Маркировка легированных сталей

Марка легированных сталей состоит из сочетания букв и цифр, обо­значающих ее химический состав. По ГОСТ 4543-71 принято обозначать хром — X, никель — Н, марганец — Г, кремний — С, молибден — М, вольфрам — В, титан — Т, ванадий — Ф, алюминий — Ю, медь — Д, ниобий — Б, бор — Р, кобальт — К. Число, стоящее после буквы, указы­вает на примерное содержание легирующего элемента в процентах. Если число отсутствует, то легирующего элемента меньше или около 1 %.

Число в начале марки конструкционной легированной стали пока­зывает содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 20ХНЗА в среднем содержит 0,20 % С, 1 % Сг и 3 % Ni. Буква А в конце марки означает, что сталь высококачественная. Особовысококачественные стали (например, после электрошлакового переплава) имеют в конце марки букву Ш, например ЗОХГС-Ш.

Легированные стали делятся на низколегированные (с сод. до 2,5% лег. элементов), среднелегированные от 2,5 до 10% лег, элементов, высоколегированные – боле 10 % лег. элементов.

Низколегированные строительные стали

Общая характеристика

Эту группа сталей предназначается для изготовления резервуаров, газгольдеров, газонефтепроводов и т.д. Ста­ли должны обладать достаточной прочностью и пластичностью, малой склонностью к хрупким разрушениям, хорошей технологичностью (сва­риваемостью, способностью к деформации правке и. т.п.) и хладостойкостью.

Основными характеристиками металлоконструкций яв­ляются временное сопротивление и предел текучести.

Низколегированные стали содержат до 0,2%С, 2-3% легирующих элементов (Si, Mn) и микродобавки V, Nb, Ti, Al, N. Стали используют в основном в горячекатаном состоянии с ферритно-перлитной структурой.

Низколегированные строительные стали разделяют на стали по­вышенной прочности (σ_т ≥285 МПа) и высокопрочные стали (σ_т ≥440 МПа). Использование этих сталей вместо углеродистой СтЗ (сталь нормальной прочности σ_т ≥ 234 МПа) обеспечивает повышение предела текучести в 1,3 - 1,8 раза. Благодаря этому достигается снижение массы металлоконструкции и сокращение расхода металла на 30 - 50 %. Низкий порог хладноломкости (от -70 до -40 °С) этих сталей дает возможность использовать их в районах с низкими климатическими температурами (в Сибири, на Крайнем Севере), где из-за хладноломкости, не применимы углеродистые стали.

Строительные стали повышенной прочности

Основными легирующими элементами в них являются недефи­цитные марганец и кремний (табл. 9.4). с добавками ванадия или ниобия, а также медь. Медь вводят в количестве 0,15-0,30 % для повышения стойкости к атмосферной коррозии.

В сталях этого класса высокая прочность достигается благодаря твердорастворному ме­ханизму упрочнения. Структура сталей состоит из феррита и 10 - 15 % перлита. В феррито-перлитной смеси растворяются мельчайшие частицы карбидов ванадия и ниобия и дисперсные частицы распада аустенита. Это обеспечивает низколегированным сталям хладостойкость, несмотря на высокую прочность.

Особую группу низколегированных сталей образуют атмосферостойкие стали. Использование их в металлоконструкциях позволяет обойтись без применения антикоррозионных покрытий. Атмосферостойкость обес­печивают малые количества Сu, Р, Ni, Сг, Si и другие элементы. Образующиеся продукты коррозии имеют более высокую плотность и прочность, лучшее сцепление с поверхностью, чем антикоррозионные покрытия. Защитный слой образуется постепенно (через 1,5-3 года), после чего коррозия прак­тически прекращается.

Особую группу низколегированных сталей образуют атмосферостойкие стали. Использование их в металлоконструкциях позволяет обойтись без применения антикоррозионных покрытий. Атмосферостойкость обес­печивают малые количества Сu, Р, Ni, Сг, Si и других элементов, мо­дифицирующие слой ржавчины на поверхности металла. Образующиеся продукты коррозии имеют лучшее сцепление с поверхностью, чем антикоррозионные покрытия. Защитный слой образуется постепенно (через 1,5-3 года), после чего коррозия прак­тически прекращается.

Атмосферостойкие стали производят во многих странах. Химиче­ский состав отечественных сталей 10ХНДП и 12ХГДАФ (табл. 9.5) близок к американским сталям. Первую сталь используют для проката толщиной < 12 мм, вторую < 50 мм. Атмосфе­ростойкие стали имеют σ_т> 325 МПа.

Высокопрочные стали

Высокая прочность этих сталей достигается карбонитридным упроч­нением, термической обработкой и контролируемой прокаткой.

Для карбонитридного упрочнения применяют охлаждение с темпе­ратуры прокатки при 890-950 °С. При охлаждении образуются частицы V (С, N) диаметром 10 - 100 нм и формируется мелко­зернистая структура. Эта структура обеспечивает σ_0,2> = 400...500 МПа и низкие значения t _50.

Термическое упрочнение этих сталей заключается в закалке от 850 -920°С и высоком отпуске при 600-680°С. Этому упрочнению подвер­гают прокат толщиной до 40-50 мм из сталей 12Г2СМФ, 14Г2МФ, 12ГН2МФАЮ и 12ХГН2МФБАЮ. Наибольшая прочность достигается у сталей с карбони­тридным упрочнением благодаря дисперсионному твердению при отпуске (σ _т = 600...730МПа).

Операция контролируемой прокатки заключается в высокотемпературной 800-950°С, трехстадийной прокатке с постепенным увеличением степени деформации. В результате сталь приобретает высокие механические свойства σ _т > 460 МПа.

ТРУБЫ ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Стальные трубы

 

Основной вид труб для газонефтепроводов — стальные трубы. Большая несущая способность, высокая стабильность механических и технологических свойств делают эти трубы наиболее надежными и долговечными. Другие виды труб (чугунные, алюминиевые, железобетонные, цементные, пластмассовые и т.д.) являются заменителями стальных труб. По способу изготовления стальные трубы делятся на бесшовные горячекатаные и сварные - прямошовные, и спиральношовные, многослойные и др.

БЕСШОВНЫЕ ГОРЯЧЕКАТАНЫЕ ТРУБЫ (ФДО530ММ)

Заготовками для бесшовных труб явля­ются слитки и катаные заготовки диаметром 120-320 мм. Производство бесшовных труб состоит из трех операций:

1)про­шивка отверстия в заготовке и получение толстостенной гильзы;

2) про­катка трубы из гильзы;

3) обкатка для улучшения наружной и внутренней поверхностей.

Толстостенную гильзу из заготовки получают на прошивочных ста­нах поперечно-винтовой прокатки с бочкообразными (рис1, а) валками, оси которых расположены под углом 4—14° друг к другу. Рабочие валки 1 и ролики 2 вращаются в одном направ­лении, при этом заготовка 3 получает винтообразное движение. Особенностью поперечно-винтовой прокатки является раз­рушение сердцевины сплошной заготовки. В центре ее под действием сжимающих сил возникают значитель­ные растягивающие напряжения. Радиальные растягивающие напряжения вызывают тече­ние металла от центра и облегчают образование отверстия оправкой 4. После прошивки и нагрева гильза поступает на автоматические или пилигримовые (периодические) раскатные станы.

На автоматическом стане гильза 5 (рис 1, б) раскатывается ме­жду двумя валками / на оправке 4. Зазор между оправкой и калибром вал­ка определяет толщину стенки трубы. Прокатывают трубу за два прохо­да с поворотом на 90° и возвращают ее после каждого прохода роликами 6 обратно. На автоматическом стане прокатывают трубы диамет­ром свыше 57 мм.

Для производства бесшовных горячекатаных труб средних 140 – 325 мм и боль­ших 325-725 мм размеров практически любой длины широкое применение получили установки с пилигримовым станом. На этих установках для про­шивки слитков можно применять прессы.

Гильза 1 Рис 1вна оправке (дорне) 3 подается в холостую часть валков 2, захватывается и обжимается рабочей частью валков. По мере враще­ния пилигримовых валков стана гильза выходит из рабочей части калибра и попадает в его холостую часть. В этот период вращения валков гильза с оправкой перемещается вперед на расстояние подачи с помощью подающего устройства и поворачивается относительно своей продольной оси на угол 900. Валки далее захватывают новую часть гильзы, и весь процесс им пилигримовой прокатки повторяется. Трубы получаются с волнистой поверхностью, так как обжатие гильзы на дорне в процессе прокатки осуществляется на протяжении всей длины периодически. По окончании прокатки оправку извлекают; трубу разрезают на необходимые размеры.

Обкатку, при которой диаметр труб увеличивается за счет расширения их на оправке, производят на обкатном стане по конструкции аналогичной прошивочному. После обкатки для получения окончательных размеров трубы подвергают калибровке.

Каждую трубу, предназначенную для газонефтепроводов, подвергают гидравлическому испытанию на прочность, осмотру, обмеру, марки­ровке.

 

ПРЯМОШОВНЫЕ СВАРНЫЕ ТРУБЫ

Способы формования труб

Прямошовные сварные трубы диаметром до 530 мм и толщиной стенки до 20 мм формуютиз горячекатаной листо­вой заготовки или рулонной ленты, которые называются штрипсом.

На подготовительной стадии рулон ленты разматывают, пра­вят, обрезают передние и задние его концы перед стыковкой с лен­той очередного рулона, а затем сваривают этот стык.

Формовочный прокатный стан представляет собой клетьевую машину из различного вида валков. Рабочие валки имеют изменяющийся от клети к клети профиль открытого ка­либра (рис.2, а) для предварительного формования заготовки трубы и изменяющийся профиль закрытого калибра валков (рис. 2,б) для окончательного (отделочного) формования трубы.

Для сооружения газонефтепроводов диаметром 530-1420 мм и более сварные прямошовные трубы изготавливают холодным формованием на прессах (прессованием). Основное достоинство метода – возможность формования заготовок большой длины и высокая производительность.

Сначала горячекатаный (штрипс) правят и очищают от окалины. Затем подгибают кромки по радиусу, соответствующему радиусу готовой трубы на ширине 400 мм и получают корытообразные заготовки труб. Кромкогибочный стан состоит из цилиндрических вал­ков и рабочих, гибочных с профилированным контуром. Прижим и подъем валков осуществляется пневматическим устройством.

Формование трубы из листовой заготовки методом холодного прессования осуществляют на гидравлических прессах мощностью 2000 тонн. Сначала корытообразной заготовке трубы придают U – образную форму с помощью штампа и подвижных гибочных роликов. Длина штампа равна длине формуемой трубы. Рис2б

Окончательную О-образную форму трубы создают на еще более мощном прессе в двух полуцилиндрах-штампах. Верхний штамп — подвижный, нижний - неподвижный. Пресс окончательной формовки развивает усилие 196 000Т или 156 800 кН.

Формовку О-образной заготовки трубы осуществляют в закрытом круглом калибре штампа за один ход пресса.

Подгибку кромок и формование заготовки трубы сразу по всей длине можно осуществлять на прессах. Мощность таких прессов составляет 1500-2000 т. Качество подгибки на прессах лучше, чем не валковых станах, но стоимость прессов значительно выше.

 

 

Сварка прямошовных труб

Сварка труб до 530 мм осуществляется электроконтактным способом на автоматических установках. Под давлением сварочных валков 5и токоподводящих электро­дов 3 нагретые до пластичного состояния кромки осаживаются и свариваются. Прямолинейное направление свариваемых кромок заготовки трубы 4 создается валками 3 с направляющим валком 5

После сварки и охлаждения труба подвергается правке и калибровке в калибровочном стане, а затем разрезается специальным резаком на трубы заданной длины.

Сварку О-образных заготовок труб диаметром 530—820 мм прово­дят на установках автоматической сварки под флюсом, где сваривают продольный шов сначала с наружной стороны, а затем с внутренней. О-образные заготовки труб диаметром 1020—1420 мм подают сначала на установку для сварки технологического шва, на которой смещение кро­мок предотвращается благодаря применению внешних валков. Техноло­гический шов накладывают непрерывно сварочным автоматом с двумя головками в среде защитного газа. Рабочий шов варят под флюсом, что способствует предотвращению дефектов. Сначала проваривают внутренний слой до техно­логического шва, затем выполняют подварочный шов снаружи. При этом технологический шов полностью расплавляется.

 

Калибровка труб и контроль качества шва.

Калибровку труб, т.е. доводку их размера и формы, осуществляют экспандированием — расширением трубы внутренним гидравлическим давлением, превышающим испытательное. Экспандирование труб прово­дят на прессах-расширителях в специальной разъемной цилиндрической секционной обойме штампа общей длиной, равной длине трубы. С обе­их сторон обоймы располагают силовые головки, закрывающие трубу с концов. Работой пресса-расширителя управляют при помощи гидравлической системы. Пластическая деформация металла труб при экспандировании не должна превышать 1,2 %.

Когда стенки трубы в процессе экспандирования прижмутся к внутрен­ней поверхности обоймы, труба достигает максимального диаметра. Это называется пределом экспандирования и дает возможность получить трубу данного диаметра и точной формы.

После экспандирования проводят гидравлическое испытание трубы.
В трубе снижают давление до давления, несколько меньшего
испытательного. Во время испытания давление и время выдержки регистрируются с помощью самописца. Окончательная операция – контроль сварного шва с помощью ультразвукового и рентгеновского контроля.

 

Спиральношовные трубы

Спиральношовные сварные трубы изготавливают из стальной рулоновой ленты шириной 600-1500 мм, путем сворачивания ее по спирали на цилиндрической оправке в непрерывную трубу.

Станы спиральной сварки включают линию подготовки полосы, формовочную машину и сварные головки, для выполнения двусторонней сварки под флюсом. Спиральная лента входит в формовочную машину с одной стороны, сворачивается в ней по спирали и выходит из неё в виде готовой трубы, совершая поступательное движение.

Сварочные головки, флюсоаппараты, катушки электродной проволоки устанавливаются на самоходной тележке, перемещающиеся вдоль свариваемых кромок.

Сприральношовные трубы малых (до 530 мм) и средних (530-820) мм диаметров формуют с двусторонним сварным швом на специальном трубном стане.

Для изготовления спиральношовных труб большого диаметра (1020-1420 мм и толщиной 10-12 мм) применяют трехслойную сварку спирального шва.

Сразу после формовки труб в момент схождения кромок полосы, при формовании первого витка шва трубы, сваривают технологический шов с внутренней стороны. Через пол-оборота витка – вторая сварочная головка сваривает спиральный рабочий шов с наружной стороны трубы.

Затем через шаг спирали от первого внутреннего технологического шва – третья сварочная головка выполняет автоматическую сварку под флюсом внутреннего рабочего шва. При этом первый технологический шов полностью переваривается.

Особенностью изготовления спиральношовных труб является то, что формовочно-сварочное оборудование очень компактно, легко позво­ляет из ленты одной ширины изготовлять трубы правильной формы и точных размеров, без дополнительной правки и экспандирования.

Спиральношовные трубы дешевле прямошовных, так как стальная лента на 20—35 % дешевле широколистовой стали. При этом достигается экономия металла примерно на 10% за счет снижения его расхода на обрезку после прокатки.

Недостатком спиральношовных труб считают большую протяженность швов по сравнению с прямошовными трубами, их нельзя гнуть, они плохо копируют местность.

 

ПЛОСКОСВОРАЧИВАЕМЫЕ ТРУБЫ

Заготовки для сварных, плоскосворачиваемых труб изготовляют из стальных или алюминиевых полос толщиной 1,5—2,0 мм. Две полосы свари­вают по продольным кромкам (электроконтактной шовной свар­кой или автоматической под флюсом) и сворачивают в рулоны. Длина плоской трубной заготовки мо­жет быть равной 1,0—2,0 км. Полученный после сварки очень компактный рулон плоских труб имеет диаметр 1,8-2,5 м.

Изготовляют рулонные заготовки на стане по следующей схеме: (5), имеется два барабана 1 с намотанными лентами; сва­рочный агрегат 2, роликовые правильные вальцы 3, которые правят заго­товку и устраняют деформацию, вызванную сваркой. Они и тянут ленты со смоточных барабанов и толкают заготовку к устройству 4, где заготовку сворачивают в рулон.

На трассе трубопровод разматы­вают вдоль траншеи и нагнета­ют в него через штуцер воду или воздух насо­сами или компрессорами.

Плоскосворачиваемые трубы обладают большей гибкостью, чем обычные сварные или бесшовные горячекатаные трубы.

Благодаря применению плоскосворачиваемых труб обеспечи­вается значительная экономия металла, сокращаются транспортные расходы, и снижается трудоемкость монтажных операций, так как отпадает необходимость в сварочных работах на трассе. Концы труб соединяют при помощи фланцев или муфт.

 

ЧУГУННЫЕ ТРУБЫ

Чугунные трубы обладают по сравнении со стальными большей коррозионной стойкостью и долговечностью и более экономичны в изготовлении и эксплуатации. Однако они имеют большую металлоемкость (большая толщина стенок)

Для газонефтепроводов используют трубы из высокопрочного чугуна, который сочетает высокую прочность с достаточной пластичностью и как и обладает хорошими литейными свойствами. Имеет низкую стоимость по сравнению с другими материалами.

Трубы из серого чугуна применяют для изготовления водопроводов.

 

Изготовление труб

Изготовление чугунных труб осуществляется центробежным и полунепрерывным методами.

Центробежное литье. При центробежном литье сплав заливают во вращающуюся форму; формирование отливки осуществляется под действием центробежных сил, что обеспечивает высокие механические свойства и плотность отливки.

Металлические формы - изложницы изготовляют из чугуна и стали. Толщина изложницы обычно в 1,5-2 раза больше толщины отливки. В процессе литья из­ложницы снаружи охлаждают водой или воздухом. Пе­ред началом работы изложницы подогре­вают до температуры 200 °С.

При получении чугунных водопро­водных труб на машинах с горизонталь­ной осью вращения (рис. 4.40, а) излож­ницу 2 устанавливают на опорные ролики 7 и закрывают кожухом 6. Изложница 2 приводится во вращение электродвигателем 1. Расплавленный чугун из ковша заливают через желоб 3, который в процессе заливки чугуна перемещается в обратном на­правлении, что обеспечивает получение равностенной от­ливки 5. Для образования раструба трубы используют либо песчаный, либо оболоч­ковый стержень 8. После затвердевания залитого чугуна трубу извлекают из из­ложницы.

Полунепрерывный метод литья. Сущность полунепрерывного литья заключается в изготовлении отливок большой протяженности непрерывной заливкой расплавленного металла в водоохлаждаемую форму- кристаллизатор, дальнейшем затвердевании металла и вытягивании из него сформированной части отливки.

При изготовлении отливки жидкий чугун из ковша 1 через литниковую воронку 3 непрерывно заливают в кольцевую полость между наружным и внутренним водоохлаждаемыми кристаллизаторами 4. Труба, которая формируется в этой полости, непрерывно вытягивается по мере затвердевания металла вниз с помощью тросов и приспособления 5 в течение всего процесса заливки чугуна в кристаллизатор. Для формования внутренней раструбной части трубы применяют песчаные или металлические стержни. Скорость формования трубы составляет 1-3 м/мин. Полунепрерывным литьем изготовляют трубы диа­метром 300... 1000 мм и длиной до 10 м.

Трубы, не имеют неметаллических включений, усадочных раковин и пористости благодаря направленной кристаллизации отливки.

Кроме того, обеспечивается одно­родность физико-механических свойств отливки по длине; обеспечивается необходимая шероховатость внутренних и наружных поверхностей.

Характеристика труб. Трубы из серого чугуна отливают не ниже марки СЧ15. Толщина стенки в зависимости от класса труб составляет 6,7-31 мм. Гидравлические испытания труб с раструбом проводят в зависимости от их типа-размера.

Прочность труб определяют растяжением кольца, отрезанного от гладкого конца трубы. Кольцо поддерживается двумя диаметрально расположенными опорами и нагружается этим опорами изнутри. Предел прочности чугунных труб с раструбом в зависимости от диаметра находится в пределах Ду 300-1000 соответственно от 392-235 МПа.

Напорные трубы из высокопрочного чугуна изготавливают центробежным и полунепрерывным литьем марок ВЧ40-10 - ВЧ50 -5 и др. с Ду 65-600 мм и L 2-6 м.

Алюминиевые трубы

 

Трубы из алюминия и его сплавов обладают большей стойкостью, чем стальные в углеводородных средах, в условиях почвенной коррозии и низких температур. Алюминиевые трубы имеют небольшую массу, достаточно высокие механические и технологические свойства. За счет гладкости стенок труб повышается производительность трубопроводов на 10—15 % в результате уменьшения трения о стенки труб и предотвращается отложение парафина и других примесей на их стенках.

Трубы из алюминия и его сплавов можно применять для маги­стральных газонефтепроводов диаметром до 300 мм, а также промысло­вых и разводящих нефтяных и газовых сетей трубопроводов.

Для сварных газонефтепроводов высоких давлений можно приме­нять трубы, из алюминиево-магниевых сплавов марок АМг6 и высокопрочных сплавов системы А1—Mg—Zn марки В92, а также системы Al-Mg-Si марки АД35; для сварных газонефтепроводов среднего давления — из сплавов АМг2 и АМгЗ и для сварных трубопроводов низкого давления — из чистого алюминия марок АДО, АД и АД1. При изготовлении несварных газо­нефтепроводов с резьбовыми или фланцевыми соединениями можно ис­пользовать высокопрочные дуралюмины марок Д1, Д16 и др. Механи­ческие свойства алюминиевых труб приведены в табл. 22.

Наиболее производительным методом изготовления труб, является метод прессования бесшовных труб на специальных гидравлических прессах. Ассортимент труб, получаемых на прессах.

При более высоких требованиях к точности размеров, состоянию поверхности, а также к механическим свойствам труб для их изготовлении применяют метод волочения в холодном состоянии в несколько проходов. Вследствие наклепа при волочении материал становится жестче, так как его прочность увеличивается, а пластичность уменьшается. Кроме того, труба становится более прямой и приобретает гладкую поверхность. Волочению подвергают прессованные трубные заготовки.

 

ПЛАСТМАССОВЫЕ ТРУБЫ

 

По сравнению со стальными трубами пластмассовые трубы имеют следующие преимущества: более высокую коррозионную стойкость хорошие диэлектрические свойства, низкие потери на трение и небольшую плотность при высоких проч­ности и эластичности. Срок службы пластмассовых трубопроводов составляет 50 лет и более.

В связи с гладкостью стенок пропускная способность такого трубопровода выше по сравнению из углеродистой стали на 10-15%. Большинство пластмасс в 5-6 раз легче стали и в 2 раза легче алюминия.

Пластмассовые трубы обладают достаточно высокой прочностью. Например, стеклопластиковые трубы по прочности не уступают стальным. Большинство пластмассовых труб применяют на давление 0,3-1 МПа, а стеклопластиковые трубы – до 2,5 МПа и выше. Эластичность позволяет им способность многократно перегибаться без нарушения целостности.

Вместе с тем пластмассовым трубам свойственны и некоторые недостатки: низкий модуль упругости, ползучесть, старение, высокий к.л.т.р., низкая теплостойкость и др. При низких температурах снижается эластичность пластмассовых труб и повышается их хрупкость. Наименее морозостойкие пластмассо­вые трубы применяют при температуре до -15 или до -20°С (трубы поливинилхлоридные из оргстекла).

 

Материал труб

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТРУБ

Процесс изготовления труб и различ­ных изделий из пластмасс характеризуется почти полным отсутствием отходов, более высоким уровнем производительности труда.

Наиболее распространенный способ изготовления труб из термопластичных пластмасс - непрерыв­ная шнековая экструзия (выдавливание).

Гранулы полимера загружают в бункер 1, откуда они попадают в обогреваемый цилиндр 3, где они переходят в вязкотекучее состояние и выдавливаются шнеком 2 через формующую трубную насадку 5в виде трубы. Далее труба поступает в калибровочную насадку (гильзу) 6, в которой она частично охлаждается и приобретает необходимые размеры. Затем труба охлаждается в ванне 7, проходит маркировку, протягивается тянущим устройством 8, разрезается илисматываются в бухты 10.

Трубы из термопластичных, и из термореактивных пластмасс можно изготовлять методом горячего прессования на гидравлических прессах (рис. 77). Материал 5 после специальной подготовки в горячем состоянии загружают в обогреваемый цилиндрический корпус 1 пресса и выдавливают плунжером б через головку пресса. Головка имеет сменные мундштук 2 и дорн 4, образующие коль­цевое пространство для оформления трубы 3 по заданным размерам. Трубу, сформованную на основе термореактивных полимеров, подают далее на горячее отверждение. Недостатки метода - цикличность про­цесса, нестабильность качества труб (взду­тия, трещины), и большие отклонения по толщине стенки.

Из листовых термопластов трубы можно изготовлять способом свар­ки давлением (компрессионной) (рис. 78). Заготовки из термопласта нагревают в электропе­чи 1 до высокоэластичного состояния и протягивают через оформляющую трубу 6 с помощью специального устройства 9. При этом заготовка сворачивается в трубу, а ее кромки в момент схождения интен­сивно разогреваются электрическими элементами головки 3 или струей горячего воздуха. Разогре­тые кромки свариваются под действием давления по мере про­хождения через раструбную часть 11 оформляющей трубы. Давление при сварке определяется размером листовой заготовки и температу­рой кромки. Далее сваренную трубу калибруют в цилиндрической части оформляющей трубы и охлаждают.

Для изготовления труб диаметром 300—1200 мм из термопластич­ных и термореактивных пластмасс применяют центробежный способ (рис. 79). При изготовлении, например, полиэтиленовой трубы поро­шок полиэтилена засыпают во вращающийся металлический обогре­ваемый цилиндр 3. Когда температура стенок цилиндра достигает бо­лее 200°С, происходит сплавление порошка в монолитную массу. Эта масса под действием центробежной силы равномерно распределяется по стенке цилиндра. После отключения обогрева цилиндр продолжает вращаться и его охлаждают водой или воздухом. Благодаря усадке полиэтилена, трубу легко извлекают из формы. По количест­ву засыпаемого в цилиндр порошка определяют толщину трубы.

?Термопластичные трубы полу­чают способом намотки. Лента из высокоэластичного материала, из экструдера, подается на вращающийся сердечник. Сер­дечник одновременно с вращением совершает поступательное движе­ние вдоль своей оси. Полимерная лента навивается на сердечник и свари­вается по спиральной линии. Таким способом можно изготовлять упроч­ненные трубы с применением армирования в процессе экструзии текстильными, металличес­кими или стеклянными нитями. Армирующая нить, при определенном натяжении, внедряется в стенку фор­муемой трубы и остается в ней в виде спиральной арматуры.

 

Изготовление стеклопластиковых труб

Техно­логический процесс производства труб из стеклопластиков состоит из пропитки стекломатериала, формования трубы, опрессовки, поли­меризации и окончательной ее обработки.

При формовании трубы с прижимным валом 3 (рис. 80, б) стеклоткань шириной, равной длине формуемой трубы, сматывается с рулона 4 и с натяжением передается на вращающуюся цилинд­рическую оправку. Для прогрева исходного мате­риала служат валки 2. Плотность прилегания слоев стеклоткани достигается с помощью прижимного валка.

Стеклоткань пропитывают заранее или с помощью специаль­ного устройства в процессе намотки Трубы получают с калиброванным внутренним диаметром.

При использовании армирующего материала в виде тканой стеклян­ной ленты или ровницы (жгутов) трубы изготовляют с помощью спи­ральной намотки (рис. 80, в). Жгуты стекловолокна, заранее (или в процессе намотки) пропитываемые связующим веществом, сматывают с бобин 6 и укладывают на оправку (дорн) по винтовой линии с по­мощью каретки 5. Винтовую намотку осуществляют сочетанием вра­щательного движения оправки и поступательного или возвратно-пос­тупательного движения каретки 5 с бухтами жгутов или нитей. Эти процессы могут быть автоматизированы.

Особый вид представляют трубы из стекловолокнистого анизотроп­ного материала (СВАМ), изготовленные при параллельной укладке стек­лонитей или волокон на вращающуюся оправку с по­мощью каретки, движущейся возвратно-поступательно относительно оправки, с одновременной пропиткой наносимых слоев синтетическим связующим. С увеличением числа наматываемых слоев прочность труб из СВАМ значительно возрастает.

 

ТИПОВЫЕ ТРУБЫ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ.

Полиэтиленовые трубы

Полиэтилен-продукт полимеризации газа этиленаCH₂=CH₂. Линейный термопласт. По плотности полиэтилен подразделяется на полиэтилен низкой плотности ПЭНП (0,92-0,93 г/см3) - это ПЭВД, средней плотности ПЭСП (0,93-0,94 г/см3) – это ПЭСД и высокой плотности - ПЭВП (0,94-0,96 г/см3) это ПЭНД..

С увеличением температуры механические свойства полиэтилена быстро падают и при температуре 60°С полиэтилен становится высокоэластичным материалом.

По отноше­нию к нефти, газу полиэтилен считают достаточно устойчивым. Набухание полиэтилена в нефтяных средах, хотя и проис­ходит в течение длительного времени, вызывает незначительное его разупрочнение.

Полиэтиленовые трубы изготовляют без наполнителя из ПЭНП и ПЭВП или с наполнителем в количестве 10-25 %. Например, для повышения механических свойств в полиэтилен добавляют асбест или рубленое стекловолокно и получают трубы из асбополиэтилена и стеклополиэтилена.

Толщина труб из ПЭНД должна быть не менее 3 мм, труб из ПЭВД — не менее 6 мм. Длина труб диаметром свыше 160 мм составляет 6, 8 и 12 м. Их соединяют в секции длиной до 24 м. Трубы диаметром до 160 мм наматывают на барабан.

Полиэтиленовые трубы применяют для подземных нефтепрово­дов на давление до 0,3 МПа, а также для технологических трубопроводов, разводящих газонефтепроводов, промысловых нефтепроводов и переходов через водные преграды при давлениях не выше 0,6 МПа, а в некоторых случаях до 1 МПа.

Газопроницаемость труб из ПЭНД примерно в 4 раза меньше газо­проницаемости труб из ПЭВД. В связи с этим для газопроводов пред­почтительнее применять ПЭНД.

 

 

Поливинилхлоридные трубы

Поливинилхлорид (полихлорвинил) продукт полимеризации газа хлористого винила (хлорвинила или винилхлорида СН₂ = СНС1). Атом водорода в молекуле этилена замещен на атом хлора.

. Он представляет собой достаточно прочный аморфный пластик, имею­щий аморфную структуру, степень его кристалличности не более 10 %.

Спирт, бензин и другие нефтепродукты на него не действуют. Он обладает хо­рошими электроизоляционными свойствами.

При температуре ниже -15°С поливинилхлорид становится хрупким.

. При подземной прокладке ПВХ показывает высокую стойкость к большей части реагентов, присут­ствующих в грунтах и грунтовых водах. Поэтому трубы из поливинилхлорида применяют для подземных трубо­проводов с температурой грунта не ниже минус 1-2°С, транспортирую­щих жидкие и газообразные среды.

Срок эксплуатации труб из ПВХ в условиях надземной (воздушной) проклад­ки газопроводов при рассеянной освещенности составляет не более 20 лет, а при непосредственном воздействии солнечных лучей - не бо­лее 14—15 лет.

Трубы из ПВХ выпускают диаметром 10—450 мм.

Трубы из ПВХ используют для технологических трубопроводов с агрессивными средами, если температура жидкости или газа не боль­ше 40°С, а также для систем водоснабжения, канализации и ирригацион­ных систем.

 

Полипропиленовые ТРУБЫ

Полипропилен является продуктом полимеризации пропилена CH3 – CH=CH2 газообразного гомолога этилена (атом водорода замещен на группу CH3). В отличие от полиэтилена п/п при обычной температуре имеет незначительную хладнотекучесть и может длительное время работать под нагрузкой при температуре 100°С, сохраняя форму. Он обладает более высокой прочностью, жесткостью и теплостойкостью по сравнению с полиэтиленом в интервале температур от – 10 до + 150°С. Но при нагревании его прочность падает также быстро, как и полиэтилена.

Полипропилен, как и полиэтилен, особенно широко применяется для изготовления различных трубопроводов и емкостей для агрессивных сред. Для труб используется полипропилен марок ПП-3 и ПП-5 (цифра показывает степень кристалличности) с пределом текучести не менее 2,5 МПа, относительным удлинением не менее 400%, морозостойкостью не ниже -10°С

Трубы поставляются длиной 6,8,10 и 12 м, и диаметром 20-315мм.

 

СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЕ ТРУБЫ

Стеклопластик — это композиционный материал, состоящий из стекловолокнистого наполнителя и полимерного связующего. Стекловолокнистый наполнитель - основной несущий элемент композиции.

В зависимости от спо­соба изготовления, могут быть получены следующие свойства у стеклопластиков: разрушающее напря­жение при растяжении до 950 МПа, плотность от 1,7 до 2,2 г/см³.

Стекловолокнистый наполнитель. Для изготовления стеклопласти­ков используют стекловолокнистые изделия из стекла в виде: волокна; пря­дей или нитей, а также ровницы (жгутов); стеклянных тка­ней и лент, стеклянных матов и стеклорогожки.

В качестве полимерного связующего используют термореактивные смолы: полиэфирные, эпоксидные, фенолформальдегидные, кремнийорганические, и некоторые другие, а также различные их сочетания. Кроме термореактивных применяют также и тер­мопластичные смолы, такие, как полиэтилен, фторопласт и др.

Стеклопластики на основе эпоксидных и полиэфирных смол превосходят по механическим свойствам стеклопластики из других смол.

Трубы из стеклопластиков обладают высокой коррозионной стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, низкой шероховатостью, малой плотностью и большой прочностью. Масса труб из стеклопластиков в 4 раза меньше стальных, и в 1, 5 раза меньше дюралюминиевых труб, что является важным преимуществом при транспортных и монтажных работах.

Стеклопластиковые трубы обладают также способностью предотвращать отложения парафина. Этим преимуществом трубы обладают не только перед стальными, но и перед трубами из термопластов.

Долговечность стеклопластиковых труб рассчитанных на 10 летнюю работу, снижается до 1 года при превышении давления в системе выше нормативного на 25%. Таким образом, стеклопластиковые трубы очень чувствительны к перегрузкам.

Виды стеклопластиковых труб. Стеклопластиковые трубы можно подразделить на следующие виды: трубы из стеклотекстолита – слоистого пластика с наполнителем в виде стеклянной ткани или ленты; трубы из стекловолокнита – прессовочной композиции с наполнителем из рубленого стекловолокна, ровницы и нити; трубы из СВАМ – ориентированного стекловолокнистого анизотропного материала с наполнителем в виде стеклянных волокон, прядей или нитей, параллельно уложенных относительно друг друга в один или несколько слоев по толщине трубы; трубы с комбинированным наполнителем из стеклоленты, стеклонитей или прядей различной ориентации по слоям, а также в сочетании с трубами из термопластов.

ЖЕ

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: