Пост производства труб.
Знаете ли вы, как делают трубу? Оказывается, даже производство такой простой вещи имеет кучу интересных особенностей, о которых я и хочу рассказать.
Сразу хочу сказать, что только часть фото в этом посте - мои. Далеко не всегда удается вволю поснимать в цехе, так что многое пришлось взять у коллег, на корпоративном портале или вообще в интернете. Уж как есть.
Трубы бывают разные. Самые обычные трубы, которые мы постоянно встречаем в повседневной жизни - это сварные прямошовные трубы. Большая часть этого поста посвящена именно им. Помимо них, трубы ещё могут быть бесшовными или спиралешовными.
По способу производства прямошовные трубы условно можно разделить на две категории - трубы большого диаметра и малого/среднего диаметра. Большие диаметры свариваются из уже разрезанных листов, а малый и средний диаметры - из штрипсов. Штрипс - это стальная полоса, свернутая в рулон. Если такой рулон размотать, получится несколько сотен метров металла.
Иногда штрипс приходит на завод уже нужной ширины, а иногда в виде широкого рулона, который затем режут на агрегате продольной резки (на фото ниже). После порезки штрипс могут сразу же пустить в производство, а могут отвезти обратно на склад.
На фото очень маленький АПР из интернета, фото нашего большого я не нашёл ни у себя, ни в интернете.
Интересно, что в некоторых цехах штрипсы могут храниться только определенным образом - я видел цех, где они могли держаться только стоя, и если бы один упал на торец (уж не знаю как, каждый весит не меньше пары тонн), ответственным за цех стало бы очень грустно.
Кстати, вот этот цех. Канава в полу - это не случайные тектонические изменения, а способ перемещения рулонов по цеху: по ней ездит небольшая платформа (её можно видеть, она желтенькая), на которой рулоны вполне устойчиво лежат.
Перед тем как штрипс превратится в трубу, его разматывают. Если взять среднюю длину полосы около 1 километра, то из него можно сделать около 85 труб. Получается, что производственную линию надо останавливать и заряжать новый штрипс через каждые 85 труб, что очень неудобно. Так придумали сваривать между собой два штрипса - к концу одного приваривают начало следующего. Но чтобы сварить две полосы металла между собой требуется время и, более того, эта операция не может быть выполнена в движении, то есть свариваемые концы надо как-то зафиксировать. Чтобы при этом не приходилось останавливать процесс сварки, человечество придумало петлеобразователь (ещё можно гооврить накопитель, но это скучно). Петлеобразователь - это, условно говоря, место, куда отматывается избыточный металл, и откуда он потом будет забираться во время сварки двух штрипсов. Он может быть разных форм: как спиралеобразный,
так и ямного типа.
Когда штрипс разматывают, это делают чуть быстрее, чем надо для сварки труб, при этом избыток штрипса уходит в петлеобразователь и скапливается там. Когда приходит время сварить две полосы между собой, размотка прекращается, а на сварку начинает поступать металл из этой самой петли. Таким образом достигается беспрерывный процесс производства трубы.
Превращение длинной полосы металла в трубу происходит в две операции, называемых формовкой и сваркой. Формовка - это процесс придания металлу требуемой формы, которая затем закрепляется сваркой соседних краёв. Формовка осуществляется при помощи валов разной формы, которые можно видеть на фото ниже. Суть процесса такова: полоса металла катится по рольгангам и по очереди «натыкается» на группы валов, называемые клетями. После прохождения каждой клети штрипс загибается все больше и больше, постепенно скругляясь. При выходе из последней клети трубная заготовка имеет форму, близкую к кругу. Остаётся только сварить приблизившиеся друг к другу кромки и получится труба.
Между прочим, при помощи формовочных клетей можно сообщить заготовке не только круглую форму, но и другие. Например, на тех же самых станках при замене валов производятся профильные трубы квадратного и прямоугольного сечения.
Сварочный механизм находится сразу после валков. Сварка может осуществляться разными способами, например сварка давлением с предварительным расплавлением кромок электрическим током. Но в любом случае, принцип будет одинаков - трубная заготовка едет мимо зафиксированного сварочного агрегата, а никак не наоборот. После сварки труба проходит ультразвуковой контроль сварного шва. Кстати, чтобы вы поняли насколько все серьезно - каждый участок сваренной трубы проверяется вихретоковым дефектоскопом, это вам не просто так.
И тут можно заметить, что ни штрипс, ни труба не разрезались ещё на отдельные части. Таким образом мы получаем сперва бесконечную полосу, а затем бесконечную трубу! Её можно видеть на заднем плане вот этой фотографии. На переднем плане, кстати, горы тех самых валков разных калибров, используемых в формовочных клетях.
Девайс, осуществляющий резку, называется летучей пилой. Принцип работы летучей пилы следующий - она "присасывается" к движущейся трубе, продолжает движение вместе с ней и отрезает нужный кусок (да-да, это прямо настоящий триллер). После этого труба может пройти дополнительные процедуры упрочнения или закалки, такие как локальная термообработка сварного шва или объемная термообработка всего тела трубы. Последняя, кстати, осуществляется в такой вот длинной и горячей печи:
После основных производственных этапов трубы идут на отделку и контроль. Процедуры отделки зависят от предназначения трубы и дополнительных требований заказчика, но туда, как минимум, входят гидросбив окалины и подрезка торцов. Гидросбив окалины - это просто омовение трубы и очищение её от всяких посторонних частиц, а подрезка необходима для удаления с торца неровностей, возникших при отрезании, и для подготовки труб к дальнейшей сварке. Гидроиспытание - это проверка прочности, в ходе которой в трубу закачивают воду под очень высоким давлением, до 200 атмосфер.
Из обычных труб можно сделать обсадные, которые используются при бурении. Их особенность заключается в том, что они скрепляются между собой не сваркой, а при помощи резьбовых соединений. Те из вас, кто бурили у себя на даче глубокие скважины, могли заметить, что трубы при этом не сваривались, а навинчивались друг на друга.
Превращение простой трубы в муфтовую происходит в два этапа: сначала с обоих концов наносится резьба, затем на нее накручивается муфта. Муфты - это не теплые меховые штуковины для рук, а вот такие стальные устройства.
Делают муфты тоже из труб, но уже из бесшовных (о производстве бесшовных труб я расскажу ниже).
=====================
Трубы большого диаметра (от 530мм) производятся из уже резанного стального листа, причем тоже различными способами. Трубы со стенками средней толщины (6-27мм) формуются относительно быстро в три этапа: сперва осуществляется подгибка кромок листа, затем лист проминается в середине для достижения U-образной формы, после чего ему придается окончательная круглая форма. Схематически это выглядит так:
Кстати, второй этап (U-forming) в реальности выглядит вот так:
Жёлтая фигня - это инструмент деформации, который весит несколько тонн и имеет радиус скругляющей части под конкретный диаметр (если приглядеться, можно увидеть цифру 530 у него на торце).
Более толстые листы не сгибают таким способом, вместо этого используют прессы шаговой формовки. Чтобы вам не ходить наверх, повторю гифку из заглавия поста. Данный процесс часто называют JCO (лист приобретает соответствующую форму).
Стоит заметить, что после таких операций трубы имеют не столько круглую, сколько многоугольную форму. Это большой недостаток, так как сваривать между собой многоугольники - удовольствие сомнительное. Для его устранения после сварки труба проходит экспандирование - процесс, в ходе которого на трубу изнутри действуют расширяющим механизмом, под воздействием которого стенки сглаживаются до круглого состояния.
Сварка труб большого диаметра отличается тем, что производится как с наружной, так и с внутренней стороны.
Точно также, все трубы проходят гидроиспытания давлением, на этот раз до 500 атмосфер. Для труб больших диаметров это особенно важно, так как их них строят магистральные газо - и нефте проводы, прорыв которых будет стоить эксплуатирующей компании очень и очень дорого. Вообще, отношение к качеству ТБД очень и очень серьзеное. Стоимость некоторых труб превышает миллион рублей за штуку, поэтому лишних мер предосторожности не бывает. Помимо уже упомянутых процедур контроля, здесь также применяется контроль качества торцевой кромки на расслоение,
многократный автоматический и ручной ультразвуковой контроль сварного шва и тела трубы и даже специальный рентген-телевизионный контроль. Для последнего, кстати, заведена специальная камера.
Трубы большого диаметра также могут делаться из нескольких листов, в таком случае они называются многошовными. Например, из двух листов труба производится следующим образом: каждому из листов придается форма полукруга, после чего они свариваются между собой. Данный процесс имеет ряд сложностей, в том числе связанных с необходимостью удерживать две половины будущей трубы вместе, однако у производства двухшовок есть и свои плюсы. Для завода, о котором я говорю, очень важна возможность производства труб из листов собственного проката. Дело в том, что ширина прокатного стана литейно-прокатного комплекса не позволяет производить листы шире 1800мм, то есть максимальный диамтер трубы, сделанной из собственного сырья - 530мм. Но если делать двухшовные трубы, то уже можно получить диаметры 1020 и 1067. Profit!
Нанесение на трубы антикоррозийного покрытия или, проще говоря, изолирование производится полипропиленом (реже) или полиэтиленом (чаще). Перед изолированием поверхность трубы очищают от окислившегося металла в дробеметной машине - это аналог пескоструйки, только вместо песчинок используется металлическая дробь. После этого происходит хроматирование - нанесение на поверхность специального вещества, необходимого для дальнейшего нанесения изоляционного материала. Затем поверхность трубы при помощи индуктора разогревается до 200 градусов и на неё наносится склеивающее вещество - адгезив. Сам полиэтилен наносится при помощи прижимных роликов, как показано на картинке.
Вблизи это выглядит вот так:
=====================
Бесшовные трубы производятся из отлитых стальных заготовок в форме цилиндра (на первой картинке). Сперва эти заготовки разогреваются до состояния, в котором они уже достаточно пластичны, а затем прошиваются этаким подобием сверла (вторая картинка) - Установка носит название прошивной стан, в нём задаётся внутренний диаметр.
Производить их гораздо затратнее и сложнее, нежели обычные, но у них есть свои плюсы. Один из основных плюсов состоит в том, что бесшовная может быть очень толстой при относительно небольшом диаметре. При таком соотношении ширина/толщина согнуть штрипс было бы просто невозможно. Помимо производства муфт, бесшовные трубы применяются в оборонке (стволы пушек и т.п.).
Спиралешовные трубы производятся из штрипсов, но при этом могут достигать очень больших размеров - до 2,5 метров в диаметре. Но у них же есть и очевидный минус - большая длина шва и расположение его по всей поверхности трубы повышают хрупкость трубы. На самом деле под спор "прямошовные vs спиралешовные" можно подводить довольно большую теоретическую базу с направленной текстурой металла. вязкими разрывами и т.п., но, де-факто, я вижу вокруг явную победу прямошовок. Производятся спиралешовные трубы, как можно догадаться, методом спирального заворачивания штрипса.
Здесь также интересно то, что на рулонную сталь существует ограничение по максимальной толщине в 18мм, а трубы большого диаметра зачастую требуют гораздо большей толщины. Решения для этой проблемы найдено - двухслойные спиралешовные трубы. К сожалению, я таких ни разу в жизни не видел.
Вот вроде и всё. Если вы дочитали до этого места, то вам полезно будет узнать и определение трубы.
Труба - это стенка протяженной дыры. Так-то.
Сразу хочу сказать, что только часть фото в этом посте - мои. Далеко не всегда удается вволю поснимать в цехе, так что многое пришлось взять у коллег, на корпоративном портале или вообще в интернете. Уж как есть.
Трубы бывают разные. Самые обычные трубы, которые мы постоянно встречаем в повседневной жизни - это сварные прямошовные трубы. Большая часть этого поста посвящена именно им. Помимо них, трубы ещё могут быть бесшовными или спиралешовными.
По способу производства прямошовные трубы условно можно разделить на две категории - трубы большого диаметра и малого/среднего диаметра. Большие диаметры свариваются из уже разрезанных листов, а малый и средний диаметры - из штрипсов. Штрипс - это стальная полоса, свернутая в рулон. Если такой рулон размотать, получится несколько сотен метров металла.
Иногда штрипс приходит на завод уже нужной ширины, а иногда в виде широкого рулона, который затем режут на агрегате продольной резки (на фото ниже). После порезки штрипс могут сразу же пустить в производство, а могут отвезти обратно на склад.
На фото очень маленький АПР из интернета, фото нашего большого я не нашёл ни у себя, ни в интернете.
Интересно, что в некоторых цехах штрипсы могут храниться только определенным образом - я видел цех, где они могли держаться только стоя, и если бы один упал на торец (уж не знаю как, каждый весит не меньше пары тонн), ответственным за цех стало бы очень грустно.
Кстати, вот этот цех. Канава в полу - это не случайные тектонические изменения, а способ перемещения рулонов по цеху: по ней ездит небольшая платформа (её можно видеть, она желтенькая), на которой рулоны вполне устойчиво лежат.
Перед тем как штрипс превратится в трубу, его разматывают. Если взять среднюю длину полосы около 1 километра, то из него можно сделать около 85 труб. Получается, что производственную линию надо останавливать и заряжать новый штрипс через каждые 85 труб, что очень неудобно. Так придумали сваривать между собой два штрипса - к концу одного приваривают начало следующего. Но чтобы сварить две полосы металла между собой требуется время и, более того, эта операция не может быть выполнена в движении, то есть свариваемые концы надо как-то зафиксировать. Чтобы при этом не приходилось останавливать процесс сварки, человечество придумало петлеобразователь (ещё можно гооврить накопитель, но это скучно). Петлеобразователь - это, условно говоря, место, куда отматывается избыточный металл, и откуда он потом будет забираться во время сварки двух штрипсов. Он может быть разных форм: как спиралеобразный,
так и ямного типа.
Когда штрипс разматывают, это делают чуть быстрее, чем надо для сварки труб, при этом избыток штрипса уходит в петлеобразователь и скапливается там. Когда приходит время сварить две полосы между собой, размотка прекращается, а на сварку начинает поступать металл из этой самой петли. Таким образом достигается беспрерывный процесс производства трубы.
Превращение длинной полосы металла в трубу происходит в две операции, называемых формовкой и сваркой. Формовка - это процесс придания металлу требуемой формы, которая затем закрепляется сваркой соседних краёв. Формовка осуществляется при помощи валов разной формы, которые можно видеть на фото ниже. Суть процесса такова: полоса металла катится по рольгангам и по очереди «натыкается» на группы валов, называемые клетями. После прохождения каждой клети штрипс загибается все больше и больше, постепенно скругляясь. При выходе из последней клети трубная заготовка имеет форму, близкую к кругу. Остаётся только сварить приблизившиеся друг к другу кромки и получится труба.
Между прочим, при помощи формовочных клетей можно сообщить заготовке не только круглую форму, но и другие. Например, на тех же самых станках при замене валов производятся профильные трубы квадратного и прямоугольного сечения.
Сварочный механизм находится сразу после валков. Сварка может осуществляться разными способами, например сварка давлением с предварительным расплавлением кромок электрическим током. Но в любом случае, принцип будет одинаков - трубная заготовка едет мимо зафиксированного сварочного агрегата, а никак не наоборот. После сварки труба проходит ультразвуковой контроль сварного шва. Кстати, чтобы вы поняли насколько все серьезно - каждый участок сваренной трубы проверяется вихретоковым дефектоскопом, это вам не просто так.
И тут можно заметить, что ни штрипс, ни труба не разрезались ещё на отдельные части. Таким образом мы получаем сперва бесконечную полосу, а затем бесконечную трубу! Её можно видеть на заднем плане вот этой фотографии. На переднем плане, кстати, горы тех самых валков разных калибров, используемых в формовочных клетях.
Девайс, осуществляющий резку, называется летучей пилой. Принцип работы летучей пилы следующий - она "присасывается" к движущейся трубе, продолжает движение вместе с ней и отрезает нужный кусок (да-да, это прямо настоящий триллер). После этого труба может пройти дополнительные процедуры упрочнения или закалки, такие как локальная термообработка сварного шва или объемная термообработка всего тела трубы. Последняя, кстати, осуществляется в такой вот длинной и горячей печи:
После основных производственных этапов трубы идут на отделку и контроль. Процедуры отделки зависят от предназначения трубы и дополнительных требований заказчика, но туда, как минимум, входят гидросбив окалины и подрезка торцов. Гидросбив окалины - это просто омовение трубы и очищение её от всяких посторонних частиц, а подрезка необходима для удаления с торца неровностей, возникших при отрезании, и для подготовки труб к дальнейшей сварке. Гидроиспытание - это проверка прочности, в ходе которой в трубу закачивают воду под очень высоким давлением, до 200 атмосфер.
Из обычных труб можно сделать обсадные, которые используются при бурении. Их особенность заключается в том, что они скрепляются между собой не сваркой, а при помощи резьбовых соединений. Те из вас, кто бурили у себя на даче глубокие скважины, могли заметить, что трубы при этом не сваривались, а навинчивались друг на друга.
Превращение простой трубы в муфтовую происходит в два этапа: сначала с обоих концов наносится резьба, затем на нее накручивается муфта. Муфты - это не теплые меховые штуковины для рук, а вот такие стальные устройства.
Делают муфты тоже из труб, но уже из бесшовных (о производстве бесшовных труб я расскажу ниже).
=====================
Трубы большого диаметра (от 530мм) производятся из уже резанного стального листа, причем тоже различными способами. Трубы со стенками средней толщины (6-27мм) формуются относительно быстро в три этапа: сперва осуществляется подгибка кромок листа, затем лист проминается в середине для достижения U-образной формы, после чего ему придается окончательная круглая форма. Схематически это выглядит так:
Кстати, второй этап (U-forming) в реальности выглядит вот так:
Жёлтая фигня - это инструмент деформации, который весит несколько тонн и имеет радиус скругляющей части под конкретный диаметр (если приглядеться, можно увидеть цифру 530 у него на торце).
Более толстые листы не сгибают таким способом, вместо этого используют прессы шаговой формовки. Чтобы вам не ходить наверх, повторю гифку из заглавия поста. Данный процесс часто называют JCO (лист приобретает соответствующую форму).
Стоит заметить, что после таких операций трубы имеют не столько круглую, сколько многоугольную форму. Это большой недостаток, так как сваривать между собой многоугольники - удовольствие сомнительное. Для его устранения после сварки труба проходит экспандирование - процесс, в ходе которого на трубу изнутри действуют расширяющим механизмом, под воздействием которого стенки сглаживаются до круглого состояния.
Сварка труб большого диаметра отличается тем, что производится как с наружной, так и с внутренней стороны.
Точно также, все трубы проходят гидроиспытания давлением, на этот раз до 500 атмосфер. Для труб больших диаметров это особенно важно, так как их них строят магистральные газо - и нефте проводы, прорыв которых будет стоить эксплуатирующей компании очень и очень дорого. Вообще, отношение к качеству ТБД очень и очень серьзеное. Стоимость некоторых труб превышает миллион рублей за штуку, поэтому лишних мер предосторожности не бывает. Помимо уже упомянутых процедур контроля, здесь также применяется контроль качества торцевой кромки на расслоение,
многократный автоматический и ручной ультразвуковой контроль сварного шва и тела трубы и даже специальный рентген-телевизионный контроль. Для последнего, кстати, заведена специальная камера.
Трубы большого диаметра также могут делаться из нескольких листов, в таком случае они называются многошовными. Например, из двух листов труба производится следующим образом: каждому из листов придается форма полукруга, после чего они свариваются между собой. Данный процесс имеет ряд сложностей, в том числе связанных с необходимостью удерживать две половины будущей трубы вместе, однако у производства двухшовок есть и свои плюсы. Для завода, о котором я говорю, очень важна возможность производства труб из листов собственного проката. Дело в том, что ширина прокатного стана литейно-прокатного комплекса не позволяет производить листы шире 1800мм, то есть максимальный диамтер трубы, сделанной из собственного сырья - 530мм. Но если делать двухшовные трубы, то уже можно получить диаметры 1020 и 1067. Profit!
Нанесение на трубы антикоррозийного покрытия или, проще говоря, изолирование производится полипропиленом (реже) или полиэтиленом (чаще). Перед изолированием поверхность трубы очищают от окислившегося металла в дробеметной машине - это аналог пескоструйки, только вместо песчинок используется металлическая дробь. После этого происходит хроматирование - нанесение на поверхность специального вещества, необходимого для дальнейшего нанесения изоляционного материала. Затем поверхность трубы при помощи индуктора разогревается до 200 градусов и на неё наносится склеивающее вещество - адгезив. Сам полиэтилен наносится при помощи прижимных роликов, как показано на картинке.
Вблизи это выглядит вот так:
=====================
Бесшовные трубы производятся из отлитых стальных заготовок в форме цилиндра (на первой картинке). Сперва эти заготовки разогреваются до состояния, в котором они уже достаточно пластичны, а затем прошиваются этаким подобием сверла (вторая картинка) - Установка носит название прошивной стан, в нём задаётся внутренний диаметр.
Производить их гораздо затратнее и сложнее, нежели обычные, но у них есть свои плюсы. Один из основных плюсов состоит в том, что бесшовная может быть очень толстой при относительно небольшом диаметре. При таком соотношении ширина/толщина согнуть штрипс было бы просто невозможно. Помимо производства муфт, бесшовные трубы применяются в оборонке (стволы пушек и т.п.).
Спиралешовные трубы производятся из штрипсов, но при этом могут достигать очень больших размеров - до 2,5 метров в диаметре. Но у них же есть и очевидный минус - большая длина шва и расположение его по всей поверхности трубы повышают хрупкость трубы. На самом деле под спор "прямошовные vs спиралешовные" можно подводить довольно большую теоретическую базу с направленной текстурой металла. вязкими разрывами и т.п., но, де-факто, я вижу вокруг явную победу прямошовок. Производятся спиралешовные трубы, как можно догадаться, методом спирального заворачивания штрипса.
Здесь также интересно то, что на рулонную сталь существует ограничение по максимальной толщине в 18мм, а трубы большого диаметра зачастую требуют гораздо большей толщины. Решения для этой проблемы найдено - двухслойные спиралешовные трубы. К сожалению, я таких ни разу в жизни не видел.
Вот вроде и всё. Если вы дочитали до этого места, то вам полезно будет узнать и определение трубы.
Труба - это стенка протяженной дыры. Так-то.