Как производят трубы из металла: от заготовки до готовой трубы
Металлические трубы производят двумя принципиально разными способами: бесшовным прокатом из цельной заготовки и сваркой из стальной полосы. Первый метод даёт более прочные изделия для нефтяных скважин и котлов высокого давления, второй применяется для водо- и газопроводов, строительных конструкций и автомобильных деталей.
Сырьё и подготовка заготовок
Исходным материалом служит горячекатаная сталь. Для бесшовных труб берут круглый стальной слиток или непрерывнолитую заготовку (НЛЗ) диаметром от 80 до 350 мм. Состав стали подбирают под нужды конечного изделия: для магистральных трубопроводов используют низколегированные стали с добавками марганца и кремния, для котельных труб применяют хромомолибденовые марки, выдерживающие температуры свыше 450 градусов Цельсия. На входном контроле заготовки проверяют ультразвуком на внутренние дефекты и отсортировывают брак до начала прокатки.
Бесшовная прокатка: как из болванки получают трубу
Заготовку нагревают в кольцевой или методической печи до температуры 1200 градусов Цельсия. Затем на прошивном стане два конических валка раскатывают её вокруг неподвижной иглы-оправки: металл как бы «ввинчивается» на стержень, и в сердцевине образуется сквозное отверстие. Полученную гильзу передают на раскатной стан, где серия сменных оправок и роликов постепенно вытягивает стенку до нужной толщины и увеличивает длину трубы. На финальных калибровочных клетях изделие получает точный наружный диаметр. Бесшовная труба диаметром 114 мм со стенкой 8 мм проходит через прокатный стан примерно за 3 минуты. Суммарная вытяжка металла при этом достигает 12 к 1.
Электросварные трубы: рулон стали превращается в трубопровод
Для сварных труб сырьём служит штрипс, то есть рулонная сталь шириной от 80 мм до нескольких метров. Ленту разматывают и прогоняют через серию профилирующих роликов, которые постепенно сворачивают плоскую полосу в цилиндр. Кромки стыкуют и сваривают. Применяют два метода: высокочастотная сварка (ТВЧ) для труб диаметром до 530 мм и дуговая сварка под флюсом (SAW) для диаметров от 530 до 1420 мм. При высокочастотной сварке ток частотой 250–500 кГц разогревает только кромки до температуры плавления за доли секунды, после чего сжимающие ролики прижимают их друг к другу. Шов получается узким, без присадочного металла. После сварки линия правки и калибровки придаёт трубе идеальную круглость, а внешний грат срезают резцом заподлицо.
Контроль качества и покрытия
Каждая труба проходит гидравлическое испытание давлением, в 1,5 раза превышающим рабочее. Ультразвуковой дефектоскоп сканирует сварной шов и основной металл по всей длине. Геометрию контролируют лазерными датчиками: допуск на наружный диаметр для нефтяных труб составляет плюс-минус 0,5%. Для защиты от коррозии трубы грунтуют и наносят наружное покрытие: трёхслойное полиэтиленовое, битумное или эпоксидное. Внутри трубы магистральных газопроводов покрывают гладкостным слоем, снижающим гидравлическое сопротивление. Готовые изделия маркируют краской и комплектуют паспортом с результатами испытаний.
