Главная > Трубы > Сортамент и сфера применения прямоугольных труб

Сортамент и сфера применения прямоугольных труб

В разных сферах производства (промышленность, энергетика, строительство, изготовление металлоконструкций, водоотведение) применяются профилированные трубы из стали. Немалую долю в общем объёме полуфабрикатов составляет прямоугольная труба. Сортамент продукции из стали, производимой металлургическими заводами, чрезвычайно широк. Очень важно уметь правильно подбирать вид, номенклатуру профиля под конкретные условия изготовления конструкции, уметь быстро и правильно рассчитывать его вес и размеры.

Труба с прямыми углами – популярный вид стального полуфабриката

Основные характеристики и назначение

Профильная труба – это пустотелое металлическое изделие, имеющее различные сечения. Существуют два основных метода изготовления таких труб:

  • холодная или горячая вытяжка (вальцевание);
  • электросварка.

Одним из наиболее популярных сечений является прямоугольник. Он гораздо сложнее круга в плане геометрии и методов обработки. Но прямоугольная труба в сравнении с круглым аналогом обладает заметным преимуществом. Конструкция, изготовленная из таких труб, имеет более высокие характеристики изгибной жёсткости. Это позволяет отлично справляться с высокими поперечными нагрузками.

Сечение стальной прямоугольной трубы

Стальные прямоугольные профили изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 8645-68 «Трубы стальные прямоугольные. Сортамент». Размеры труб должны соответствовать требованиям этого документа.

Состав стали, физические и механические свойства определяют стандарты, относящиеся к методам изготовления:

  • ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные».
  • ГОСТ 10707-80 «… стальные электросварные холоднодеформированные».
  • ГОСТ 9941-81 «… бесшовные холодно- и тепло-деформированные из коррозионностойкой стали».

Для труб, используемых в строительстве, принят ещё один ГОСТ – 30245-2003. Он отличается от первичного стандарта более широким выбором геометрических размеров. Так, максимальное сечение профиля для использования в промышленном/гражданском строительстве, составляет 400х200 мм. В стандарте прописаны все основные требования к изготовлению, маркировке, упаковке, транспортировке полуфабрикатов, правила приёмки, хранения и контроля качества.

Электросварные изделия изготавливаются из стального штрипса (полосы) различной толщины путём намотки на барабан и вальцевания. Трубная заготовка соединяется с помощью различных методов сварки (дуговой, индукционной, лазерной, плазменной). Заключительный этап изготовления профиля с прямыми углами – калибровка формы. Качество сварного шва в соответствии с требованиями ГОСТ проверяется методом дефектоскопии.

Сортамент выпускаемой продукции. Расчёт веса труб

Требованиями стандарта 8645 определено, что стальная прямоугольная труба может иметь размеры от 15х10 мм до 230х100 мм. Минимальная площадь сечения – у трубы 15х10 с толщиной стенки 1 мм – 0,443 см2. Наивысший показатель в поперечнике имеют, как ни странно, трубы не самого большого размера:

  • 196х170 мм – 113,24 см2;
  • 180х145 мм – 107,13 см2.

Это объясняется очень большими толщинами их стенок – 18 и 20 мм, соответственно.

Стандарт определяет предельные значения отклонений наружных размеров для изделий, изготовленных в соответствии с разными классами точности:

  1. Повышенной – горячекатаные – ±1,25 %; холоднокатаные и сварные – до 30 мм – ±0,25 мм, 30-50 мм – ±0,3 мм, свыше 50 мм – ±0,8 %.
  2. Нормальной – горячекатаные – ±1,50 %; холоднокатаные и сварные – до 30 мм – ±0,30 мм, 30-50 мм – ±0,40 мм, свыше 50 мм – ±0,8 %.
Формулы расчёта моментов для прямоугольного профиля

Полуфабрикаты также сертифицируются по моменту инерции, степени вогнутости и выпуклости. Кроме того, отклонение толщины стенок электросварных изделий не может быть больше 10%. Для изделий, полученных методом холодной или горячей деформации, аналогичный показатель составляет 12,5%. Максимальное скручивание – не более 2 градусов, кривизна – не более 2 мм на один погонный метр длины. Строго контролируется по ГОСТ также момент сопротивления и масса одного погонного метра полуфабрикатов различного сечения и толщин стенок.

Определение веса изделий профиля с наличием прямых углов производится для последующего обязательного расчёта прочности конструкции. Вес одного погонного метра прямоугольной металлической трубы рассчитывается по формуле:

m = ro / 7850 * 0.0157 * S * (P — 2.86 * S) * L, 

где 7850 кг/м³ – плотность стали. Кроме того, для проведения расчёта необходимы данные о сечении трубы (a и b), толщине стенки S. Длина изделия L в формуле по умолчанию составляет величину 1 м. Изменение этого показателя осуществляется в том случае, если необходимо узнать вес отрезка профиля мерной длины. Для удобства работы с математическими величинами в ГОСТ включена таблица веса 1 м прямоугольной профильной трубы.

Прокат с прямыми углами считается тонкостенным, если отношение внешнего диаметра к толщине стенки не превышает 0,025. Стандартным считается прямоугольный профиль с соотношением 0,5, толстостенным – +0,1.

Сортовые полуфабрикаты изготавливаются со скруглёнными углами. Оптимальным радиусом является величина, эквивалентная двойной толщине стенки изделия. Практическое применение при промышленном изготовлении полуфабрикатов получило завышение величины радиуса. Этот процесс преследует две цели:

  1. Облегчить конструкцию.
  2. Удешевить смету монтажных работ.

Несмотря на внешнюю красоту и изящность, конструкции из полуфабрикатов с максимально низкими углами скругления гораздо тяжелее стандартных вариантов. С точки зрения механики требуется поиск золотой середины: несущие характеристики металлической конструкции уменьшает применение труб, как с большими, так и со сверхмалыми угловыми искривлениями.

Сфера применения труб прямоугольного сечения

Широкий сортамент полуфабрикатов с прямым углом позволил существенно увеличить перечень сфер промышленного производства, в которых они с успехом применяются:

  • Изготовление каркасных конструкций.

С помощью варьирования сечения стенок, размеров мерного отрезка можно существенно увеличить степень прочности возводимых сооружений. Прямоугольник очень популярен в строительстве длиннопролётных сооружений – складов, гипермаркетов, ангаров, теплиц, оранжерей, спорткомплексов.

  • Обустройство перил и ограждений.

Лёгкость монтажа изделий из нержавеющей стали обусловливает их популярность для декоративных целей. Благодаря отличным антикоррозийным свойствам прямоугольная труба может эксплуатироваться на открытом воздухе в течение нескольких десятков лет.

Каркасная конструкция из прямоугольного стального профиля

В последнее время прямоугольные трубные элементы из стали получили широкое распространение в относительно новых отраслях:

  • Монтаж автомобильных конструкций.

Небольшой вес и отличные механические свойства позволяют использовать стальной полуфабрикат различных размеров с прямыми углами в сфере автопрома.

  • Изготовление металлической каркасной мебели.

Из тонкостенного прямоугольника в больших количествах монтируются металлические части различных предметов мебели для школ и ВУЗов – столы, стулья, парты, полки.

Основным материалом для изготовления подобных конструктивных элементов являются нержавеющие стали AiSi304 и AiSi316. Они характеризуются высокой температурной стойкостью, слабо подвержены истиранию и коррозии. Большим плюсом является наличие нескольких различных вариантов финишной отделки готовых стальных конструкций.

Преимущества и недостатки прямоугольного стального профиля

Есть некоторые особенности маркировки готовых изделий в зависимости от их механических свойств. Для профилей, в номенклатуре которых присутствует литера А, регламентируются только механические свойства. Если в маркировке присутствует литера В, необходимо чёткое соблюдение как механических, так и химических свойств. Прямоугольные профили также проходят испытания на ударную вязкость после процедуры искусственного старения стали. Наличие в маркировке литеры Д говорит о том, что полуфабрикаты прошли гидравлические испытания.

Маркировка прямоугольных полуфабрикатов должна соответствовать требованиям ГОСТ 7566-94, содержать следующую информацию:

  • данные об изготовителе;
  • обозначение и длину профиля;
  • номер плавки;
  • массу;
  • отметку ОТК.

Трубы прямыми углами нельзя применять при изготовлении водопроводных коммуникаций. Тому есть чёткое научное объяснение: в связи с меньшим внутренним объёмом через погонный метр прямоугольного трубопровода прокачивается значительно меньшее количество жидкости, чем при использовании круглого отрезка. Кроме того, профильные нержавеющие трубы не способны противодействовать значительным внутренним нагрузкам. Поэтому сфера применения круглого и квадратного профилей чётко разграничена.

Сравнение прутка из стали аналогичного сечения показывает, что его вес гораздо больше, нежели у полого мерного отрезка с прямыми углами. Следовательно, конструкции, смонтированные из полой прямоугольной трубы, обладают значительно меньшей общей массой и большей экономичностью при сравнимых показателях прочности. Не представляет особых трудностей процесс механической обработки прямоугольного профиля. Его резка занимает гораздо меньше времени, чем разделение на части сплошного профиля (прута).


Автор статьи

Оставить комментарий

Наверх
Онлайн консультация
Прикрепите файл