КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТРУБНОГО ПРОИЗВОДСТВА

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТРУБНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Труба как промышленное изделие представляет собой полый профиль, обычно постоянного сечения по длине.

Материал трубы: металл, сплав, органические и неорганические материалы и их композиции.

Рассматривать будут только металлические трубы. Используется труба в самых различных областях жизни и деятельности человека.

Развитие трубного производства неразрывно связано с историей разработки различных металлов. Первые изготавливаемые трубы полые трубы растений, далее => трубы из стволов деревьев, глины и камня. Начало изготовления использования труб 8-5 тыс. лет до н.э. Первые металлические трубы изготавливались из свинца, олова и меди. Способ изготовления: плющение металлических слитков для изготовления листа, сворачивание листов и соединение швов специальными замазками.

Из этих металлов получаются литые трубы. Основной стимул получения железных металлических труб: развитие военного дела. Поэтому первые железные трубы это стволы оружий и пушек. Начальная технология для железной трубы – литье.

Первый вид железной трубы – чугун. Он обладает высокими литейными свойствами. Начало интенсивного развития ствольной артиллерии 15 в. Но чугунные трубы литейным способом ограниченны по длине. Поэтому интенсивно разрабатывается технологические способы получения стальных труб. Первая стальная труба получена прокаткой стального слитка на полосу с дальнейшим сворачиванием полосы в трубу и склеиванием кромок (18 в.). Первая бесшовная труба получена сверлением стальных прутков. Первая сварка давлением или кузнечная сварка труб проведена в 19 в. После сварки трубу волочили. К концу 19 в. Сварные трубы получили разные диаметры. Для калибровки применяют прокатку на оправке, но бесшовные трубы еще получают только сверлением. Первое производство бесшовной трубы винтовой прокаткой началось в Германии с 1890г. Далее оно распространилось на Англию и Австрию. На территорию Российской империи металлургия черных и цветных металлов развилась значительно медленнее. Первые бесшовные трубы в России в 1911г. К началу Второй мировой войны трубное производство было наиболее развито в Германии и России.

В послевоенные годы трубное производство развивалось бурными темпами во всех странах мира. Это связанно с интенсивными разработками этого производства во время войны. В настоящее время трубное предприятие на постсоветском пространстве сосредоточено на 13 крупных предприятиях России, на 2 предприятиях РБ, существуют крупной производство на Украине. Помимо крупных производств интенсивно развивается мелкие производства трубной продукции. Современное общество потребляет трубную продукцию во всех без исключения сферах жизни и деятельности. 

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И СОРТАМЕНТ СВАРНЫХ ТРУБ

    Сварные трубы в своей конструкции имеют сварной шов, что снижает некоторые эксплуатационные показатели, но повышает диапазон диаметра трубы. Все сварные трубы разделяются по величине диаметра:

1. малых диаметров (5-114 мм);

2. средних диаметров (114-480 мм);

3. трубы больших диаметров (480-2520 мм);

    Толщина стенки трубы изменяется в диапазоне 0,5-28 мм.

    Сварные трубы малых диаметров широко используется в автомобилестроении, сельскохозяйственной промышленности. Химических, энергетических комплексах. Применяется для изготовления трубчатых электронагревателей.

    Сварные трубы среднего диаметра применяется трубопроводов, для транспортировки пара, газа, нефти, воды. Широко применяется в коммунальном хозяйстве.

Сварные трубы больших диаметров применяются как газопроводные.

 В объеме мирового производства трубной продукции доля сварных составляет около 60 %. Такое более широкое применение сварных труб объясняется более низкой себестоимостью по сравнению с бесшовными на 15-20 %.

Трубы изготавливаются прямо и спирально шовные.

Для обеспечения надежной работы трубопровода к материалу трубы предъявляется специальные требования по прочностным, пластическим и антикоррозионным свойствам.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ И СОРТАМЕНТ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ ТРУБ

    Основным недостатком бесшовных и горячекатаных труб является технологическое ограничение в получении еще более малых диаметров и меньшей толщины стенки трубы.

    Холодная деформация также повышает точность трубного профиля и его прочность благодаря механическому упрочнению. Холодная деформация имеет ограничения связанные с переупрочнением материала трубы. Исходная заготовка для холодной обработки трубы бесшовной горячекатаной или сварная труба. Диапазон диаметра холоднокатаной трубы: 1-250 мм, толщина стенки трубы 0,1-24 мм. Холоднодеформированные трубы разделяются на следующие основные виды:

1. Бесшовные холоднодеформированные трубы общего назначения – изготавливаются из углеродистых и легированных сталей диаметром 1-200 мм, имеют толщину стенки 0,1-12 мм. Допускается отклонение по диаметру и толщине стенки регламентированы и меньше по величине в сравнении с исходной заготовкой. Регламентированная кривизна трубы по длине: для труб диаметром свыше 10 мм максимальная кривизна 1,5 мм на 1 м. длины; для труб 8-10 мм максимальная кривизна 2 мм; для труб менее 8 мм максимальная кривизна 3 мм.

2. Коррозионностойкие холоднодеформированные трубы – имеют наружный диаметр 5-45 мм с толщиной стенки 0,2-6 мм; и для труб 50-250 мм толщина стенки 0,4-22 мм. Эти трубы термически обрабатываются испытываются на стойкость к коррозии и на механические свойства.

3. Трубы стальные малых размеров или капиллярные имеют диаметр 0,3-5 мм, толщина стенки 0,1-1,6 мм. Применяются в различных областях техники, чаще в приборостроении. Трубы имеют обычную и повышенную точность размеров.

4. Холоднодеформированные трубы специального назначения. К этим трубам относятся особотонкостенные трубные профили. Обычно коррозионно-стойкие, котельные, теплопроводные. Толщина стенки до 1 мм. Точность изготовления такой трубы высокая и особовысокая. Труба может быть термически обработана. Испытание этих труб соответствует эксплуатационным требованиям. Специальные трубы могут быть покрыты слоем полимера.  

5. Профильные трубы – имеют не круглое сечение. Профиль трубы: квадрат, прямоугольник, ромб, треугольник, шестигранник и некоторые другие формы. Такие трубы имеют уменьшенную массу в сравнении с одинаковыми по площади сечения круглой трубой. Имеют повышенную прочность, более компактное складирование и другие преимущества. В этой связи профильные трубы называют трубами экономических профилей. Производство таких труб постоянно наращивается; ограничения объясняется особенностями профилировки некруглых сечений.

6. Биметаллические трубы. Такая труба имеет 2 и больше слоя в стенке трубы: наружная – из обыкновенной стали; внутренняя – из более дорогостоящего специализированного материала (медь, алюминий, дорогостоящего антикоррозионного слоя). Толщина наружного слоя трубы 1,5 и выше (максимально 50 мм). Толщина внутреннего слоя от 0,4-1,5 мм.

 

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ ТРУБ

    Металлическая труба является высокотехнологическим изделием. Поэтому для гарантированного соблюдения эксплуатационных свойств проводят специальные испытания готовых труб. Большинство методов испытания труб стандартизирована.

Основная цель испытаний: определение соответствия качества трубы стандарту.

Рассмотрим основные методы и виды испытаний труб:

1.  контроль химического состава, макроструктуры, микроструктуры; определение количества и размеров неметаллических включений.

2. контроль механических свойств; выполнение статистического испытания растяжение образцов труб, при необходимости при разных температурах.

3. испытание на изгиб выполняется на специальных станках, приспособлениях, изгиб на 90°; существуют дополнительные требования изложенные в технических условиях. Испытываются на изгиб диаметром < 114 мм. Цель испытания: определение способности металлической трубы подвергаться загибу.

4. испытание труб на бортование, заключается в от бортовке с образцом фланца заданного диаметра. Операция бортовки выполняется по заданной стандартной методике, отсутствие трещинообразований – критерий успешных образований.

5. испытания труб на раздачу. Раздача отличается от бортования образцом на конце трубы не фланца, а конуса. Выполняется по специальным условиям, утвержден в стандартах. Возможно вращение инструмента или образца трубы. Температура испытания соответствует выполнения раздачи в производственных условиях. Отсутствие трещинообразования – критерий успешных испытаний.

6. испытание труб на сплющивание, заключается в сжатии образца тубы между параллельными плоскостями до заданной степени сжатия. Ось трубы параллельна плоскостям инструмента. Отсутствие трещинообразований критерий успешных испытаний.

7. гидравлические испытания трубы. Для труб, работающие под внутренним давлением выполняются специальные испытания, заключающие в создании внутри трубы избыточного давления жидкости. Величина давления нормируется в зависимости от  предела прочности в металлической трубе от минимума толщины стенки трубы и от номинального внутреннего диаметра трубы. Труба принимает выдержавшей испытания если отсутствует течь и отсутствует остаточная деформация стенки трубы. Существуют определенные допуски на остаточную деформацию трубы после гидроиспытаний.

    Для труб определённого назначения выполняются соответствующие виды испытаний. Чем выше степень ответственность трубы по условиям эксплуатации, тем > испытаний. Существует сортамент труб, не подлежащие технологическим испытаниям. Эти трубы применяются в малых целях (в декоративных – использование как наполнителя и т.д.). Нормирование механических и технологических свойств выполняются и по зарубежным стандартам (ИСО, ДИН). Их отличие от отечественных стандартов заключается в использовании других численных значений параметра выше приведенных методик, т.е. может применяться иные размеры испытательного инструмента, другие диапазоны параметров образцов труб и условий их деформации. Может выводится дополнительные контрольные параметры (величину минимальной толщины стенки по всей длине трубы, может нормироваться, обязательно имеет термообработку). Поэтому в зависимости от страны поставки трубной продукции выполняются соответствующий комплекс необходимых испытаний.

 

ДЕФЕКТЫ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК

    Качество готовой трубы во многом определяется качеством исходной трубной заготовки. Обычно дефекты исходной заготовки всегда отражаются на готовой трубе. Например, наружные дефекты способны значительно увеличится в размерах при обработке на трубопрокатных станах. Поэтому качеству исходной заготовки предъявляется повышенные требования. Поверхностные дефекты трубной заготовки разделяются по своему происхождению: сталеплавильные дефекты, дефекты нагрева, прокатные дефекты. Прокатные дефекты имеют долю от общего числа дефекта до 30%. Поэтому основная доля приходится на первые два вида поверхностных дефектов. Основные виды дефектов слитков:

- поверхностные трещины;

- неметаллические включения;

- усадочные раковины и др.

    Около 90% от всех дефектов составляют трещины. Они образуются при кристаллизации бывают: продольные и поперечные. Трещиноустойчивость слитков зависит от марки стали, содержания серы, раскисления, от скорости кристаллизации, от размеров литой заготовки и др.

    Все виды дефектов классифицированы и стандартизированы. Имеются описания геометрии и причин образования отдельных видов дефектов. Каждому производству трубной заготовки характерны свои виды дефектов.

Для непрерывного литья заготовки характерны специальные виды дефектов:

1. трещинопродольная по грани заготовки: причина: сера, высокая скорость разливки, неправильный теплоотвод в кристаллизаторе, нарушение режима охлаждения и некачественная шлакообразованая смесь;

2. пояс – причина: непостоянство заливки кристаллизатора, остановка процесса кристаллизации;

3. трещина по ребру заготовки – причина: нарушение теплоотвода в кристаллизаторе.

4. пузыри – недостаточное раскисление металла, некачественная шлакообразованая смесь;

5. центральная пористость – неправильный температурно-скоростной режим разливки;

6. кривизна и овальность сечения заготовки – дефекты кристаллизатора.

    Существуют и другие виды дефектов непрерывно литой заготовки. Для их минимизации или исключения постоянно совершенствуются технологии плавки, внепечной обработки разливки стали.

 

ПРОШИВНАЯ ОПРАВКА

    Для образования внутренней полости в прошиваемой гильзе используется специальный инструмент – оправка. Геометрия, геометрическое расположение, механического свойства оправки определяет работоспособность оправки. Она является само высоко нагруженным элементом в ОД. Она испытывает высокие деформации прокатывания металла, высокие температуры и напряжения. Рабочая стойкость этого инструмента во многом определяет эффективность прошивки.

    На стойкость оправки также влияет расположение прокатных валков. Поэтому эффективность прошивки зависит от качества исходной заготовки, равномерности ее свойств и равномерности прогрева. От геометрии инструмента и от настройки или расположения этого инструмента относительно заготовки. Рассмотрим схему оправки:

 

D1 – диаметр оправки. Носок оправки может иметь выступ для гильз меньшим диаметром; если отсутствует, то прошивают гильзы большего диаметра. Наличие выступа на носке обеспечивает более точное центрирование оправки по описанию к торцу заготовки.

L1 – длина прошивной (рабочей) зоны оправки.

R1 – радиус этой зоны.

    В области прошивной зоны происходит раскрытие полости, которая зарождается в заготовке на конце носка. Геометрия носка и прошивной зоны должно обеспечиваться плавное образование конусной полости без раскрытия глубоких трещин в заготовке, которая приводит к дефектообразованию.

L2 – длина конуса поперечной раскатки стенки гильзы.

- диаметр оправки в сечении между зонами I и II.

φк – угол конуса поперечной раскатки. В этой зоне формируется стенка и диаметр наружной и внутренней гильзы.

L3 – длина цилиндрической зоны оправки.

D3 – ее диаметр.

    Зона служит для плавного перехода поверхности раскатки к зоне окончательного формирования сечения гильзы. Цилиндр оправки обеспечивает формирование внутренней цилиндрической поверхности гильзы.

    В этой зоне происходит явление «подъема» внутренней поверхности гильзы, т.е. внутренний диаметр гильзы становится больше D3. Происходит это в следствии раскатки стенки гильзы по конусной поверхности, т.е. процессы внутренней поверхности гильзы продвигается в направлении гильзы по конусу и после участка D2, но поверхность прокатного валка останавливает конусный рост диаметра гильзы на 5-15 мм > D3.

    Для приведенных размеров оправки используется специальные эмпирической зависимости.

R3, L4, D4 – геометрические параметры выходной зоны оправки. Обеспечивает отсутствие острых элементов на выходе из заправки. Способствует креплению конструктивных элементов закрепляющие оправку на специальных стержнях, которые удерживают оправку в ОД. Внутри оправки имеется полость, которая служит для подачи смазочных, охлаждающих жидкостей и материалов внутри ОД. Некоторые конструкции оправки предполагают наличие тонких отверстий, связывающие внутреннюю полость с прошивным участком оправки. Через эти полости может подаваться смазочные материалы. Оправка, удерживается на стержне может вращаться вокруг собственной оси под действием сил трения от заготовки, которая вращается от приводных валков. Положение оправки вдоль оси регулируется и обеспечивает регулировку размеров стенки гильзы. Чем ближе оправка к валкам, тем тоньше стенка и наоборот, но основное ограничение положения оправки связано с допустимыми изменениями размера выдвижения оправки за пережим ОД. Материал оправок – сложно легированные, жаростойкие инструментальные стали.

 

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТРУБНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Труба как промышленное изделие представляет собой полый профиль, обычно постоянного сечения по длине.

Материал трубы: металл, сплав, органические и неорганические материалы и их композиции.

Рассматривать будут только металлические трубы. Используется труба в самых различных областях жизни и деятельности человека.

Развитие трубного производства неразрывно связано с историей разработки различных металлов. Первые изготавливаемые трубы полые трубы растений, далее => трубы из стволов деревьев, глины и камня. Начало изготовления использования труб 8-5 тыс. лет до н.э. Первые металлические трубы изготавливались из свинца, олова и меди. Способ изготовления: плющение металлических слитков для изготовления листа, сворачивание листов и соединение швов специальными замазками.

Из этих металлов получаются литые трубы. Основной стимул получения железных металлических труб: развитие военного дела. Поэтому первые железные трубы это стволы оружий и пушек. Начальная технология для железной трубы – литье.

Первый вид железной трубы – чугун. Он обладает высокими литейными свойствами. Начало интенсивного развития ствольной артиллерии 15 в. Но чугунные трубы литейным способом ограниченны по длине. Поэтому интенсивно разрабатывается технологические способы получения стальных труб. Первая стальная труба получена прокаткой стального слитка на полосу с дальнейшим сворачиванием полосы в трубу и склеиванием кромок (18 в.). Первая бесшовная труба получена сверлением стальных прутков. Первая сварка давлением или кузнечная сварка труб проведена в 19 в. После сварки трубу волочили. К концу 19 в. Сварные трубы получили разные диаметры. Для калибровки применяют прокатку на оправке, но бесшовные трубы еще получают только сверлением. Первое производство бесшовной трубы винтовой прокаткой началось в Германии с 1890г. Далее оно распространилось на Англию и Австрию. На территорию Российской империи металлургия черных и цветных металлов развилась значительно медленнее. Первые бесшовные трубы в России в 1911г. К началу Второй мировой войны трубное производство было наиболее развито в Германии и России.

В послевоенные годы трубное производство развивалось бурными темпами во всех странах мира. Это связанно с интенсивными разработками этого производства во время войны. В настоящее время трубное предприятие на постсоветском пространстве сосредоточено на 13 крупных предприятиях России, на 2 предприятиях РБ, существуют крупной производство на Украине. Помимо крупных производств интенсивно развивается мелкие производства трубной продукции. Современное общество потребляет трубную продукцию во всех без исключения сферах жизни и деятельности. 

 

123456Следующая ⇒

Поделиться: