Стальная толстостенная труба: производство, стандарты, сортамент, применение

В этой статье мы постараемся разобраться, как, по каким нормативным документам и для чего производится труба толстостенная стальная.

Обычно стальные трубы лучше защищать от коррозии навесами и тентами. Но при такой толщине стенок прочность трубы пострадает нескоро.

Определения

Начнем с четкого определения: что это такое — толстостенная стальная труба? Привет, Капитан Очевидность! Про то, что у нее толстые стенки и она из стали, все догадались. Что считать толстыми стенками? Один миллиметр? Пять? Полметра?

В данном случае «толстостенная» — это технический термин и в этом качестве имеет четкие границы.

Есть несколько классов трубы с точки зрения толщины ее стенок:

Особо тонкостенные;
Тонкостенные;
Толстостенные;
Особо толстостенные.

Понятно, что труба с толщиной стенок в пять миллиметров при внешнем диаметре в 12 мм будет очень даже толстостенной, а при внешнем диаметре в 1420 — совсем даже наоборот.

Так вот, класс трубы определяется отношением ее внешнего диаметра к толщине стенки. Если это значение лежит в пределах от 6 до 12,5 — трубу называют толстостенной.

Обратите внимание: по куче статей рекламного характера кочует с небольшими вариациями фраза вида: «Важной характеристикой толстостенной трубы является соотношение толщины у стенки и диаметра снаружи. Данная величина может варьироваться в диапазоне 12,5 — 40.»
Не слушайте авторов. Эти люди бредят. Чтобы понять это, достаточно заглянуть в стандарт.
Труба диаметром 50 мм и с толщиной стенок 5 мм характеризуется им как толстостенная; отношение толщины стенки к диаметру, о котором они говорят, равно 0,1.
Если сверится со здравым смыслом и перевернуть дробь — получим все-таки 10, то есть число из множества между 6 и 12,5, а никак не между 12,5 и 40.

Горячедеформированные трубы могут иметь стенки толщиной до 75 мм, так что эта труба еще сравнительно хрупка и изящна.

Производство

С точки зрения технологии производства любая толстостенная труба из стали — бесшовная. Различают горячедеформированные трубы и холоднодеформированные (холоднокатанные).

Горячедеформированные трубы

Сырьем для производства служит штанга — заготовка цилиндрической формы. Первым делом она подается в печь, где нагревается до температуры, при которой сталь делается пластичной;

Перед вами сырье для производства бесшовных труб.

Затем штанга подается на прошивной стан, где превращается в гильзу — полый внутри цилиндр. Он по-прежнему раскален и имеет размеры, весьма далекие от необходимых при довольно неправильной форме.
Чтобы исправить это, гильза поступает в вальцы, где на находящейся внутри заготовки оправке она раскатывается до нужного диаметра и толщины стенок;
После прохождения калибровочных вальцов труба — теперь уже нужного размера — охлаждается, нарезается на отрезки нужной длины и складируется.

Холоднодеформированные трубы

Основной процесс производства выглядит так же, как в предыдущем случае. Разница лишь в том, что после прошивного стана заготовка остужается водой, и все этапы вальцевания она проходит при температуре ниже точки рекристаллизации стали.

Так производятся холоднодеформированные трубы малого диаметра.

Обратите внимание: после того, как труба сформирована, она обязательно проходит термообработку — отжиг.
Металл покидают неизбежные после холодной деформации внутренние напряжения, он делается более вязким и более пластичным. После отжига труба повторно калибруется.

Термообработка — обязательный этап производства труб холодной деформации.

Нормативные документы и сортамент

Стальные толстостенные трубы производятся по двум разным стандартам:

Горячедеформированные бесшовные трубы изготавливаются по ГОСТ 8732-78;
Холоднодеформированные бесшовные трубы производят по ГОСТ 8734-75.

Разумеется, не весь предусмотренный стандартами сортамент стальных труб относится к толстостенным трубам. Стоит обращать внимания на пресловутое соотношение диаметра и толщины стенок.

Итак, горячедеформированная стальная труба толстостенная может иметь следующие размеры:

см. Приложение к статье -Таблица 1.

Холоднокатанные толстостенные стальные трубы ГОСТ 8734-75 имеют свой сортамент. Здесь не нужны даже расчеты: в приведенной в стандарте таблице четко разделяются классы труб по толщине стенок.

см. Приложение к статье -Таблица 2.

Перед вами не полный сортамент, указанный в стандарте: для уменьшения размера таблицы удалены те ее части, где представлены только тонкостенные трубы.

Области применения

Где могут применяться стальные трубы толстостенные?

Ответ вытекает из их свойств — отсутствия шва (он всегда является слабым местом любой трубы) и большой толщины стенок: там, где необходима особая прочность и способность противостоять гигантским давлениям.

Гидравлические системы. Гидроцилиндры призваны выдерживать огромные давления, и если контактирующие с атмосферным воздухом части во избежание коррозии изготавливаются из нержавейки, то корпуса цилиндров — из стальной бесшовной толстостенки.

Гидравлические приводы используют именно толстостенные бесшовные трубы.

Энергетика. Отвод тепла от котлов, подача пара на турбины требует высочайшей прочности; в случае ширм и экранов внутри котла важно еще и то, что труба не должна быстро прогореть.
Остановка и демонтаж котла для ремонта — мероприятие долгое и крайне дорогое.

Эта конструкция — теплообменник для котельной. Угадаете материал?

Химическая промышленность. Обработка сырья в автоклавах, полимеризация газов — все эти процессы требуют высочайших давлений.
Если что-то сможет им противостоять неограниченно долго, то это именно толстостенная бесшовная труба.

Обратите внимание: когда речь идет о сочетании высокого давления и температуры с агрессивными средами — применяется труба из нержавеющей стали.
Разумеется, тоже толстостенная и бесшовная, однако она изготавливается по своим стандартам.

Нефтегазовая промышленность. Если для магистральных газонефтепроводов используется сварная труба, то на особо ответственных участках — компрессорных станциях, буровых, перерабатывающих фабриках на этапах, использующих высокие давления — опять же герой нашей статьи.