Якщо заглянути в минуле, то можна побачити, що сталеві водогазопровідні труби використовувалися повсюдно, так як їм не було гідної альтернативи. В даний час активно розробляються і впроваджуються в усі сфери труби з нових матеріалів. Так, при будівництві сучасних багатоповерхівок вода в квартири підводиться вже допомогою пластикових труб. Дана продукція має свої переваги, але по багатьох параметрах все ж поступається традиційним сталевим водогазопроводным трубах. Даний вид труб і донині користується стабільним попитом і тому входить в номенклатуру виробництва металургійних комбінатів.
Класифікація та вимоги до трубної продукції
Вимоги, порядок випробувань, способи виробництва і хімічний склад встановлює ГОСТ 3262-75. Труби сталеві водогазопровідні, згідно з цим державним стандартом, діляться на три групи. Приналежність до тієї або іншої групи визначається за технологією виробництва, по вживаних марок сталі та їх хімічним складом, за технології термічної і механічної обробки, за способом захисту від корозії.
Захист труб від корозії
За ступенем захисту від корозії всі трубна продукція поділяється на такі види: труба без захисного антикорозійного шару, труба водогазопровідна оцинкована. Цинкування може здійснюватися двома способами: гальванічним і термодифузійний. Другий метод вимагає великих витрат ресурсів і енергії, а отже, значно підвищує роздрібну ціну на продукцію. Адже для того, щоб отримати дифузійний шар достатньої товщини, водогазопроводную трубу необхідно витримати в печі при високій температурі протягом доби. Враховуючи нинішні ціни на електроенергію, така обробка буде дуже дорогою. Її доцільно застосовувати лише в процесі виробництва водогазопровідних труб для дуже відповідальних і стратегічно важливих об’єктів.
Нанесення гальванічного покриття здійснюється дуже швидко, але і якість такої охорони значно менша, ніж при термодиффузионном цинкуванні: найменший необережний дотик труби яким-небудь твердим предметом може залишити подряпину. З цієї подряпини сталь (якщо вона не легована більш ніж 13 % хрому) починає поржавіти, в результаті чого вся поверхня здувається.
Як насичує елемента може використовуватися азот. Азотированная поверхню також добре пручається корозії при нормальних умовах. Проте технологічний процес азотування досить складний і дорогий, що робить виробництво водогазопровідних труб по даній технології економічно недоцільним. Одна лише очищення поверхні від забруднень обійдеться дуже дорого. А без якісного очищення поверхні процес азотування не буде протікати належним чином, так як бруд буде перешкоджати диффундированию атомів або іонів (у разі іонно-плазмового азотування в тліючому розряді) азоту вглиб металу.
Класифікація трубопрокатної продукції в залежності від товщини стінок
Металургійні комбінати випускають широку номенклатуру водогазопровідних труб. Так, в залежності від призначення і умов експлуатації, випускаються труби з звичайної товщиною стінок (2-4 міліметра), труби полегшені (до 2 міліметрів) і посилені. Товщина останніх не обмежена і може бути досить значною. Такі труби, як правило, виробляються безшовними і призначені для буріння свердловин, експлуатації в суворих умовах півночі та ін.
Мінімальний внутрішній діаметр водогазопровідної труби дорівнює 6 міліметрів. Максимальне значення внутрішнього діаметру – півтора метра. Труби з максимальним діаметром використовуються при прокладанні нафтогазопроводів, а мінімальним – у виробництві гідравлічної апаратури машин і механізмів. При цьому помилково вважати, що до труб малого діаметру не пред’являються жорсткі вимоги. Як раз навпаки – вони повинні витримувати неймовірний тиск при роботі гідроциліндра і гідравлічного насоса.
Технологія виробництва труб зі зварним швом
Як вже згадувалося раніше, труби можуть бути зі зварним швом і без нього.
При виробництві перших використовується звичайний сталевий лист. На спеціальному пресі він вигинається в трубу, а по стику кромок зварної автомат з величезною швидкістю завдає шов. Технологія відпрацьована до дрібниць, і продуктивність таких труб просто величезна. Швидкість, з якою здійснюються прокат металевого листа, його вигинання і зварювання, порівнянна зі швидкістю кулі, випущеної з пістолета Макарова. Однак такі труби володіють істотним недоліком – при високих тисках зварний шов може лопнути (особливо якщо були допущені відхилення від технологічного процесу), і станеться аварія. Наслідки подібної аварії можуть бути катастрофічними як для природи, так і для людини. Тому дані труби не використовуються для побудови відповідальних магістралей і виробництва високонавантажених виробів енергетичного машинобудування.
Після завершення процесу зварювання переріз труби не є круглим. Воно являє собою замкнутий контур неправильної форми. Гост 3262-75 «Труби сталеві водогазопровідні» передбачається калібрування і виправлення геометричної форми перерізу. Щоб вирівняти стінки труби, вона подається на калібрувальний стан. На ньому заготівля надається обертанню, і вона притискається зі значним зусиллям до валків. На виході труба має вже мало не ідеальний коло в поперечному перерізі.
Технологія виробництва безшовних труб
Порівняно недавно (кілька десятиліть тому) було освоєно виробництва безшовних труб. Технологія дуже складна, а обладнання та витратні матеріали дорогі та ввозяться з-за кордону (наші інженери поки що не навчилися робити твердосплавні наконечники для видавлювання отворів). Але незважаючи на те, що даний вид продукції є дуже дорогим, такі труби користуються стабільним попитом з боку нафтовидобувних компаній і не тільки.
У загальних рисах процес виробництва можна описати наступним чином. Пруток відразу після прокатного стану потрапляє на ділянку видавлювання отворів. При цьому важлива оперативність, так як не можна дозволити прутку охолонути (це призведе до необхідності повторного нагріву, а значить, і до великим затратам). Дана операція проводиться на заготівлі, нагрітої до температури вище температури рекристалізації. Тільки в цих умовах сталь стає податливою (жидкотекучей), а структура деформованого зерна динамічно нормалізується, що забезпечує хороші механічні та експлуатаційні характеристики.
Переваги використання сталевих водогазопровідних труб
ГОСТ регламентуються всі без винятку характеристики і параметри трубної продукції. І якщо порівняти показники таких труб з тим, що пропонують виробника труб ПВХ та інших матеріалів, то стає зрозуміло, що металеві труби – поза конкуренцією.
Так, вони можуть експлуатуватися при високих температурах, зберігаючи свою міцність. Це дуже важливо в опалювальних системах, де по трубах подається пара під високим тиском. Застосування труб з інших матеріалів просто неможливо. Вони в лічені секунди розплавляться або порвуться.
Додаткове легування сталі дозволяє в рази підвищити поріг красноломкости і механічної міцності труб.
Недоліки водогазопровідних труб
ГОСТ є основним джерелом корисної технічної інформації. І при вивченні документації на труби технічно грамотна людина не буде довго міркувати над тим, які недоліки має дана продукція. Насамперед необхідно відзначити, що всі сталеві конструкції (і труби не є винятком) мають велику вагу. Це істотно ускладнює монтаж виробів і висуває певні вимоги до надійності кріплень.
Металеві сплави та сталі мають дуже високий коефіцієнт теплопровідності. А значить, віддають тепло. Щоб збільшити ККД системи опалення, металеві труби при прокладанні на вулиці необхідно утеплювати. Сучасні підприємства виробляють вже готові і утеплені труби різного діаметру. Така продукція є високотехнологічною і коштує недешево, зате дозволить економити гроші і енергоресурси, що в наш час особливо актуально.
Як проводиться монтаж труб
Відповідно до Гост 3262, труби сталеві водогазопровідні можуть з’єднуватися або за допомогою зварювання або за допомогою фітингів з нарізаною різьбою.
При зварюванні стикуються торці двох труб, і по стику проводиться зварний шов. Всі роботи є ручними, а значить, вимагають від зварника високої кваліфікації (особливо, коли мова йде про прокладання нафтопроводу). Шов повинен бути рівномірним, без неметалічних включень. Кожне зварне з’єднання в обов’язковому порядку проходить перевірку ультразвуком.
Монтаж системи труб за допомогою фітингів застосовується виключно при роботі з трубами невеликого діаметру. З одного боку, такі роботи вимагають меншої кваліфікації від виконавця, ніж при зварюванні труб. З іншого боку, з ними більше доведеться повозитися. Один лише підготовчий етап чого варто: необхідно вручну нарізати різьбу за допомогою плашки і мітчика на кожній трубці з одного і з іншого боку.
Порядок з’єднання труб фітингами
У загальному випадку складання водогазопровідних труб (ГОСТ 3262) з різьбою в єдину систему здійснюється в наступній послідовності:
- поверхня різьблення обробляється герметиком, після чого накручується контргайка;
- на трубу накручується фітінг, і гайка притискається до нього з максимальним зусиллям затягування;
- поверх фітинга і гайки (у місці стику) наноситься герметик.
Замість герметика можна використовувати ваксу. Намокаючи, даний матеріал розбухає, і вода перестає текти.
Використання мідних труб
Труби з міді стали використовуватися порівняно недавно. Раніше ГОСТ не передбачав такої можливості, та й мідні вироби вироблялися виключно для цілей приладобудування і точного машинобудування. Але трохи пізніше переваги застосування таких труб були по достоїнству оцінені, і в ГОСТ за ініціативою групи зацікавлених осіб були внесені відповідні зміни.
Так, мідні труби досить просто згинаються, мають невеликий діаметр. Тому вони легко ховаються в строби. А за рахунок їх гнучкості можна використовувати одну довгу трубку, зігнувши її в потрібних місцях, замість того щоб сполучати безліч коротких відрізків, що вимагає великих тимчасових і трудовитрат.
В нормальних умовах мідь не піддається корозійному впливу вологого середовища і води, що істотно продовжує термін її експлуатації і робить дуже конкурентоспроможною, незважаючи на те, що мідь є кольоровим металом і досить дорого коштує.
Як розпізнати браковану продукцію
ГОСТ 3262-75 «Труби водогазопровідні» встановлює критерії, за якими продукцію необхідно класифікувати як браковану. Такі труби заборонено використовувати за призначенням. Вони повинні вирушати підприємству-виробнику з відповідним протоколом (актом). Не припустимі порушення геометричної форми, розширення (здуття) труби, задирки по торцях (поверхня повинна бути підготовлена для зварювання і мати спеціальні фаски), відшарування захисного покриття. Також на зовнішній і внутрішній поверхнях не повинно бути тріщин.
На багатьох підприємствах здійснюється вхідний контроль надходить продукції. Якщо дозволяють технічні засоби, то необхідно, відповідно до Гост 3262 «Труби водогазопровідні», проводити детальний аналіз хімічного складу сталі, з якої виготовлена продукція, на предмет перевищення допустимих норм вмісту шкідливих речовин (насамперед сірки і фосфору).
Але навіть якщо в розпорядженні організації і немає такого дорогого обладнання, то візуальний мікро – і макроаналіз в будь-якому випадку обов’язково потрібно виконати. Для цього вирізається невеликий зразок з труби. При цьому бажано не допускати його перегріву щоб уникнути фазових перетворень в металі. Одна (краще кілька – для об’єктивної оцінки) поверхня піддається шліфуванню, а потім поліровці з використанням пасти ГОІ (розроблена державним оптичним інститутом, СРСР). Для цієї мети добре підійде порошок окису алюмінію. Після полірування зразок необхідно піддати труїть спеціальними хімічними реактивами, в результаті чого виявляються і можуть спостерігатися на металлографическом мікроскопі границі зерен, а також фазові складові. Крім того, можна виявити пористість або неметалічні включення. Якщо вміст вуглецю і шкідливих домішок не відповідає ГОСТ 3262-75 «Труби водогазопровідні», а в самому металі є включення і пори, то такий виріб визнається бракованим. Причому, як правило, шлюб йде не одна-дві труби, а ціла партія.
