Труба бесшовная горячедеформированная

Нормы ГОСТ, регулирующие отклонения от заданных размеров

Стандартом устанавливается 2 класса: обычной точности и повышенной. Используемая классификация также регулирует предельно разрешённое отклонение от установленной толщины стенок. По факту, при изготовлении трубной продукции значение отклонения не может быть больше установленных стандартом допусков.

По предварительной договорённости между сторонами, трубный прокат допускается выпускать с комбинированным допуском: при этом отклонения толщины продукции и диаметра могут быть различных значений, включая возможность применения к ним других ГОСТ. К примеру, максимальные отклонения толщины могут быть взяты из ГОСТ 8732, а значения диаметра — из ГОСТ 9567, применяемого к трубному прокату повышенной точности.

Норматив 8732 допускает определённую овальность и разностенность изделий, но только при условии, что это не является выходом размерности труб за максимально разрешённые по толщине стенок или конечному диаметру значения, установленной соответствующим ГОСТ.

Допустимое несоответствие длины, регламентируемые ГОСТ, установлено только для некоторых категорий металлических труб:

• для стальных горячекатаных труб мерной и кратной длины до 6 метров значение отклонения составляет не более 10 мм, более 6 метров или диаметром от 152 мм — не более 15 мм;
• для труб приблизительной длины разница может составлять до 500 мм.

Значение кривизны труб из металла не допускается более чем 1,5 мм на 1 метр длины продукции, при величине стенок до 20 мм. При стенке от 20 до 30 мм максимальная кривизна составляет 2-3 мм, если толщина от 30 мм — 4 мм. Поставка готовой трубной продукции производится по толщине стенок и её внутреннему диаметру. Заказчик также вправе заказать бесшовную трубу по диаметрам (как внутренним, так и наружным) и по стенкам. Изготовитель должен выполнить подобный заказ.

Стоит учитывать, что значение разницы внутреннего диаметра не может быть больше допусков, установленных для наружного диаметра металлических горячекатаных труб.

Для бесшовной горячедеформированной трубы прочих размеров предельно допустимые значения отклонения устанавливаются на основании соглашения между заказчиком и изготовителем. ГОСТ 8732 содержит ряд примеров возможных условных обозначений выпускаемой трубной продукции, изготовленной на его основании. Данный ГОСТ является основным нормативным документом, и нелишним будет досконально ознакомиться с ним, прежде чем приступать к процессу заказа и последующего применения трубы бесшовной горячедеформированной. Помимо этого, технические указания касаемо выпускаемой продукции, также содержатся в ГОСТ 8731-74.

Особенности выпускаемых бесшовных труб и ряд требований к ним

Трубная продукция условно разделяется на несколько групп (А, Б, В, Г и Д), для изготовления каждой применяются индивидуальные сорта стали. Группы различаются по химическому составу металла, механическим характеристикам готовой продукции, группа Д - по значению гидравлического испытательного давления. Стандарт 8731 содержит исчерпывающую информацию об этих, а также о многих прочих обязательных условиях, применяемых к горячедеформированным трубам.

Все особенности горячекатаной трубы (технология выпуска и установки, сфера использования и т. д.), изготавливаемые по нормативу 8732, можно почерпнуть из работы «Стальные горячедеформированные трубные изделия». Перечень установленных требований перечислен в указанном выше нормативе. Согласно ему, выпуск бесшовных горячекатаных труб происходит только из углеродистых и легированных сортов стали.

Для изготовления трубной продукции используются специальные комплексы, рассчитанные как на полностью автоматизированный, так и на полуручной выпуск бесшовных труб. Комплекс состоит из нескольких последовательно установленных станов, каждый из которых выполняет определенную функцию. Именно за счёт подобного подхода удалось достичь некоторых характеристик, свойственных только бесшовным горячекатаным трубам, которые также нередко называют цельнотянутыми.

Как происходит процесс изготовления цельнотянутой трубы

Схема выпуска бесшовных горячедеформированных труб, используемая сегодня большей частью изготовителей, уже многократно опробована, проверена и в своё время проходила немало модернизаций.

Выпуск состоит из нескольких стадий:

1. Сперва происходит разогрев цилиндрической заготовки из стали. Для этого используется специальная печь, называемая в среде металлургов кольцевой.
2. Затем нагретая в печи заготовка прошивается на специальном прокатном стане с винтовой конструкцией.
3. В итоге выходит гильза, стенки которой затем раскатывают.
4. На следующих станках выполняется обкатка изделия.
5. На последнем этапе производства готовое трубное изделие подвергают калибровке или редуцированию.

Все операции, от нагрева заготовки до калибровки трубы, проводятся в условиях одного комплекса. Он называется ТПА — трубопрокатный агрегат. Состоит он из несколько разных станов, обеспечивающих линию производства, каждый из которых выполняет отдельную возложенную на него функцию. В процессе изготовления заготовка проходит все станы, а отдельные участки даже несколько раз.

В редких ситуациях в агрегат включается сразу две кольцевых печи и 2 стана для прошивки. Это необходимо для организации выпуска продукта с небольшой величиной стенки. Помимо этого, комплексы с двумя станами делают возможной работу с заготовками, сечение которых довольно мало, тем самым снижая не только себестоимость выпуска продукции, но и уменьшая значение разностенности изделий.

Следует учитывать, что схема компоновки ТПА разработана на основе каскада — горизонтальное расположение каждого последующего стана должно быть ниже предыдущего. Изделие движется по станам с помощью перекатывания.

Эффективность использования автоматических станов в ТПА

Большинство изготовителей сегодня предпочитают оснащать собственные ТПА автоматическими линиями трубной прокатки. Это позволяет не только многократно увеличить качество выпускаемой трубной продукции, но и повысить производительность в целом.

В состав такого агрегата включают следующие станы и оборудование:

• кольцевую печь;
• 2 прокаточных стана;
• несколько печей индукционного типа;
• прошивной стан;
• отделочные линии;
• станы калибровки и редукционно-растяжные;
• холодильный отсек.

Для изготовления продукции на этом типе оборудования применяется следующий принцип:

1. На прошивном стане формируется гильза из заготовки.
2. Автоматическая система получает трубу из ранее сформированной гильзы.
3. Переходя в риллинг - отсеки, продукция раскатывается, после отправляются на калибровку.

При необходимости в выпуске тонкостенных изделий небольшого сечения проводится редуцирование.

Весь процесс, направленный на получение бесшовных горячекатаных труб, выглядит следующим образом:

1. Предварительно нагретая металлическая заготовка установленной длины перемещается качением на рольганг, с установленным на его конце зацентровщиком — пневматическим устройством, с помощью которого на одной стороне болванки выполняется центрирующее углубление.
2. После центровки болванка переходит в прошивочный стан, где происходит её обработка валками.
3. Затем толкатель отправляет заготовку в калибр. Этот участок ограничен специальными линейками, а на его оси установлена прошивная оправка. Фиксация оправки организована на вращающемся на неподвижной головке стержне. Чтобы изделие не изгибалось во время обработки, её ограничивают специальные центрователи, выполненные в виде роликов.
4. Затем на заготовку действует оправка, и заготовка деформируется в гильзу. При этом на сечение гильзы оказывает влияние не только диаметр оправки, но также расстояние между ней и валками.
5. Затем получившуюся гильзу вытягивают при помощи центрователей, оснащённых приводными роликами. После этой операции она отправляется для последующей раскатки во второй стан.
6. В стане-автомате она раскатывается до требуемой толщины стенок.
7. Затем происходит её центровка, снятие оправки и перемещение её в ёмкость с водой. По итогам труба возвращается ко входу в автомат-стан.
8. Изделие повторно прокатывается, затем отправляется на рилинг-участок, следом выполняется винтовая прокатка на станах, на которых установлено 2–3 валка.
9. Следом изделие подвергается продольной обработке при помощи приводных валков. Этот этап требует прохождения трубой участка из 5–7 клетей, и по его окончании изделие приобретает необходимую степень обжатия.

Дело остаётся за малым: цельнотянутая труба подогревается и отправляется в редукционный участок, состоящий из более 20 клетей.

Современные технологии: линия с непрерывным станом

Подобные ТПА обладают гораздо большей производительностью, чем любые аналоги. Кроме этого, непрерывная линия способствует значительному расширению ассортимента готовых бесшовных труб.

Схема работы этого оборудования следующая:

• заготовка подготавливается и предварительно нагревается;
• по прошивочной технологии выполняется гильза;
• затем гильза прокатывается;
• затем снимается оправка с почти готовой продукции;
• изделие подвергается нагреву и калибровке (редуцированию).
• труба прокатывается и режется;
• готовый продукт охлаждается, затем отделывается.

Для нагрева болванок используются проходные секционные печи. Резка металла осуществляется при помощи консольных ножниц с нижним способом резки. Также возможно использование прессов, необходимых для ломки заготовок и специальных пресс-гильотин. В кольцевых печах металлические болванки нагреваются, затем они обрабатываются на прошивном участке двумя валками. Там же из них получают гильзы, с использованием осевой схемы. Полученные гильзы перемещаются в механизм, оснащённые роликами и тремя рычагами. В нём происходит центрирование гильз, для оперативной выдачи гильз используются приводные ролики. Работа механизма осуществляется благодаря пневмоприводу.

После центрирования гильза перемещается на рольганг для ввода оправки. Скорость движения оправки большой протяжённости установлена в пределах от 0,9 до 2,5 метров в секунду. После выхода конца оправки из гильзы, при помощи специальных толкателей конструкция направляется на прокатку. Для этого используется непрерывный стан, который состоит из 8-9 клетей.

Когда прокатка будет закончена, оправка извлекается из гильзы при помощи цепного механизма, затем гильза отправляется на калибровку (редуцирование). Оправка перемещается для охлаждения в специальную ёмкость барабанного типа.

Полученная таким образом бесшовная горячедеформированная труба имеет некоторую неравномерность в начале, называемую в среде металлургов «разлохмаченным торцом». Это часть отрезается затем, изделие повторно нагревается и подвергается калибровке (редуцированию).

При необходимости труба сразу нарезается необходимой длины, при помощи стационарных дисковых пил.

Выполненные с учётом описанной технологии изделия могут содержать ряд заводских дефектов:

• высокий коэффициент разностенности изделий. Обычно причиной возникновения подобных дефектов является чрезмерно изношенная оправка или некачественные калибры. Для устранения этого необходимо регулярно проводить замеры указанных элементов и проводить выбраковку;
• наружная поверхность готовых изделий может иметь трещины и риски. Основная причина этого — неверная настройка ТПА. Для устранения проблем необходимо перенастроить алгоритм работы агрегата;
• выпущенная цельнотянутая труба имеет слишком толстые торцы после прокатки. Решение довольно простое — отрезать не попадающие под сортамент участки.

Следует также помнить, что в ряде случаев отбраковка продукции происходит по причине несоблюдения требований к нагреву заготовок при производстве.

Безоправочная методика выпуска трубной продукции

Бесшовная горячедеформированная труба также выпускает методом, не требующим использования оправки. Метод этот довольно прост, не требует использования оборудования высокой сложности, экономичен и позволяет существенно расширить ассортимент. Для выпуска цельнотянутой трубы используются специальные непрерывные калибровочные и редукционные станки.

Заготовки в станках прокатываются через несколько клетей, и с каждой обработкой сечение заготовки снижается на определённое значение. Но стоит помнить, что параллельно этому также снижается диаметр заготовки.

Это зависит от следующих факторов:

• неверной калибровки валков;
• высокой температуре при прокатке;
• усилия обжатия трубы;
• скорости вращения валков.

В редукционных станах устанавливается порядка 16-20 клетей. Их работа может быть сопряжена с небольшим натяжением или же без него. Единственный их минус: создаётся высокая вероятность выпуска изделий с разностной толщиной, не соответствующей ГОСТ 8732.

Калибровочные станы имеют до 7 клетей, что является гарантией меньшей деформации продукции при обработке. Но их конструкция считается сегодня устаревшей, и трубы бесшовные горячедеформированные на них на данный момент не производятся.

Оптимальный вариант для выпуска изделия — использование безоправочного редукционно-растяжное оборудования. Оно позволяет даже получать тонкостенные изделия малого диаметра.

Диаметры и масса горячедеформированных труб ГОСТ 8732