I. Общие вопросы производства холоднодеформированных труб

Глава 1. Классификация, сортамент и методы испытаний холоднодеформированных труб

1.1. Классификация, сортамент и техническая характеристика стальных труб

В отечественной практике холоднодеформированные трубы изготавливают бесшовными и сварными из углеродистых и легированных сталей и различных сплавов по стандартам и по техническим условиям диаметром от 1,0 до 450 мм с толщиной стенки от 0,1 до 24 мм (рис. 1.1), отдавая предпочтение процессам холодной периодической прокатки на станах ХПТ и ХПТР. В мировой практике холоднодеформированные трубы выпускают диаметром от 0,3 до 4000 мм и толщиной стенки от 0,05 до 60 мм и более преимущественно на волочильных станах.

Согласно Государственным стандартам и техническим условиям, холоднодеформированные трубы классифицируют: по способу изготовления заготовки для холодного передела – бесшовные и сварные; по способу изготовления готовых труб – холоднокатаные и холоднотянутые; по размерам готовых труб – тонкостенные, особотонкостенные, капиллярные, малого, среднего и большого диаметров; по форме трубы в поперечном и продольном сечениях [профильные, ребристые и др. (рис. 1.2, 1.3)]; по материалу труб – из углеродистых, легированных, коррозионностойких и других сталей и сплавов; по качеству поверхности труб – безрисочные, электропоированные и др.; по состоянию металла труб – термообработанные, наклепанные и др.; по назначению – для судостроения, атомной промышленности, авиационной (рис. 1.4), ракетнокосмической и других отраслей промышленности

Бесшовные холоднодеформированные трубы общего назначения производят из углеродистых и легированных сталей, диаметр труб 1,0…200, толщина стенки 0,1…12,0 мм.

Dт мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4…10	11…30	31…50	> 50
D, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,15	 0,30	 0,40	 0,8%
Sт, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	< 1,0	1,0…5,00	> 5,0	–
S, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,12	 10%	 8,0%	–

Овальность и разностенность труб должны быть в пределах допускаемых отклонений; кривизна труб – не превышать 1,5 мм на 1 м длины для труб D_н  10 мм; 2 мм при D_н  8…10 мм и 3 мм при D_н  5…8 мм.

Коррозионностойкие холоднодеформированные трубы производят согласно ГОСТ 9941-88 из стали марок по ГОСТ 5632-90 следующего сортамента:

Dт, мм	Sт, мм	Dт, мм	Sт, мм	Dт, мм	Sт, мм
5	0,2…1,0	25…28	0,3…4,5	63…75	1,5…8,5
6; 7	0,2…1,5	30…35	0,3…5,5	76…90	3,0…8,5
8…9	0,2…2,0	36	0,4…5,5	95…102	3,0…10
10…13	0,2…2,5	38…45	0,4…6,0	108	3,5…10
14…17	0,2…3,0	48…50	0,4…7,5	110…120	3,5…12
18…19	0,2…3,5	51…56	0,5…7,5	130…150	3,5…22
20	0,2…4,0	57	0,5…8,0	160…220	4,0…22
21…24	0,3…4,0	60	0,5…8,5	250	4,5…22

Трубы поставляют термически обработанными; по условиям поставки поверхность труб должна быть светлой, однако допускается матовая поверхность с серым оттенком. Наружная и внутренняя поверхности труб не должны иметь плен, раковин, закатов, трещин и глубоких рисок. Специальными соглашениями устанавливаются дополнительные требования по электрополировке, термообработке, структуре металла, необходимости приборного контроля и т. д. Трубы из сталей 9Х14Н19В2БР, 08Х17Н16МЗТ, 08Х18Н10, 12Х18Н9, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т, 12Х18Н12Т и других марок по требованию заказчика испытывают на межкристаллитную коррозию. Все трубы аустенитного класса испытывают на раздачу и сплющивание. Допускаемые отклонения размеров труб из коррозионностойких сталей:

Точность изготовления	Обычная	Повышенная	Высокая
По Dт, мм:
5…10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,3 мм	 0,2 мм	 0,15 мм
11…30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,45 мм	 0,3 мм	 0,2 мм
 30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 1,2%	 1,0%	 0,8%
По Sт, мм:
0,2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,05 мм	 0,03 мм	–
0,3…0,4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,07 мм	 0,05 мм	–
0,5…0,6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,1 мм	 0,07 мм	–
0,7…1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,15 мм	 0,1 мм	–
1,1…3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 15%	 12,5%	+ 12,5% – 10%
3,1…7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 12,5%	+ 12,5% – 10%	 10%
 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	+ 12,5% – 10,0%	 10%	–

Трубы стальные малых размеров (капиллярные) по ГОСТ 14162-86 D × S = (0,3…5,0) × (0,1…1,6) мм с толщиной стенки мм поставляют со следующими допускаемыми отклонениями (в числителе – обычная точность, в знаменателе – повышенная) по наружному диаметру и толщине стенки:

Dт, мм .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	< 1	1…2
D, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,03 / 0,02	 0,05 /  0,03
Sт, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,2	0,21…0,50	> 0,50
S, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,03 /  0,02	 0,04 /  0,03	 10,0 /  8,0%

В табл. 1.1 приведены нормируемые показатели геометрических размеров некоторых видов прецизионных видов труб по отечественным и зарубежным стандартам.

Таблица 1.1. Величины нормируемых показателей размеров прецизионных труб

Показатели	Наружный диаметр, мм	Толщина стенки, мм		Кривизна
ГОСТ 8734-75
Размер	5…10	< 1	1…5	1000
	10…30
	30…50
	> 50
Отклонения	± 0,15	± 0,12	± 10%	1…2
	± 0,3
	± 0,4
	± 0,8%
ГОСТ 9941-81
Размер	5…10	0,3…0,4	0,5…0,6	1000
	10…30		0,7…1
	30…95		1…3
			3…7
			> 7
Отклонения	± 0,3; 0,2; 0,15	± 0,07…0,05	± 0,07; 0,1	1…2
	± 0,4; 0,3; 0,2		± 0,15; 0,1
	± 1,2 %; 1%; 0,8		+ 12,5%; – 15% ± 12,5%; + 12,5; – 10%
			+ 12,5%; – 10%; ± 10%
DIN 2391
Размер	4…30	0,5…12		Качение по наклонной плоскости
	32…40
	40…50
	55…60
Отклонения	± 0,08	± 10%
	± 0,15
	± 0,2
	± 0,25
ASTM A 213, A312
Размер	10,3…25,4	Для диаметра:		Качение по наклонной плоскости
	25,4…38,1	< 38,1	> 38,1
	> 38,1
Отклонения	± 0,1	± 20% – 0%	+ 22% – 0%
	± 0,15
	± 0,2

Холоднодеформированные трубы специального назначения. К трубам специального назначения относят особотонкостенные, коррозионностойкие, котельные, теплопроводные и другие, поставляемые по ГОСТ 10498-88, 11017-86 и техническим условиям.

Допускаемые отклонения по наружному диаметру*, мм:
при Sт, мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .	 0,5		0,6…1,0
Dт  6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .	 0,05 /  0,03		– / –
Dт = 6,5…10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,07 /  0,05		 0,2 /  0,08
Dт = 10,5…20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,07 /  0,05		 0,2 /  0,15
D т= 20,5…35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,07 /  0,06		 0,2 /  0,15
Dт = 35,5…60 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,8% /  0,08%		 0,8% /  0,5%
Dт = 60,5…120 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	 1,0% /  0,12%		 1,0% /  0,6%
Допускаемые отклонения по толщине стенки, мм:
S т= 0,2…0,3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .		 0,05 /  0,03
Sт = 0,4…0,5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .		 0,07 /  0,04
Sт = 0,6…1,0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .		 10% /  8%

* В числителе высокая точность изготовления, в знаменателе – особовысокая.

Трубы бесшовные особотонкостенные из антикоррозионной стали по ГОСТ 10498-88 изготавливают диаметром 4…120 мм с толщиной стенки 0,2…1,0 мм.

По химическому составу трубы изготавливают из сталей 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т, а также из сталей других марок по соглашению сторон; трубы могут поставляться как термообработанными, так и нагартованными. Трубы из сталей аустенитного класса подвергаются испытаниям на сплющивание, межкристаллитную коррозию, на гидравлическое или пневматическое давление; определяют величину зерна и загрязненность неметаллическими включениями. Осматривают трубы либо невооруженным глазом, либо используя перископ.

Сортамент и предельные толщины стенки холоднодеформированных котельных труб, мм:

D . . . . . . . . . .	10	12…16	20…22	25…28	30	32…42	45…60
S . . . . . . . . . . .	2,0…2,5	2,0…3,0	2,5…4,0	2,5…5,0	2,5…5,5	3,0…7,0	3,0…5,0

Допускаемые отклонения наружного диаметра и стенки труб:

D, мм . . . . . . . . . . . . . . . . .	 30	32…42	42…50	> 50
D, мм . . . . . . . . . . . . . . . .	 0,25	 0,30	 0,40	 0,8
S, мм . . . . . . . . . . . . . . . . .	2…4	> 4
S, мм . . . . . . . . . . . . . . . .	 10	 8

Кривизна труб не должна превышать 1,5 мм на 1 м длины. Трубы изготавливают из сталей 20, 15ГС, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 12Х2МФСР и других марок по ГОСТ 1060-76. Трубы поставляют термообработанными по определенным режимам для каждой из групп с заданными механическими свойствами, обеспечивающими расчетные характеристики прочности и отличающихся высокой эксплутационной надежностью в экстремальных условиях высоких температур, давлений и агрессивной среды. К трубам предъявляются повышенные требования по структуре и содержанию легирующих элементов; такие трубы поставляются по отдельным техническим условиям.

Трубы специального назначения применяют в химической, нефтеперерабатывающей энергетической, машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности. В атомной промышленности холоднодеформированные трубы специального назначения используют, например, в ядерно-энергетических установках как оболочки ядерного топлива, паропроводные и водоподающие трубы, трубы для теплообменников (рис.1.2) и парогенераторов, для приводного механизма управляющего стержня, U-образноизогнутых труб малого диаметра, длинномерных разного назначения.

Трубы экономичных профилей подразделяются по видам на профильные переменного диаметра и с переменной толщиной стенки. В отличие от круглых труб их характеризует ряд преимуществ: повышенная прочность сечения, экономичность производства, уменьшенная масса при той же площади поперечного сечения и др. Трубы экономичных профилей изготавливают горячей прокаткой, прессованием, сваркой, холодным волочением, холодной прокаткой, сочетая прокатку с волочением. Прямолинейные профильные трубы подразделяют на квадратные, прямоугольные, ромбические, параллелограммные, трапецеидальные и треугольные; многогранные с разными внутренними отверстиями; изготавливают трубы сечением правильноовальным, плоскоовальные, каплевидные, звездообразные, крестообразные, ребристые, желобчатые, многоканальные, витые и др. (см. рис. 1.3–1.5).

О применении труб экономичных профилей: например, одна из фирм США, регламентирует поставку около 1500 видов профильных труб.

Биметаллические трубы. Бесшовные холоднодеформированные биметаллические трубы изготавливают двухслойными: наружный слой из стали 10 или стали 20, внутренний – из меди, толщина слоев зависит от толщины стенки, диаметра и назначения трубы.

По отдельным техническим условиям изготовляют холоднодеформированные трубы из сварной и электросварной заготовки из углеродистых и нержавеющих сталей.

В табл. 1.2 приведен сортамент электросварных коррозионностойких (КС) холодно- и теплодеформированных труб

Таблица 1.2. Сортамент холоднодеформированных труб из электросварных КС-заготовок

Наружный диаметр труб, мм	Толщина стенки, мм	Количество размеров
18	1,0; 1,2; 1,4; (1,5); 1,8; 2,0	6
(19); 20; (21); 22; (23); (24); 25; 26; (27); 28; 30; 32; 34; (35); 36; 38; 40; 45; 48; 50; (51); 53; 54; 56; (57)	1,0; 1,2; 1,4; (1,5); 1,8; 2,0; 2,2; 2,5	200