Введение
Трубы из углеродистой стали Трубы из углеродистой стали являются одним из основных компонентов различных отраслей промышленности, а на рынке можно найти множество видов труб из углеродистой стали. В основном состоит из углерода и железа, с незначительным количеством других материалов. Содержание углерода составляет 2,1% от общей массы сплава.
Различия в стальных трубах возникают из-за различий в химическом составе, методах производства и стандартах классификации. Эти различия влияют на производительность, долговечность и пригодность для конкретного применения.
Именно поэтому понимание фундаментальных аспектов материала труб из углеродистой стали и системы классификации, которая помогает определить их конкретное применение и стандарты, является критически важным. Это поможет инженерам, изготовителям и владельцам предприятий принять обоснованное решение в промышленном контексте.
Что такое трубы из углеродистой стали?
Трубы из углеродистой стали (CS) или круглые трубы состоят в основном из углерода и железа. Это является краеугольным камнем для их замечательной прочности и способности выдерживать давление. Эти стальные трубы также содержат небольшое количество других материалов. К ним относятся марганец, фосфор, медь и кремний, которые способствуют улучшению механических свойств.
В основном содержание углерода в трубах из углеродистой стали колеблется от 0,02% до 2,1% от общей массы сплава. Когда железо и углерод соединяются, их атомы образуют микроструктуру, состоящую из фаз. Конкретное расположение фаз зависит от содержания углерода в железе и его термической истории. Поэтому свойства сплава зависят от количества углерода, добавленного в процессе производства. Кроме того, они могут быть изменены в результате процессов термической обработки, таких как закалка, отжиг и нормализация. К этим свойствам относятся толщина стенки, прочность на разрыв и твердость.
Большее количество углерода повышает прочность и твердость, но может снизить гибкость и свариваемость труб. Для сравнения, низкое содержание углерода означает более низкую прочность.
Благодаря своей экономичности трубы из углеродистой стали широко используются в промышленности. Они варьируются от небольших автомобильных деталей до массивных структурных опор.
Виды труб из углеродистой стали
Существуют различные типы труб из углеродистой стали, которые классифицируются по двум основным категориям:
- содержание углерода
- метод изготовления.
Они разрабатываются в особых условиях, обеспечивающих оптимальный баланс механических свойств для конкретного применения. Давайте обсудим эти типы подробнее.
Классификация по содержанию углерода
- Трубы из низкоуглеродистой стали
В трубах из низкоуглеродистой стали (также известной как мягкая сталь) содержание углерода варьируется от 0,05% до 0,25%. Эти трубы широко используются в различных областях благодаря своей прочности и пластичности. Кроме того, они поддаются горячей или холодной обработке, легко формуются и свариваются. Тем не менее, из-за относительно низкого содержания углерода они обладают более низкой прочностью.
В производстве труб используются такие распространенные марки низкоуглеродистой стали, как: Q235, ASTM A36, ASTM A53, ASTM A106, сталь #20, AISI 1020, S235 и C22E.
В основном они используются в таких областях, как автомобильные детали, структурные опоры и жидкости низкого давления.
- Трубы из среднеуглеродистой стали
Содержание углерода в трубах из среднеуглеродистой стали колеблется от 0,31% до 0,6%. Они обладают высокой прочностью и твердостью. Однако они обладают сравнительно низкой вязкостью и пластичностью; тем не менее, их механические свойства могут быть улучшены путем закалки и термообработки.
Некоторые примеры марок стали, используемых в среднеуглеродистой стали, включают сталь #45, AISI 1045 и C45E. Их применение включает в себя строительные проекты и автомобильные и механические детали, такие как валы, рамы и выхлопные системы.
- Трубы из высокоуглеродистой стали
Трубы из высокоуглеродистой стали имеют содержание углерода от 0,6% до 2,11%. Это очень высокопрочные трубы с низкой пластичностью и вязкостью. Кроме того, они плохо поддаются сварке. Для сварки эти трубы должны пройти подробную программу термообработки, которая интегрируется в процесс сварки.
К часто используемым маркам высокоуглеродистой стали относятся сталь #65, 65Mn, AISI 1065, T8 и T8A, T10 и T10A, AISI W1 и W2, C60E и C80U. Они широко распространены в режущих инструментах, пружинах и деталях тяжелого оборудования.
Классификация по способу производства
Бесшовные трубы из углеродистой стали
Бесшовные трубы производятся без сварных соединений, как правило, путем прокалывания цельной стальной заготовки и ее формовки посредством горячей или холодной прокатки. Этот процесс позволяет получить трубы с постоянной прочностью и повышенной устойчивостью к перепадам давления и температуры.
- Горячекатаные трубы из углеродистой стали: Они предполагают нагрев. При этом методе стальная заготовка нагревается примерно до 1000°C, а затем прокатывается в нужную форму трубы. Этот метод обеспечивает однородность и прочность конечного продукта. Внешний диаметр таких труб превышает 32 мм, а толщина стенки варьируется от 2,5 до 75 мм. Эти трубы используются для стальных трубопроводов низкого и высокого давления.
- Холоднокатаные трубы из углеродистой стали: Эти трубы изготавливаются путем постепенного уменьшения толщины и ширины стали с помощью серии валков при комнатной или слегка повышенной температуре. После холодной прокатки сталь подвергается отжигу. Это смягчает ее и устраняет внутренние напряжения, вызванные прокаткой. На завершающем этапе стали придается необходимый размер. Для этого ее обрезают от лишнего материала и полируют, чтобы добиться гладкой поверхности. Этот процесс гарантирует, что сталь будет иметь желаемый размер, форму и внешний вид. Этот метод позволяет добиться высокой точности размеров. Их внешний диаметр может достигать 6 мм, а толщина стенки - 0,25 мм.
Сварные трубы из углеродистой стали
Эти трубы формируются путем прокатки стальных листов или полос и сварки шва. Они обладают хорошей прочностью. Но она несколько ниже, чем у SSAW с теми же характеристиками. Стоимость их производства невысока. Они применяются для трубопроводов с низким и средним давлением. В зависимости от метода производства они подразделяются на две категории, которые представлены ниже:
- Трубы из углеродистой стали ERW (электросварные): Трубы ERW изготавливаются путем прокатки стального листа и сваривания краев с помощью контактной электросварки. Они отличаются сложной детализацией, равномерным швом и экономичностью. Кроме того, они легкие, точно сконструированы и имеют соответствующую структуру. Они выпускаются из различных марок материалов, таких как A, B, X42, X52 и т. д., и в зависимости от технических характеристик могут использоваться в системах низкого и высокого давления, включая водо- и газораспределение.
- Трубы из углеродистой стали LSAW (продольная дуговая сварка под флюсом): Они изготавливаются путем продольного сгибания стальных листов и сварки шва дуговой сваркой под флюсом. В результате получаются прочные, толстостенные, большого диаметра, бесшовные и устойчивые к ржавчине трубы. Они прочны, устойчивы к внешним воздействиям и используются в таких областях, как наземные и морские нефте- и газопроводы. Одним словом, они применяются там, где требуются высокие эксплуатационные характеристики, высокий допуск и прочная структурная поддержка.
Трубы SSAW из углеродистой стали (спиральная дуговая сварка под флюсом)
Трубы SSAW производятся путем спиральной намотки стальных полос в трубчатую форму и последующей сварки спирального шва для формирования цельной трубы. Они позволяют изготавливать трубы большего диаметра и обладают высокой прочностью. Но при этом стоимость производства несколько возрастает. Сфера применения - транспортировка воды и газа, где важна гибкость размеров.
Преимущества труб из углеродистой стали
Трубы из углеродистой стали, имеющие решающее значение в различных областях применения, обладают различными преимуществами, о которых мы расскажем ниже:
- Во-первых, они обладают ожидаемой жесткостью и прочностью. Поэтому они могут выдерживать условия высокого давления и большие нагрузки. Например, они в основном используются в таких высокопроизводительных областях, как структурные опоры, газо- и нефтепроводы, мосты и системы передачи.
- Они служат отличными антикоррозийными компонентами, поскольку способны выдерживать суровые условия и химическое воздействие. Однако защитное покрытие имеет решающее значение, поскольку оно повышает стойкость. Именно поэтому стальные трубы можно легко использовать в морских условиях.
- Трубы из углеродистой стали, несомненно, являются хорошими тепло- и электропроводниками. Благодаря этим свойствам они могут использоваться в энергетике.
- Простота монтажа - еще одно преимущество труб из углеродистой стали. Они обычно имеют небольшой вес, что облегчает их транспортировку и способствует эффективному монтажу.
- Кроме того, они экономически выгодны. Причиной тому является обилие сырья и налаженное производство. Это приводит к низким затратам на материалы и производство, что обуславливает их экономическую эффективность".
- Благодаря множеству типов труб из углеродистой стали, представленных на рынке, они могут применяться в самых разных областях. Это способствует их универсальности.
- Возможность вторичной переработки труб из углеродистой стали достигается легко и без ущерба для целостности материала. Это означает, что они являются хорошим, экологически чистым материалом,
Отраслевые стандарты и спецификации
| Стандарт | Описание | Область применения | Основные характеристики |
| ASTM A53 | Охватывает черные стальные трубы, как бесшовные, так и сварные, с возможностью нанесения горячего цинкового покрытия | Конструктивные опоры, трубопроводы | бесшовные и сварные типы, свариваемые |
| ASTM A106 | Спецификации для бесшовных труб из углеродистой стали используются там, где часто встречается высокая температура. | Высокотемпературные трубопроводы | Высокая прочность и термостойкость |
| API 5L | Определяет требования к трубопроводам, используемым для транспортировки газа, нефти и воды. | Нефте- и газопроводы | Устойчивы к давлению, предназначены для транспортировки жидкостей |
| ASME B36.10 | Стандартизирует размеры и свойства сварных и бесшовных труб из деформируемой стали. | Механическое и конструкционное применение | Определяет размеры и вес труб |
| DIN 2448 | Европейское руководство по производству и испытанию бесшовных стальных труб. | Промышленные трубопроводы и котельные системы | Охватывает размеры и условия поставки |
| ISO 3183 | Глобальный стандарт для стальных труб, используемых в системах нефте- и газопроводов. | Трубопроводный транспорт | Определяет требования к производству и испытаниям |
| BS EN 10216 | Европейский стандарт, посвященный бесшовным стальным трубам, предназначенным для использования в сосудах под давлением. | Сосуды под давлением и котлы | Охватывает механические свойства и испытания |
Эти стандарты обеспечивают соответствие труб из углеродистой стали требованиям качества, безопасности и производительности для различных отраслей промышленности по всему миру. Каждый стандарт охватывает размеры труб, механические свойства, производство и протоколы испытаний для конкретных областей применения.
Заключение
В заключение следует отметить, что трубы из углеродистой стали являются важнейшими компонентами во многих промышленных отраслях. К ним относятся транспортировка газа и нефти, несущие конструкции, ирригационные системы и многое другое. Трубы из углеродистой стали обладают различными механическими свойствами в зависимости от количества углерода, добавленного в процессе производства или термообработки. Они делятся на две различные категории. Они основаны на процентном содержании углерода и методах производства, что дает несколько вариантов. Понимание спецификаций и стандартов очень важно. Это поможет вам выбрать подходящую трубу из углеродистой стали, которая будет отвечать вашим промышленным и гражданским потребностям.