Труба квадратная: секреты производства, обработки и применения
Труба квадратная: секреты производства, обработки и применения
Квадратная труба служит материалом для разнообразных арок и козырьков, служащих защите от осадков. Речь идет о каркасе: плоскости делают из профнастила, брезента или поликарбоната. Изгиб трубы в виде арки возможен с применением как простейших ручных вальцов, так и на сложных высокопроизводительных линиях.
Производственный процесс
Метод 1. Прокатное изготовление
Изготовление трубной продукции прямоугольного и квадратного сечения регламентируется по ГОСТу 8639 — 82.
В соответствии с этому документу создают такие изделия:
- Бесшовные горячедеформированные.
- Бесшовные холоднодеформированные.
- Электросварные холоднодеформированные (фальцованные).
Трубы без технологического шва изготавливают по прокатной разработке.
Инструкция по производству предусматривает исполнение таких операций:
- Квадратная цельнометаллическая заготовка (штанга) прогревается в печи до определенной температуры.
- После этого болванка укладывается в пресс, где посредством особого калибрующего устройства формируется профиль изделия.
- При «холодном» методе производства гильза остужается, а после этого подается на прокатный стан, где выполняется ее обработка до приведения к номинальным размерам.
- При «тёплом» методе чистовая прокатка выполняется на разогретой подробности. Это разрешает изготовлять трубы с более узкими стенками без риска их деформации.
- После этого осуществляется отпуск металла. Делается это чтобы вернуть естественную зернистость поверхности изделия, сглаженную при обработке на прокатном стане.
Обратите внимание! По окончании отпуска и завершения прокатки все изделия в обязательном порядке проходят диагностику на соответствие проектным габаритам. Трубы, имеющие отклонения по сечению либо толщине стены, бракуются.
Это относится железных изделий. Профильную трубу из пластика значительно чаще создают по экструзионной технологии, при которой заготовка протягивается через калибрующее устройство – фильеру.
Метод 2. Сварное изготовление
Пара в противном случае производятся шовные изделия:
- На начальной стадии производства металлической лист определенной толщины (значительно чаще употребляется легированная сталь от 3 мм) нарезают на заготовки в форме полос — так именуемые штрипсы.
- Потом штрипсы подают на узел фальцевания, где из них посредством роликовых механизмов различного размера формируется профиль будущей трубы.
- Оформленная заготовка поступает на участок сварки, где формируется шов.
Обратите внимание! Промышленность производит только прямошовные трубы прямоугольного и квадратного профиля: спиралешовных моделей попросту не существует.
- Потом изделия укладывают в прокатный стан для окончательной обработки. На этом этапе происходит калибровка трубы, зачистка толщины поверхности и выравнивание стенок.
- Перед отгрузкой готовых подробностей на склад обязательно осуществляется дефектоскопия шва.
Обратите внимание! Допустимая величина грата (утолщения на поверхности в месте прохождения сварного шва) образовывает от 0,5 до 1 мм. При превышении этих размеров может проводиться дополнительная зачистка поверхности трубы.
Сортамент труб квадратного сечения по ГОСТу 30245 — 2003 (в частности этот документ регламентирует производство продукции шовного типа) достаточно широк.
Он включает в себя:
- Квадратные заготовки от 40х40 до 300х300 мм.
- Прямоугольные заготовки от 50х25 до 400х200 мм.
Во многих случаях используются и другие технологии производства. Так, при наличии круглой трубы соответствующего размера, из нее возможно своими руками изготовить квадратную либо прямоугольную методом обработки на вальцовочном станке для труб. Но уровень качества для того чтобы изделия будет очень вызывающим большие сомнения, потому использовать подобные подробности для важных работ очень не рекомендуется.
Типоразмеры квадратных стальных труб
Нормативный документ определяет основные типоразмеры труб квадратного сечения:
- Изделия бесшовные холоднодеформированные занимают 17 типоразмеров со сторонами от 10 до 120 мм. В пределах этого типа можно разделить изделия в зависимости от толщины стенки (от 1 до 8 мм) еще на 2-3 вида сортамента.
- Изделия бесшовные горячедеформированные квадратные занимают нишу размерности от 30 до 160 мм, что составляет почти всю таблицу типоразмеров ГОСТа. Толщина стенки колеблется от 4 до 14 мм.
- К электросварным трубам квадратного сечения отойдут 15 типоразмеров, в пределах которых можно выделить вариации с толщиной стенки от 1 до 5 мм. Сторона сечения варьируется от 10 до 100 мм.
На рисунке показаны основные параметры квадратной профильной трубы из стали, где S – толщина стенки, R – радиус изгиба металла, А – ширина профиля по наружным стенкам.
| Наружний диаметр А, мм | Толщина стенки S, мм | Площадь сечения, см2 | Масса 1 м, кг |
|---|---|---|---|
| 10 | 1,0 | 0,343 | 0,269 |
| 15 | 1,0 | 0,543 | 0,426 |
| 1,5 | 0,771 | 0,605 | |
| 20 | 1,0 | 0,743 | 0,583 |
| 1,5 | 1,071 | 0,841 | |
| 2,0 | 1,37 | 1,075 | |
| 25 | 1,0 | 0,943 | 0,740 |
| 1,5 | 1,37 | 1,07 | |
| 2,0 | 1,77 | 1,39 | |
| 2,5 | 2,14 | 1,68 | |
| 3,0 | 2,48 | 1,95 | |
| 30 | 2,0 | 2,17 | 1,70 |
| 2,5 | 2,64 | 2,07 | |
| 3,0 | 3,08 | 2,42 | |
| 3,5 | 3,50 | 2,75 | |
| 4,0 | 3,88 | 3,04 | |
| 35 | 2,0 | 2,57 | 2,02 |
| 2,5 | 3,14 | 2,46 | |
| 3,0 | 3,68 | 2,89 | |
| 3,5 | 4,20 | 3,30 | |
| 4,0 | 4,68 | 3,67 | |
| 5,0 | 5,57 | 4,37 | |
| 40 | 2,0 | 2,97 | 2,33 |
| 2,5 | 3,64 | 2,85 | |
| 3,0 | 4,28 | 3,36 | |
| 3,5 | 4,90 | 3,85 | |
| 4,0 | 5,48 | 4,30 | |
| 5,0 | 6,57 | 5,16 | |
| 6,0 | 7,54 | 5,92 | |
| 42 | 3,0 | 4,52 | 3,55 |
| 3,5 | 5,18 | 4,07 | |
| 4,0 | 5,80 | 4,56 | |
| 5,0 | 6,97 | 5,47 | |
| 6,0 | 8,02 | 6,30 | |
| 45 | 3,0 | 4,88 | 3,83 |
| 3,5 | 5,60 | 4,40 | |
| 4,0 | 6,28 | 4,93 | |
| 5,0 | 7,57 | 5,94 | |
| 6,0 | 8,74 | 6,86 | |
| 7,0 | 9,80 | 7,69 | |
| 8,0 | 10,74 | 8,43 | |
| 50 | 3,0 | 5,48 | 4,31 |
| 3,5 | 6,30 | 4,94 | |
| 4,0 | 7,08 | 5,56 | |
| 5,0 | 8,57 | 6,73 | |
| 6,0 | 9,94 | 7,80 | |
| 7,0 | 11,20 | 8,79 | |
| 8,0 | 12,34 | 9,69 | |
| 60 | 3,5 | 7,70 | 6,04 |
| 4,0 | 8,68 | 6,82 | |
| 5,0 | 10,57 | 8,30 | |
| 6,0 | 12,34 | 9,69 | |
| 7,0 | 14,00 | 11,00 | |
| 8,0 | 15,54 | 12,20 | |
| 70 | 4,0 | 10,28 | 8,07 |
| 5,0 | 12,57 | 9,87 | |
| 6,0 | 14,74 | 11,57 | |
| 7,0 | 16,80 | 13,19 | |
| 8,0 | 18,74 | 14,71 | |
| 80 | 4,0 | 11,88 | 9,33 |
| 5,0 | 14,57 | 11,44 | |
| 6,0 | 17,14 | 13,46 | |
| 7,0 | 19,60 | 15,38 | |
| 8,0 | 21,94 | 17,22 | |
| 90 | 5,0 | 16,57 | 13,00 |
| 6,0 | 19,54 | 15,34 | |
| 7,0 | 22,40 | 17,58 | |
| 8,0 | 25,14 | 19,73 | |
| 100 | 6,0 | 21,94 | 17,22 |
| 7,0 | 25,20 | 19,78 | |
| 8,0 | 28,34 | 22,25 | |
| 9,0 | 31,37 | 24,62 | |
| 110 | 6,0 | 24,34 | 19,11 |
| 7,0 | 28,00 | 21,98 | |
| 8,0 | 31,54 | 24,79 | |
| 9,0 | 34,97 | 27,45 | |
| 120 | 6,0 | 26,74 | 20,99 |
| 7,0 | 30,80 | 24,18 | |
| 8,0 | 34,74 | 27,27 | |
| 9,0 | 38,57 | 30,28 | |
| 140 | 6,0 | 31,54 | 24,76 |
| 7,0 | 36,40 | 28,57 | |
| 8,0 | 41,14 | 32,29 | |
| 9,0 | 45,77 | 35,93 | |
| 150 | 7,0 | 39,20 | 30,77 |
| 8,0 | 44,34 | 34,81 | |
| 9,0 | 49,37 | 38,75 | |
| 10,0 | 54,28 | 42,61 | |
| 180 | 8,0 | 53,94 | 42,34 |
| 9,0 | 60,17 | 47,23 | |
| 10,0 | 66,28 | 52,03 | |
| 12,0 | 78,17 | 61,36 | |
| 14,0 | 89,59 | 70,33 | |
| 32 | 4,0 | 4,20 | 3,30 |
| 36 | 4,0 | 4,84 | 3,80 |
| 40 | 2,0 | 2,97 | 2,33 |
| 65 | 6,0 | 13,54 | 10,63 |
Заказчик может подать заявку на изготовление профильных труб различной длины. Но ГОСТ также регламентирует этот показатель:
- Немерной длины:
- горячедеформированные бесшовные – 4…12,5 м;
- холодной деформации бесшовные и сварные – 1,5…9 м.
- Мерной длины:
- горячей деформации бесшовные – 4…12,5 м;
- холодной деформации бесшовные – 4,5…11 м;
- сварные – 5…9 м.
Маркировка металлических профильных труб
Сортамент труб металлических определяется специальным нормативным документом – ГОСТ 8645-68. Любая продукция, выпущенная ненормативным путём, не допускается к использованию в строительстве. Для исключения возможности внедрения на рынок фальсификата применяется маркировка, определяющаяся принципом ГОСТ 30245-2003. Она включает в себя информацию о марке материала (стали), габариты изделия, номер нормативного документа о допуске в продажу.
В маркировке металлических труб указывается наружный размер. Можно привести пример маркировки стальной профильной трубы с квадратным сечением (размеры сторон – 80 мм, толщина стенки – 4 мм):
(80х80х4 ГОСТ 30245-2003)/(С245 ГОСТ 27772-88).
Значения, указанные в знаменателе, говорят о том, что при производстве данного изделия была использована сталь марки C245. Маркировка также информирует о том, какие химические вещества присутствуют в стальном сплаве проката.
Для квадратных металлических труб весомым показателем является масса. Сортамент, предоставляемый производителем, обязательно включает его. Рассчитывается масса на 1 погонный метр при постоянной плотности стали — 7,85 г/см3. Минимальным показателем массы тонкостенных труб является 0,269 кг, максимальным для усиленных труб — 70,33 кг.
Так же, как и прочие типы труб, квадратные изделия маркируют, нанося на внешнюю поверхность их технические данные
Размер металлических шестигранных труб, также широко используемых в качестве профильного проката, определяется диаметром вписанной окружности. Шестигранные профильные трубы могут быть и разносторонними.
Кустарная технология
Речь идет о том, как из готовой трубы круглого сечения делают квадратную. Для этого используется процесс вальцевания. Понятно, что ГОСТ не предусматривает такой продукции, да и сортамент по ГОСТу к ним тоже не применим, то есть размеры могут получаться самые разнообразные.
Бруски для изготовления бесшовных квадратных труб
Технологии производства
Производители металлопроката изготавливают профильные трубы двумя способами: вальцовкой круглой трубы, когда она переделывается из обычной в профилированную и производство полного цикла, представляющее собой изготовление профильной трубы из листового материала.
Профиль из круглой трубы
Чтобы изготовить металлопрофиль из круглой трубы, достаточно одного лишь вальцовочного станка. Необходимое оборудование доступно по цене и компактно и используется как трубопрокатными компаниями, так и частными лицами. Технология, называемая холодной деформацией, не требует больших временных и энергетических затрат.
Производство состоит всего из двух этапов: закупки заготовки и ее доработки. Сварной или бесшовной трубе придают нужную форму, пропуская ее между вальцами станка.
Получаемая таким образом профилированная труба обладает достаточной прочностью для изготовления мебели и элементов декора, строительства беседки или теплицы. Для возведения серьезных объектов, требующих высокой прочности, такие трубы не подходят.
Полный цикл производства
Для сооружения конструкций, к прочности которых предъявляются высокие требования, используют только профильные трубы, полученные в условиях полного цикла.
Такой металлопрокат дороже, но гораздо надежнее, чем профилированный из круглой трубы.
Для изготовления профильной трубы используется штрипс – листовой материал из низколегированной или углеродистой стали. Из штрипса делают круглую заготовку, которую затем профилируют.
Линия полного цикла включает несколько станков, основные из них:
- профилегибочный,
- сварочный,
- вальцовочный,
- линия нарезки.
При полном цикле производства трубы проходят контроль качества. Дополнительно проводят оцинковку и термическую обработку.
Технологии изготовления
Для массового потребления, как правило, изготавливают квадратные или прямоугольные профили, диаметр которых составляет от 15 до 300 мм. Существуют два метода производства труб:
- вальцовка обычной круглой трубы;
- полный цикл производства (изготовление труб из стальных листов).
Второй способ более трудоемкий и затратный, чем первый, однако только в таком случае можно получить по-настоящему качественные и прочные трубы.
Полный цикл производства
Как уже отмечалось, для производства профиля используют стальные листы (штрипсы). При больших объемах выпускаемой продукции рекомендуется заключить прямой договор с металлургическим предприятием, чтобы не тратить лишние деньги на посредников.
Штрипс поставляется в рулонах, ширина которых намного превышает ширину заготовки для труб. В связи с этим на линии понадобится специальное резательное оборудование. Сам процесс изготовления выглядит следующим образом:
- Разметка и нарезка штрипсов. Ширина полученной заготовки составляет не менее 50 мм. Далее полосы свариваются и поступают на вращающийся барабан.
- Подача металлической ленты на первый вальцовочный станок. Здесь заготовке придают круглое сечение, причем для этого используют только физические методы.
- Сварка заготовок. Специальный станок сваривает свободные края высокочастотными токами. Лишний металл тут же снимается резцами, после чего заготовку охлаждают в особых эмульсиях.
- Калибровка. На предыдущем этапе заготовка приобрела вид целой трубы, однако ее нужно сделать ровной по всей длине.
- Окончательная вальцовка. Труба сжимается с четырех сторон и приобретает необходимое сечение.
Готовый профиль нарезают равными частями и отправляют на склад.
Принцип контроля
Любое металлическое изделие, в том числе и труба, наименее устойчиво в области сварного шва. В связи с этим вся готовая продукция должна пройти процедуру контроля. Для этого обычно используют один из следующих методов:
- Вихретоковая дефектоскопия. Сквозь металл пропускают вихревые токи, а затем регистрируют их выход. По изменению направления токов можно определить наличие дефекта в данном участке трубы (раковины, пустоты и др.)
- Визуальный осмотр. Квалифицированный специалист вручную осматривает трубу на предмет трещин, повреждений от вальцов, и прочих дефектов.
В сущности, на предприятии необходимо использовать оба метода, однако большой объем продукции довольно сложно проверить вручную, так что рекомендуется контролировать хотя бы часть партии и своевременно проводить техническое обслуживание станков.
Оборудование и оснащение цеха
Самая важная часть подготовки к данному производству – приобретение оборудования для изготовления металлопрофиля. На рынке имеется огромное количество станков и автоматизированных линий, так что предпринимателю нужно ориентироваться лишь на размер своего кошелька и предполагаемый выпуск продукции. Слишком дешевое оборудование приобретать не стоит, но и линия с повышенной производительностью – не лучший вариант для начала бизнеса. Рекомендуется купить полуавтоматическую линию средней мощности.
Любая линия по изготовлению профиля состоит из нескольких основных станков:
- устройство для разматывания и резки штрипсов;
- трубогиб (вальцовочный станок);
- сварочный аппарат;
- станок для нарезки готовых труб.
Соединять друг с другом разные станки неэффективно, лучше всего выбирать готовые линии от одного поставщики. Среди них есть не только автоматизированные варианты, но и линии, требующие значительного ручного труда. Разумеется, автоматические линии стоят дороже.
Перед приобретением оборудования важно подумать об ассортименте будущей продукции. Если вальцовочный станок оснастить дополнительными валами (например, треугольными), то можно одним шагом увеличить прибыль за счет выпуска профиля треугольного сечения. Многие предприниматели приобретают ванну для оцинкования, поскольку оцинкованные трубы тоже пользуются стабильно высоким спросом.
В целом, стоимость комплекта оборудования для производства профильной трубы составит не менее 600 тысяч рублей. Такая цена считается сравнительно невысокой, поскольку линия будет обладать низкой производительностью.
Кустарный способ
При необходимости квадратные стальные трубы можно изготовить и самостоятельно в домашних условиях, используя в качестве заготовки изделия круглого сечения. Рабочими элементами недорогого оборудования для такой переделки являются вальцы требуемого размера.
Следует иметь в виду, что холоднодеформированные трубы квадратного сечения, произведенные в кустарных условиях, не будут соответствовать оговоренной в стандартах прочности, так как они не подвергаются окончательной термической обработке.
Прокатка трубы через вальцы
3 Особенности и достоинства квадратных трубных конструкций
Такие изделия оптимальны для использования их в каркасных и соединительных элементах различных строений, так как они имеют следующие особенности:
- устойчивость к температурным перепадам и деформациям;
- небольшой вес по сравнению с круглыми трубами;
- удобство и настоящая простота монтажа в любых конструкциях, что позволяет создавать архитектурные решения нестандартного типа;
- высокая прочность и противодействие повышенным статическим нагрузкам;
- экономия металла (и весьма ощутимая) при выполнении строительных работ;
- удобная форма изделий, за счет которой операции складирования, разгрузки и перевозки значительно упрощаются.
Все озвученные особенности обуславливают множество преимуществ, коими характеризуются квадратные профили. Среди них отдельно выделим такие достоинства:
- малое аэродинамическое противодействие ветровым нагрузкам;
- простота и максимальная надежность узловых соединений;
- высокая скорость возведения сооружений различного назначения и зданий;
- уменьшение затрат на обустройство массивного (а значит, и дорогого) фундамента;
- высокая технологичность;
- минимальное число сварных соединений с возможностью отслеживания и контроля их надежности и достойного качества;
- обеспечение хорошей огнезащиты конструкций, в которых используются профильные трубы, их соответствие государственным требованиям в сфере противопожарной безопасности;
- легкость прокладки изделий на поверхностях плоского вида;
- уменьшение металлоемкости строящегося сооружения (если использовать квадратные профильные изделия вместо стандартной двутавровой балки, металлоемкость снижается на четверть);
- простота проведения дезинфекционных мероприятий, санитарно-гигиенической обработки;
- применение при сварке вместе с трубой проволоки с целью облегчения монтажных работ;
- возможность производить современные конструкции из металла и бетона;
- очень высокая устойчивость к ржавлению, если сравнивать ее показатель с возможностями иных вариантов сортового проката.
Нельзя не отметить отдельно тот факт, что в западных странах трубы квадратного сечения (а также прямоугольного) уже давно применяются для строительства сооружений оригинальных форм из бетона стекла и металла, так как такие профильные изделия дают возможность специалистам сполна проявить свои архитектурные дарования.
Резюмируя все сказанное, делаем единственно верный вывод – профильные квадратные трубы экономически целесообразно и выгодно использовать в любых строительных сферах. Они не только приемлемы по цене, но еще и гарантируют превосходную устойчивость зданий.
