Обробка металів тиском .Лекція 1:Сортамент. ДЕСТ. Класифікація труб. Історія виробництва труб.

ПРОЧИТАЙТЕ ЛЕКЦІЮ 1.ТА ДАЙТЕ ПИСЬМОВІ ВІДПОВІДІ НА ЗАПИТАННЯ.

Лекція 1:Сортамент. ДЕСТ. Класифікація труб.

Історія виробництва труб.

Труба, основна ідея  конструкції якої запозичена у природи, є, поза сумнівом, одним із старих конструктивних елементів; час першого її використання людиною тепер встановити неможливо, оскільки перші труби виготовляли з неміцних матеріалів типа очерету бамбука, дерева. Найбільш стародавня металева труба, що збереглася до наших днів, виготовлена з міді. Вона є частиною водостоку староєгипетського храму; її точно встановлений вік складає 4700 років. Цю трубу, що добре збереглася, можна бачити в Міському музеї Західного Берліна. Вона виготовлена з кованого мідного листа. Кромки сполучені між собою внахлест| ковальською зваркою. Для захисту тонкостінної труби від механічних пошкоджень, її уклали у вирубаному в камені жолобі і зверху залили вапняними мертелем|.

Вельми точні дані дійшли до нас про виготовлення і використання труб в стародавньому Римі. В ті часи застосовували литі труби з бронзи і труби з металевого листа з паяним швом. Римські письменники описують виробництво труб таким чином. З литих металевих листів формували труби діаметром від 25 до 300 мм-| Вже в ті часи застосовувалася свого роду стандартизація, яку використовувала для регламентації ширина металевого листа. Подовжній шов виконували різними способами. Найчастіше труби грушовидного перетину накривали U-образною свинцевою смугою і потім запаювали олов'яносвинцевим| припоєм. Іноді зустрічалися паяні з'єднання встик| або внахлест|, і навіть стики з жолобчастим вигином кромок, ущільнені мастикою. Проте такі труби потім замуровували в кам'яну кладку, щоб зберегти їх герметичність.

У Римі існувала справжня промисловість по виробництву свинцевих труб з своїми цеховими товарними знаками, клеймами «інженерів» відділу технічного контролю і штампами замовників, В середні віки всі ці технічні знання були загублені і знову відкриті вже у зв'язку з виготовленням стовбурів вогнепальної зброї методами литва і кування. Такі стовбури відливали з бронзи або заліза (чавуну) або ж виготовляли ковальською зваркою сталевих листів. Очевидь, що відливання гарматних стовбурів викликало до життя в ідею виготовлення литих чавунних водопровідних труб. Так, абсолютно точно відомо, що один ливарник із Зігена відлив в 1445 р. - близько 30 дрібних гарматних стовбурів, а два десятиліття опісля він же виготовив перші литі чавунні водопровідні труби.

У століття розвитку техніки і нових винаходів до виробництва труб почали пред'являти все більш високі вимоги. Спочатку для парових казанів і машин вважалися цілком придатними клепані| і розкарбовані сталеві труби, але незабаром способи виготовлення і контролю якості труб потрібно було удосконалено , і в ході безперервного розвитку, вони досягли сучасного рівня.

Виробництво сталевих труб в нашій країні почало інтенсивно розвиватися в 30-х р. XX століття. На металургійних заводах дореволюційної промисловості було декілька трубних цехів з немеханізованим і малопродуктивним устаткуванням, що випускали незначну кількість труб обмеженого сортаменту. В період найбільшого підйому металургії - в 1914 р. – було виготовлено 87,3 тис. т сталевих труб, що у декілька разів менше потужності сучасного трубопрокатного агрегату.

Класифікація сталевих труб.

             По групах способів виробництва труби ділять на безшовні, зварні, паяні, литі (останні два способи мають обмежене застосування і далі не розглядаються).

Безшовні труби підрозділяють на гарячекатані, холоднотягнуті, холоднокатані, пресовані.

Зварні труби підрозділяють на електрозварювальні, газоелектрозварювальні і зварені пічною зваркою. Холоднокатані і холоднотягнуті труби можуть виготовлятися із зварної заготовки.

Кожному з названих способів відповідає певний склад основного і допоміжного устаткування.

По вигляду вживаного матеріалу труби підрозділяють на неметалеві (пластмасові, цементні і ін.) і металеві (з чорних і кольорових металів, біметалічні, з покриттями).

Труби розрізняються і за способом з'єднання одна з одною. З'єднання бувають зварні, фланцеві і різьбові (муфтові, безмуфтові, ніпельні).

За профілем труби можуть бути круглими, овальними, прямокутними, ребристими, ступінчастими, конічними, із стінкою змінної величини і т.д. Залежно від відношення зовнішнього діаметру до товщини стінки розрізняють наступні види труб: D/S:  товстостінні 6 – 9 мм, тонкостінні 20 -40, нормальні 9 – 20.

За розміром зовнішнього діаметру труби розділяють на наступні групи: капілярні (0,3—4,8 мм), малих розмірів (5—102 мм), середніх розмірів (102—426 мм) і великих розмірів (>426 мм). Можлива і інша класифікація труб по діаметру (<70 мм, 70—170, 170—500, 500—1600 і >1600 мм).

Сталеві труби застосовують практично у всіх галузях народного господарства.

За призначенням розрізняють наступні основні групи труб.

Труби для нафтової і газової промисловості.

           Основними видами сталевих труб, вживаних при бурінні і експлуатації нафтових і газових свердловин є бурильні, обсадні і насосно-компресорні|.

Бурильні труби застосовують для буріння розвідувальних і експлуатаційних свердловин і виготовляють діаметром 33,5— 63,5 з товщиною стінки 5—6 мм для розвідувальних і діаметром 60—168 з товщиною стінки 7—11 мм для експлуатаційних свердловин.

Обсадні труби застосовують для оберігання стінок нафтових і газових свердловин від руйнування, попадання води в свердловини, а також для розділення один від одного газоносних і нафтоносних пластів і виготовляють діаметром 34—219 з товщиною стінки 3,5—8 мм для розвідувальних свердловин і діаметром 114—426 з товщиною стінки 6—12 мм Насосно-компресорні| труби діаметром 48,3—114,3 з товщиною стінки 4—7 мм застосовують для експлуатації бурових свердловин при здобичі нафти (подача стислого повітря в свердловини, відкачування нафти).

Труби для трубопроводів

У трубопровідному транспорті застосовують труби для транспортування нафти, бензину, газу, пари, води, повітря, масел, кислот, інертних матеріалів (піску, щебеню), сипких будівельних матеріалів (цементу, шамотного порошку і ін.) і навіть вугілля.

Ці труби підрозділяються на наступні види:

а)водогазопровідні (газові) — діаметром 10,2—165 з товщиною стінки 2,25—5,5 мм — працюють під тиском не більше 2,5 Мпа і з'єднуються муфтами; їх виготовляють в основному пічною зваркою;

б) нафтопровідні —діаметром| 114—426, товщина стінки —| 4,5—20 мм — призначені для монтажу комунікацій внутрішньопромислових, збірних і нагнітальних трубопроводів;

в) для магістральних трубопроводів—діаметр| труб >426—1420, товщина стінки 5—14 мм — і вони призначені для транспортування продукту від місця його здобичі або виробництва до району споживання; виготовляють переважно зварними.

Труби для будівництва

Сталеві труби широкого сортаменту застосовуються в промисловому і житлово-цивільному будівництві (виготовлення колон, каркасів будівель, перекриттів, будівельних лісів, монтаж кабельних мереж, електропроводок, поручнів, сходових стовпів, огорож балконів, віконних карнизів, спортивних споруд і ін.).

Труби для машинобудування

Ці труби підрозділяють на:

а) котельні — діаметром| 57—152 з товщиною стінки 1,5—25 мм—використовують| в казанах різних конструкцій як кип'ятильні, пароперегрівальних|, жарових і димогарних|, виготовляються безшовними;

б) крекінгові —діаметром| 19—219 з товщиною стінки 1,5—25 мм—використовують| для перекачування гарячих нафтопродуктів під тиском, а також для виготовлення нагрівальних елементів трубчастих печей, виготовляються з вуглецевої і легованої сталі і поставляються з гладко обрізаними  кінцями;

в) конструкційні застосовуються для виготовлення різних деталей машин. До них відносяться труби підшипникові, для автотракторобудування, авіації, атомної, медичної промисловості і ін. Виготовляються зварними і безшовними.

Труби для судин і  балонів

Застосовуються для виготовлення різних балонів і судин, що працюють під тиском від 0,1 до 40 Мпа. Розміри труб повинні відповідати звичайним розмірам балонів: діаметр 70—465, товщина стінки 2,3—34 мм.

Види стандартів на труби.

Трубна промисловість має можливість виготовляти труби широкого сортаменту діаметром від 0,1 до 2500 і товщиною стінки від 0,01 до 150 мм.

Широкий сортамент труб і велика кількість технологічних схем їх отримання, застосування труб практично у всіх галузях народного господарства визначають порівняно велику кількість стандартів і технічних умов, що регламентують якісні характеристики продукції. В даний час на Україні діють 57 державних стандартів (ДЕСТ) і приблизно 500 технічних умов (ТУ) на труби з чорних металів. У зарубіжній практиці широкого поширення набули стандарти США (АР1, АSТМ), ФРН (DIN), Великобританії (В5). Багато країн використовують їх для розробки власних стандартів. Наприклад, угорські стандарти (МSZ) знаходяться відповідно до стандартів ФРН (DIN), а також з американськими стандартами на нафтові труби (АРI).

У трубній промисловості застосовуються наступні види стандартів на постачання труб.

Стандарти загальних технічних умов встановлюють усесторонні технічні вимоги до сортаменту, якісних характеристик труб, правил приймання і методів випробувань.

Стандарти сортаменту, до яких відносяться стандарти на труби широкого призначення, вживані в самих різних галузях народного господарства, передбачають граничні відхилення лінійних розмірів труб (діаметру, товщини стінки, довжини і т. п.), кривизни і маси.

Стандарти технічних вимог визначають основні технічні вимоги до труб широкого призначення. У них обмовляються марки стали, механічні властивості (межа міцності, межа текучості, відносне подовження, в окремих випадках — ударна| в'язкість матеріалу труб); вимоги до якості поверхні, а також вимоги до технологічним іспитам —гідравлічним| тиском, сплющенням, роздачею, загином і ін. Крім того, в стандартах технічних вимог на труби обмовляються правила приймання, спеціальні вимоги до маркування , упаковки, транспортування і зберігання.

Стандарти методів випробувань визначають загальні методи випробувань на твердість і ударну в'язкість, контроль мікро- і макроструктури, визначення схильності до міжкристалітної| корозії, а також методи випробувань, специфічні для труб (загин, гідравлічний тиск, бортование|, роздача, сплющення, розтягування, ультразвукова дефектоскопія і ін.).

Стандарти правил маркування , упаковки, транспортування і зберігання обумовлюють загальні для всіх видів чавунних і сталевих труб, а також сполучних частин, вимоги до цих завершальних операцій трубного виробництва.

Таким чином, постачання труб проводиться по великій кількості спеціальних стандартів, з яких необхідно відзначити декілька основних, таких, що регламентують виробництво сталевих труб, найширше використовувані в народному господарстві.

Такими стандартами є для безшовних гарячодеформованих| труб із сталей| вуглецевих і низьколегованих ГОСТ 8731—74 і ГОСТ 8732—78; для таких же труб з високолегованої сталі ГОСТ 9940—81; для безшовних холоднодеформованих труб із сталі вуглецевою і низьколегованою ГОСТ 8733—74 і ГОСТ 8734—75; для таких же труб з високолегованої сталі ГОСТ 9941—81;

для зварних труб з вуглецевої і низьколегованої сталі ГОСТ 8696—74: ГОСТ 10704—76, ГОСТ 10705—80, ГОСТ 10706—76, ГОСТ 3262—75; з високолегованої сталі ГОСТ 11068—81.

Технічні умови (ТУ) є невід'ємною частиною комплекту технічної документації на трубну продукцію і повинні містити всі вимоги до якості продукції, умов її виготовлення, контролю, приймання. Технічні умови розробляються на виготовлення і постачання продукції, включаючи досвідчені, настановні і промислові партії і затверджуються міністерствами (ТУ I-й групи) або керівництвом підприємств (ТУ II-й групи).

Технічні умови розробляють за відсутності державних стандартів на дану продукцію, а також при необхідності доповнення або посилювання вимог стандартів.

Відповідно до стандартів безшовні труби із сталей| різних марок виготовляють діаметром від 25 до 550 мм. Труби товщиною стінки 2,5—10,0 мм прокатують в градації товщини через 0,5 мм, товщиною стінки 10—20 мм — через|1 мм а товщиною стінки більше 20 мм — через 2—5 мм. Довжина труб зазвичай складає від 4 до 12,5 м. Іноді стандартами передбачаються інші межі довжин труб. Так, для корозійностійких (неіржавіючих) труб встановлена довжина 1,5—10 м, а для підшипникових—1—5 м. Стандартом передбачена точність гарячекатаних безшовних труб (табл. 2). Також передбачені вужчі відхилення, що допускаються, для труб, що виготовляються на агрегаті з трьохвалковим станом гуркоту: по зовнішньому діаметру ±0,5 %; по товщині стінки ±6,0%.

Більшість труб прокатують з низько вуглецевих марок стали. З легованих найширше застосовують сталі перлітного класу (ШХ15, ЗОХГСА|, 40Х, 30ХМА, 12Х1М1Ф, Х5М, Х5ВФ). Для виготовлення неіржавіючих труб використовують сталі аустенітного класу (12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 15Х25Т). Крім того, труби виготовляють із сталей| феритних|, аустеніто - феритних|, мартенсито - феритних|, мартенситних і мартенсито-аустенітних, а також нікелевих, титанових, цирконієвих, ніобієвих, молібденових і танталових сплавів.

Питання для самоперевірки.

1.Складіть кластер про способи виробництва труб.

2.Із яких матеріалів можливо виготовляти труби ?

3.Які види стандартів діють для труб ?