предельные отклонения, требования и характеристики различных параметров изделий. Овальность и разностенность труб не должны изменять диаметр и толщину стенки больше предельных отклонений, приведенных в таблицах.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector