Стальная труба:введение

История, производство и использование стальных труб

Стальные трубы представляют собой цилиндрические трубы, изготовленные из стали, которые широко используются в производстве и инфраструктуре. Они являются наиболее используемым продуктом, производимым сталелитейной промышленностью. В основном трубы используются для транспортировки жидкости или газа под землей, включая нефть, газ и воду. Однако в производстве и строительстве используются трубы различных размеров. Типичным примером бытового производства является узкая стальная труба, по которой работает система охлаждения в холодильниках. В строительстве используются трубы для отопления и водопровода. Конструкции можно строить из стальных труб разного размера, таких как поручни, стойки для велосипедов или трубчатые тумбы.

Уильям Мердок считается пионером стальных труб. В 1815 году он соединил стволы мушкетов вместе, чтобы поддерживать систему горения угольных ламп. Мердок использовал свою инновационную систему трубопроводов для транспортировки угольного газа к фонарям на улицах Лондона.

С 1800-х годов в технологии производства стальных труб были достигнуты большие успехи, включая совершенствование методов производства, разработку приложений для их использования и установление правил и стандартов, регулирующих их сертификацию.

Как изготавливают стальные трубы?

Этот вездесущий строительный материал, от плавления сырья до формовки или сварки, создается с помощью двух основных процессов:

Преобразование необработанной стали в более удобную форму

Оба процесса должны начинаться с производства стали хорошего качества. Необработанная сталь производится литейными заводами в процессе плавки сырья в печи. Чтобы получить точно правильный состав, в расплавленный металл можно добавить элементы и удалить примеси. Полученную расплавленную сталь разливают в формы для изготовления слитков или подают в машину непрерывного литья заготовок для изготовления слябов, заготовок и блюмов. Труба изготавливается из двух следующих продуктов:плит или заготовок.

Стальные слябы и стальная заготовка в производстве труб

Стальная заготовка изготавливается из плит, нагретых до 2200°F. Под воздействием тепла на поверхности образуется накипь, которую необходимо удалить с помощью разрушителя накипи и очистки под высоким давлением. После очистки стальной сляб подвергается горячей прокатке в тонкие узкие стальные полосы, называемые заготовкой. Шпунт протравливается (очищается поверхность) серной кислотой, промывается водой и наматывается на большие катушки в качестве сырья для изготовления труб. Ширина заготовки определяет диаметр трубы, которую можно изготовить.

Заготовка сматывается с катушки, нагревается и прокатывается через желобчатые ролики, которые загибают края заготовки вверх. В результате этого процесса получается цилиндрическая трубка, в которой два края согнуты вокруг друг друга, образуя длинный цилиндр. Сварка соединяет края вместе и герметизирует трубу.

• При непрерывной сварке сварочные ролики прижимают края трубы друг к другу, образуя кованый сварной шов за счет тепла, которое уже было приложено к заготовке. Во время сварки металл не добавляется, а заключительные ролики уменьшают диаметр и толщину стенки трубы до спецификаций.
• Сварка электрическим сопротивлением выполняется аналогично непрерывной сварке, за исключением того, что заготовка подвергается холодной прокатке в форме трубы. К краям трубы ток подается вращающимися медными дисками, которые нагревают края до температуры сварки. Сварочные ролики соединяют края трубы, образуя кованый шов.
• Спиральная сварка и двойная дуговая сварка под флюсом используют более традиционные методы сварки и добавляют сварочный материал для формирования соединения.

Стальные заготовки для бесшовных труб

Стальная заготовка представляет собой длинные квадратные куски стали, получаемые непосредственно на машине непрерывного литья заготовок или в качестве вторичного продукта из прокатанных и тянуто-литых слитков. Эти заготовки можно использовать для изготовления бесшовных труб, которые в некоторых случаях более безопасны, поскольку не имеют линии сварки.

Твердая стальная заготовка должна быть нагрета до экстремальных температур, раскалена добела, но не расплавлена. Машины скручивают их так, что они становятся цилиндрическим телом. В горячем состоянии используется пробойник в форме пули, чтобы сделать полый центр правильным по размерам. Далее следует ряд операций фрезерования, чтобы привести трубу в соответствие с требуемыми спецификациями.

Завершающие шаги

Трубы могут быть пропущены через машину для правки в качестве конечного этапа процесса, прежде чем на конце будут установлены соединения. Трубы малого диаметра обычно снабжены резьбовыми соединениями, а трубы большего диаметра обычно снабжены фланцами, приваренными к концу трубы. Измерительные машины проверяют размеры готовой трубы и штампуют детали на боковой стороне трубы для контроля качества.

Контроль качества

Этапы контроля качества включают проверку трубы на наличие дефектов с помощью рентгеновских аппаратов, особенно вдоль сварного шва. Другой метод заключается в испытании трубы под давлением путем заполнения ее водой, а затем выдержки под давлением в течение определенного времени, чтобы выявить любые дефекты, которые могут привести к катастрофическому отказу, прежде чем она будет введена в эксплуатацию.

Как используется стальная труба?

Трубы используются в строительстве, транспорте и производстве. Их размер зависит от их внешнего диаметра, а внутренний диаметр зависит от толщины стенки. Некоторым приложениям требуются более толстые стенки, чем другим, в зависимости от сил, которые должна выдерживать труба.

Структурное использование

Структурные виды использования - обычное строительство. В этих отраслях строительный материал обычно называют стальными трубами.

Сваи строительные

Стальные трубы обеспечивают прочность фундамента в процессе, называемом забивкой. В этих случаях труба забивается глубоко в землю перед закладкой фундамента. Он обеспечивает устойчивость высокого здания или сооружения на ненадежной земле.

Существует два основных типа свайных фундаментов:

• Концевые несущие сваи упираться нижним концом в слой особо прочного грунта или скалы. Нагрузка здания передается через сваю на прочный слой.
• Висячие сваи передавать нагрузку здания на грунт по всей высоте сваи за счет трения. Вся поверхность сваи помогает передавать усилия на грунт.

Столбы для строительных лесов

Столбы для строительных лесов изготавливаются путем соединения стальных труб в клетку, что позволяет строительным рабочим получить доступ к участкам, расположенным высоко над уровнем земли.

Использование в производстве

Ограждение

Ограждения также сделаны из стальных труб, что создает эстетически привлекательный элемент безопасности на лестницах и балконах.

Столбы

Столбики безопасности используются для ограждения территории от движения транспортных средств, чтобы защитить людей, здания или инфраструктуру.

Велосипедные стойки

Многие коммерческие стойки для велосипедов формируются путем сгибания стальных труб. Прочные свойства стали делают ее надежной защитой от воров.

Использование транспорта

Чаще всего стальные трубы используются для транспортировки продуктов, потому что этот материал хорошо подходит для долгосрочных установок. Его можно закапывать под землю из-за его выносливости и стойкости к разрушению.

Применения низкого давления не требуют высокой прочности труб, так как они не подвергаются значительным нагрузкам. Узкая толщина стенки позволяет удешевить производство. Для более специализированных применений, таких как трубы, используемые в нефтяной и газовой промышленности, требуются более строгие требования. Опасный характер транспортируемого продукта и возможность повышенного давления на линию требует высокой прочности и, следовательно, большей толщины стенки. Как правило, это связано с более высокими затратами. Контроль качества имеет решающее значение для этих приложений.

Как определяется стальная труба?

Может возникнуть путаница в отношении того, как эти материалы указаны и что означают точные характеристики трубы. Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM), а также Американское общество инженеров-механиков (ASME) и Американский институт нефти (API) являются организациями, на которые чаще всего ссылаются в отношении спецификаций трубопроводов в Северной Америке.

Спецификации можно разделить на три основные категории:

Номинальный размер трубы

Размер трубы указывается как «Номинальный размер трубы» или NPS. Происхождение номеров NPS для труб меньшего размера (

Расписания

Спецификации стальных труб — это способ описания толщины стенки трубы. Это критический параметр, так как он напрямую связан с прочностью трубы и пригодностью для конкретных применений. Спецификация трубы представляет собой безразмерное число и рассчитывается на основе расчетной формулы для толщины стенки с учетом расчетного давления и допустимого напряжения.

Ниже приведены примеры номеров расписаний:5, 5S, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, STD, XS и XXS, наиболее распространенными являются расписания 40 и 80. По мере увеличения номера графика увеличивается толщина стенки трубы. Таким образом, номер спецификации трубы определяет внутренний диаметр, поскольку внешний диаметр определяется номером NPS.

Вес трубы

Вес трубы можно рассчитать на основе NPS, определяющего внешний диаметр, и графика, определяющего толщину стенки. В формуле для определения константы используется теоретический вес стали 40,8 фунтов на квадратный фут на 1 дюйм толщины.

W =10,69 x t (НД – t)

Где:

W =вес (в фунтах на фут)
            OD =внешний диаметр
             t =толщина

В следующей таблице из Engineering Toolbox показаны размеры наружного диаметра, толщины стенки и веса для труб с разным номинальным размером трубы. Показаны измерения как по графику 40, так и по графику 80.

Спецификация 40
Список 80
Номинальный
Диаметр
Диаметр
Номинальная толщина
Вес
Диаметр
Номинальная толщина
Вес
Размер трубы
(дюймы)
(дюймы)
(дюймы)
(дюймы)
(дюймы)
(дюймы)
Внешний
Внутренний
фунт/фут
Внутренний
фунт/фут

1/8

0,405

0,270

0,070

0,240

0,220

0,100

0,310

1/4

0,540

0,360

0,090

0,420

0,300

0,120

0,540

3/8

0,675

0,490

0,090

0,570

0,420

0,130

0,740

1/2

0,840

0,620

0,110

0,850

0,550

0,150

1000

3/4

1,050

0,820

0,110

1,130

0,740

0,150

1,470

1

1,315

1,050

0,130

1,680

0,960

0,180

2.170

1-1/4

1,660

1,380

0,140

2,270

1,280

0,190

3 000

1-1/2

1.900

1,610

0,150

2,720

1.500

0,200

3,650

2

2,375

2.070

0,150

3,650

1,940

0,220

5.020

2-1/2

2,875

2,470

0,200

5,790

2,320

0,280

7,660

3

3.500

3,070

0,220

7,580

2.900

0,300

10 300

3-1/2

4 000

3,550

0,230

9.110

3,360

0,320

12 500

4

4500

4.030

0,240

10,790

3,830

0,340

14 900

5

5,563

5.050

0,260

14,610

4.810

0,380

20 800

6

6,625

6.070

0,280

18,970

5,760

0,430

28 600

8

8,625

7,980

0,320

28,550

7,630

0,500

43 400

10

10,750

10.020

0,370

40,480

9,560

0,590

64 400

12

12,750

11,940

0,410

53 600

11 380

0,690

88 600

14

14 000

13.130

0,440

63 000

12 500

0,750

107 000

16

16 000

15 000

0,500

78 000

14 310

0,840

137 000

18

18 000

16,880

0,560

105 000

16,130

0,940

171 000

20

20 000

18,810

0,590

123 000

17,940

1,030

209 000

24

24 000

22,630

0,690

171 000

21,560

1,220

297 000

На основе ASTM A53 — Стандартная спецификация для труб, стальных, черных и горячеоцинкованных, оцинкованных, сварных и бесшовных.

Сертификация

Производители выпускают отчет об испытаниях материалов или отчет о заводских испытаниях, чтобы подтвердить, что продукт соответствует спецификации химического анализа и механических свойств. MTR будет содержать все данные, относящиеся к продукту, и будет сопровождать продукт на протяжении всего его жизненного цикла.

Ниже приведены типичные параметры, которые могут быть записаны на MTR:

• Химический состав, включая содержание углерода, сплавов и серы.
• Размер материала, вес, идентификация и класс
• Номер плавки материала, связанный с обрабатываемой партией.
• Механические свойства, такие как предел прочности при растяжении, предел текучести и относительное удлинение.

Для стальных столбов наиболее часто упоминаются спецификации ASTM A53 и ASTM A500.

Как Reliance Foundry использует стальные трубы?

Reliance Foundry поставляет трубчатые тумбы, изготовленные из стальных труб. Столбики представляют собой вертикальные трубы, установленные в земле для защиты людей, зданий и окружающей инфраструктуры от столкновений транспортных средств.

Столбики из стальных труб должны соответствовать требованиям безопасности, чтобы гарантировать, что они достаточно прочны, чтобы противостоять ударам при столкновении транспортных средств. Сталь сортамента 40 и сортамента 80 может использоваться для изготовления столбов из стальных труб в зависимости от области применения.

Тумбы из стальных труб часто покрывают декоративными крышками из нержавеющей стали, пластика или другого металла для эстетической привлекательности и для защиты стальной трубы от коррозии.