Если заглянуть в недавнее прошлое, то можно увидеть, что стальные водогазопроводные трубы использовались повсеместно, так как им не было достойной альтернативы. В настоящее время активно разрабатываются и внедряются во все сферы трубы из новых материалов. Так, при строительстве современных многоэтажек вода в квартиры подводится уже посредством пластиковых труб. Данная продукция имеет свои преимущества, но по многим параметрах все же уступает традиционным стальным водогазопроводным трубам. Данный вид труб и по сей день пользуется стабильным спросом и поэтому входит в номенклатуру производства металлургических комбинатов.
Классификация и требования к трубной продукции
Требования, порядок испытаний, способы производства и химический состав устанавливает ГОСТ 3262-75. Трубы стальные водогазопроводные, в соответствии с данным государственным стандартом, делятся на три группы. Принадлежность к той или иной группе определяется по технологии производства, по применяемым маркам стали и их химическому составу, по технологии термической и механической обработки, по способу защиты от коррозии.
Защита труб от коррозии
По степени защиты от коррозии все трубная продукция делится на следующие виды: труба без защитного антикоррозионного слоя, труба водогазопроводная оцинкованная. Цинкование может производиться двумя способами: гальваническим и термодиффузионным. Второй метод требует больших затрат ресурсов и энергии, а значит, значительно повышает розничную цену на продукцию. Ведь для того, чтобы получить диффузионный слой достаточной толщины, водогазопроводную трубу необходимо выдержать в печи при высокой температуре в течение минимум суток. Учитывая нынешние цены на электроэнергию, подобная обработка будет очень дорогой. Ее целесообразно применять лишь в процессе производства водогазопроводных труб для очень ответственных и стратегически важных объектов.
Нанесение гальванического покрытия осуществляется очень быстро, но и качество такой защиты значительно меньше, нежели при термодиффузионном цинковании: малейшее неосторожное касание трубы каким-либо твердым предметом может оставить царапину. С этой царапины сталь (если она не легирована более чем 13 % хрома) начинает корродировать, в результате чего вздувается вся поверхность.
В качестве насыщающего элемента может использоваться азот. Азотированная поверхность также хорошо сопротивляется коррозии при нормальных условиях. Однако технологический процесс азотирования довольно сложный и дорогостоящий, что делает производство водогазопроводных труб по данной технологии экономически нецелесообразным. Одна лишь очистка поверхности от загрязнений обойдется очень дорого. А без качественной очистки поверхности процесс азотирования не будет протекать должным образом, так как грязь будет препятствовать диффундированию атомов или ионов (в случае ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде) азота вглубь металла.
Классификация трубопрокатной продукции в зависимости от толщины стенок
Металлургические комбинаты выпускают широкую номенклатуру водогазопроводных труб. Так, в зависимости от назначения и условий эксплуатации, выпускаются трубы с обыкновенной толщиной стенок (2-4 миллиметра), трубы облегченные (до 2 миллиметров) и усиленные. Толщина последних не ограничена и может быть весьма значительной. Такие трубы, как правило, производятся бесшовными и предназначены для бурения скважин, эксплуатации в суровых условиях севера и др.
Минимальный внутренний диаметр водогазопроводной трубы равен 6 миллиметров. Максимальное значение внутреннего диаметра – полтора метра. Трубы с максимальным диаметром используются при прокладке нефтегазопроводов, а с минимальным – в производстве гидравлической аппаратуры машин и механизмов. При этом ошибочно полагать, что к трубам маленького диаметра не предъявляются жесткие требования. Как раз наоборот – они должны выдерживать невероятное давление при работе гидроцилиндра и гидравлического насоса.
Технология производства труб со сварным швом
Как уже упоминалось ранее, трубы могут быть со сварным швом и без него.
При производстве первых используется обычный стальной лист. На специальном прессе он выгибается в трубу, а по стыку кромок сварной автомат с огромной скоростью наносит шов. Технология отработана до мелочей, и производительность таких труб просто огромная. Скорость, с которой осуществляются прокат металлического листа, его выгибание и сварка, сопоставима со скоростью пули, выпущенной из пистолета Макарова. Однако такие трубы обладают существенным недостатком – при высоких давлениях сварной шов может лопнуть (особенно если были допущены отклонения от технологического процесса), и произойдет авария. Последствия подобной аварии могут быть катастрофичными как для природы, так и для человека. Поэтому данные трубы не используются для построения ответственных магистралей и производства высоконагруженных изделий энергетического машиностроения.
После завершения процесса сварки сечение трубы не является круглым. Оно представляет собой замкнутый контур неправильной формы. ГОСТом 3262-75 «Трубы стальные водогазопроводные» предусматривается калибровка и исправление геометрической формы сечения. Чтобы выровнять стенки трубы, она подается на калибровочный стан. На нем заготовка придается вращению, и она прижимается со значительным усилием к валкам. На выходе труба имеет уже чуть ли не идеальный круг в поперечном сечении.
Технология производства бесшовных труб
Сравнительно недавно (несколько десятилетий назад) было освоено производства бесшовных труб. Технология очень сложная, а оборудование и расходные материалы дорогие и ввозятся из-за границы (наши инженеры пока что не научились делать твердосплавные наконечники для выдавливания отверстий). Но невзирая на то, что данный вид продукции является очень дорогим, такие трубы пользуются стабильным спросом со стороны нефтедобывающих компаний и не только.
В общих чертах процесс производства можно описать следующим образом. Пруток сразу после прокатного стана попадает на участок выдавливания отверстий. При этом важна оперативность, так как нельзя позволить прутку остыть (это приведет к необходимости его повторного нагрева, а значит, и к большим затратам). Данная операция производится на заготовке, нагретой до температуры выше температуры рекристаллизации. Только в этих условиях сталь становится податливой (жидкотекучей), а структура деформированного зерна динамически нормализуется, что обеспечивает хорошие механические и эксплуатационные характеристики.
Преимущества использования стальных водогазопроводных труб
ГОСТ регламентируются все без исключения характеристики и параметры трубной продукции. И если сравнить показатели таких труб с тем, что предлагают производителя труб ПВХ и других материалов, то становится понятно, что металлические трубы – вне конкуренции.
Так, они могут эксплуатироваться при высоких температурах, сохраняя свою прочность. Это очень важно в отопительных системах, где по трубам подается пар под высоким давлением. Применение труб из других материалов просто невозможно. Они в считанные секунды расплавятся или порвутся.
Дополнительное легирование стали позволяет в разы повысить порог красноломкости и механической прочности труб.
Недостатки водогазопроводных труб
ГОСТ является основным источником полезной технической информации. И при изучении документации на трубы технически грамотный человек не будет долго размышлять над тем, какие недостатки имеет данная продукция. Прежде всего необходимо отметить, что все стальные конструкции (и трубы не являются исключением) имеют большой вес. Это существенно усложняет монтаж изделий и выдвигает определенные требования к надежности креплений.
Металлические сплавы и стали имеют очень высокий коэффициент теплопроводности. А значит, отдают тепло. Чтобы увеличить КПД системы отопления, металлические трубы при прокладке на улице необходимо утеплять. Современные предприятия производят уже готовые и утепленные трубы различного диаметра. Такая продукция является довольно высокотехнологичной и стоит недешево, зато позволит экономить деньги и энергоресурсы, что в наше время особенно актуально.
Как производится монтаж труб
В соответствии с ГОСТом 3262, трубы стальные водогазопроводные могут соединяться либо посредством сварки, либо посредством фитингов с нарезанной резьбой.
При сваривании стыкуются торцы двух труб, и по стыку проводится сварной шов. Все работы являются ручными, а значит, требуют от сварщика высокой квалификации (в особенности, когда речь идет о прокладке нефтепровода). Шов должен быть равномерным, без неметаллических включений. Каждое сварное соединение в обязательном порядке проходит проверку ультразвуком.
Монтаж системы труб посредством фитингов применяется исключительно при работе с трубами небольшого диаметра. С одной стороны, такие работы требуют меньшей квалификации от исполнителя, чем при сваривании труб. С другой стороны, с ними больше придется повозиться. Один лишь подготовительный этап чего стоит: необходимо вручную нарезать резьбу при помощи плашки и метчика на каждой трубке с одной и с другой стороны.
Порядок соединения труб фитингами
В общем случае сборка труб водогазопроводных (ГОСТ 3262) с резьбой в единую систему осуществляется в следующей последовательности:
- поверхность резьбы обрабатывается герметиком, после чего накручивается контргайка;
- на трубу накручивается фитинг, и гайка прижимается к нему с максимальным усилием затягивания;
- поверх фитинга и гайки (в месте стыка) наносится герметик.
Вместо герметика можно использовать ваксу. Намокая, данный материал разбухает, и вода перестает течь.
Использование медных труб
Трубы из меди стали использоваться сравнительно недавно. Раньше ГОСТ не предусматривал такой возможности, да и медные изделия производились исключительно для целей приборостроения и точного машиностроения. Но чуть позже преимущества применения таких труб были по достоинству оценены, и в ГОСТ по инициативе группы заинтересованных лиц были внесены соответствующие изменения.
Так, медные трубы довольно просто изгибаются, имеют небольшой диаметр. Поэтому они легко прячутся в стробы. А за счет их гибкости можно использовать одну длинную трубку, изогнув ее в нужных местах, вместо того чтобы соединять множество коротких отрезков, что требует больших временных и трудозатрат.
В нормальных условиях медь не подвергается коррозионному воздействию влажной среды и воды, что существенно продлевает ее срок эксплуатации и делает весьма конкурентоспособной, несмотря на то что медь является цветным металлом и довольно дорого стоит.
Как распознать бракованную продукцию
ГОСТ 3262-75 «Трубы водогазопроводные» устанавливает критерии, по которым продукцию необходимо классифицировать как бракованную. Такие трубы запрещено использовать по назначению. Они должны отправляться предприятию-изготовителю с соответствующим протоколом (актом). Не допустимы нарушение геометрической формы, расширение (вздутие) трубы, заусенцы по торцам (поверхность должна быть подготовлена для сварки и иметь специальные фаски), отслоения защитного покрытия. Также на наружной и внутренней поверхностях не должно быть трещин.
На многих предприятиях осуществляется входной контроль поступающей продукции. Если позволяют технические средства, то необходимо, в соответствии с ГОСТом 3262 «Трубы водогазопроводные», проводить подробный анализ химического состава стали, из которой изготовлена продукция, на предмет превышения допустимых норм содержания вредных веществ (прежде всего серы и фосфора).
Но даже если в распоряжении организации и нет столь дорогого оборудования, то визуальный микро- и макроанализ в любом случае обязательно нужно выполнить. Для этого вырезается небольшой образец из трубы. При этом желательно не допускать его перегрева во избежание фазовых превращений в металле. Одна (лучше несколько – для объективной оценки) поверхность подвергается шлифованию, а затем полировке с использованием пасты ГОИ (разработана государственным оптическим институтом, СССР). Для этой цели хорошо подойдет порошок окиси алюминия. После полировки образец необходимо подвергнуть травлению специальными химическими реактивами, в результате чего проявляются и могут наблюдаться на металлографическом микроскопе границы зерен, а также фазовые составляющие. Кроме того, можно обнаружить пористость или неметаллические включения. Если содержание углерода и вредных примесей не соответствует ГОСТ 3262-75 «Трубы водогазопроводные», а в самом металле имеются включения и поры, то такое изделие признается бракованным. Причем, как правило, в брак уходит не одна-две трубы, а целая партия.
