Вступ: визначення та класифікація спеціальних формованих сталевих труб
Спеціальні формовані сталеві труби, також відомі як формовані сталеві трубки або не круглі сталеві труби, — це широка категорія сталевих труб із поперечними перерізами, що відхиляються від стандартної круглої форми . До таких профілів належать квадратні, прямокутні, еліптичні, плоскі, півкруглі, шестикутні, восьмикутні, трикутні, п’ятикутні, ромбоподібні, зіркоподібні, опуклі, увігнуті та різні інші спеціальні геометричні форми. За характеристиками поперечного перерізу спеціальні труби систематично поділяють на три основні категорії: спеціальні труби з однаковою товщиною стінок, спеціальні труби з різною товщиною стінок та спеціальні труби зі змінним діаметром діапазон розмірів цих труб є дуже широким: зовнішній діаметр зазвичай становить від 6 мм до 530 мм, а товщина стінки — від 0,6 мм до 200 мм, що забезпечує застосування як для прецизійних приладових компонентів, так і для важких конструкційних елементів. Основними стандартами, що регулюють ці вироби, є GB/T 3094-2012 для холоднотягнутих профільних сталевих труб і YB/T 4674-2018 для зварних спеціальних профільних сталевих труб, які надають комплексні специфікації щодо класифікації, розмірів, технічних вимог і забезпечення якості .
Виробництво безшовних спеціальних профільних труб: гаряче формування та холодне тягнення
Виробництво безшовних спеціальних профільних сталевих труб здійснюється за системним процесом, у ході якого суцільні круглі заготовки перетворюються на прецизійні порожнисті профілі з не круглим поперечним перерізом виробничий процес починається з відбору та інспекції високоякісних круглих сталевих заготовок, які спочатку нагрівають до приблизно 1200 °C у роторній пічі. Нагріту заготовку потім подають у пробивний стан, де за допомогою конічного дорна через її центр протягують порожнисту оболонку. цей етап гарячої обробки — що включає пробивання, тривалкове косе прокатування, безперервне прокатування або екструзію — завершується операціями зменшення діаметра труби та калібрування для отримання початкового круглого порожнистого перерізу. гарячоутворену круглу трубу потім піддають холодному волоченню або холодному прокатуванню — основним технологіям виготовлення спеціальних профілів. Під час холодного волочення круглу трубу протягують крізь точно оброблений матрицю при кімнатній температурі, поступово формуючи її поперечний переріз у бажаний не круглий профіль. . Для високоточних вимог процес холодного волочіння може включати кілька проходів із проміжною термічною обробкою та травленням, щоб відновити пластичність і видалити поверхневі оксиди . Комплексний процес холодної обробки безшовних спеціальних труб включає такі етапи: підготовка круглої труби → заострення кінця → відпал → травлення → нанесення змащувального матеріалу (мастило або мідне покриття) → багатопрохідне холодне волочіння (або холодне прокатування) → термічна обробка → правка → контроль якості → маркування → складське зберігання . Для надвисокоточних застосувань холодна прокатка може застосовуватися холодне прокатування, під час якого труба проходить через стан холодного прокатування, що зменшує діаметр і товщину стінки й забезпечує вищу точність розмірів і якість поверхні.
Виробництво зварних спеціальних труб: формування та зварювання високої частоти
Зварні спеціальні сталеві труби виготовляють іншим технологічним маршрутом, який починається зі сталевої стрічки або рулону замість суцільних заготовок процес починається з вибору високоякісної стрічки з холоднокатаної або гарячекатаної сталі, яку ретельно перевіряють на наявність поверхневих дефектів та відповідність розмірів потім стрічку розмотують і подають через серію формувальних роликів, які поступово загинають плоску стрічку у трубоподібну форму. Для профілів спеціальної форми процес формування є складнішим, ніж для стандартних круглих труб, і вимагає ретельно розроблених послідовностей роликів, щоб досягти бажаної геометрії поперечного перерізу. Краї сформованої труби з’єднують за допомогою високочастотного електричного опорового зварювання (ERW) , яке застосовує високочастотний струм для нагріву країв до температури зварювання, після чого спеціальні притискні ролики з’єднують їх без використання присадочного матеріалу зварний шов потім обробляють (видаляють внутрішній та зовнішній наплив), щоб забезпечити гладку поверхню для труб більшого діаметра або з більшою товщиною стінки може застосовуватися підводна дугова сварка (SAW) зварювання під флюсом, з використанням одно- або двопроводової технології з автоматичною подачею флюсу . Технологічний процес виготовлення зварених спеціальних профільних труб включає: перевірку стрічкової сталі → розмотування → вирівнювання → обрізку кромок → формування → високочастотне зварювання → зачищення шва → калібрування → випрямлення → різання → неруйнівний контроль → гідравлічне випробування → огляд → упаковка . Стандарт на зварені спеціальні профільні труби YB/T 4674-2018 встановлює вимоги до зварених профільних сталевих труб, призначених для будівництва та інших застосувань.
Технології холодного формування: прокатне формування та формування розтягуванням
Крім холодного волочення та зварювання, у виробництві спеціальних профільних труб застосовують кілька передових технологій холодного формування. Формування рулонів (також відоме як холодне прокатне формування) — один із найпоширеніших методів, при якому вже сформована кругла або базова профільна труба пропускається через серію роликових матриць, що поступово формують її у кінцевий спеціальний профіль . Цей процес має кілька переваг: простота експлуатації, висока продуктивність виробництва, помірні витрати на інструменти та здатність забезпечувати стабільну якість у великих партіях виробництва . У процесі прокатки труба проходить через послідовно розташовані ролики з поступовим формуванням перерізу, що поступово деформують матеріал до отримання кінцевого поперечного перерізу. Витягування використовується для застосувань, що вимагають надзвичайно високої точності розмірів та вдосконаленої якості поверхні . Цей метод включає такі техніки, як витягування без серцевини (без внутрішньої підтримки), витягування з серцевиною (з внутрішньою підтримкою) та розтягування за допомогою роликових матриць; метод роликових матриць має переваги порівняно з розтягуванням за допомогою нерухомих матриць, оскільки він замінює ковзне тертя на кочення, що зменшує витрати й підвищує ефективність виробництва . Для складних геометрій, що вимагають кількох стадій деформації, ці холодні методи формування можуть застосовуватися послідовно в комбінації.
Термічна обробка, остаточна обробка поверхні та контроль якості
Термічна обробка є критичним етапом у виробництві спеціальних труб, який регулює механічні властивості та знищує внутрішні напруження, викликані холодною обробкою . За допомогою процесів, таких як відпал, нормалізація, загартування та відпускання, виробники можуть оптимізувати міцність, ударну в’язкість та корозійну стійкість труб . Відпал особливо важливий для труб, отриманих холодним волочінням або холодною прокаткою, оскільки він відновлює пластичність і знімає накопичене під час деформації упрочнення. Для спеціальних труб із нержавіючої сталі може застосовуватися розчинний відпал із наступним швидким охолодженням, щоб розчинити виділення та відновити корозійну стійкість. Після термічної обробки труби проходять фінішна обробка поверхні для покращення зовнішнього вигляду та довговічності . Це може включати травлення для видалення окалини, пасивацію для марок нержавіючої сталі або нанесення захисних покриттів, наприклад, фарбування, гальванічне покриття чи порошкове напилення . Для зварених труб зварний шов проходить безперервне ультразвукове он-лайн-дослідження, щоб перевірити його цілісність, а потім — гідравлічне випробування під тиском для підтвердження герметичності. . Остаточний контроль якості включає перевірку розмірів (зовнішній діаметр, товщина стінки, довжина, прямолінійність), випробування механічних властивостей (розтяг, твердість, сплющення) та оцінку якості поверхні. Комплексна система забезпечення якості гарантує, що кожна спеціальна стальна труба відповідає суворим вимогам до її призначення — від прецизійних машин і автокомпонентів до конструктивних каркасів і архітектурних елементів.
