Труба алюминиевая бесшовная

Бесшовная алюминиевая труба — полуфабрикат трубного проката, не имеющий сварного шва по всей длине. Отсутствие шва обеспечивает равномерные механические свойства по всему сечению, повышенную герметичность и способность работать под внутренним давлением. Это принципиально отличает бесшовные трубы от сварных (прямошовных), у которых зона шва является потенциально слабым местом при нагружении.

Бесшовные трубы из алюминия и алюминиевых сплавов применяют там, где требуется сочетание малой массы, коррозионной стойкости и надёжности: в химической промышленности, строительстве, системах кондиционирования и холодоснабжения, на транспорте.

Нормативная база на бесшовные алюминиевые трубы

Бесшовные алюминиевые трубы в России выпускают по двум основным стандартам, различающимся способом производства и сортаментом.

Холоднодеформированные трубы по ГОСТ 18475-82

ГОСТ 18475-82 «Трубы холоднодеформированные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия» распространяется на трубы, получаемые методом прессования с последующей холодной деформацией (волочением). Холодная деформация позволяет получить более точные размеры, тонкие стенки и улучшенное качество поверхности по сравнению с горячепрессованными трубами.

По этому стандарту изготавливают трубы из алюминия марки А5 (химический состав по ГОСТ 11069), из алюминия марок АД, АД1, а также из деформируемых алюминиевых сплавов марок АМц, АМцС, АМг0,7, АМг1, АД31, АВ, Д1, 1955 (химический состав по ГОСТ 4784).

Прессованные трубы по ГОСТ 18482-2018

ГОСТ 18482-2018 «Трубы прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия» (заменил ГОСТ 18482-79) распространяется на трубы, полученные горячим прессованием (экструзией). Сортамент прессованных труб значительно шире: допускаются большие диаметры и толщины стенок, а перечень сплавов включает высокопрочные марки.

По этому стандарту применяют алюминий марок А7, А6, А5, АД00, АД0, АД1, АДС, АД и сплавы марок АМц, АМцС, АМг2, АМг3, АМг3С, АМг5, АМг6, АД31, АД35, АВ, Д1, Д16, АК6, В95, 1915, 1925, 1925С.

Химический состав деформируемых алюминиевых сплавов регламентирует ГОСТ 4784, первичного алюминия — ГОСТ 11069.

Классификация бесшовных алюминиевых труб

По форме сечения

Согласно ГОСТ 18475-82, холоднодеформированные трубы выпускают четырёх типов сечения:

Прессованные трубы по ГОСТ 18482-2018 выпускают круглого сечения (тонкостенные — со стенкой до 5,0 мм, толстостенные — свыше 5,0 мм) и фасонного.

По состоянию материала

Состояние материала определяет механические свойства трубы и выбирается в зависимости от условий эксплуатации. ГОСТ 18475-82 предусматривает шесть состояний поставки:

Квадратные и прямоугольные холоднодеформированные трубы изготавливают в отожжённом (М) и нагартованном (Н) состоянии из сплавов АМг1, АВ, Д1, а в закалённом и естественно состаренном состоянии (Т) — из сплавов АВ и Д1.

Для прессованных труб по ГОСТ 18482-2018 дополнительно предусмотрено состояние без термической обработки (горячепрессованное), которое обозначается маркой сплава без дополнительных символов.

Сортамент и размеры

Размеры холоднодеформированных круглых труб

По ГОСТ 18475-82 круглые холоднодеформированные бесшовные трубы имеют следующие диапазоны размеров:

Трубы поставляют немерной, мерной или кратной мерной длины. Мерную и кратную мерную длину назначают с интервалом 500 мм. Трубы диаметром до 16 мм включительно с толщиной стенки не менее 1 мм из ряда сплавов допускается изготавливать в бухтах.

Размеры холоднодеформированных профильных труб

Квадратные трубы выпускают со стороной от 10 до 60 мм, толщиной стенки от 1,0 до 5,0 мм. Прямоугольные — со сторонами от 10×14 до 80×60 мм при аналогичных толщинах стенок. Диапазон длин такой же, как для круглых труб: от 1 до 6 м.

Размеры прессованных труб

Прессованные бесшовные трубы по ГОСТ 18482-2018 имеют существенно более широкий сортамент. Круглые тонкостенные трубы (стенка до 5 мм) выпускают с наружным диаметром от нескольких миллиметров, толстостенные (стенка свыше 5 мм) — в значительно бо́льших сечениях. Длина — от 1 до 6 м, по согласованию с потребителем допускается изготовление труб длиной свыше 6 м. Трубы малых диаметров могут поставляться в бухтах.

Сплавы для бесшовных алюминиевых труб

Выбор сплава определяется условиями эксплуатации: требуемой прочностью, коррозионной стойкостью, свариваемостью и способностью к деформации. Ниже приведены основные группы сплавов, применяемых для бесшовных труб.

Технический алюминий (А5, АД, АД0, АД1)

Содержание алюминия — не менее 99,5% (А5) или не менее 98,8% (АД1). Отличаются высокой коррозионной стойкостью, отличной свариваемостью и пластичностью. Прочность невысокая — предел прочности в отожжённом состоянии порядка 60–100 МПа в зависимости от марки. Применяют для трубопроводов, работающих при небольших механических нагрузках, но в контакте с агрессивными средами.

Сплавы системы Al–Mn (АМц, АМцС)

Алюминиево-марганцевые сплавы. Содержание марганца — около 1,0–1,6%. Не упрочняются термической обработкой. По коррозионной стойкости близки к техническому алюминию, но при более высокой прочности (предел прочности в отожжённом состоянии порядка 130 МПа). Хорошо свариваются, пластичны. Распространены для трубопроводов общего назначения.

Сплавы системы Al–Mg (АМг1, АМг2, АМг3, АМг5, АМг6)

Алюминиево-магниевые сплавы (магналии). Содержание магния варьируется в широких пределах: от 0,5–1,8% (АМг1) до 5,8–6,8% (АМг6). Не упрочняются термически, но хорошо наклёпываются. Отличаются повышенной коррозионной стойкостью, в том числе в морской воде. С ростом содержания магния увеличивается прочность, но снижается пластичность.

Из данной группы для холоднодеформированных труб по ГОСТ 18475-82 применяют АМг0,7 и АМг1, а для прессованных по ГОСТ 18482-2018 — расширенный набор: АМг2, АМг3, АМг3С, АМг5, АМг6. Трубы из сплавов АМг востребованы в химической, пищевой и судостроительной отраслях.

Дюралюмины — система Al–Cu–Mg (Д1, Д16)

Термически упрочняемые сплавы с высокой прочностью. Основные легирующие элементы — медь и магний. Для Д1 содержание меди составляет 3,8–4,8%, магния — 0,4–0,8%. Д16 содержит 3,8–4,9% меди и 1,2–1,8% магния, что обеспечивает более высокую прочность (предел прочности после закалки и старения — до 440 МПа). Коррозионная стойкость дюралюминов ниже, чем у сплавов АМг, поэтому изделия из них нередко защищают анодированием или лакокрасочными покрытиями.

Из дюралюминов холоднодеформированные трубы изготавливают из Д1 (ГОСТ 18475-82), а прессованные — из Д1 и Д16 (ГОСТ 18482-2018). Подробнее о свойствах дюралюминиевых труб — на странице Труба алюминиевая Д16Т.

Сплавы системы Al–Mg–Si (АД31, АВ, АД35)

Термически упрочняемые сплавы со средней прочностью и хорошей коррозионной стойкостью. АД31 — один из наиболее распространённых сплавов для алюминиевых труб: он сочетает достаточную прочность (предел прочности после закалки и старения — порядка 200 МПа), хорошую свариваемость и отличную способность к анодированию. Широко применяется в строительных конструкциях и трубопроводах.

Высокопрочные сплавы (В95, АК6)

Применяются для прессованных труб по ГОСТ 18482-2018, когда требуется максимальная прочность (предел прочности В95 после закалки и старения — до 530 МПа). Коррозионная стойкость ниже, чем у других групп, что ограничивает область применения нагруженными конструкциями с дополнительной антикоррозионной защитой.

Коррозионная стойкость

Алюминий образует на поверхности плотную оксидную плёнку (Al₂O₃), которая обеспечивает устойчивость к воздействию атмосферы, пресной и морской воды, многих органических сред. Коррозионная стойкость бесшовной алюминиевой трубы зависит прежде всего от марки сплава:

Наибольшую стойкость имеют технический алюминий (А5, АД1) и сплавы АМц — они стабильны в нейтральных и слабокислых средах. Магналии (АМг) также обладают высокой стойкостью, но при содержании магния свыше 3% может развиваться межкристаллитная коррозия при длительном воздействии повышенных температур (свыше 60–80 °С). Дюралюмины (Д1, Д16) и высокопрочные сплавы (В95) наименее коррозионностойкие и требуют защитных покрытий для работы в агрессивных средах.

Для повышения коррозионной стойкости бесшовные алюминиевые трубы могут поставляться с защитным покрытием — анодированным или лакокрасочным. Временную противокоррозионную защиту при транспортировке и хранении обеспечивают по ГОСТ 9.510.

Области применения бесшовных алюминиевых труб

Химическая и нефтехимическая промышленность

Бесшовные трубы из коррозионностойких сплавов (АМц, АМг, АД1) применяют для транспортировки агрессивных жидкостей и газов: кислот, щелочей, органических растворителей. Отсутствие сварного шва обеспечивает герметичность при работе под давлением. Малый вес алюминиевых трубопроводов снижает нагрузку на опорные конструкции.

Строительство и архитектура

В строительстве бесшовные алюминиевые трубы используют для изготовления каркасных конструкций, перил, ограждений, элементов фасадных систем. Квадратные и прямоугольные профили удобны для соединения и монтажа. Сплав АД31 после анодирования приобретает декоративный вид и долговечную защиту от атмосферной коррозии.

Пищевая промышленность

Алюминий не выделяет токсичных соединений при контакте с большинством пищевых продуктов, что делает бесшовные трубы из технического алюминия и сплавов АМц пригодными для транспортировки жидких пищевых сред. Гладкая внутренняя поверхность бесшовной трубы облегчает очистку и снижает риск накопления загрязнений.

Транспорт и машиностроение

В автомобилестроении бесшовные алюминиевые трубы применяют для систем охлаждения, кондиционирования, гидравлических и пневматических контуров. Малая масса алюминия (плотность ~ 2,7 г/см³ — втрое меньше, чем у стали) позволяет снизить общую массу транспортного средства. Для нагруженных конструкций используют трубы из дюралюминов и высокопрочных сплавов.

Системы кондиционирования и холодоснабжения

Алюминиевые трубы обладают высокой теплопроводностью (порядка 200–240 Вт/(м·К) в зависимости от сплава), что делает их эффективными в теплообменных аппаратах, конденсаторах, испарителях. Бесшовные тонкостенные трубы малого диаметра из технического алюминия широко используются в климатическом оборудовании.

Маркировка и условные обозначения

Условное обозначение холоднодеформированной трубы включает: марку сплава, обозначение состояния материала, форму сечения, размеры и номер стандарта. Примеры по ГОСТ 18475-82:

Труба АД1.Н.КР. 40×3 ГОСТ 18475-82 — труба из алюминия марки АД1, нагартованная, круглая, наружный диаметр 40 мм, толщина стенки 3 мм, немерной длины.

Труба Д1.М.КВ 40×40×3×3000 ГОСТ 18475-82 — труба из сплава Д1, отожжённая, квадратная, сторона 40 мм, стенка 3 мм, длина 3000 мм.

Труба Д1.Т.ПР 40×25×3×2000 КД ГОСТ 18475-82 — труба из сплава Д1, закалённая и естественно состаренная, прямоугольная, стороны 40 и 25 мм, стенка 3 мм, кратная длина 2000 мм.

Для прессованных труб обозначение аналогичное, но форму сечения не указывают (только для круглых), а после марки сплава при отсутствии термообработки дополнительных обозначений не ставят.

Отличия бесшовных алюминиевых труб от сварных

Визуально бесшовная и сварная алюминиевые трубы могут выглядеть похоже, поскольку шов сварной алюминиевой трубы (полученный при прессовании через комбинированную матрицу) малозаметен. Однако между ними есть принципиальные различия:

Упаковка, транспортировка и хранение

Бесшовные алюминиевые трубы в отрезках связывают в пучки не менее чем в двух местах. Каждый пучок снабжают маркировочным ярлыком с указанием марки сплава, состояния материала, размеров, номера партии и клейма ОТК. Масса пучка, как правило, не превышает нормативов, удобных для перемещения стандартными грузоподъёмными средствами.

Трубы, поставляемые в бухтах, обвязывают мягкой алюминиевой проволокой не менее чем в трёх местах. К бухте крепят ярлык с аналогичными данными.

Временную противокоррозионную защиту, упаковку, условия транспортирования и хранения регламентирует ГОСТ 9.510. Хранить трубы следует в закрытых складских помещениях, защищённых от атмосферных осадков и прямого контакта с агрессивными веществами.

Формы поставки бесшовных алюминиевых труб

Бесшовные алюминиевые трубы поставляются в следующих вариантах:

По согласованию с потребителем возможно изготовление труб с промежуточными размерами по наружному диаметру и толщине стенки, не указанными в стандартных таблицах сортамента. Поверхность труб может быть без покрытия, с анодированием или временной лакокрасочной защитой.

Теоретическая масса бесшовных алюминиевых труб

Теоретическая масса 1 м трубы, приведённая в ГОСТах, рассчитана по среднему наружному диаметру и средней толщине стенки для плотности сплава В95, равной 2,85 г/см³. Для труб из других сплавов применяют переводные коэффициенты из справочных приложений к стандартам. Фактическая масса трубы может отличаться от теоретической в пределах допусков на размеры.

Для ориентировочного расчёта массы круглой трубы используют формулу:

m = π × (D − s) × s × ρ / 1000

где m — масса 1 м трубы (кг/м), D — наружный диаметр (мм), s — толщина стенки (мм), ρ — плотность сплава (г/см³).

Выбор бесшовной трубы для конкретной задачи

При подборе бесшовной алюминиевой трубы для конкретного применения учитывают совокупность факторов: рабочую среду (химическая активность, температура), механические нагрузки (давление, изгиб, вибрация), требования к массе конструкции, свариваемость и необходимость последующей обработки.

Для трубопроводов в агрессивных средах при умеренных нагрузках оптимальны сплавы АМц и АМг. Для нагруженных конструкций, где прочность важнее коррозионной стойкости, — дюралюмины Д1, Д16. Для строительных и декоративных задач с анодированием — АД31. Для трубопроводов с минимальными требованиями к прочности — технический алюминий АД1.

Холоднодеформированные трубы по ГОСТ 18475-82 предпочтительны, когда необходимы точные размеры, тонкие стенки и качественная поверхность. Прессованные трубы по ГОСТ 18482-2018 выбирают для бо́льших сечений и при более широком выборе сплавов.