Стальная профильная труба: производство и применение

Слово «труба» устойчиво ассоциируется с круглым в сечении предметом. А могут ли быть трубы квадратными?

Прямоугольными? Как изготавливается и зачем нужна стальная профильная труба?

Трубы стальные профильные из нержавеющей стали не только прочны, но и красивы

Зачем это нужно?

Круглые трубы

Чтобы понять это, нужно для начала разобраться, почему трубы чаще всего изготавливаются круглыми в сечении.

А происходит это в силу двух основных причин:

1. Производство круглой трубы наиболее технологично. Когда вы сворачиваете газету или лист ватмана, какую форму он принимает сам собой? Цилиндр, верно?
   То же самое касается и листов жести, из которых делают водосточные трубы, и листов стали, из которых путем проваривания швов изготавливаются шовные трубы большого диаметра.
2. Круглая труба имеет минимальную площадь поверхности при максимальном внутреннем объеме. Благодаря этому мы получаем минимальный расход материала стенок при максимальной пропускной способности.
   Вспомните, трубы ведь чаще всего используются для транспортировки жидкостей или газов. Кроме того, круглая в сечении поверхность наиболее эффективно противостоит давлению — внешнему и внутреннему. Это опять-таки означает минимальный расход материала на ее стенки при заданной прочности.

При строительстве магистралей высокого давления используются исключительно традиционные круглые трубы

Профильные трубы

Профильная стальная труба имеет совсем другие свойства. Никто, конечно, не мешает использовать ее при создании водопроводов, однако это будет крайне неоптимальным ее использованием.

Начнем все же с того, какими бывают  стальные профильные трубы.

В сечении теоретически можно сделать ее любой, хоть в форме профиля Че Гевары, однако спросом пользуются три основных профиля:

• Овальная труба;
• Круглая;
• Прямоугольная.

Овальная труба

Стальная труба профильная овального сечения может применяться как при декоративном оформлении зданий, подъездов и жилых помещений (прежде всего при создании разнообразных ограждений и перил), так и в машиностроении.

Согласитесь, в качестве декоративного элемента они выглядят весьма эффектно

Резонный вопрос: неужели в разнообразных гидравлических системах и радиаторах охлаждения нельзя обойтись традиционной круглой трубой?

Вспомните одно из достоинств круглой трубы: минимальную площадь поверхности при максимальном внутреннем объеме. Так вот, не всегда это ее свойство является достоинством.

Для радиаторов и змеевиков охлаждения часто бывает нужно отвести максимальное количество тепла через поверхность трубы. И вот здесь овальное сечение играет на руку: при том же внутреннем объеме  она может иметь вдвое большую поверхность.

Очевидно, что большая поверхность будет рассеивать больше тепла и, раз так, эффективнее остудит теплоноситель.

Квадратная труба

Давайте проведем простенький эксперимент.

Возьмите пластмассовую линейку и попробуйте ее согнуть плашмя.

Несложная задача, верно?

А теперь попробуйте согнуть ее, поставив на ребро.

Тяжелее, не так ли? Чтобы не соврать — она просто не гнется, несмотря на пластичность материала.

Круглые трубы прочны на разрыв, они отлично противостоят внешнему и внутреннему давлению, но легко гнутся. Именно поэтому там, где есть поперечные нагрузки, трубы не используют в качестве несущего элемента.

Однако  профильные стальные трубы квадратного сечения — совсем другое дело: когда нагрузка направлена под прямым углом к любой плоскости квадратной профильной трубы, две из четырех ее поверхностей представляют собой ту самую линейку, поставленную на ребро.

Здесь важна прочность, а не красота

В результате мы имеем прочность, практически равную сплошному стальному прутку того же сечения, но с куда меньшим расходом материала.

Прямоугольная труба

Если мы заранее знаем, в каком направлении будет приложен вектор максимальной нагрузки — не логичнее ли сделать трубу максимально прочной именно по отношению к этой нагрузке?

Трубы профильные стальные прямоугольного сечения применяются там, где заранее известен тот самый вектор нагрузки. Так, если мы строим балкон и собираемся опереть его на две колонны, ясно, что на середину перемычки между колоннами придется большая нагрузка. Причем строго вертикальная. Поэтому там можно использовать прямоугольную трубу, поставив ее широкой стороной профиля вертикально.

Прямоугольные профильные трубы на складе

Совет: пример, честно говоря, несколько надуманный. Если соберетесь строить балкон на колоннах, лучше использовать швеллер. При той же удельной массе на погонный метр он будет иметь большую прочность.

Еще одна привычная область применения квадратных и прямоугольных труб — все те же ограждения. Очень практичны, удобны и красивы перила с деревянной плоской накладкой сверху. Помните подъезды домов советской постройки?

Без деревянных накладок ограждение тоже может отлично выглядеть

Так вот, закрепить плоскую деревяшку на круглой трубе, причем без перекосов — задача нетривиальная. А на квадратной или прямоугольной — пожалуйста.

Технология  производства

Если опустить разнообразные технические тонкости, то в целом труба стальная профильная изготавливается так:

• Подготавливается штрипс — плоский лист-заготовка нужного формата;
• Он сгибается в обыкновенную круглую трубу и сваривается по шву;
• Затем труба пропускается через специальные вальцы, придающие ей нужный профиль;
• Труба проходит контроль качества шва. Согласно ГОСТу для профильных труб, эта операция обязательна;
• Наконец, труба дополнительно проходит термообработку. Проще говоря, нагревается до достаточно высокой температуры, чтобы снять неизбежные после принудительной деформации внутренние напряжения.

Сам процесс деформации в вальцах может проходить при разной температуре; в зависимости от нее различают горячедеформированные и холоднодеформированные трубы.

Здесь в вальцах деформируется холодная труба

Соединения труб

Труба профильная стальная не оставляет много выбора в плане того, как ее можно соединить с другими конструктивными элементами. В самом деле, резьбу ведь  на ней не нарезать. Герметичность соединений, учитывая специфику применения, тоже бывает нужна весьма редко.

А раз так — остаются:

• Сварка. Она позволяет соединить трубы любого размера и под любым углом с исключительной надежностью. Этот метод самоочевиден, когда профильные трубы используются в качестве несущих конструкций.
• Соединения на болтах применяются при сборке разнообразного торгового оборудования, стеллажей, строительных лесов и прочих малонагруженных конструкций.

Этот стеллаж легко разобрать и собрать в другом помещении

Совет: возможна сборка на болтах и несущих конструкций, но здесь есть одна проблема: болты маленького размера недостаточно прочны, а большого — потребуют сверлить соответствующие отверстия в трубах, что сильно их ослабит. Лучше все же поискать сварщика.

• Разнообразные фитинги, обжимающие трубу, могут применяться с овальными трубами при сборке декоративных элементов ограждений и стеллажей.

Размеры

В России массово производится профильная труба стальная размером от 15х15 миллиметров до 450х350.

Толщина стенки трубы зависит от ее назначения и варьируется в пределах от 1 до 12 миллиметров. Очевидно, трубы с максимально толстыми стенками используются в качестве несущих конструктивных элементов при строительстве.

Размеры могут быть самыми разными

Стальные трубы профильные выпускаются мерной длиной 6 или 12 метров в зависимости от ГОСТ или ТУ, согласно которым произведены.

Заключение

Перед нами прекрасный материал для строго определенных областей. Применение профильной трубы в строительстве ограничивается несущими конструкциями и декоративной отделкой. Для инженерных сетей, разумеется, мы предпочтем обычные круглые трубы.