Квадратные трубы: виды, технология производства, применение

Разновидности металлических труб с квадратным сечением

Трубы квадратного профиля различаются по:

• Методу изготовления – бесшовные, электросварные, горячекатаные, холоднодеформированные;

• Толщине стенок – тонкостенные, толстостенные;

• Площади поперечного сечения;

• Массе;

• Марке применяемой стали;

• Способу дополнительной обработки и другим параметрам.

Благодаря многообразию вариантов профтруб, сортамент таких изделий весьма широкий.

Метод изготовления

Квадратные трубы могут производиться способом горячей или холодной деформации. Их делают в бесшовном варианте или сваривают электросваркой. Горячекатаная продукция стоит меньше, чем холоднодеформированная. На стоимость в значительной мере оказывает влияние сложность технологического процесса изготовления. Электросварная труба имеет гораздо более широкую сферу применения, чем бесшовная.

Толщина стенок

Толщина стенки зависит от технологии изготовления проката:

• Горячекатаный – от 4 мм до 14 мм;

• Холоднодеформированный – от 1 мм до 8 мм;

• Электросварной – от 1 мм до 5 мм.

К тонкостенной продукции относятся изделия, имеющие толщину стенки не больше 5 % от диагонали квадрата.

Площадь поперечного сечения

Поперечное сечение изделий квадратного профиля варьируется от 0,343 см2 до 89,59 см2.

Марки стали

Для изготовления нержавеющих квадратных труб используют следующие марки стали:

• 03Х18Н10Т, 03Х17Н13М2Т, 03Х17Н14М3;

• 04X17T

• 06ХН28МДТ

• 08Х18Н10, 08X18T1, 08Х18Н10Т, 08Х21Н6М2Т, 08X22H6T;

• 10Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т;

• 12Х18Н10Т и другие.

Технические характеристики стальных квадратных профильных труб

Сортамент труб квадратного профиля установлен ГОСТом 8639-82. Он распространяется на горяче и холоднодеформированный бесшовный прокат, а также электросварную продукцию холодного деформирования. Согласно документу квадратные трубы изготавливаются со следующими параметрами по:

• Наружному размеру стороны – от 10 мм до 180 мм;

• Толщине стенки – от 1 мм до 14 мм;

• Длине – от 1,5 м до 12,5 м.

При этом наружный размер горячекатаных изделий может быть 60-180 мм, холоднодеформированных – 10-120 мм, электросварных – 10-100 мм.

Нормируется также площадь поперечного сечения проката (см2), масса 1 п.м. (кг), момент инерции (см4), сопротивления (см3). В стандартах предусмотрены характеристики изделий специальных размеров.

Технологии производства стальных труб квадратного сечения

Квадратные трубы из стали производят несколькими способами:

• Электросваривание;

• Бесшовное изготовление методом деформации металла (горячее, теплое, холодное);

• Формирование (деформация).

Метод изготовления определяет дальнейшее назначение продукции

Электросваривание

Исходным полуфабрикатом для изготовления электросварных труб квадратного профиля выступает листовая сталь. Производство проката ведется по следующей технологии:

• Рулонная сталь разматывается, нарезается на полосы (заготовки).

• Отдельные ленты свариваются между собой при помощи электросварки.

• Цельная полоса отправляется на формовочный станок, оснащенный вальцами.

• Методом давления на нем делается круглая труба.

• Прямой стык двух краев заваривается.

Сваривание производится несколькими методами. Это может быть использование неплавящегося электрода (в среде защитных газов), индукционных токов (HF-технология), пучка электронов в условиях вакуума, лазера, плазмы. Дуговая сварка отличается высокой прочностью сварного шва. HF-технология является намного более производительной.

Далее круглый полуфабрикат подается на специальный станок для формирования квадратного сечения. Полученные изделия проходят обязательную проверку по качеству. Для этого применяется дефектоскопическое оборудование, которое работает по принципу использования вихревых токов.

Прокат нарезают на отдельные элементы требуемой длины. Каждая деталь подвергается визуальному осмотру на наличие дефектов внешней поверхности. Они часто возникают из-за выщербин на вальцах или их сильного износа.

Бесшовный способ производства

В данном случае для изготовления квадратного проката используются цилиндрические заготовки из стали. Их называют «штангами». Этапы технологического процесса:

• Заготовка сильно нагревается в металлургической печи, чтобы температура превысила показатель рекристаллизации стали и металл стал пластичным.

• После этого ее отправляют на прошивочный пресс.

• Здесь выпрессовывается внутренняя часть изделия – заготовка становится пустотелой.

Холоднодеформируемые гильзы охлаждаются и дальше обрабатываются в холодном виде.

• Одетая на оправку, деталь поступает на формовку.

• Под давлением вальцев стенки пустотелого элемента растягиваются.

• Образуется круглая деталь с требуемой толщиной стенки и наружным диаметром.

Этот этап может производиться с горячей, теплой или холодной продукцией. В последнем случае холоднодеформированную трубу требуется подвергнуть последующей термообработке, чтобы снять возникающие внутренние напряжения. Она нагревается до температуры рекристаллизации металла, а затем остужается. Если напряжения не нивелировать, то долговечность и прочность металлоконструкций значительно снизятся.

• Когда круглое изделие сформировано, убирается внутренняя оправка, его подают на калибровочный станок.

• Здесь выполняется квадратный профиль проката.

• Готовую трубу проверяют на наличие наружных дефектов, нарезают по нужной длине.

Дефектоскопию полученной продукции не проводят, так как здесь нет сварного шва.

Кустарное формование квадратных труб

Изделия квадратного профиля можно изготовить и вне производственных условий. Круглую стальную заготовку подвергают обработке вальцами нужного размера. Но холоднодеформированные трубы, сформованные данным способом, невозможно подвергнуть термообработке. По этой причине их прочность не будет соответствовать требованиям стандарта.

Стандарты изготовления квадратного профиля

Квадратные трубы из нержавеющей стали изготавливаются согласно нескольким ГОСТам:

• Электросварные – 11068-81;

• Горячекатаные (бесшовные) – 9940-81;

• Тепло и холоднодеформированные (бесшовные) – 9941-81.

Электросварные

Для изготовления электросварных нержавеющих труб квадратного сечения применяются листовые или ленточные заготовки. Их делают с прямым швом.

• Поверхность изделий бывает матовой, шлифованной, зеркальной.

• Длина проката разделяется на мерную, кратную мерной, немерную.

• Стандартом предусмотрены максимальные отклонения от геометрических размеров, разностенности, прямолинейности.

Отдельные изделия подвергают термообработке. В маркировке такого проката указывается буква «Т». Поверхность деталей не должна иметь пор, трещин, плен, непроваренных мест, окалин, рванин, следов перетрава. Но стандартом допускается присутствие царапин, рисок, следов правки и зачистки дефектов, цветов побежалости.

Документ нормирует высоту внутреннего грата в зависимости от назначения продукции. Он должен быть не более:

• 0,7 мм – изделия общего назначения;

• 0,1 мм – трубчатые нагревательные элементы;

• 0,3 мм – по согласованию с покупателем.

Концы изделий обрезаются под углом 90О, заусенцы удаляются.

Бесшовные горячекатаные

Трубы квадратного сечения без шва выпускают по длине мерными, немерными, кратными мерной. В стандарте предусмотрены предельно допустимые отклонения деталей от геометрических показателей, по кривизне.

Отклонение от прямолинейности на участке 1 м может быть не более:

• 1,5 мм (толщина стенки до 10 мм);

• 2,0 мм (толщина стенки 10-14 мм).

Концы изделий должны иметь срез под прямым углом, быть зачищены от заусенцев. Внутренняя, наружная поверхности не могут содержать рванин, плен, закатов, трещин. Удаление дефектов производится следующими методами:

• Местная зачистка;

• Местная, сплошная шлифовка;

• Расточка, обточка.

Холоднодеформированные, теплодеформированные бесшовные

По точности изготовления изделия разделяются на обычные, повышенные, высокие. Длина квадратных труб предусмотрена немерной, мерной, кратной мерной. Стандартом установлены максимально возможные отклонения проката от наружного размера стороны, толщины стенки, прямолинейности. Для изготовления применяются марки нержавеющей стали согласно ГОСТа 5632.

Преимущества квадратных труб

У трубной продукции квадратного профиля множество достоинств в использовании, что делает сферу их применения весьма разнообразной:

• Стальной прокат устойчив к высоким нагрузкам, перепадам температуры, коррозии, износу.

• Квадратные профили хорошо противостоят вибрационным, деформационным воздействиям.

• Конфигурация поперечного сечения способствует высокой сопротивляемости проката изгибающим нагрузкам, кручению.

• Благодаря особой форме квадратные изделия более удобны и просты в монтаже, чем круглые.

• Для соединения отдельных элементов между собой необязательно использовать сварку – их можно скреплять резьбовыми крепежами.

• Детали несложно сваривать, резать, изгибать.

• Полая продукция имеет небольшой вес, что способствует снижению нагрузки на основание конструкций.

• Трубы квадратной конфигурации прослужат не один десяток лет.

• Невысокая цена профильного проката позволяет снизить общие затраты на строительство.

• Изделия пожаробезопасны, экологически чисты.

На квадратные трубы легко наносить защитные покрытия, они удобны в транспортировке. Из них можно делать конструкции повышенной сложности конфигурации.

Сфера применения продукции квадратного профиля

Продукция квадратного профиля незаменима, если требуется комбинация высокой прочности и эстетичности. Квадратные трубы активно применяются при строительстве высотных зданий и сооружений, создании оригинальных архитектурных решений, изготовлении декоративных элементов, скульптур.

• Они пользуются повышенным спросом в рекламной сфере в качестве каркасов для билбордов, конструкций для банеров.

• В пищевой промышленности такие изделия востребованы для выпуска различных агрегатов, конвейеров.

• Их применяют для изготовления каркасов автомобилей в машиностроении.

• Профильную продукцию используют при производстве лестничных конструкций, ограждающих систем.

Квадратные изделия применяются практически во всех областях промышленности, горнодобывающей отрасли, сельском хозяйстве, на энергетических объектах. Их используют для создания металлоконструкций, входящих в состав станов, станков, рольгангов. Они также востребованы при изготовлении тележек, транспортеров, кран-балок, кранов, опор линий электропередач, газотранспортных систем. Такой профиль необходим для сооружения переходных мостиков под открытым небом, в производственных цехах.

Квадратные металлические трубы также подходят для выпуска:

• Мебельных каркасов;

• Металлических дверей;

• Конструкций теплиц, оранжерей;

• Металлокаркасов торговых павильонов, остановок для общественного транспорта, быстровозводимых сооружений;

• Опор для заборов.

Продукция востребована для устройства навесов, козырьков, элементов входных групп, арок.

Но профильный трубный прокат редко применяют для устройства инженерных систем, так как он способен выдерживать меньшее внутреннее давление, чем круглые трубы. В основном здесь подходят только изделия с тонкими стенками. Их обычно не подвергают гидравлическому испытанию, не применяют для перемещения газовых и жидких рабочих сред.

Широкая область применения квадратных труб обусловлена их выдающимися техническими параметрами, декоративными характеристиками, технологичностью.