Трубы из алюминиевых сплавов

Трубы из алюминия и алюминиевых сплавов занимают одну из ведущих позиций в номенклатуре цветного металлопроката. Сочетание малой плотности (2,69–2,85 г/см³ в зависимости от марки), высокой коррозионной стойкости на воздухе и хорошей обрабатываемости делает алюминиевую трубу незаменимой во многих отраслях: от систем вентиляции и кондиционирования до авиационных конструкций. Ниже приведена подробная техническая информация, необходимая инженеру, технологу и специалисту по снабжению для грамотного выбора и заказа данного вида проката.

Классификация алюминиевых труб по способу производства

Выбор способа производства определяет механические свойства, допустимые размеры, качество поверхности и стоимость готового изделия. В Российской Федерации производство алюминиевых труб регламентируют три основных межгосударственных стандарта.

Прессованные трубы (ГОСТ 18482-2018)

Прессование (экструзия) — наиболее распространённый метод получения алюминиевых труб. Нагретую до пластического состояния заготовку продавливают через матрицу заданного профиля. ГОСТ 18482-2018 «Трубы прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия» (действует взамен ГОСТ 18482-79) регламентирует весь сортамент прессованных труб.

Прессованные трубы выпускают в наибольшем разнообразии марок и размеров. По форме сечения они бывают круглыми (тонкостенными — с толщиной стенки до 5,0 мм включительно и толстостенными — свыше 5,0 мм), а также фасонными. Длина отрезков — от 1 до 6 м (немерной, мерной или кратной мерной длины с интервалом 500 мм). Трубы из технического алюминия (АД0, АД1, АД00, А5, А6, А7) и сплавов АМц, АМцС допускается изготовлять в бухтах.

Холоднодеформированные трубы (ГОСТ 18475-82)

Холодная деформация (волочение, прокатка) позволяет получить трубы с более точными размерами и лучшим качеством поверхности по сравнению с прессованными. ГОСТ 18475-82 «Трубы холоднодеформированные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия» распространяется на круглые, квадратные, прямоугольные и фасонные трубы.

Круглые холоднодеформированные трубы выпускают с наружным диаметром от 6 до 120 мм и толщиной стенки от 0,5 до 5,0 мм. Квадратные и прямоугольные профили производят из сплавов АМг1, АВ, Д1 (отожжённые и нагартованные), а закалённые и естественно состаренные — из сплавов АВ и Д1. Трубы малого диаметра (до 16 мм) из марок А5, АД0, АД1, АМц, АМцС, АМг0,7, АМг1, АД31 допускается изготовлять в бухтах.

Сварные прямошовные трубы (ГОСТ 23697-79)

Сварные трубы получают непрерывной сваркой ТВЧ из лент алюминиевых сплавов. ГОСТ 23697-79 «Трубы сварные прямошовные из алюминиевых сплавов. Технические условия» регламентирует производство труб круглого сечения с наружным диаметром от 10 до 220 мм. Марки сплавов, из которых изготовляют сварные трубы: АМг2, АМг3, АМг5, Д1, Д16, АК6, ВД1. Сварной шов подлежит 100 % контролю неразрушающими методами. Длина немерных труб — от 1,5 до 11,8 м (при диаметре до 75 мм) и от 5,0 до 12,5 м (свыше 75 мм).

Следует учитывать, что алюминиевые трубы (прессованные, холоднодеформированные, сварные) не проходят гидравлических испытаний по данным ГОСТам, поэтому их назначение напрямую в качестве трубопроводов для жидкостей под давлением требует дополнительных расчётов и согласований.

Форма сечения алюминиевой трубы

Алюминиевые трубы классифицируют по форме поперечного сечения:

Круглые трубы — наиболее массовый вид продукции. Квадратные и прямоугольные сечения чаще применяют в строительных каркасах, мебельном производстве и декоративных конструкциях.

Марки алюминия и сплавов для изготовления труб

Выбор марки материала определяет прочность, коррозионную стойкость, свариваемость и область применения трубы. Марки первичного алюминия регламентирует ГОСТ 11069-2019, деформируемых сплавов — ГОСТ 4784-2019.

Трубы из технического алюминия

Алюминий марок А5, А6, А7 (ГОСТ 11069-2019), АД0, АД00, АД1 (ГОСТ 4784-2019) — мягкий, пластичный, с высокой коррозионной стойкостью и электропроводностью. Трубы из технического алюминия применяют для систем вентиляции и кондиционирования, теплообменных аппаратов, а также в пищевой промышленности.

Трубы из сплавов системы Al–Mn (марганцевых)

АМц, АМцС — сплавы с небольшим содержанием марганца (1,0–1,6 %). Обладают хорошей коррозионной стойкостью, свариваемостью и пластичностью, при этом прочность на 15–20 % выше, чем у технического алюминия. Широко используются для общепромышленных трубопроводов, систем вентиляции.

Трубы из сплавов системы Al–Mg (магналиевых)

АМг2, АМг3, АМг5, АМг6 — сплавы с содержанием магния от 1,8 до 6,3 %. С увеличением содержания магния растёт прочность, но снижается пластичность. Свариваемость хорошая. Сплавы этой группы широко применяют в судостроении и для транспортирования агрессивных сред. Сварные трубы по ГОСТ 23697-79 изготовляют из марок АМг2, АМг3 и АМг5.

Трубы из сплавов системы Al–Mg–Si

Сплав АД31 — один из самых востребованных для производства прессованных труб. Хорошо поддаётся прессованию, анодированию и сварке. В закалённом и искусственно состаренном состоянии (Т1) обеспечивает достаточную прочность для строительных и декоративных конструкций. Сплав АВ применяют для изделий, работающих при умеренных нагрузках.

Трубы из сплавов системы Al–Cu–Mg (дюралюмины)

Д1, Д16 — высокопрочные термоупрочняемые сплавы. Трубы из этих марок используют в авиастроении и ответственных конструкциях. Коррозионная стойкость ниже, чем у магналиев, поэтому при эксплуатации во влажной среде требуется защитное покрытие.

Трубы из высокопрочных сплавов

В95 (система Al–Zn–Mg–Cu), АК6 (система Al–Mg–Si–Cu) — прессованные трубы из этих марок применяют в авиационной и ракетно-космической технике. Сплав 1925 также используется для прессованных труб специального назначения.

Состояния материала и термическая обработка алюминиевых труб

Механические свойства труб определяются не только маркой сплава, но и состоянием материала после термической или механической обработки. В условном обозначении трубы состояние указывается буквой после марки сплава.

Комбинация марки и состояния определяет конечные механические свойства трубы: временное сопротивление, предел текучести и относительное удлинение. Например, для холоднодеформированных квадратных и прямоугольных труб из сплава Д1 в состоянии Т нормируется временное сопротивление не менее 390 МПа, предел текучести не менее 225 МПа и относительное удлинение не менее 12 %.

Размерный ряд алюминиевых труб

Размеры труб зависят от способа производства и регламентируются соответствующими стандартами. Ниже приведены обобщённые диапазоны для круглых труб.

По согласованию изготовителя с потребителем допускается выпуск труб с промежуточными размерами, не указанными в стандартных таблицах. Предельные отклонения в таких случаях принимаются как для ближайшего меньшего стандартного размера.

Тонкостенные и толстостенные круглые алюминиевые трубы

Для прессованных круглых труб (ГОСТ 18482-2018) принято деление: тонкостенные — с толщиной стенки до 5,0 мм включительно; толстостенные — свыше 5,0 мм. Холоднодеформированные трубы по ГОСТ 18475-82 выпускаются с толщиной стенки до 5,0 мм, поэтому относятся к тонкостенным.

Требования к качеству поверхности

На поверхности готовых труб не допускаются трещины, расслоения, пузыри и следы пережога. Допускаются незначительные поверхностные дефекты (забоины, вмятины, царапины, риски, следы зачистки), не выводящие размеры трубы за пределы допусков. Внутренняя поверхность труб должна быть чистой и свободной от посторонних включений.

Для сварных труб дополнительным требованием является зачистка наружного и контроль внутреннего грата. Допускается увеличение теоретической массы сварных труб до 1 % из-за наличия внутреннего грата.

Анодирование алюминиевых труб

При эксплуатации на открытом воздухе поверхность алюминия покрывается естественной оксидной плёнкой толщиной 5–10 нм, которая со временем может неравномерно потемнеть. Для повышения коррозионной стойкости и улучшения декоративного вида применяют электрохимическое анодирование — формирование защитной оксидной плёнки толщиной 5–25 мкм (для декоративных покрытий) или более. Анодированная поверхность приобретает повышенную твёрдость, износостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям.

Для анодирования лучше всего подходят трубы из технического алюминия (АД0, АД1) и сплавов системы Al–Mg–Si (АД31), поскольку легирующие добавки меди и кремния ухудшают качество анодного покрытия.

Области применения алюминиевых труб

Область применения труб из алюминия и алюминиевых сплавов определяется свойствами конкретной марки:

Малая плотность алюминия (примерно втрое ниже стали) и низкий коэффициент шероховатости внутренней поверхности обеспечивают снижение массы конструкций и высокую пропускную способность при транспортировании газообразных и жидких сред.

Условное обозначение алюминиевых труб

Маркировка труб содержит всю необходимую информацию для заказа. Структура обозначения различается в зависимости от стандарта.

Пример обозначения прессованной трубы (ГОСТ 18482-2018)

Труба круглая из сплава АК6, без термической обработки, наружным диаметром 80 мм, толщиной стенки 15 мм, немерной длины:

Труба АК6 80×15 ГОСТ 18482-2018

Труба в бухте из сплава АМц, наружным диаметром 20 мм, толщиной стенки 3 мм, немерной длины:

Труба АМц 20×3×БТ ГОСТ 18482-2018

Пример обозначения холоднодеформированной трубы (ГОСТ 18475-82)

Труба из алюминия АД1, нагартованная, круглая, диаметром 40 мм, толщиной стенки 3 мм, немерной длины:

Труба АД1.Н.КР 40×3 ГОСТ 18475-82

Труба из сплава Д1, отожжённая, квадратная, со стороной 40 мм, толщиной стенки 3 мм, длиной 3000 мм:

Труба Д1.М.КВ 40×40×3×3000 ГОСТ 18475-82

Пример обозначения сварной трубы (ГОСТ 23697-79)

Труба из сплава Д16, закалённая и естественно состаренная, наружным диаметром 40 мм, толщиной стенки 2 мм, немерной длины:

Труба Д16.Т 40×2 ГОСТ 23697-79

Маркировка, упаковка и условия поставки

Трубы, изготовляемые в отрезках, связывают в пучки. К каждому пучку крепится ярлык с указанием марки алюминия или сплава, состояния материала, размеров трубы, номера партии и клейма отдела технического контроля.

Трубы, изготовляемые в бухтах, связывают не менее чем в трёх местах мягкой алюминиевой проволокой. Бухты также снабжаются ярлыком с полной маркировкой.

Каждая партия сопровождается документом о качестве, содержащим: наименование предприятия-изготовителя, марку сплава, состояние материала, размеры, номер партии и результаты испытаний.

Рекомендации по выбору алюминиевой трубы

При оформлении заказа укажите: марку сплава, требуемое состояние материала, форму сечения (круглая, квадратная, прямоугольная), наружный диаметр (или размеры сторон) и толщину стенки, длину (мерная, кратная мерная или немерная), количество. Это позволит оперативно подобрать нужную продукцию из ассортимента алюминиевого проката и избежать ошибок при поставке.

Для конструкций общего назначения (строительство, мебель, вентиляция) оптимальны трубы из сплава АД31 в состоянии Т1 — они сочетают достаточную прочность, хорошую свариваемость и пригодность к анодированию. Для нагруженных конструкций в агрессивных средах выбирают магналиевые сплавы (АМг3–АМг6). Для авиационных и иных ответственных применений — дюралюмины Д16 или высокопрочные сплавы В95.