Профильная труба — виды, способы производства и размеры

Профильная труба активно применяемая в промышленном и гражданском строительстве, а также и во многих других современных производственных отраслях. Разнообразие сфер применения труб предопределяет широту сортамента стальных изделий, а также различия в технологии их изготовления. В статье мастер сантехник расскажет о способах изготовления и применение профильных труб.

Эксплуатационные сферы и преимущества профильных труб

Эксплуатационная принадлежность вышеуказанных изделий довольно обширна, однако, наиболее распространённым вариантом их использования является монтаж различных каркасных конструкций. Это связано с техническими характеристиками профтруб, среди которых выделяется прочность, являющаяся необходимой при возведении каркасных конструкций. Профтрубы используются при установке заборов с использованием профнастила (профлиста), различных ограждений, а также в качестве элементов декора.

Рассмотрим основные преимущества профилированных труб:

• Такие изделия устойчивы к высоким нагрузкам;
• Относительная дешевизна этих изделий, которая обуславливается количеством материала, используемого для их производства;
• Лёгкий вес;
• Устойчивость к механическим воздействиям.

Таким образом, применение профтруб позволяет не только выполнить конструкцию необходимой прочности, но и снизить общие финансовые затраты при строительстве. Однако такая экономия возможна только в случае строгого контроля производителем размеров профтруб. Они должны соответствовать стандартам, которые прописываются в ГОСТе.

В технической документации могут встретиться следующие обозначения:

• ГОСТ – госстандарт для труб, применяемых в газо-, нефте- и теплопроводах;
• DIN/EN – евросортамент стальных труб в соответствии с DIN 2448 и DIN 2458;
• ISO – стандарт диаметров сантехнических и инженерных систем;
• SMS – шведский стандарт диаметров труб и запорной арматуры;
• ДУ (Dy) – условный проход.

Если требуется размер изделия, представленный в миллиметрах, перевести в дюймы, величину округляют с большим значением. В 1 дюйме (inch) содержится 25,4 мм, что дает погрешность при округлениях, учитываемую при покупке.

Таблица диаметров труб в дюймах и миллиметрах:

Для чего необходим контроль размеров профильных труб

Ответ на этот вопрос довольно прост: строгий контроль размерных характеристик этой продукции необходим, потому что любая неточность в габаритах влияет на надёжность металлоконструкций, конструируемых из профтруб. В случае допущения ошибки при расчёте размеров возможны две основных проблемы:

• Снижение прочности каркасной конструкции;
• Увеличение массы каркасного сооружения.

Поэтому размеры профильной трубы должны соответствовать государственным стандартам. В случае несоответствия габаритных размеров стандартам, изложенным в ГОСТе, конструкция из такой продукции не будет обладать достаточной прочностью, что может привести к её разрушению.

Стоит отметить одну важную деталь — если профильная труба имеет нестандартные размеры, то расчёт этих изделий производится по индивидуальным формулам. Стандартные трубы можно рассчитать с помощью соответствующего ГОСТа. Таким образом, размеры профилированного металлопроката определяют саму возможность существования каркасной конструкции.

Варианты производства профильных труб

Хотя профильные трубы могут внешне выглядеть одинаково, существует четыре различных способа получения такой конфигурации. От методов производства зависит прочность изделия и себестоимость, а также возможные максимальные размеры и особенности дальнейшей эксплуатации.

Бесшовные горячедеформированные

Заготовки для производства методом горячего деформирования получают путем катания, непрерывного литья или ковки. Для получения бесшовных профильных горячекатаных труб используют трубу круглого сечения не имеющую сварного шва. Далее деталь подвергается нагреву и механическому воздействию на продольном прессе.

Для придания окончательной формы используется система вальцов. Так получается профиль нужного размера и правильного сечения. Таким способом изготавливают трубу квадратного или прямоугольного сечения с толстыми стенками, отличающуюся повышенной прочностью к нагрузкам.

Бесшовные холоднокатаные

Для получения профильной продукции этим методом применяются те же заготовки без швов, что и в вышеописанном способе. Отличие состоит в том, что круглая гильза не нагревается, а наоборот охлаждается и только потом поступает на систему вальцов для формирования профиля.

Таким способом изготавливаются профильные трубы с тонкими стенками. Отклонение от стандартных размеров не превышает 0.5%, поэтому бесшовные холоднокатаные трубы активно применяются в судостроении, изготовлении авто, различном оборудовании, где важна точность параметров.

Сварные трубы холоднодеформированные

Трубы получают из стальной полосы (штрипсы), смотанной в рулон. На специальном оборудовании она разматывается и загибается продольно в цилиндр. В результате получается круглая труба с продольным боковым стыком. Стык соединяется полуавтоматической, контактной или плазменной сваркой.

Далее гильза подается на конвейер с вальцами, воздействующими на нее с усилием в сотни тонн. Так изделию придается профильная форма. При этом в металле неизбежно возникают внутренние напряжения от деформаций. Чтобы их "отпустить", применяют нагрев. Это устраняет возможные последующие физические процессы и обеспечивает сохранение правильной постоянной формы стали.

Сварные трубы из стальной полосы

Такой тип получения профильной трубы применяют для получения продукции не большого сечения. В качестве исходного материала здесь используются стальные листы. Сперва на гильотине изготавливают штрипс - трубную заготовку. Затем штрипс подвергают деформированию, а стык скрепляется точечной или дуговой сваркой.

Таким методом получают профильные трубы с тонкими стенками. Изделие отличается точными размерами. При использовании листов оцинкованной стали с еще меньшим сечением, можно выпускать сложные трубные конструкции нестандартной конфигурации.

Сравнение методов получения профильной трубы

Все профильные трубы проигрывают по себестоимости своим круглым аналогам, поскольку получаются из цилиндрических заготовок (по сути, готовых круглых труб), и только потом становятся квадратными или прямоугольными благодаря обработке вальцами.

Еще круглые трубы лучше распределяют внутреннее давление, ведь оно равномерно расходится по площади стенок. Но квадратное и прямоугольное сечение более удобно при сборке и сварке металлоконструкций (легче состыковать, удобнее отрезать, не катится на ровной поверхности и пр.), поэтому профильные трубы очень востребованы.

Бесшовные горячедеформированные и холоднокатаные профильные трубы считаются самыми дорогими. Ввиду этого они используются редко и оправданы только для получения продукции, предназначенной для мест с высокой нагрузкой. Это могут быть опорные колонны и другие элементы конструкции, от которых зависит безопасность.

Но там, где применим профиль повышенной прочности, подойдут и бесшовные круглые аналоги. Если требуется сэкономить, то можно использовать не профилированные трубы.

Сварные трубы  является самым дешевым, ввиду низкой себестоимости заготовок. Еще один плюс технологии — неограниченность в размерах. Стальная полоса в бухте может быть длиной 10 и более метров, поэтому итоговый размер профиля не имеет ограничений.

Это позволяет выпускать цельную трубу больших продольных размеров, экономит время при сборке конструкций, исключает необходимость сваривать дополнительные участки по месту.

Отметим, что выпускать профильную трубу из одношовных цилиндрических заготовок можно не только на заводе, но и в гараже или небольшой мастерской. Для этого понадобится станок с вальцами. Чтобы снизить себестоимость, некоторые предприниматели не тратят электроэнергию для индукционного нагрева металла и снятия остаточного напряжения.

Это не критично, если продукция используется для изготовления заборов, мебели, небольших металлоконструкций. Но для строительства такие трубы не подойдут, поскольку могут впоследствии деформироваться. Обязательно, перед покупкой, следует уточнить нюансы изготовления трубы или просто обратиться к известному производителю с хорошей репутацией.

Разнообразие труб по форме профиля и размерам

Кроме методов изготовления, важно знать размеры профильной трубы, чтобы подобрать соответствующие детали для будущей конструкции. Эти параметры регламентированы соответствующими ГОСТами и поделены по конфигурации профиля на такие категории:

• Овальные трубы — ГОСТ 8642-68.
• Прямоугольные трубы — ГОСТ 8645-68.
• Квадратные трубы — ГОСТ 8639-82.

Рассмотрим каждую группу со всеми связанными параметрами более детально.

Трубы квадратной формы профиля

Квадратное сечение превосходит круглое в случае поперечного воздействия при горизонтальном расположении труб. Это актуально для несущих опор в качестве потолочных перекрытий или организации цоколя (балки). Круглые трубы отлично переносят внутреннее давление воды, поскольку оно одинаково воздействует на всю площадь стенок. А вот при нагрузке с одной стороны, они гнутся.

Квадратные трубы за счет четырех ребер жесткости имеют почти такую же прочность, что и сплошной стальной прут такого же диаметра. Но для производства полых элементов затрачивается меньше материала, они легче и более удобны в порезке и монтаже. Квадратный профиль чаще всего применяется в строительстве. Цена трубы зависит от метода проката (горячий, холодный) или типа сварки, в случае шовной технологии.

ГОСТ 8639-82 регламентирует следующие диапазоны габаритов и веса квадратного полого профиля:

• Высота ребра — 10-180 мм.
• Сечение квадратной трубы — 0.343-89.59 см².
• Распространенная толщина стенки — 1-6 мм.
• Масса метра погонного — 0.269-70.33 кг.

Трубы прямоугольной формы профиля

За счет четырех ребер жесткости, прямоугольный профиль тоже получается более прочным, чем круглый. Но в отличие от квадратного, его можно более точно подстраивать под вектор нагрузки. Расположение узкой частью к области максимального воздействия обеспечивает наилучшее сопротивление внешнему давлению (у высокого ребра площадь больше, поэтому согнуть его труднее).

При сложной конструкции, где нагрузка распределяется на множественные внутренние элементы, прямоугольный профиль допустимо поворачивать широкой частью, дающей больше места для сварного шва. Бесшовные варианты выдерживают воздействие лучше на 10-15%, по сравнению с аналогами, сваренными из полосы стали.

Прямоугольная конструкция имеет больше вариантов исполнения, за счет удлинения и укорачивания стенок в разном соотношении друг ко другу.

По ширине профильная труба возможна 15-230 мм, а по высоте — 10-100 мм.

Методом горячего проката заготовок, сваренных из стальной полосы, получают профиль с толщиной стенки 1.5-5.0 мм, но для особо ответственных конструкций выпускают продукцию с сечением стенки до 20 мм.

Трубы овальной и плоскоовальной формы профиля

Трубы с таким сечением имеют закругленные края. По прочности они превосходят круглые, только если расположить их узкой частью к стороне нагрузки. Пример такой трубы можно встретить в быту, в бельевом шкафу — на ней часто висят тремпеля с одеждой.

Для производства используют нержавеющую сталь или оцинкованные листы, хорошо сопротивляющиеся коррозии. Кроме различных стоек и приспособлений в мебели, труба с овальным и плоскоовальным профилем используется в декоре. Для серьезных нагрузок в строительстве она не предназначена.

Овальные трубы имеют широкую и узкую стороны (А и В). Еще их называют шириной и высотой профиля.

Параметр А возможен от 6 до 90 мм, а В — от 3 до 32 мм.

ГОСТом 8642-68 предусматривается и максимальный показатель 50 мм (В), но он встречается редко. Из-за вытянутого сечения у трубы получилось два размера диаметра. По большему радиусу возможны показатели 5.42-114.56 мм, а по меньшему —1.03-9.95 мм. Один метр погонный профильной трубы с закругленными гранями бывает от 0.0513 до 4.1 кг.

Другие геометрические параметры профилей

Кроме вышеописанных значений существуют другие величины, встречающиеся в технической документации, чертежах или бумагах на товар. Среди них длина профильной трубы по ГОСТу.

Таблица размеров профильной трубы:

Скругление углов

ГОСТом установлен стандарт скругления углов профильных труб — радиус должен составлять 2S (толщина стенки, умноженная на два). Это относится ко всем изделиям с сечением стенки до 2.5 мм. Свыше этого параметра применяется стандарт 2.5S.

На практике радиус закругления часто больше проектного. Это зависит от характеристик используемого оборудования, но еще позволяет снизить массу изделия и удешевить производство.

Если закругление очень маленькое, то изделие выглядит красиво, но оно более тяжелое и дорогое по себестоимости. Из-за большого веса последующая конструкция может оказаться непригодной для конкретного места эксплуатации. Когда закругления увеличены (малая площадь плоского ребра жесткости), труба легче, но менее прочная, что снижает ее несущую способность.

Толщина стенок

Общий принцип производства профиля основан на том, что чем больше диаметр трубы, тем толще должны быть ее стенки, иначе конструкция может деформироваться под собственным весом.

Существует такой параметр как соотношение наружного диаметра к толщине наружной стенки.

В соответствии с этим параметром трубный прокат можно разделить на три категории:

• Соотношение 0,025 — тонкостенный прокат;
• Соотношение 0,05 — такая труба называется стандартной;
• Соотношение 0,1 и более — означает, что изделие толстостенное.

Некоторые величины можно получить только при определенном способе проката, что указано в ГОСТах. Например, бесшовный квадратный профиль с высотой стенки 180 мм и толщиной металла 4-14 мм изготавливается только методом горячего деформирования. У изделий с замкнутой конструкцией, соединенной путем сварки, толщина стенки варьируется от 1 до 12 мм.

Материал изготовления трубы

Кроме технологии изготовления и разнообразия геометрии, профильные трубы разделяются по материалу. От этого зависит стоимость итоговой продукции и сфера применения.

Углеродистая сталь

Самым недорогим материалом выступает углеродистая сталь. По ГОСТам 380-2005 и 1050-88 она может быть следующих марок:

• 08пс;
• 1пс;
• 2пс;
• 1сп/пс;
• 2сп/пс;
• Ст3сп/пс;
• Ст3сп/пс5;
• 10;
• 20;
• 35;
• 45;
• 15ХМ;
• и др.

Если изделие предназначено для ответственного участка, то используют углеродистую сталь с низким легированием 09Г2С, обладающую повышенной механической прочностью, созданную по ГОСТу 19281-89.

Следующей разновидностью углеродистой стали являются оцинковка. Профильные трубы с таким покрытием ржавеют в 5-7 раз медленнее по сравнению с черными аналогами.

Нанесение цинка осуществляется методом напыление или погружения готовой трубы в цинковый раствор. Создать защитное антикоррозийное покрытие можно как внутри детали, так и снаружи.

Нержавеющая сталь

Профильный прокат из нержавеющей стали демонстрирует самое лучшее сопротивление коррозии. Самыми часто задействованными марками нержавейки являются AISI 316 и AISI 304 (подходит даже для пищевой промышленности). Возможно изготовление профильной трубы из марок AISI 409, 430 и 439, но они используются реже.

Такая продукция обладает не только отличной устойчивостью к коррозии, но высокопрочная, отлично переносит воздействие высоких температур, сопротивляется истиранию.

Из нержавеющего профиля изготавливают: элементы строительных каркасов, стеллажи для влажных помещений, ящики, холодильные установки, защитные дуги бамперов автомобилей, полотенцесушители и пр. Нержавеющая сталь может обрабатываться травлением, пескоструйкой, шлифованием и полированием, что расширяет варианты готового вида.

Но независимо от материала исполнения профильной трубы, везде используются одни и те же стандарты по геометрии. Это разрешает комбинировать заготовки, применяя для более влажных или лицевых сторон нержавеющую/оцинкованную сталь, а для внутренних — малоуглеродистую.

Видео

В сюжете - Производство профильных труб

В продолжение темы посмотрите также наш обзор Как сделать стул-стремянку

Источник