Научно-исследовательская работа по металлургии на тему Современные технологии трубопрокатного производства

1 Технология производства бесшовных труб

Бесшовные трубы - это разновидность металлопрокатного стана, технология изготовления которого предусматривает отсутствие швов по всей длине изделий. Эти детали не содержат никаких других соединений. Такие твердые заготовки изготавливаются на специальных прокатных станках. Поэтому производственный процесс получил название "прокатки" [2].


Рисунок 1 – Технология производства бесшовных труб

Бесшовные трубы представляют собой цельные изделия и не содержат швов, а также других соединений. Прежде всего, бесшовные трубы делятся на два типа в зависимости от технологии производства [3]:
- Горячекатаный;
- Холоднокатаный.
Существуют также цельнотянутые детали, которые относятся к специальной группе бесшовных металлических валков. Такие изделия отличаются тем, что имеют толстые стенки [4].


Рисунок 2 – Технология изготовления

Изделия, у которых есть шов, в свою очередь, изготавливаются двумя основными методами [5]:
- Сварка (заготовка сваривается по спирали);
- Фальцовка (изогнутый лист закрепляется в продольном направлении с помощью специального фальца).
Бесшовные трубы отличаются высокими прочностными характеристиками, поэтому их обычно используют в коммуникациях с высокими значениями давления.


Материалом для таких деталей в большинстве случаев является сталь. Это связано с тем, что этот материал обладает высокой прочностью. Давайте также рассмотрим другие преимущества этих продуктов [4]:
- Высокий коэффициент теплопроводности;
- Низкая скорость линейного расширения;
- Защита от коррозии для толстостенных изделий.


Рисунок 3 – Прокат труб бесшовного производства

К основным недостаткам таких изделий можно отнести [5]:
- Высокая стоимость;
- Сложная сборка.
Для прокладки коммуникаций из таких труб важен правильный расчет основных параметров. К ним относятся показатели поперечного сечения труб и толщина их стенок.

Рисунок 4 – Монтаж бесшовных труб

Бесшовные трубы используются в ответственных конструкциях, работающих под высоким давлением. Для транспортировки токсичных веществ в основном используются горячекатаные бесшовные изделия [6].
Кроме того, изделия, изготовленные методом горячей прокатки, широко используются в автомобильной промышленности, авиации и т. д. широко используется и используется для транспортировки агрессивных химикатов и нефти (химическая и нефтяная промышленность).
Использование таких деталей также востребовано в коммунальной сфере. Из них монтируются различные хозяйственные коммуникации, обеспечивающие транспортировку горячей воды, холодной воды, газа, а также отвод стоков (канализационная система).
В угольной промышленности такие продукты используются для отвода пара и других продуктов от оборудования. Кроме того, твердые трубы используются в оборонной промышленности, судостроении и металлургии. Масштабы эксплуатации бесшовных изделий обусловлены их высокой надежностью. Из них изготавливаются очень сложные конструктивные коммуникации, которые используются на тяжелых производственных участках [6].

Рисунок 5 – Прокат горячекатаных труб

Процесс изготовления горячекатаных бесшовных труб сопровождается большими финансовыми затратами, поэтому стоимость такой продукции также довольно высока. Давайте рассмотрим пошаговое изготовление бесшовных труб самым популярным методом — горячей прокаткой [7].
На первом этапе проводятся подготовительные работы. Заготовка подготавливается для последующей обработки. Заготовка - это полый элемент, который имеет определенные значения сечения и длины. Изготовление такой заготовки производится из особого вида стали. Перед прокаткой этого первичного элемента его нагревают до высоких температур (1180-1200°C).
На втором этапе формируется втулка. Втулка получается с помощью специального высокопроизводительного сверла, которое проделывает в заготовке отверстие определенных размеров. По завершении процесса деталь уже напоминает трубу, но не является конечным продуктом [7].

И, наконец, на третьем этапе происходит основной процесс - прокатка. Прокатка включает в себя ряд процессов: гильза помещается на специальные прокатные машины, которые включают в себя несколько валков, а затем гильза постепенно вытягивается в одном направлении между двумя валками. В качестве контрольного элемента диаметра будущей трубы выступает специальный ограничивающий элемент [8].
Чтобы готовая труба соответствовала требуемым параметрам, вышеуказанные манипуляции выполняются несколько раз, пока не будет получено желаемое изделие.
Также стоит отметить, что производство бесшовных труб - сложный процесс, требующий соблюдения всех технических норм и правил техники безопасности. Производство бесшовного металла осуществляется только на специальных предприятиях, оснащенных всем необходимым оборудованием.


Рисунок 6 – Процесс изготовления труб горячекатаным способом

Холоднокатаные изделия отличаются высокими прочностными характеристиками и имеют идеально гладкую поверхность, что является очень важным фактором для широкого спектра коммуникаций. Давайте рассмотрим этот процесс поэтапно.