Труба спиральная (спиральношовная)
Сортамент стальных труб, их размеры, вид профиля и технические характеристики зависят от техпроцесса, по которому они изготовлены. Сегодня на трубных заводах применяются 4 классических технологии для производства труб:
- горячий прокат — изготовление бесшовных труб из горячих заготовок;
- холодный прокат — изготовление бесшовных труб из холодных заготовок;
- сварной продольный прокат — изготовление труб с прямым сварным швом (прямошовных) из листовых заготовок;
- сварной спиральный прокат — изготовление труб со спиральным сварным швом из листовых заготовок.
По технологии сварного спирального проката производятся средне- и крупногабаритные спиральные трубы с круглым сечением.
Области применения
Стальная спиральношовная труба применяется в химической и нефтяной промышленности, электро- и теплоэнергетике, дноуглубительных работах, при строительстве систем парового отопления, водоснабжения и канализации, мостов и т. д. Из них монтируют магистральные нефте- и газопроводы, промысловые нефте- и газопроводы, трубопроводы общего назначения, в том числе трубопроводы для электростанций, тепловых сетей, а также сборные металлоконструкции.
Производство
Для производства труб общего назначения используется, как правило, углеродистая сталь марок ст3, ст10-20, ст17г1с-у. Основные этапы производства следующие:
- Рулон стального листа (штрипс) разматывают и режут на продольные полосы.
- Полосы сваривают в бесконечную ленту — это необходимо для обеспечения непрерывности производства.
- В вальцах лента сворачивается в спираль и принимает форму круглой трубы.
- Шов проваривают под флюсом (электродуговая сварка). Сварной шов может быть наружным, внутренним или двусторонним.
- Калибруют в вальцах.
- Сварной шов проходит неразрушающий контроль ультразвуком.
- Режут на отрезки необходимой длины и складируют.
Техпроцесс включает обязательную объемную термообработку, в ходе которой микроструктура металла становится однородной на всех участках трубы: в основном металле, в сварном шве и околошовной зоне. В результате улучшаются прочностные и вязкопластические свойства металла, и спиральная труба по своим техническим характеристикам приближается к бесшовной. Объемная термообработка позволяет получать трубы с прочностью Х42-Х80 (стандарт API 5L).
Готовая спиральношовная труба проходит механические испытания (на растяжение, сплющивание, изгиб, ударную вязкость и др.), гидравлические испытания под давлением, а также ультразвуковой и рентгенотелевизионный контроль сварных швов, фаски и концов труб.
Для защиты от коррозии используются различные виды наружных и внутренних покрытий:
- окраска;
- обработка антикоррозионным маслом;
- оцинковывание;
- битумное покрытие;
- мазутное покрытие;
- полиэтиленовое покрытие (2- и 3-слойное);
- полипропиленовое покрытие (2- и 3-слойное);
- полиуретановое покрытие;
- эпоксидное покрытие.
Стандарты производства
Для труб общего назначения нормативным документом является ГОСТ 8696-74. Он определяет размерный ряд диаметров спиральных труб: от 159 мм (толщина стенки — 3,5 мм) до 2520 мм (стенка — 25 мм). Их длина составляет 10-12 м.
Характеристики труб, предназначенных для магистральных нефтепроводов и газопроводов, регламентируются разными стандартами. Так, на сварные трубы диаметром 159-820 мм распространяется ГОСТ 20295-85.
В газо- и нефтепроводах широко используются трубы с ещё большими диаметрами — от 1020 мм до 1420 мм. Они производятся согласно ГОСТ Р 52079-2003 и заводскими ТУ (у каждого завода они свои).
Зарубежные производители труб руководствуются международными и национальными стандартами API, ASTM, EN, JIS, BS и другими. Например, стандарт ASTM B36.10 регламентирует производство спиральношовных труб диаметром 219,1-3048 мм.
Преимущества спиральношовных труб по сравнению с прямошовными
Среди специалистов, которые занимаются эксплуатацией трубопроводов, спиральная труба ещё недавно не пользовалась популярностью. По своим конструкционным свойствам она уступала прямошовной трубе и её старались использовать при меньших нагрузках и щадящих температурах эксплуатации. Однако технология изготовления спиральношовных труб быстро совершенствуется, и сегодня это простой автоматизированный процесс, который позволяет получить качественное и долговечное изделие по низкой себестоимости и с минимальными отходами производства. Спиральный сварной шов по всей длине трубы из недостатка превратился в достоинство: он играет роль армирующего элемента и придает трубе большую жесткость. С развитием технологии были реализованы и другие преимущества спиральношовных труб:
- Технология сварного спирального проката позволяет изготовлять трубы в широком диапазоне диаметров при минимальной толщине стенки. При этом обеспечивается высокая точность геометрических размеров. Операции калибровки и экспандирования (механического расширения) концов, неизбежные при производстве прямошовных труб, исключаются.
- Наиболее опасный вид разрушения в трубопроводах — это продольные магистральные трещины. Спиральный шов препятствует их распространению и тем самым снижает потери продукта при транспортировке.
- По сравнению с прямым швом спиральный расположен более благоприятно относительно напряжений в трубе. Поэтому данные изделия в 3 раза превосходят прямошовные по усталостной прочности и по долговечности до разгерметизации. Их срок безаварийной эксплуатации оценивается в 30-35 лет.
- Проведение объемной термообработки повышает прочность труб на изгиб и сжатие, что было бы равносильно увеличению толщины стенки на 10-15 %.
- Облегчается гибка труб в полевых условиях, так как отпадает необходимость контролировать положение сварного шва.