Холоднотянутая бесшовная (CDS) труба представляет собой высокоточный цилиндрический металлический компонент, изготовленный с помощью двух основных процессов: формирования бесшовной трубы (для устранения сварных швов) и холодного волочения (для уточнения размеров, качества поверхности и механических свойств). В отличие от сварных или горячекатаных труб, трубы CDS обладают превосходной прочностью, плотными допусками и гладкими поверхностями, что делает их незаменимыми для промышленных применений, требующих надежности и точности. В этой статье подробно описан их производственный процесс, ключевые преимущества, промышленное применение, сравнение с альтернативными трубами и критерии выбора качества.
Производство труб CDS следует последовательному, точноориентированному рабочему процессу для обеспечения бесшовности и точности размеров. Процесс разделен на два основных этапа:
1,1 Формирование бесшовной трубы (предварительная стадия)
На этом этапе создается первоначальная полая безсварная трубка (известная как "материнская трубка") с использованием одного из двух промышленных методов:
- Процесс оправки: нагретая стальная заготовка (обычно из углеродистой стали, легированной стали или нержавеющей стали) проталкивается через прокалыватель для создания полой оболочки. Оправка (твердый металлический стержень) вставляется в оболочку для поддержания внутреннего отверстия, а затем оболочка прокатывается, чтобы уменьшить ее внешний диаметр (OD) и толщину стенки.
- Plug Mill Process: для труб меньшего диаметра (< 100 мм OD), полая оболочка прокатывается вилкой (вместо оправки) для уточнения внутреннего диаметра (ID) и OD.
Оба метода производят бесшовную "горячо обработанную" трубку, которая затем переходит к холодной вытяжке.
1,2 Холодное рисование (завершающий этап)
Холодная вытяжка выполняется при комнатной температуре (ниже точки перекристаллизации стали, ~ 600 ° C для углеродистой стали) для улучшения свойств трубы:
1. Смазка: Горяч-законченная трубка покрыта смазкой (например, минеральным маслом, фосфатным покрытием) для уменьшения трения и предотвращения повреждения поверхности во время рисования.
2. Операция чертежа: Смазанная трубка вытягивается через прецизионную матрицу (с меньшим идентификатором, чем трубка) с помощью гидравлического или механического вытяжного стенда. Это уменьшает ОД / ИД трубы и увеличивает ее длину (на 20-50% за проход вытяжки).
3. Отжиг (опционально): Для труб, требующих повышенной пластичности (например, для изгиба или механической обработки), выполняется промежуточный отжиг - нагрев трубки до 600-800 ° C и медленное охлаждение для снятия упрочнения с холодного волочения.
4. Заканчивать: Конечная труба подвергается выпрямлению (для достижения прямолинейности ≤ 0,1 мм / м), вырезыванию по длине и поверхностной обработке (например, цинкованию для коррозионной стойкости, пассивации для нержавеющей стали).
2. Основные преимущества холоднотянутых бесшовных труб
Трубы CDS превосходят сварные и горячекатаные трубы по ключевым показателям, что делает их предпочтительным выбором для приложений с высоким спросом:
- Превосходные механические свойства: Холодная вытяжка вызывает упрочнение работы, увеличивая прочность на растяжение на 20-40% (например, трубы CDS из углеродистой стали имеют прочность на растяжение 500-700 МПа по сравнению с 400-550 МПа для горячекатаных труб) и предел текучести на 30-50%. Это делает их подходящими для применения под высоким давлением или в несущих нагрузках (например, гидравлические цилиндры, автомобильные оси).
- Жесткие допуски по размерам: трубы CDS достигают допусков OD / ID H7-H8 (например, ± 0,015 мм для трубы OD 50 мм) и допусков по толщине стенок ± 5-10%, что намного жестче, чем горячекатаные трубы (± 15-20%). Эта точность исключает необходимость вторичной обработки в большинстве случаев.
- Гладкая отделка поверхности: Холодный процесс вытяжки обеспечивает внешнюю шероховатость поверхности Ра 0,8-3,2 мкм и внутреннюю шероховатость Ра 1,6-6,3 мкм по сравнению с Ра 6,3-12,5 мкм для горячекатаных труб. Гладкая поверхность уменьшает трение (критическое для потока гидравлической жидкости) и улучшает совместимость уплотнений.
- Бесшовность: без сварных швов трубы CDS устраняют "слабые места", где обычно начинается коррозия или усталость от давления. Это делает их идеальными для систем высокого давления (например, нефте- и газопроводов) и коррозионных сред (например, химическая обработка).
3. Промышленные применения
Трубки CDS широко применяются в секторах, где точность, прочность и надежность не подлежат обсуждению:
| Промышленность | Типичные области применения | Основная причина использования трубок CDS |
|--------------------|--------------------------------------------------------------------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Автомобильный | Приводные валы, оси, компоненты подвески, гидравлические тормозные магистрали | Высокая прочность противостоит механическим нагрузкам; жесткие допуски обеспечивают соответствие компонентов. |
| Гидравлика / Пневматика | Бочки гидравлических цилиндров, поршневые штоки, пневматические трубопроводы | Гладкая внутренняя поверхность минимизирует трение жидкости; бесшовность предотвращает утечку давления. |
| Нефть и газ | Буровые трубы, обсадные трубы скважин, трубопроводы для транспортировки жидкостей высокого давления | Бесшовность выдерживает давление 30-100 МПа; коррозионностойкие сорта (например, нержавеющая сталь 316L) обрабатывают жесткие жидкости. |
| Производство | Котельные трубы, трубы теплообменников, валы машин | Жесткие допуски обеспечивают эффективность теплопередачи; упрочнение работы противостоит термической усталости. |
| Конструкция | Структурные опоры для высотных зданий, несущие компоненты мостов | Высокое отношение прочности к весу снижает структурный вес; точность размеров обеспечивает выравнивание. |
4. Сравнение с горячекатаными бесшовными трубами
В то время как оба являются бесшовными, трубы CDS и горячекатаные бесшовные трубы (HRS) значительно различаются по свойствам и вариантам использования. В таблице ниже показаны ключевые различия:
| Параметр | Холоднотянутые Бесшовные (CDS) трубы | Горячекатаные Бесшовные (HRS) трубы |
|--------------------------|----------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------|
| Температура изготовления | Комнатная температура (холодная обработка) | Выше температуры рекристаллизации (~ 800-1200 ° C, горячая обработка) |
| Поверхностная отделка | Гладкая (Ra 0,8-3,2 мкм) | Грубая (Ra 6,3-12,5 мкм) |
| Размерный допуск | Плотный (OD ± 0,015 мм, толщина стенки ± 5-10%) | Свободный (OD ± 0,1 мм, толщина стенки ± 15-20%) |
| Прочность | Высокая (прочность на растяжение 500-700 МПа) | Умеренная (прочность на растяжение 400-550 МПа) |
| Плотность | Нижняя (упрочнение снижает гибкость) | Выше (горячая обработка сохраняет пластичность) |
| Стоимость | Выше (дополнительные этапы холодного рисования / отжига) | Ниже (более простое производство) |
| Лучше всего подходит | Прецизионные, высоконапорные или несущие приложения | Низкопрецизионные, низконапорные приложения (например, структурное обрамление, общие трубопроводы) |
5. Критерии отбора качества
Чтобы обеспечить соответствие труб CDS требованиям к применению, расставьте приоритеты по следующим критериям:
1. Материальная ранг: Выберите ранги основанные на окружающей среде и нагрузке:
- Углеродистая сталь (1045, ST52): общепромышленное использование (экономичное, высокопрочное).
- легированная сталь (40Cr, 27SiMn): гидравлические системы высокого давления (превосходное сопротивление усталости).
- Нержавеющая сталь (304, 316L): коррозионные среды (химическая обработка, морские применения).
2. Соблюдение стандартов: проверка соблюдения международных стандартов:
- ASTM A106 (трубы из углеродистой стали CDS для высокотемпературного обслуживания).
- EN 10305-1 (прецизионные трубки CDS для механических применений).
- API 5L (CDS трубки для нефте- и газопроводов).
3. Размерный & поверхностный осмотр: Запросите отчеты по испытаниям для:
- Допуск ОД / ИД (через микрометры или датчики отверстия).
- Шероховатость поверхности (через Ra tester).
- прямолинейность (с помощью инструментов лазерного выравнивания).
4. Репутация поставщика: Партнер с поставщиками, которые обеспечивают:
- Сертификаты материалов (MTC), подтверждающие химический состав и механические свойства.
- Результаты неразрушающего контроля (NDT) (например, ультразвуковой контроль на наличие внутренних дефектов).
