Труба квадратная: секреты производства, обработки и применения

В статье мы постараемся разобраться, что это за материал — труба квадратная стальная, как он производится, каких размеров бывает и какие изделия из квадратной трубы можно изготовить. 

Производство

С точки зрения способа производства труба стальная квадратная бывает:

1. Электросварная;
2. Бесшовная горячедеформированная;
3. Бесшовная холоднодеформированная.

Квадратная труба размеры может иметь любые. Был бы спрос

Что это означает на практике?

Давайте посмотрим

Сварные трубы

Электросварная  квадратная стальная труба изготавливается из плоской заготовки.

Алгоритм ее производства примерно таков:

• Плоский лист — штрипс — разматывается из рулона и нарезается на узкие длинные полосы;
• Полосы свариваются друг с другом, образуя непрерывную ленту;
• Эта лента подается на формировочные вальцы, превращающие ее в круглую заготовку с открытым сварным швом;
• Шов проваривается. Для этого может быть использована сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа, сварка индукционными токами, плазмой, лазером или даже пучками электронов. Последняя, впрочем, является невероятно дорогой экзотикой хотя бы в силу того, что проходит в глубоком вакууме;
• Бесконечная круглая заготовка поступает в калибровочные вальцы, где из нее наконец-то формируется стальная квадратная труба;
• Качество шва проверяется дефектоскопом, использующим вихревые токи;

Эта раритетного вида штуковина — как раз дефектоскоп

• Труба режется на отрезки необходимой длины;
• Проходит визуальный контроль — геометрия труб может пострадать от износа или щербин вальцов;
• После чего пакуется и поступает на склад.

Производство сварных труб — это бесчисленные вальцы

Бесшовные трубы

Бесшовные  квадратные стальные трубы отличаются прежде всего тем, что сырье для них — круглая заготовка.

Бесшовная стальная труба квадратного сечения производится в общих чертах так:

• Цилиндрическая заготовка — штанга — нагревается до температуры, при которой сталь делается пластичной, после чего поступает на прошивочный пресс;
• Там выпрессовывается середина штанги — она превращается в гильзу. Со стороны процесс выглядит на редкость неприлично :);
• После этого заготовка с оправкой внутри  поступает в распоряжение бесчисленных вальцов, которые растягивают ее, формируют стенки нужной толщины и необходимый внешний диаметр;

Важно: эти операции могут происходить и с горячей трубой, и с остывшей до температуры ниже точки рекристаллизации стали.

Именно это отличает горячедеформированные трубы от холоднодеформированных.

Для вторых согласно действующих нормативных документов обязательна термическая обработка: труба прокаливается.

Это позволяет убрать внутренние напряжения металла, неизбежные после его принудительной деформации.

• Наконец, момент истины: круглая заготовка проходит последние калибрующие вальцы, режется на  отрезки нужной длины — и вот уже на склад готовы отправиться квадратные трубы стальные.

На фоне линий, на которых делают бесшовные трубы, производство электросварных уже не кажется сложным процессом

Кустарное производство

Стальные квадратные трубы могут производиться из готовых круглых труб и в кустарных условиях, буквально в гараже или сарае. Вальцы для этого производятся серийно и стоят сравнительно недорого.

Стоит учесть важный нюанс:  такие трубы не проходят термообработку после холодной деформации, что противоречит стандартам и снижает прочность конструкции из такого материала.

Нормативные документы, размеры и удельный вес

Стандартные  размеры квадратной трубы указаны в ГОСТ 8639-82. Таблица содержит не только полный список сортамента труб (разумеется, соответствующих ГОСТ); масса квадратной трубы известной длины тоже может быть рассчитана благодаря данным этой таблицы:

Важно: при необходимости никто не запрещает предприятиям производить трубы вне сортамента, нестандартных размеров.

Лишь бы выдерживалась технология изготовления и характеристики были согласованы с заказчиком.

В реальном мире можно встретить и трубы квадратного сечения 160 160 или 200х200 миллиметров.

В случае производства из готовой круглой трубы размеры трубы квадратной вообще ограничены лишь мощностью вальцов: магистральные трубы встречаются и двухметрового диаметра.

Профилировать можно любую трубу. Хватило бы размера и мощности у профилирующих вальцов

Помимо сортамента и удельного веса погонного метра профильной трубы, стандарт указывает методы производства труб  определенных размеров.

В частности:

• Труба размерами 10-120 мм при толщине стенки 1-8 мм может быть бесшовной холоднодеформированной;
• Трубы с размерами 60 — 180 мм при стенках толщиной 4-14 миллиметров изготавливаются бесшовными горячедеформированными;
• Электросварные трубы делаются с наружным размером 10-100 миллиметров со стенками толщиной 1 — 5 миллиметров.

Края труб могут быть скруглены, но радиус скругления не должен превышать удвоенной толщины стенок трубы.

Применение

Мы имеем дело с материалом, который обладает колоссальной прочностью на изгиб.

Есть старый эксперимент по сопромату:

• Собирается простенькая конструкция: прямоугольник из четырех реек, скрепленных гвоздиками. Прямоугольник не является жесткой фигурой, и он произвольно меняет свою геометрию в одной плоскости;
• На втором этапе эксперимента на рейки приклеивается бумажный лист. Обычная бумага формата А4. Так вот: после высыхания клея изменить геометрию прямоугольника из реек в одной плоскости не хватает сил ни у одного человека.

В нашем случае изгиб квадратной профильной трубы будет пытаться изменить геометрию толстого стального листа, а не бумажки. Вернее, двух листов — двух из четырех сторон квадратной трубы. Прочность автоматически окажется, вежливо говоря, несколько выше.

Это не тренировка нетрезвых скалолазов, нет. Отроки наглядно демонстрируют прочность тонкой квадратной трубы

А вот для трубопровода наш герой не годится: сечение при том же расходе материала меньше, чем у круглой трубы, а внутреннее давление труба выдерживает меньшее.

Отсюда и области применения:

• Элементы несущих металлоконструкций.  Квадратная труба используется там, где желательно совместить мало-мальски пристойный внешний вид со значительной прочностью.
  Если эстетика не важна — строители чаще используют двутавр для изготовления длинных пролетов, а из квадратной трубы монтируют поддерживающие его фермы.

Помимо значительной прочности, при монтаже удобны плоские стенки квадратной трубы: они могут соединяться даже без сварки, болтами и шпильками;

• Каркасы мебели. Здесь используется, кстати, не только квадрат: прямоугольные трубы 20х40, к примеру, часто служат основой для книжных и кухонных этажерок.

Для школьной мебели прочность квадратных труб — просто подарок судьбы. Дети

• Основы для теплиц. Все те же трубки 40х20 используются после обработки простейшим трубогибом в качестве арок, а тонкие квадратные трубки 20х20 служат перемычками. Сборка может осуществляться опять-таки болтами через сквозные отверстия;
• Рамы автомобилей и автоприцепов. Прочность на изгиб при минимальном весе — ведь любой транспорт тратит горючее и на собственную перевозку — там очень кстати;
• Перила, ограждения.  Забор из квадратной трубы сочетает вполне пристойный внешний вид с прочностью: он не боится вандализма, нетрезвых прохожих и незначительных соприкосновений с автомобилями.

Из квадратной трубы, разумеется, можно выполнить и жесткий каркас легкого забора из профнастила. Расход материала будет минимальным, а прочность — вполне достаточной

Совет:  чтобы такой забор не боялся еще и коррозии, прекрасным решением станет квадратная оцинкованная труба.

У нее, впрочем, тоже есть уязвимое место — торцы, на которых слой цинка отсутствует.

Простейшие полиэтиленовые заглушки защитят их от влаги.

Впрочем, полиэтилен будет в безопасности от шаловливых ручек юных прохожих лишь при большой высоте столбов; если речь идет о низком ограждении — лучше заварить торцы листом оцинковки или какими-либо декоративными элементами.

• Квадратная труба служит материалом для разнообразных арок и козырьков, служащих защите от осадков.
  Речь, разумеется, идет о каркасе: плоскости делают из профнастила, брезента или поликарбоната. Изгиб трубы в виде арки возможен с применением как простейших ручных вальцов, так и на сложных высокопроизводительных линиях.

Перед нами простейшее приспособление для изгиба квадратной трубы. Как видите, большую часть компонентов можно найти в гараже или на свалке металлолома

Заключение

Будем надеяться, что какие-то из перечисленных размеров, функций или особенностей квадратных профильных труб окажутся полезными вам. Удачи!