Профильная труба: сферы применения, свойства, размеры и маркировка, особенности работы

Профильная труба – это полый стержень с сечением правильной формы, отличающимся от круга. Применяется в различных строительных конструкциях, для производства промышленного оборудования, приборов, мебели и т.д.

Чаще всего они изготавливаются из низкоуглеродистых и нержавеющих сталей, обладающих высокими пластическими свойствами, или термопластов.

Содержание

Особенности профильных труб

Профильные трубы отличаются от круглых повышенной устойчивостью к воздействиям на изгиб, сжатие, кручение. Происходит это за счет того, что стенки, образующие профиль, являются своеобразными ребрами жесткости, противостоящими деформации при приложении нагрузки.

Для увеличения прочности пластиковых труб их делают многослойными с применением армирующих слоев из стеклопластика или алюминиевой фольги.

Остальные физико-технические и эксплуатационные свойства: термическая устойчивость, антикоррозионная, химическая стойкость и долговечность мало отличаются от круглых труб, изготовленных из аналогичных материалов.

Виды профильных труб

Они подразделяются по нескольким основным признакам:

по материалу изготовления;
по профилю и размерам;
по способу производства.

Применяемые материалы

Наиболее распространены недорогие раскисленные до полуспокойного состояния стали с небольшим содержанием углерода – от 0,08% до 0,45%.

Повышенной устойчивостью к коррозии отличаются трубы с цинковым покрытием или с напылением порошковой краски.

Для особенно качественных труб, работающих в условиях повышенных нагрузок и воздействий внешней среды, при производстве применяются низколегированные стали 09Г2С, 15ХМ и другие.

Нержавеющие стали марок AISI 316 и AISI 304 обладают устойчивостью к повышенной температуре и высокими антикоррозийными свойствами.

Для проката из термопласта применяется полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, стеклопластик.

Профиль труб

Типы и размеры профилей регламентируются соответствующими государственными стандартами.

Наиболее употребительные стандартные формы профилей:

Квадратные – обладают большей сопротивляемостью к изгибу по сравнению с круглыми трубами.
Прямоугольные – также прочнее круглых. Наибольшую устойчивость к изгибам имеют при приложении нагрузки к узкой части.
Овальные и плоскоовальные трубы характеризуются большим (А) и меньшим (В) диаметрами. Они прочнее круглых, если нагрузка направлена на узкую часть.

Производство профильных труб

ГОСТ 32931-2015 устанавливает следующие способы изготовления:

горячей прокаткой без шва;
холодной прокаткой без шва;
сваркой с холодной прокаткой;
сваркой из стальной полосы.

Типы профильных труб по способу изготовления

Трубы горячей прокатки

Эти изделия изготавливаются из круглой сплошной заготовки.

Перед прокаткой она разогревается до температуры 1200 °С, при которой сталь размягчается и «прошивается» насквозь специальной оправкой, образовывая полую гильзу. Далее гильза пропускается через формирующие вальцы, вытягивается и одновременно раскатывается на внутренней оправке.

Полученная после раскатки труба-заготовка с нужными размерами проходит через группу вертикальных и горизонтальных калибровочных вальцов, принимая заданную квадратную, прямоугольную или овальную форму сечения.

Полученный готовый прокат с заданными наружными размерами профиля и толщиной стенок охлаждается, после чего специальными ножницами режется на заданную длину.

Для удаления окалины и окисных пленок трубы проходят операцию химического травления с последующей промывкой горячей и холодной водой.

После контроля ОТК изделия упаковываются в пачки и поступают на склад.

Трубы холодной прокатки

Этот вид профильного проката изготавливается двумя способами:

из предварительно охлажденной гильзы-заготовки;
из готовой круглой трубы.

В первом случае технология примерно такая же, с той разницей, что прошитую гильзу предварительно охлаждают и подвергают травлению и промывке.

Затем заготовка поступает на стан холодной прокатки, где она так же раскатывается в калибровочных вальцах, но с меньшими величинами обжатий, так как холодный металл требует большего усилия для деформации.

Во втором случае в качестве заготовки используется готовая круглая труба, которая вальцуется до получения нужной формы и размеров.

Сварные трубы с холодной прокаткой

Материалом для их изготовления служит рулоны из листовой стали, так называемые штрипсы.

Штрипсы поступают в раскроечную машину, в которой они режутся на длинные полосы нужной ширины. Полосы наматываются на барабаны и подаются на стан формовки, который с помощью вальцов сгибает из ленты круглую трубу с открытым швом.

В зависимости от конструкции станка, шов может быть прямым или спиральным.

Затем заготовка передается в сварочную машину. Для получения плотного и однородного сварочного шва его края сдавливаются в зоне сварки.

После застывания шва на обеих его поверхностях – внутренней и наружной, образуется «грат» – застывшие выдавленные излишки металла. Грат срезается резцом с одновременным охлаждением специальной эмульсией.

Затем охлажденная заготовка проходит через ряд обжимных вальцов, которые формируют профиль заданного сечения.

Полученная непрерывная труба разрезается на куски желаемой длины. Такой процесс изготовления получил название полного цикла.

Последняя операция – контроль качества, который заключается в осмотре внешнего вида и аппаратной дефектоскопии, позволяющей выявлять дефекты сварки.

Сварные трубы из стальной полосы

Они изготавливаются поэтапной гибкой листового металла на оправках соответствующей формы и размеров.

Затем заготовка заваривается по шву и поступает для доводки размеров в калибровочные ролики. Таким способом изготавливаются трубы небольшого сечения с тонкими стенками.

Для получения труб с улучшенными характеристиками проводится операция отпуска. Он заключается в нагреве полученных изделий до 200 — 300°С с последующим естественном охлаждении на воздухе.

Отпуск снимает внутренние напряжения, повышает однородность структуры металла, его физические свойства и прочность.

Изготовление пластиковых труб

Профиль из термопласта изготавливается методом экструзии с последующей калибровкой.

При необходимости получить многослойную трубу применяется наслаивание каждого вида термопласта друг на друга.

Сферы применения

Профильные трубы широко применяются для изготовления различных конструкций:

каркасов зданий, складов, легких производственных модулей, торговых киосков и павильонов, животноводческих ферм, строительных лесов, спортивных сооружений, детских и игровых площадок;
деталей промышленного и приборного оборудования в машиностроении, авиационной, судостроительной, атомной и других видах промышленности;
стеллажей, офисного оборудования и мебели;
ворот и металлических дверей, уличных сооружений – ограждений, заборов, остановок общественного транспорта, рекламных щитов, баннеров и т.д.

При выборе марки профильного проката нужно стремиться к оптимальному сочетанию его свойств, характеристик и стоимости применительно к условиям использования.

Бесшовные трубы холодной и горячей прокатки обладают наибольшей механической прочностью. Их основной недостаток – самая высокая стоимость.

Трубы, полученные холодной прокаткой, имеют ряд достоинств по сравнению с другими видами проката:

самая высокая точность размеров;
наибольшая линейность по длине;
наименьшая шероховатость поверхности;
высокая коррозионная устойчивость.

Тонкостенный прокат, полученный раскаткой готовых круглых труб, применяется в основном в мебельном производстве, оформлении офисов и в различных декоративных конструкциях, где ценится хороший внешний вид и не требуется большая прочность.

Пластиковые трубы, благодаря высоким изоляционным свойствам, используются в качестве кабельных каналов для прокладки электропроводки, коробов в вентиляционных системах, при производстве окон, мебели.

Самыми распространенными видами профилей являются трубы, изготовленные из стальной полосы сваркой с холодной прокаткой, они применяются во всех отраслях производства и строительства.

Прочность их достигает 90 – 95% от прочности бесшовных труб.

Достоинства – очень широкий ассортимент, долговечность, невысокая стоимость.

Достоинства и недостатки профильного проката

По сравнению с трубами круглого сечения аналогичных размеров, профильные трубы имеют ряд достоинств:

Повышенная устойчивость на изгиб.
Меньший вес и металлоемкость.
Простота соединений труб между собой, с обшивками каркасов и другими деталями с помощью сварки или болтовыми соединениями, что упрощает монтаж и сборочные работы.
Хороший внешний вид.
Разнообразие применяемых при изготовлении материалов.

Кроме того, оборудование, на котором они производятся, имеет высокую производительность и степень автоматизации, что позволяет уменьшать стоимость этих изделий.

Недостатком является сложность их использования в качестве трубопроводов и газопроводов по следующим причинам:

Давление жидкостей и газов на стенки профилей вызывает повышенную, по сравнению с круглыми трубами, деформацию.
Вся серийно выпускаемая соединительная и запорная трубопроводная арматура – муфты, вентили, задвижки, клапаны и т.д. предназначена для применения совместно с круглыми трубами.
Для гибки профилей требуются специальные трубогибы.
Более высокая стоимость.

Типовые размеры и маркировка

Размеры труб определены ГОСТ 32931-2015:

Квадратные трубы выпускаются со стороной квадрата 10 – 500 мм, толщиной стенок 0,8 – 22 мм.
Прямоугольные – со сторонами в самых различных сочетаниях от 15х10 до 500х400 мм, стенки 1,0 – 22 мм.
Овальные – с шириной (А) и высотой (В) от 6х3 до 90х32 мм, стенки 0,5 – 2,5 мм.
Плоскоовальные – все то же самое, за исключением того, что толщина стенок составляет 0,8 – 2,5 мм.

Длина поставки зависит от способа изготовления:

горячей прокаткой без шва – от 3,0 до 12,5 м;
холодной прокаткой без шва и сварные с холодной прокаткой – от 1,5 до 12,0 м;
сварные из стальной полосы – от 3,0 до 18,0 м.

Маркировка наносится на поверхность изделий или на этикетку.

Пример маркировки: Труба ПП — 35х15х0,9х6000 — КП290 ГОСТ 32931-2015, где:

ПП – профильная прямоугольная;
35х15 – ширина и высота, мм;
0,9 – толщина стенки, мм;
6000 – длина, мм;
КП290 – класс прочности, который гарантирует предел текучести не менее 290 Н/мм².

В заключение можно сказать, что благодаря своим многочисленным достоинствам, профильный прокат находит все более широкое применение, заменяя традиционный строительный профильный ассортимент – уголки, швеллера, пруты.

Немаловажно и то, что его могут самостоятельно использовать люди, не обладающие строительной квалификацией, при сооружении дачных домов, оград и других бытовых сооружений личного пользования.