Производство и применение труб

Многие тысячи лет прошли с тех пор, когда человек обратил снимание, на то, что воду можно не только переносить в сосудах, но просто переливать на нужное место при помощи полых изделий, названных затем трубами.

Не так давно при выполнении ремонтных работ в г. Коврове были обнаружены деревянные трубы, изготовленные из клепок, обмотанных проволокой и залитых веществом, похожим на битум. Более того есть сведения, что там же сохранились действующие участки деревянной самотечной канализационной системы. Точно никто не знает, поскольку поводов вмешиваться в стабильно работающую систему не представлялось.

Виды современных труб

В настоящее время трубы применяются повсеместно и их потребность для нужд различных отраслей постоянно возрастает. Растет сортаментное разнообразие продукции и виды материалов для их изготовления.

Трубы силиконовые

Широко применяются в медицине по причине химической пассивности материала и их исключительной гибкости, приоритетный материал для использования в различной медицинской аппаратуре и оборудовании. Массово применяются в строительстве для водопроводных сетей холодного и горячего водоснабжения. Используются в качестве поливочных шлангов в загородном хозяйстве.

Трубы пластиковые

В последние лет тридцать их применение носит массовый характер во всех отраслях:

• большого диаметра – 600 – 2500 мм для магистральных самотечных коллекторов ливневой и фекальной канализации, обсадки стенок скважин и колодцев, устройства частной очистительной системы на участке, устройство кессонов скважин;
• в размерах 32 – 100 мм – для монтажа фекальной канализации внутридомового применения;
•  100 – 600 мм коллекторные канализационные сети внутри микрорайонов с глубиной заложения в грунт до 4-х метров.

Трубы ПВХ, ПНД, ПВД являются основными материалами ввиду простоты доставки на объекты и большой производительности при выполнении монтажных работ:

• для глубокого заложения применяются полипропиленовые трубы гофрированные, такая форма исполнения увеличивает максимально допустимые радиальные нагрузки и позволяет использовать на глубинах до 8 метров даже под нагруженными автодорогами.
• для водопроводных сетей все чаще стали применять полиэтиленовые трубы, срок службы которых в разы больше, чем у их металлических аналогов. Это объясняется, в том числе, тем, что внутренняя поверхность труб из такого материала не покрывается известковыми наслоениями. Для горячего водоснабжения используют трубы из металлопластика с кислородной защитой.

Одним из преимуществ пластиковых труб является их производство в бухтах длиной до 600 метров, что позволяет устраивать бесстыковые контуры из полиэтиленовых труб, что особенно важно при устройстве теплых полов.

Металлические изделия

Есть множество направлений где может быть использована только труба металлическая, что, прежде всего, относится к тем областям, где труба работает в особых условиях и служит передаточным звеном:

• карданные валы;
• бурильные трубы, передающие вращение от привода к инструменту, и, одновременно, служат каналом для отвода выбуренной породы из скважины;
• трубопроводы высокого давления из особых марок стали;
• продуктопроводы для агрессивных сред, в которых применяются трубы нержавеющие;
• профильные – прямоугольные и квадратные трубы, в зависимости от размеров, используемые как конструкционные материалы или в мебельном производстве для изготовления каркасов.

Перечислять можно до бесконечности, поскольку этот материал является весьма популярным.

Изделия из меди

Основной причиной популярности таких труб является высокая теплопроводность материала изготовления – меди. Поэтому основным направлением, где используется труба медная – это теплообменники, которые используются повсеместно. Высокая вязкость меди в дополнение к высокой теплопроводности предопределили применение труб из нее в системах гидравлики машин и механизмов.

Трубы цельнокатаные

Исходным материалом для производства таких изделий является круглая трубная заготовка, производимая на среднесортных и крупносортных станах металлургических комбинатов.

В технологической цепочке прокатки труб должны присутствовать следующие операции:

1. Подготовка производства. Суть ее состоит в хранении и сортировке поступающей на предприятие по железной дороге трубной заготовки и передачи ее в производство в нужных размерах в соответствии с графиком прокатки. Для разделки заготовки длиной 9 – 11,5 метра отделы подготовки производства оснащаются агрегатом, который называется «пресс ломки».
2. Нагревательные печи. Прокатка труб производится при температуре от 900оС. В трубном производстве применяются, как правило, кольцевые печи, наиболее компактные в условиях производства.
3. Прошивной косовалковый стан. Он предназначен для выполнения отверстия по оси заготовки. Валки расположены под углом друг к другу и при вращении захватывают заготовку. Величина пережима с одновременным вращением приводит к разрыхлению внутренних слоев металла заготовки. При определенных условиях – вплоть до образования отверстия. В зоне разрыхления размещается наконечник, пулевидной формы на длинном стержне, который и формирует внутренний размер изделия, называемое «гильза».
4. Гильза по системе рольгангов подается на раскатную машину, где внутрь ее вводится длинный металлический стержень – оправка. В таком виде все это подается в раскатную машину, имеющую несколько клетей с прямыми ручьями. Размер оправки определяет внутренний диаметр трубы, размер ручья – наружный. По окончании цикла прокатки, оправка извлекается из трубы.
5. Далее труба передается на риллинг-стан, назначение которого – придать трубе окончательный размер, соответствующий требованиям технической документации. Особенность прокатки на таком агрегате состоит в том, что каждая клеть вращается с большей скоростью, чем предыдущая. В результате между ними на трубе образуются растягивающие усилия, и труба утоняется как по диаметру, так и по стенке.
6. Далее труба передается на охладительный стол, затем проходит отделку и передается на склад готовой продукции.

В сортаменте стана присутствуют как товарные трубы для отгрузки потребителю, так и передельные, являющиеся заготовкой для дальнейшего производства холоднокатаных бесшовных труб.

Кроме того, существуют другие способы получения горячекатаных бесшовных труб, такие как:

• прокатка на пилигримовых станах непосредственно из слитков, минуя процесс производства трубной заготовки;
• методом прессования из трубной заготовки на гидравлических прессах. В России есть одно предприятие, оснащенное установкой такого типа – трубопрессовый цех Волжского трубного завода. Основная продукция – трубы нефтяного сортамента.

Трубы холодной прокатки

Размерный ряд горячекатаных труб ограничен размером 32 мм, более мелкие изделия производятся на станах холодной прокатки из передельных труб. Цеха холодной прокатки обычно сопутствуют производствам горячекатаных труб, порой располагаясь под одной крышей с ними.

Прокатка производится обжатием холодной трубы – заготовки на специальной оправке двумя валками, в результате чего производится редуцирование, как по диаметру трубы, так и по стенке. В зависимости от конечной цели процесса, прокатка может производиться в 3 – 5 приемов. Процесс происходит с внешним охлаждением зоны деформирования.

Разновидностью стана ХПТ является аналогичный агрегат ХПТР (роликовый). Применяется для производства высокоточных труб из специальных марок стали, включая труднодеформируемые. Прокатка производится на цилиндрической оправке, редуцируется только стенка.

Волочение труб

Такой способ является разновидностью производства труб холодной прокатки. Он позволяет получать трубы малых размеров, вплоть до капиллярных.

Редуцирование происходит по стенке и диаметру, часто в несколько проходов, на фильеру в процессе работы непрерывно подается технологическая смазка.

Трубы из нержавеющей стали

Производство таких изделий сосредоточено на тех же трубопрокатных агрегатах, что и любых металлических труб. Особенность технологии определяется качественным составом металла, определяющим механические характеристики материала. Это более высокие температуры прокатки горячекатаных труб и меньшие степени деформации при дальнейшей прокатке холодными способами.

Область применения – в агрегатах и трубопроводах, работающих с агрессивными средами, такими как кислоты, щелочи, расплавы и так далее. Труба из нержавейки используется для трубопроводов, контактирующих с морской водой, при этом ее стойкость в 4 – 5 раз больше стойкости прочих труб. В ряде случаев в настоящее время заменяется аналогичными пластиковыми изделиями.

Сварные трубы

Производятся два основных вида таких изделий:

• электросварные – производятся на электросварочных станах из листового металла. В линии стана предусмотрены следующие агрегаты: — АПР (агрегат продольной резки), предназначенный для роспуска рулона листа на штрипсы нужной ширины;

— подающий агрегат – производит размотку штрипса и подачу его к стану через накопительный стол (яму);

— формирующий агрегат – несколько пар валков, поочередно подгибающих штрипс до формы кольца в профиль;

— сварочный аппарат, производящий сварку состыкованных краев штрипса, формируя трубу;

— приспособление для удаления наружного грата (выпуклость сварного шва).

Внутренний грат не удаляется.

• трубы печной сварки – отличие от первого способа, сформированная труба проходит через нагревательную газовую печь. На стык, по выходу из печи подается струя кислорода, в результате чего кромки свариваются. Далее – удаление грата, резка на мерные длины, отделка и сдача.

Трубы чугунные

Такие изделия производятся способом литья из чугуна. Область применения – безнапорная канализация. Очень долговечны. В последние десятилетия применение чугунных труб постоянно снижается в связи с переходом на трубы из пластика. Монтаж трубопроводов производится в раструб с использованием уплотняющих манжет и чеканкой стыков.

Изделия из смеси цемента и асбеста

Асбест – волокнистый материал с высокими показателями прочностных характеристик, в смеси с цементом работает как армирующая добавка. Асбестоцементные трубы обладают рядом характеристик, позволяющих эффективно использовать их в строительстве:

• низкий вес;
• долговечность без дополнительной защиты;
• технологичность при монтаже;
• высокая прочность;
• пожаробезопасность;

Такие изделия пригодны как для безнапорных трубопроводов, так и для напорных.

Защита трубопроводов

Изоляция для труб применяется, в основном, для защиты трубопроводов от воздействия атмосферы и низких температур.

Для утепления применяются различные пенистые материалы в виде пенопласта или пенящихся материалов, часто с дополнительным греющим кабелем.

Для защиты трубопроводов большого давления используется битумное покрытие, в свою очередь защищенное бумажной и пленочной рубашкой.

При использовании металлических труб для транспортировки различных сточных вод, внутреннюю поверхность защищают рубашкой из цементного раствора.

Предварительно защищенными являются также трубы оцинкованные. Способы нанесения защитного покрытия различны, но все они направлены на увеличение срока службы этих изделий.

Одним из видов защиты является изготовление сэндвич-трубы, чаще всего применяемые для дымоходов. Между наружной и внутренней трубами помещается прослойка негорючего материала.

Особенности сборки трубопроводов

Основной задачей при выполнении монтажа труб является герметичность трубной разводки. Это достигается применением качественных фитингов и уменьшением количества стыков. Поэтому при выполнении таких работ применяются трубогибы, как стационарные, так и ручные. При этом следует учитывать, что минимально допустимый радиус сгиба определяется соотношением:

R >2,5D, где

R – радиус сгиба трубы;

D – диаметр трубы.

Для сборки трубопроводов из пластика применяются специальные паяльники для труб.

Расчет потребности

Металлические трубы общего назначения обычно продаются в тоннах, а при расчете нужного количества нужно знать метраж. Мы предлагаем вашему вниманию эмпирическую формулу, которая позволит с высокой точностью произвести расчет веса труб:

М = (Д – С) х С/40,55, где

М – масса погонного метра трубы;

Д – диаметр;

С – толщина стенки.

Поводом для замены труб могут быть следующие причины:

• эксплуатационные – трубопровод не может исполнять свои функции по причинам многочисленных протечек или засорения внутреннего просвета известковыми и другими отложениями;
• плановые – замена трубопровода по истечению расчетного срока эксплуатации, чаще всего применяется на трубопроводах высокого давления;
• аварийные – замена одной или части труб в сети при их прорыве.

Тема статьи бесконечна и достойна монографии, но надеемся, что и изложенное будет полезно. Успехов вам!