Сортамент труб стальных бесшовных

Стальные бесшовные трубы — один из основных конструктивных элементов устройства трубопроводов нефтяной промышленности, распределительных коммуникаций жилищного комплекса, используются в строительстве, машиностроении и других отраслях народного хозяйства. Производятся трубы стальные бесшовные горячедеформированные различных сортаментов по требованиям ГОСТ или техническими условиями (ТУ).

Соответствие техническим требованиям, качество изготовления по современным технологиям, прочностные характеристики производимой продукции позволяют выбирать из выпускаемого сортамента изделия для самых различных конструкций в соответствии с необходимыми свойствами.

Технология изготовления

Горячедеформированные бесшовные трубы общего назначения выпускаются методом горячей винтовой прокатки заготовок из углеродистой или легированной стали по межгосударственному стандарту ГОСТ 32528-2013.

Ассортимент продукции, выпускаемой предприятием, напрямую зависит от возможностей производственного оборудования, технологии производства. ГОСТ предусматривает сортамент труб с наружным диаметром 20—550 мм, толщиной стенок 2.5—75 мм.

При оформлении заказа устанавливаются все требования заказчика в пределах возможностей стандартного оборудования

Предприятиями выпускается ассортимент продукции из набора сортамента, предусмотренного ГОСТ, общего назначения и выполняются индивидуальные заказы от различных отраслей промышленности. Кроме стандартов, заказчик устанавливает дополнительные требования сообразуясь с назначением и условиям эксплуатации изделий.

Изготовитель выпускает продукцию из стандартного набора марок сталей или по условию, выдвигаемому заказчиком. Технологический процесс изготовления бесшовных горячедеформированных изделий на прокатных станах проводится поэтапно, с перемещением заготовки конвейерным методом. Каждый из процессов получения продукта, продвижение заготовки по линии стана полностью автоматизированны.

Подготовительный этап

Сырьё, из которого изготавливаются изделия, поступает со сталеплавильных предприятий в виде кованных, катанных, цельнотянутых или непрерывно-литых заготовок (штанги или прутки круглого сечения). С партией обязательно приходит паспорт.

*

Перед подачей на производство, прутки выборочно осматриваются визуально, взвешиваются. Возможные дефекты устраняются. Изделия подаются на загрузочную решётку.

Нагрев заготовки, нарезка мерной длины

Для нагрева заготовки до температуры, при которой она приобретает требуемую для дальнейшей обработки пластичность, на стане применяют печь с шагающим подом (ПШП). Алгоритм укладки одновременно находящихся в печи заготовок зависит от объёма установки, мест посадки, темпа прокатки на линии стана, длинны прутков, марки стали.

Перемещение заготовок по поду печи проходит дискретными шагами цикла прогрева, определяемыми временем нагрева марок сталей до пластичного состояния. Шаг устанавливается по наибольшему времени.

Для различных сталей или длине заготовок, время прохождения цикла корректируется смещением посадки первых элементов партии.  При изменениях темпа прокатки на линии, плановых или непредвиденных остановок, посадка прекращается,температура и давление в печи уменьшаются, заготовки отшагивают назад на требуемое количество шагов или выгружаются совсем из последних зон нагрева.

Успешно прошедшие обработку в печи заготовки поступают на линию горячей резки к передвижному упору, разрезаются ножницами до необходимой мерной длины.

Этапы формирования труб

Процесс формирования горячедеформированных бесшовных изделий основывается на комплексе последовательных стадий обработки в технологическом оборудовании стана. На каждую последующую операцию обработки изделие подаётся конвейерной линией.

Ступенчатое формирование готовой продукции условно делится на следующие этапы:

1. Прошивка заготовки, получение гильзы для дальнейшей раскатки. Нагретая заготовка подаётся в зону деформации, центруется. Прошивка прутка делается оправкой, удерживаемой стержнем. Ролики центрователей, установленные параллельно оси стержня, предохраняют от продольного изгиба при осевых нагрузках. В результате — из заготовки формируется гильза с отверстием, необходимым для последующей калибровки диаметром.

2. Формирование чернового тела трубы. Гильза поступает в приёмный жёлоб прокатного стана, в неё вводится длинная оправка соответствующего диаметра. Здесь гильза с оправкой внутри захватывается тянущими роликами, проходит через клети непрерывного стана. Происходит дискретная раскатка тела заготовки валковыми калибрами с роликовыми обоймами до получения необходимой толщины стенок для черновой трубы.
3. Редуцирование и калибрование. Полученная черновая труба подвергается индукционному нагреву, подаётся на редукционный стан. Проходя через 24 редукционные клети, черновая труба получает итоговые калибровочные характеристики готовой продукции, распущенные хвосты обрезаются.
4. Заключительный этап. Полученные трубы охлаждаются, формируются в горизонтальные пакеты, обрезаются на мерные длины, обрабатываются антикоррозионным составом. Перед отправкой на склад готовой продукции, изделия проходят ОТК, маркируются.

Полученные на прокатном стане с автоматическим программным управлением горячедеформированные трубы полностью соответствуют требованиям государственных стандартов.

Сортамент труб, геометрические характеристики и допуски

В результате описанных циклов производства на прокатном стане получают соответствующие ГОСТ 32528-2013 бесшовные горячедеформированные трубы:

• общего назначения приблизительной длины кратные мерной от 4 до 12.5 метров с допуском ± 5 см;
• мерные, с допуском, соответственно стандартам ГОСТ. ТУ предприятий допускают выпуск труб фиксированного размера длиной до 6 метров с допуском +-10 мм, свыше 6 метров при диаметре <152 мм допуск ± 15 мм.

*

Согласно стандартным параметрам ГОСТ 32528-2013 пункт 5.1 качества продукции, предприятиями выпускаются трубы:

1. Группа А с нормированными механическими характеристиками по временному сопротивлению, пределу текучести, относительному удлинению, твёрдости.
2. Группа Б — нормируется химический состав и марка стали по степени легирования, содержанию углерода и других компонентов.
3. Группа В — устанавливаются нормативы как на механические характеристики, так и на химический состав марок сталей.
4. Группа Г — контролируются механические свойства, режимы термической обработки.

Другая характеристика, используемая специалистами, показывает коэффициент (k) отношения наружного диаметра изделия (D) к толщине стенки (h) — k = D/h:

• при 12.5 k<40 — труба считается тонкостенной;
• 6<k<12.5 — толстостенная;
• k<6 — усиленная.

Сортамент продукции, рекомендуемый для производителей ГОСТ 32528-2013, предусматривает изделия с наружным диаметром 20—550 мм, толщиной стенок 2.5—75 мм. Полную таблицу сортамента, показывающую номинальную массу 1 метра трубы в соответствии с наружным диаметром и толщиной стенки смотрите в пункте 4 ГОСТ.

Номинальные показатели отличаются от действительных в зависимости от применяемой марки стали. Значения таблицы со звёздочкой доступны при оформлении заказа на предприятии. В графе со знаком минус указано, что изделия с такими параметрами не производятся.

Допуски

Процесс производства горячедеформированных бесшовных труб сложный, поэтому ГОСТ допускает некоторые отклонения от стандартных геометрических характеристик для изделий общего назначения.

1. Отклонения по наружному диаметру изделий обычной точности: при d <50 мм допуск ± 0.5 мм, 50<d<219 мм — 1.0 %, d>219 мм — 1.0 %.
2. Отклонения по толщине стенки изделий обычной точности: от +12.5 % до -15 % при толщине стенки h< 15 мм, ± 12.5 % если 15<h<30 мм, от + 10 до -12 % для h> 30 мм. Заказ предусматривает изготовление труб с комбинацией предельных отклонений, например обычной точности для толщины стенки, повышенной по наружному и внутреннему диаметру, овальности.
3. Кривизна на 1 метр трубы: 1.5 мм если h< 20 мм, 2.0 мм при 20<h< 30 мм, 4 мм для h> 30 мм. Общая кривизна изделия нормируется как < 2 % длины.
4. Концы труб обрезаются вертикально с фаской под углом > 70 градусов. В случае применения сварки горячедеформированных бесшовных труб в полевых условиях, заказчик вправе назначить угол фаски и толщину торцевого кольца.
5. Заказчик вправе согласовать с производителем дополнительные испытания партии изделий на давление, изгиб, сплющивание, проверку химического состава и макроструктуры с применением стандартного оборудования.

Материалы и физические характеристики изделий

Физические свойства горячедеформированных бесшовных труб напрямую зависят от свойств стали из которой они выпускаются. Для производства изделий предприятия применяют углеродистую или легированную сталь.

Углеродистая сталь

Материал отличается повышенным содержанием углерода (> 0.12 %) в сплаве. Производство этого вида стали характеризуется относительно небольшими затратами, поэтому стоимость изделий меньше, чем из легированной стали.

ГОСТ допускает вхождение в состав сплава неметаллических примесей. По своим характеристикам и назначению, углеродистая сталь подразделяется на группы:

1. Группа А. Из сплавов этой группы изготавливают изделия без горячей обработки с сохранением механических свойств.
2. Группа Б применяется для прокатки горячедеформированных продуктов. В зависимости от химического состава стали применяются различные методы производства изделий, при этом изменяются некоторые механические свойства и структура.
3. Группа В используется при производстве труб со сварным швом.

Изделия из средне углеродистых сталей обладают высокой степенью жёсткости, прочности, износостойкости.

Легированная сталь

Такое наименование получил сплав железа с содержанием углерода < 0.12 %, имеющий в составе легирующие элементы. Компоненты позволяют достигать заданных параметров механических, химических свойств, определяющих дальнейшее назначение сталей и изготовляемой из них продукции. Требования к содержанию легирующих элементов и характеристика нормируются ГОСТ 5632-72.

Основные элементы, относящиеся к легирующим — хром, ванадий, медь, марганец, никель, кремний. В зависимости от процентного содержания компонентов в формуле сплава, получают жаропрочные, корозионно-стойкие высоколегированные (10—50 % легирующих элементов) или хромистые низколегированные стали.

Трубы, получаемые из легированных сталей обладают улучшенными техническими и эксплуатационными характеристиками:

1. Прочность — достигается более низкой температурой, увеличенной длительностью термического отпуска чем у углеродистой стали, высоким содержанием в формуле сплава углерода, кремния.
2. Твёрдость, износостойкость достигается повышенным содержанием хрома, ванадия, марганца.
3. Кислотостойкость определяется количеством кремния, специальной обработкой сплава.
4. Коррозионную стойкость, низкую хладноломкость получают добавлением никеля в хромистую сталь.
5. Добавление в формулу до 7 % вольфрама, молибдена, бора позволяет применять горячедеформированные трубы при температурах до +1100 градусов.

Маркировка изделий, требования к партии

*

Горячедеформированные бесшовные трубы формируются в пакеты, доступные по весу для транспортировки, но не более:

• 400 штук изделий диаметром < 76 мм;
• 200 штук большего диаметра.

В соответствии с ГОСТ 32528-2013 пункт 6.1, трубы одной партии должны быть:

• одного номинального размера по диаметру, толщине стенки;
• изделия должны быть изготовлены из одной марки стали с одинаковым химическим составом;
• сопровождаться паспортом качества и биркой на каждый пакет.

Маркировка горячедеформированных труб должна соответствовать ГОСТ. Пример маркировки: 102*12*6000 — Б — 40Х ГОСТ 32528-2013. Расшифровка:

• труба с наружным диаметром 102 мм;
• толщина стенки 12 мм;
• длина 6 метров с повышенной точностью геометрических характеристик;
• марка стали 40Х;
• изготовлена по требованиям группы Б ГОСТ 32528-2013.

Кроме того, указывается предприятие-изготовитель и реквизиты получателя.

Производители, стоимость продукции

На территории России налажено производство горячедеформированных бесшовных труб у таких ведущих предприятий, как:

• ТЗ «Профиль-Акрас»;
• Альметьевский ТЗ;
• «Азовсталь»;
• ГК «Демидов»;
• Череповецкий ЧТПЗ;
• Челябинский ЧТПЗ;
• Первоуральский ПНТЗ и др.

Ниже приводятся номинальные цены на наиболее востребованные общедоступные виды продукции по состоянию на ноябрь 2018 года.

*

Области применения

Сортамент, предлагаемый изготовителями как общедоступный, подразделяется по назначению к применению на 6 классов:

1. Обычный прокат для ограждений, опор, отводных линий водоснабжения.
2. Прокат из углеродистых сталей предназначенный для сетевых и магистральных трубопроводов.
3. Прокат, применяемый для устройства систем, работающих под большим давлением.
4. Изделия для нефтяной и газовой промышленности. Это обсадные колонны, бурильные трубы. Изделия марки «К» из стали 37Г2С выдерживают внутреннее давление до 400 атм, применяются при гидроразрыве пластов.
5. Прокат для изготовления высокопрочных конструкций.
6. Изготавливаются детали колец, цилиндров, ответственных узлов механизмов.

Горячедеформированные бесшовные трубы, не смотря на высокую стоимость, находят применение во многих отраслях промышленности, где требуется максимальная прочность изготавливаемых конструкций, работа под давлением или агрессивной среде.