Нержавеющие трубы: способы сварки, технологические особенности сфер использования

Сложнолегированные стали применяются для изготовления изделий различной конфигурации – начиная от столовых приборов и заканчивая большими цистернами для перевозки опасных грузов. Однако наибольшее распространение этот материал получил в технологии изготовления транспортных магистралей, в число которых входят нержавеющие трубы.

Технология изготовления

Специфические свойства этих изделий определяются материалом изготовления и технологией производства. Поэтому анализируя их эксплуатационные качества, прежде всего, необходимо ознакомиться с методикой их изготовления.

Параметры нержавеющих труб определяются исходным материалом. В качестве основы берется сталь марки 12Х18Н10Т (или аналогичная ей), в которую добавляют легирующие элементы: титан, хром или никель. Соединение происходит с помощью обогащения основного состава. Далее в зависимости от последующей технологии обработки формируют заготовки различного типа:

1. Листы – предназначены для сварного соединения.
2. Стержни круглого или квадратного сечения – для бесшовного производства труб.

Каждая из этих методик производства должна соответствовать технологическим требованиям нормативных документов. В настоящее время для этого используют следующие своды правил:

• ГОСТ 11068-81 – регламентирует изготовление электросварного нержавеющего проката
• ГОСТ 9941-81 – описывает требования к горячекатаным трубам.
• ГОСТ 9940-81 – с его помощью поверяют правильность производства холоднокатаных нержавеющих изделий.

Эти документы состоят из множества пунктов, которые важны только для специалистов. Потребителям нужно знать разницу производственных процессов – они в дальнейшем определят эксплуатационные свойства трубы из нержавейки, ГОСТ на которые является основной нормативной документацией.

Сварка

Для этого используют уже готовые листы нержавеющей стали с различной толщиной. На первом этапе из них формируют штрипс - разрезание рулона вдоль на участки определенной ширины. Затем с помощью вальцов из заготовки формируют трубу, шов которой заваривают сваркой. Он может идти вдоль изделия или иметь спиралевидную форму. Выбор методики определяют параметры, которыми будут обладать трубы нержавеющие. ГОСТ при этом должен соблюдаться неукоснительно.

В зависимости от выбранной технологии варки различают следующие способы формирования герметичного шва:

1. Вольфрамовая сварка с использованием инертной окружающей среды. При этом формируется ровный и неширокий соединительный участок с хорошим показателем механической прочности. Этот метод самый распространенный, но в то же время – долгий.
2. Соединение стыков с помощью лазерной сварки.
3. Плазменная сварка. Хорошая альтернатива вольфрамовой, но дорогая стоимость оборудования не дает возможности широкого распространения этой технологии.

В результате подобной обработки получают изделия с небольшой толщиной стенок - от 0,8 до 4 мм. Но возможность вальцевания дает возможность производить изделия различного сечения: круглые, прямоугольные, квадратные и т.д. Для изготовления толстостенных труб лучше всего применять методы горячего или холодного проката.

Прокат – бесшовные изделия

Суть этой технологии состоит в деформации заготовки с помощью специального станка. Через цельнометаллическую болванку пропускают экспандер меньшего диаметра. Наружные ограничители контролируют сохранение размеров изделия.

Во время горячекатаного процесса заготовки подвергаются внутреннему экспандированию и наружной прессовке. При холоднокатаной технологии бруски обрабатываются методом волочения. В результате этого получаются бесшовные изделия с хорошими показателями жесткости. Они применяются при повышенных требованиях к максимальному внутреннему давлению и высоким температурным режимам эксплуатации.

Технические характеристики

При выборе определенной модели необходимо учитывать их эксплуатационные параметры. Основные особенности изделий большого диаметра определяются толщиной стенки, внутренним и наружным диаметром. Эти показатели определяют следующие характеристики изделий:

• Рабочее и максимальное давление. Зависит от параметров жидкой среды, протекающей по трубам, ее скорости и плотности. Например - для домашнего водопровода можно использовать конструкции с относительно небольшой толщиной стенок, которая может выдержать давление до 3 МПа
• Температурный режим. ГОСТ на нержавеющие трубы определяет максимальное и минимальное значение температурного воздействия в зависимости от толщины стенок изделия.
• Коэффициент линейного расширения. Этот показатель в несколько раз больше, чем у аналогичных моделей из углеродистых сталей. В среднем он составляет 0,03 мм расширения на 1 м.п. при повышении температуры на 50°С.
• Практически не поддается ржавлению. Степень окисления поверхности не зависит от перепада температуры окружающей среды.

Эти уникальные свойства являются основным фактором широкого использования нержавеющих труб во многих областях. Однако трудоемкость процесса состыковки отдельных элементов ставит некоторые ограничения.

Область применения

Практическое применение нержавеющих труб в быту не очень распространено. Это связано с трудностью поверхностной обработки материала. Магистрали даже с небольшими размерами сечения довольно проблематично обработать. Традиционно для создания водопроводных трубопроводов используют резьбовой метод соединения. Для нанесения резьбы на поверхность изделия понадобится токарный станок, так как плашки не смогут выполнить эту задачу из-за высокой прочности материала.

Поэтому чаще всего применяют сварочный метод состыковки элементов трубопровода. Но и в этом случае необходим большой опыт выполнения подобных работ. Помимо специфического оборудования нужно соблюдать технологию сварки. Трудоемкость этого процесса стала основным фактором немногочисленного применения нержавеющих труб для прокладки водопроводов в частных домах и квартирах.

Промышленность

Чаще всего изделия из нержавейки применяют в промышленности: пищевой, нефтеперерабатывающей и химической. Благодаря своим уникальным техническим параметрам трубопроводы из этого материала могут транспортировать агрессивные среды без опасности повреждения поверхности. Широкий температурный режим и безопасность для органических веществ (продуктов), сделали их незаменимыми при создании пищевых комплексов. На гладкой поверхности труб не формируется осадок, который впоследствии может привести к возникновению бактерий и микроорганизмов. Это позволяет соблюдать санитарные и гигиенические нормы производства

Декоративные элементы

Благодаря способности продолжительное время сохранять свой первоначальный внешний вид тонкостенные трубы из нержавейки применяются в декоративных целях. Для этого используют изделия различного сечения и форм. Чаще всего можно встретить этот материал в следующих предметах:

• Мебель – опорные ножки, ручки и навесы.
• Кухонное оборудование – начиная от посуды и заканчивая корпусами варочных плит
• Торговое оборудование – полки, стеллажи и т.д.

Для частного потребителя нержавеющие трубы не представляют особого интереса. Но в промышленности и пищевой сфере этот продукт всегда будет востребован. Поэтому большее внимание производителей уделяется именно этой области применения нержавеющих материалов.