Производство бесшовных труб: технология изготовления

Бесшовные трубы – это один из видов металлопроката. Их отличие от сварного типа труб – отсутствие продольного или спирального шва. Сразу скажем, что технология производства бесшовной трубы достаточно трудозатратна и требует сложных технологических линий. Но что даёт отсутствие швов? Как делают бесшовные трубы? Так ли велики их преимущества? В каких отраслях применяют бесшовные трубопроводы? Наконец, почему выражение «где тонко – там и рвётся» с бесшовными трубами не имеет смысла. Давайте ответим на эти вопросы.

Что такое бесшовная труба?

Как делают обычную электросварную трубу?

Прямошовные трубы представляют собой простую стальную полосу, свёрнутую «трубочкой». Оба края полосы сваривают между собой, получается готовое изделие.

Спиральношовная электросварная труба представляет собой ту же стальную полосу, но свёрнутую таким образом, как если бы бумажную ленту обернули вокруг карандаша. Сварной шов в таких трубах идёт по спирали и по протяжённости будет длиннее, чем в прямошовных.

Технология производства электросварных труб относительно несложная. Они находят применение и в транспортировке различных веществ (трубопроводы), и в строительстве, и в производстве различных металлоизделий. Но у них есть один недостаток, а именно сварной шов, который является одновременно и линией напряжения в металле, и самым слабым местом при возникновении критичных нагрузок*.

*Если давление в сварной трубе повышать и повышать до тех пор, пока оно не превысит критическое значение, то прямошовная труба разойдётся точно по линии сварки, и на ней образуется очень длинная и прямая, как будто прорезанная по линейке, пробоина. А если давление превысить в спиралешовной трубе, то лопнув, та станет похожей на пружину.

Бесшовные трубы делаются цельными и монолитными, в них нет подобных швов, и это главное преимущество. Даже если представить ситуацию, что нагрузка на бесшовную трубу превысит критическую, то вероятнее всего образуется небольшая локализованная в одном месте пробоина. Но как их делают совсем без швов?

Технологии изготовления бесшовных труб

Технология производства бесшовных труб внешне проста – они вытягиваются из единого цельного куска стали методом проката на комплексах оборудования, где проводится пластическая деформация металла сдавливанием заготовки между вращающимися валами. В результате давления деталь изменяет форму и внутреннюю структуру. Чтобы было понятнее, давайте разберём технологические нюансы производства бесшовных труб.

Технология изготовления бесшовных труб с помощью горячей прокатки

Технология производства бесшовных горячедеформированных труб состоит из трёх этапов:

  1. Прошивка – получение толстостенной гильзы из сплошной круглой заготовки;
  2. Раскатка – уменьшение толщины стенки гильзы в раскатных станах;
  3. Горячая отделка – улучшение качества поверхности и точности размеров трубы.

Цилиндрические заготовки на первом этапе отправляются в печь, где подвергаются нагреву до 1150-1270 С° в зависимости от используемой марки стали. Далее нагретую заготовку для трубы подают к зацентровщику – механизму, который делает небольшие углубления по оси, а потом отправляет её в жёлоб прошивного стана. Отверстие в цилиндре формируется с помощью оправки на длинном стержне, тут заготовка сохраняет внешний диаметр, но за счёт прокола удлиняется в 2-4 раза, отныне именуется «гильзой» и переходит к следующему этапу.

Раскатка на автоматическом стане представляет собой дальнейшую деформацию будущей трубы. Валки стана формируют внешний диаметр будущей трубы, а прокалывающая оправка – внутренний. Наружный диаметр гильзы уменьшается, стенка утоньшается, труба удлиняется, и вся эта технологическая операция обычно повторяется несколько раз.

На третий этап трубы приходят почти готовыми, но после раскатки они могут иметь на своей поверхности риски от валков, а также некоторую разностенность. Поэтому на этапе горячей отделки подвергаются обработке на оборудовании, имеющем меньшие допуски. Когда труба покидает калибровочный стан, она имеет в точности заданные размеры.

Технология производства бесшовных труб с помощью метода холодной прокатки

Теперь давайте разберём, как делается бесшовная труба холодного проката. Технология производства бесшовных труб с помощью метода холодной прокатки позволяет получить трубы меньшего диаметра, с ещё более чистой внутренней и внешней поверхностью, а также высокой точностью размеров. Труба формируется из заготовки, получаемой горячим прокатом, закреплённой на неподвижной конической или цилиндрической оправке (температура обработки уже не превышает 450 градусов). Валки стана с закреплёнными калибрами совершают поступательно-качательные движения и обжимают заготовку. Максимальный коэффициент вытяжки у этого метода равен 5, и его производительность ниже, чем у метода горячей прокатки, но холоднодеформированные трубы имеют прецизионный уровень точности и максимальную прочность. Это позволяет использовать их в самых высокотехнологичных отраслях.

То, что стальную заготовку можно растянуть в пять раз, не используя высоких температур, может показаться удивительным. Но сталь достаточно пластичный металл. Валки стана вытягивают заготовку не за один проход, а за несколько. Возникает интересный эффект холодной деформации металла, когда зёрна структуры вытягиваются в направлении прокатки. И если в обычном металле они расположены довольно хаотично, как люди в толпе, то после холодного проката структура металла –  это уже не неорганизованное сборище, а чёткий, как на параде, строй! За счёт того, что зёрна выстроены в упорядоченную строчечную структуру, металл получает «суперспособность» – значительно возросшие характеристики прочности.

Преимущества бесшовных труб. Где они используются?

С бесшовными трубами поговорка «где тонко – там и рвётся» не имеет смысла, так как они абсолютно равнопрочны по всей длине. Как уже говорилось, технология изготовления бесшовных труб лишает их сварного шва – самого слабого места, как в плане прочности, так и по устойчивости к коррозии. Благодаря своим характеристикам, именно бесшовные трубы используются для трубопроводов, по которым транспортируют агрессивные жидкости и газы под высоким давлением (нержавеющие трубы, бесшовные трубы общего назначения), а также в нефтегазовой добывающей промышленности (это обсадные трубы, трубы для ремонта скважин и крекинговые). Их можно использовать в условиях холода, при повышенных механических нагрузках, в особо ответственных конструкциях и механизмах. В общем везде, где требуются повышенные характеристики прочности будут нужны именно бесшовные трубы.

Итог

ХХI век называют веком трубопроводов. Трубы для нефте- и газотранспортных артерий, трубы бурильные, насосно-компрессорные, магистральные… все виды труб, которые сейчас требует промышленность, тяжело перечислить. Но стоит отметить, что не везде нужна прочность, устойчивость, и точность размеров бесшовных изделий. Для обычных условий эксплуатации бывает достаточно сварных труб. Однако там, где важна надёжность, сопротивление высокому давлению и агрессивным условиям, бесшовные трубы будут лучшим выбором.

На протяжении многих лет компания Инко-Профит представляет на рынке Украины бесшовные трубы ведущих мировых производителей трубной продукции. Поскольку ключевыми клиентами нашего предприятия являются газодобывающие компании, основное внимание сосредоточено именно на продукции предназначенной для добычи транспортировки и переработки газа и нефти. Освоение новых месторождений приводит к увеличению глубин и усложнению конструкций скважин, как следствие, способствует росту спроса на трубы с повышенными эксплуатационными свойствами, со стойкостью к агрессивной среде, газогерметичными резьбовыми соединениями и многими другими характеристиками. Благодаря многолетнему тесному сотрудничеству ООО «Инко-Профит» с такими всемирно известными производителями трубной продукции как: Voestalpine Tubulars, Vallourec, Arcelor Mittal Tubular Products, JFE Steel Corporation, Nippon Steel Corporation, наша компания способна выполнить заказ любой сложности, доставить продукцию в любую точку на территории Украины и при необходимости обеспечить полевой сервис с привлечением технических специалистов производителя поставляемой продукции.