1. Введение
Трубы стальные профильные представляют собой металлические изделия замкнутого сечения квадратной, прямоугольной, круглой, овальной или плоскоовальной формы. Эти изделия являются одним из наиболее востребованных видов металлопроката, применяемого в строительстве металлоконструкций, машиностроении, мебельном производстве и других отраслях промышленности.
Ключевые преимущества профильных труб:
• Высокая жёсткость конструкции при меньшем расходе металла
• Удобство монтажа и соединения элементов
• Эстетичный внешний вид
• Экономичность применения
• Широкий диапазон размеров и форм
Профильные трубы обладают значительно более высокой жёсткостью по сравнению с круглыми трубами аналогичного веса, что обеспечивается наличием рёбер жёсткости. Это позволяет использовать их в качестве несущих элементов конструкций с оптимальным соотношением прочности и массы изделия.
2. Нормативная база: ГОСТ и ТУ
Основные государственные стандарты
Производство и применение профильных труб регламентируется комплексом межгосударственных и национальных стандартов, которые обеспечивают единые требования к качеству продукции на территории стран СНГ.
ГОСТ 32931-2015
«Трубы стальные профильные для металлоконструкций. Технические условия»
Основной действующий стандарт, введённый в действие с 1 сентября 2016 года. Распространяется на круглые, квадратные, прямоугольные, овальные и плоскоовальные трубы для металлоконструкций из углеродистой и низколегированной стали.
Основные положения:
• Классификация труб по классам прочности (КП205 - КП460)
• Расширенный сортамент: размеры профиля до 500 мм, толщина стенки до 22,0 мм
• Две точности изготовления: обычная и повышенная
• Требования к химическому составу, механическим свойствам и геометрическим параметрам
ГОСТ 13663-86
«Трубы стальные профильные. Технические требования»
Распространяется на профильные бесшовные и сварные трубы общего назначения из углеродистой и легированной стали. Устанавливает технические требования к качеству поверхности, механическим свойствам и методам контроля.
Области регулирования:
• Механические свойства термически обработанных труб
• Требования к качеству поверхности горячедеформированных и электросварных труб
• Допустимые дефекты и методы их устранения
• Испытания гидравлическим давлением
ГОСТ 8639-82
«Трубы стальные квадратные. Сортамент»
Определяет форму, размеры и технические требования к квадратным трубам. Распространяется на бесшовные горячедеформированные и холоднодеформированные, электросварные, электросварные холоднодеформированные, электросварные горячекалиброванные трубы, а также трубы, изготовленные методом печной сварки.
Диапазон размеров:
• Наружный размер: от 10×10 мм до 180×180 мм
• Толщина стенки: от 1,0 мм до 14,0 мм
• Длина: немерная, мерная и кратная мерной
ГОСТ 8645-68
«Трубы стальные прямоугольные. Сортамент»
Устанавливает форму и размеры прямоугольных труб. Распространяется на бесшовные горячекатаные, холоднотянутые и электросварные прямоугольные трубы.
Диапазон размеров:
• Наружные размеры: от 15×10 мм до 230×100 мм
• Толщина стенки: от 1,0 мм до 14,0 мм
• Радиус закругления углов: не более 2S (где S - толщина стенки)
Технические условия (ТУ)
Помимо государственных стандартов, производство профильных труб может осуществляться по техническим условиям (ТУ), разработанным предприятиями-изготовителями. ТУ применяются в случаях:
• Производства труб с характеристиками, не предусмотренными действующими ГОСТами
• Изготовления инновационной продукции с улучшенными свойствами
• Выполнения специальных заказов с особыми требованиями к качеству
• Применения новых технологий производства
Важно: технические условия не должны противоречить требованиям действующих государственных стандартов и должны обеспечивать не менее строгие требования к качеству продукции.
Взаимосвязь стандартов
ГОСТ 32931-2015 разработан на основе и объединяет требования ранее действовавших стандартов ГОСТ 13663, ГОСТ 8639, ГОСТ 8642, ГОСТ 8644 и ГОСТ 8645, имевших одинаковую область применения. Это обеспечивает преемственность требований и возможность использования накопленного опыта производства и применения профильных труб.
3. Классификация профильных труб
По способу производства
Бесшовные горячедеформированные
Изготавливаются методом горячей деформации цельной заготовки на прошивных и раскатных станах. Обладают повышенной прочностью и однородностью структуры металла по всему сечению.
Бесшовные холоднодеформированные
Производятся холодной прокаткой или волочением горячекатаных труб. Характеризуются высокой точностью размеров, качественной поверхностью и повышенными механическими свойствами.
Сварные (электросварные)
Формируются из стальной полосы или листа методом формовки с последующей сваркой шва. Наиболее распространённый и экономичный вид профильных труб.
Сварные холоднодеформированные
Получаются холодной деформацией сварных труб. Сочетают экономичность сварных труб с точностью размеров и качеством холоднодеформированных.
По форме профиля
Квадратные (ПК)
Трубы с равными сторонами квадратного сечения. Наиболее распространённый тип профильных труб. Размеры: от 10×10 мм до 500×500 мм.
Прямоугольные (ПП)
Трубы с прямоугольным сечением (стороны различной длины). Оптимальны для конструкций с преимущественным направлением нагрузки. Размеры: от 15×10 мм до 500×400 мм.
Круглые (К)
Трубы круглого профиля, используемые в металлоконструкциях. Диаметр: от 10 мм до 500 мм.
Овальные (ПО)
Трубы овального сечения. Применяются в специальных конструкциях и мебельном производстве. Размеры: от 20×10 мм до 180×100 мм.
Плоскоовальные (ПОА, ПОБ, ПОВ)
Трубы с плоскоовальным профилем трёх типов (А, Б, В), различающихся геометрией дуг овала. Используются в специализированных конструкциях.
По классам прочности (ГОСТ 32931-2015)
Трубы изготавливают следующих классов прочности, обозначение которых состоит из аббревиатуры КП и значения минимального предела текучести (Н/мм²):
| Класс прочности | Предел текучести, Н/мм² (не менее) | Временное сопротивление, Н/мм² (не менее) | Относительное удлинение, % (не менее) |
|---|---|---|---|
| КП205 | 205 | 330 | 24 |
| КП215 | 215 | 353 | 24 |
| КП245 | 245 | 412 | 21 |
| КП275 | 275 | 410 | 18 |
| КП290 | 290 | 510 | 18 |
| КП320 | 320 | 549 | 14 |
| КП360 | 360 | 560 | 14 |
| КП390 | 390 | 580 | 14 |
| КП420 | 420 | 490 | 14 |
| КП460 | 460 | 550 | 13 |
По точности изготовления
Согласно ГОСТ 32931-2015, трубы изготавливают двух категорий точности:
Обычная точность — стандартные предельные отклонения для массового производства
Повышенная точность (обозначение «п») — уменьшенные допуски на размеры, применяются для ответственных конструкций и точной механообработки
По состоянию поставки
Термически обработанные
Бесшовные трубы после термической обработки (нормализация, отпуск, закалка). Сварные трубы с термообработкой по всему объёму или локальной термообработкой сварного шва.
Без термической обработки
Трубы поставляются в состоянии после прокатки или сварки без дополнительной термообработки.
По длине
Профильные трубы изготавливают:
Немерной длины:
• Бесшовные горячедеформированные: от 3,0 до 12,5 м
• Бесшовные холоднодеформированные и сварные холоднодеформированные: от 1,5 до 12,0 м
• Сварные: от 3,0 до 18,0 м
Мерной длины — в пределах немерной длины по требованию заказчика
Длины, кратной мерной — в пределах немерной с припуском на каждый рез по 5 мм
4. Размеры и предельные отклонения
Основные геометрические параметры
Согласно ГОСТ 32931-2015 и ГОСТ 8639-82, 8645-68, геометрия профильных труб характеризуется следующими параметрами:
Для квадратных труб:
• A — наружный размер стороны квадрата, мм
• S — толщина стенки, мм
• Rc — радиус скругления углов профиля, мм
Для прямоугольных труб:
• A — больший наружный размер (ширина), мм
• B — меньший наружный размер (высота), мм
• S — толщина стенки, мм
• Rc — радиус скругления углов профиля, мм
Для круглых труб:
• D — наружный диаметр, мм
• S — толщина стенки, мм
Предельные отклонения размеров профиля
Предельные отклонения наружных размеров профиля зависят от способа производства и точности изготовления:
| Тип труб | Размер, мм | Обычная точность | Повышенная точность |
|---|---|---|---|
| Бесшовные горячедеформированные | Любой | ± 1,50% | ± 1,25% |
| Холоднодеформированные | До 30 включ. | ± 0,30 мм | ± 0,25 мм |
| Св. 30 до 50 включ. | ± 0,40 мм | ± 0,30 мм | |
| Св. 50 | ± 0,80% | ± 0,60% | |
| Сварные | До 30 включ. | ± 0,30 мм | ± 0,25 мм |
| Св. 30 до 50 включ. | ± 0,40 мм | ± 0,30 мм | |
| Св. 50 | ± 0,80% | ± 0,60% | |
Предельные отклонения толщины стенки
| Тип труб | Толщина стенки, мм | Обычная точность | Повышенная точность |
|---|---|---|---|
| Бесшовные горячедеформированные | Любая | +12,5% / -15,0% | +12,5% / -15,0% |
| Холоднодеформированные | До 3,5 включ. | ± 12,5% | ± 12,5% |
| Св. 3,5 | ± 12,5% | ± 10,0% | |
| Сварные | Любая | ± 10,0% | ± 10,0% |
Радиус скругления углов профиля
Для квадратных и прямоугольных труб радиус скругления углов Rc зависит от толщины стенки S:
| Толщина стенки S, мм | Радиус скругления Rc |
|---|---|
| До 3,0 включ. | Не более 2,0S |
| Св. 3,0 до 6,0 включ. | (1,6 - 2,4)S |
| Св. 6,0 до 10,0 включ. | (2,0 - 3,0)S |
| Св. 10,0 | (2,4 - 3,6)S |
Предельные отклонения формы
Криволинейность:
• На 1 м длины: обычная точность — не более 3 мм, повышенная — не более 1 мм
• Общая на всю длину: обычная точность — не более 0,2%, повышенная — не более 0,1%
Вогнутость или выпуклость сторон квадратных и прямоугольных труб:
• Для горячедеформированных: от 0,5 до 2,0 мм в зависимости от размера стороны
• Для холоднодеформированных и сварных: от 0,5 до 1,0% размера стороны
Овальность круглых труб:
• При отношении D/S ≤ 100: не более 2%
• При отношении D/S > 100: по согласованию изготовителя с заказчиком
Скручивание квадратных и прямоугольных труб:
• Для сварных и горячедеформированных: 2° на 1 м или 2,5 мм на 1 м
• Для холоднодеформированных: по согласованию сторон
Предельные отклонения длины
Для труб мерной длины и длины, кратной мерной:
• Обычная точность: +10 мм / -5 мм
• Повышенная точность: +5 мм / -3 мм
По согласованию изготовителя с заказчиком допускается изготовление труб со смещёнными предельными отклонениями, при этом поле предельных отклонений не должно превышать указанного в стандарте.
5. Калькулятор расчёта массы профильных труб
Калькулятор позволяет рассчитать теоретическую массу 1 метра профильной трубы и общую массу по заданной длине согласно ГОСТ 32931-2015.
Расчёт массы профильных труб
Примечание: Расчёт выполняется по формулам ГОСТ 32931-2015 с использованием плотности стали ρ = 7850 кг/м³. Фактическая масса может незначительно отличаться в пределах допусков стандарта.
Формулы расчёта:
• Квадратные трубы: M = 4 × (A - S) × S × ρ / 1000000
• Прямоугольные трубы: M = 2 × [(A - S) + (B - S)] × S × ρ / 1000000
• Круглые трубы: M = π × (D - S) × S × ρ / 1000000
где M — масса 1 м трубы (кг), A, B, D — размеры в мм, S — толщина стенки в мм
6. Материалы и марки стали
Общие требования к материалам
Согласно ГОСТ 32931-2015, профильные трубы изготавливают из углеродистой и низколегированной стали. Химический состав стали выбирает изготовитель с учётом обеспечения требований к механическим свойствам для требуемого класса прочности.
Основные группы сталей для производства профильных труб:
• Углеродистые стали обыкновенного качества: Ст1, Ст2, Ст3 (ГОСТ 380)
• Углеродистые качественные стали: 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 (ГОСТ 1050)
• Низколегированные конструкционные стали: 09Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 17ГС, 17Г1С (ГОСТ 19281)
• Легированные конструкционные стали: 30ХГС, 40Х, 30ХГСА (ГОСТ 4543)
Химический состав
Стандарт ГОСТ 32931-2015 не устанавливает жёстких требований к химическому составу, оставляя выбор марки стали на усмотрение изготовителя. Однако по требованию заказчика трубы могут изготавливаться с нормированием химического состава.
Важные ограничения:
• Для труб, предназначенных для горячего цинкования, по согласованию сторон массовая доля кремния должна быть ограничена (обычно не более 0,03-0,04%)
• Повышенное содержание кремния может привести к образованию толстого хрупкого цинкового покрытия
Углеродный эквивалент
По согласованию изготовителя с заказчиком углеродный эквивалент Cэкв, рассчитываемый по формуле, не должен превышать:
• 0,49% — для классов прочности до КП390 включительно
• 0,51% — для классов прочности свыше КП390
Формула расчёта углеродного эквивалента:
Cэкв = C + Mn/6 + Si/24 + Cr/5 + Ni/40 + Cu/13 + V/14 + P/2
где все элементы выражены в массовых долях (%)
Углеродный эквивалент характеризует свариваемость стали — чем меньше его значение, тем лучше свариваемость.
Типичные марки стали для различных применений
| Применение | Рекомендуемые марки стали | Класс прочности |
|---|---|---|
| Общестроительные конструкции | Ст3сп, Ст3пс, 08, 10 | КП205-КП245 |
| Несущие металлоконструкции | 09Г2, 09Г2С, 17ГС | КП275-КП320 |
| Ответственные конструкции | 10Г2С1, 17Г1С | КП320-КП390 |
| Высоконагруженные элементы | 30ХГС, 40Х | КП390-КП460 |
| Мебельное производство | 08кп, 10, Ст3сп | КП205-КП215 |
Группы труб по нормированию характеристик
Согласно ГОСТ 13663-86, в зависимости от назначения трубы изготавливают следующих групп:
Группа А
С нормированием механических свойств основного металла труб. Химический состав не контролируется.
Группа В
С нормированием химического состава стали и механических свойств основного металла труб. В условных обозначениях труб индекс группы проставляется перед маркой стали.
7. Механические свойства
Основные показатели механических свойств
Механические свойства профильных труб определяются классом прочности и способом производства. Испытания на растяжение проводятся на продольных образцах по ГОСТ 10006.
Основные механические характеристики:
• Предел текучести (σт0,5) — напряжение, при котором начинается пластическая деформация
• Временное сопротивление (σв) — максимальное напряжение, которое выдерживает материал перед разрушением
• Относительное удлинение (δ5) — способность материала к пластической деформации
• Ударная вязкость (KCV) — способность материала сопротивляться ударным нагрузкам (определяется по требованию)
Механические свойства термически обработанных труб
Для труб, подвергнутых термической обработке или изготовленных без дополнительной термообработки после прокатного нагрева (ГОСТ 13663-86):
| Марка стали | Предел текучести, Н/мм² | Временное сопротивление, Н/мм² | Относительное удлинение, % |
|---|---|---|---|
| 08, 10 | ≥ 195 | ≥ 310 | ≥ 33 |
| 15 | ≥ 215 | ≥ 340 | ≥ 27 |
| 20 | ≥ 245 | ≥ 410 | ≥ 25 |
| 25 | ≥ 275 | ≥ 450 | ≥ 23 |
| 30, 35 | ≥ 295 | ≥ 490 | ≥ 21 |
| 09Г2 | ≥ 325 | ≥ 470 | ≥ 21 |
| 09Г2С | ≥ 345 | ≥ 490 | ≥ 21 |
| 17ГС, 17Г1С | ≥ 345 | ≥ 490 | ≥ 19 |
Механические свойства электросварных труб без термообработки
Для нетермообработанных электросварных профильных труб устанавливаются отдельные нормы механических свойств, учитывающие особенности сварного соединения:
| Марка стали | Предел текучести, Н/мм² | Временное сопротивление, Н/мм² | Относительное удлинение, % |
|---|---|---|---|
| 08кп, 08пс, 08 | ≥ 195 | ≥ 315 | ≥ 20 |
| Ст3сп, Ст3пс | ≥ 225 | ≥ 370 | ≥ 18 |
| 10, 10пс | ≥ 205 | ≥ 335 | ≥ 19 |
| 09Г2С | ≥ 315 | ≥ 460 | ≥ 19 |
Важное замечание: По согласованию изготовителя с заказчиком для сварных труб, поставляемых без объёмной термической обработки, допускается снижение относительного удлинения на 10 единиц по сравнению с нормами для соответствующего класса прочности.
Испытания на ударный изгиб
По согласованию изготовителя с заказчиком основной металл и сварное соединение труб толщиной стенки 6,0 мм и более должны выдерживать испытание на ударный изгиб. Испытания проводятся по ГОСТ 9454.
Требования к ударной вязкости:
• Нормы ударной вязкости, тип образцов (KCV, KCU) и температура испытаний указываются в заказе
• Значения ударной вязкости определяются как среднеарифметическое по результатам испытаний трёх образцов
• На одном образце допускается снижение ударной вязкости не более чем на 30% согласованного значения
• Типичные температуры испытаний: -20°C, -40°C, -60°C (для конструкций, работающих в условиях низких температур)
Особенности механических свойств по способу производства
Бесшовные горячедеформированные трубы
Характеризуются наибольшей однородностью механических свойств по всему сечению. Предел текучести и временное сопротивление соответствуют значениям для исходной марки стали.
Бесшовные холоднодеформированные трубы
Обладают повышенными прочностными характеристиками за счёт наклёпа. Временное сопротивление может быть на 10-15% выше, чем у горячедеформированных труб из той же стали.
Сварные трубы с термообработкой
После термической обработки по всему объёму имеют механические свойства, близкие к свойствам бесшовных труб. Зона сварного шва не отличается по прочности от основного металла.
Сварные трубы без термообработки
Зона термического влияния сварки может иметь несколько отличающиеся свойства. Механические свойства нормируются с учётом этой особенности.
Методы контроля механических свойств
Контроль механических свойств осуществляется следующими методами:
• Испытание на растяжение — по ГОСТ 10006 на продольных образцах
• Испытание на ударный изгиб — по ГОСТ 9454
• Испытание на сплющивание — для труб круглого профиля (по требованию)
Допускается применение неразрушающих методов контроля по соответствующим техническим документам. При разногласиях в оценке результатов применяют методы, указанные в стандартах.
8. Способы производства профильных труб
Производство профильных труб осуществляется различными технологическими методами, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества. Выбор способа производства зависит от требуемых размеров, механических свойств, объёмов выпуска и области применения труб.
Бесшовные горячедеформированные трубы
Технология производства
Бесшовные горячедеформированные профильные трубы изготавливают из цельной стальной заготовки методом горячей деформации. Технологический процесс включает следующие основные этапы:
Этапы производства:
1. Подготовка заготовки — нагрев стальной круглой заготовки (слитка или блюма) до температуры 1200-1250°C в методических печах
2. Прошивка — получение полой заготовки (гильзы) на прошивных станах с использованием прошивной оправки
3. Раскатка — удлинение гильзы и уменьшение толщины стенки на автоматических или пилигримовых станах
4. Калибровка — окончательное формирование круглого профиля на калибровочных станах
5. Профилирование — придание трубе квадратной или прямоугольной формы на профилегибочных станах в горячем состоянии
6. Термообработка — нормализация или отжиг (при необходимости) для снятия внутренних напряжений и получения требуемых механических свойств
7. Правка — устранение кривизны труб на правильных машинах
8. Резка — порезка труб на мерные длины
9. Контроль качества — визуальный осмотр, контроль размеров, испытания
Преимущества:
• Высокая прочность и однородность структуры металла
• Отсутствие сварного шва, что обеспечивает равномерность свойств по всему периметру
• Возможность производства толстостенных труб (до 22 мм)
• Хорошая свариваемость и обрабатываемость
Недостатки:
• Более высокая стоимость по сравнению со сварными трубами
• Ограниченный сортамент размеров
• Менее точные геометрические размеры по сравнению с холоднодеформированными трубами
Бесшовные холоднодеформированные трубы
Технология производства
Бесшовные холоднодеформированные профильные трубы изготавливают холодной прокаткой или волочением горячекатаных бесшовных труб с последующим профилированием.
Этапы производства:
1. Подготовка исходных труб — приёмка горячедеформированных бесшовных труб-заготовок
2. Травление — удаление окалины в растворе соляной или серной кислоты
3. Промывка и нейтрализация — удаление остатков кислоты
4. Фосфатирование или омеднение — нанесение подсмазочного слоя для уменьшения трения при деформации
5. Холодная прокатка или волочение — уменьшение диаметра и толщины стенки трубы в холодном состоянии
6. Профилирование — придание трубе квадратной или прямоугольной формы на профилегибочных станах
7. Термообработка — светлый отжиг в защитной атмосфере или нормализация для снятия наклёпа
8. Правка и калибровка — окончательное формирование геометрии профиля
9. Резка и контроль — порезка на мерные длины и комплексный контроль качества
Преимущества:
• Высокая точность геометрических размеров (допуски в 1,5-2 раза меньше, чем у горячедеформированных)
• Отличное качество поверхности, отсутствие окалины
• Повышенные прочностные характеристики (на 10-15% выше)
• Хорошая чистота внутренней поверхности
• Возможность изготовления тонкостенных труб
Недостатки:
• Более высокая стоимость производства
• Ограничения по максимальным размерам профиля
• Сложность технологического процесса
Сварные (электросварные) трубы
Технология производства
Электросварные профильные трубы изготавливают из стальной горячекатаной или холоднокатаной ленты (штрипса) методом непрерывной формовки с последующей сваркой шва. Это наиболее распространённый и экономичный способ производства профильных труб.
Этапы производства:
1. Подготовка ленты — разматывание рулона стальной ленты, правка и обрезка кромок
2. Формовка профиля — последовательное формирование профиля на формовочном стане (8-16 клетей)
3. Сварка шва — соединение кромок одним из методов:
• Высокочастотная сварка (ТВЧ) — наиболее распространённый метод
• Дуговая сварка под флюсом — для толстостенных труб
• Контактная сварка — для небольших размеров
4. Удаление наружного грата — снятие наплыва металла с наружной стороны шва
5. Калибровка — окончательное формирование размеров на калибровочных клетях
6. Охлаждение — естественное или принудительное охлаждение трубы
7. Термообработка шва — локальная или по всему объёму (при необходимости)
8. Правка — устранение кривизны
9. Резка — порезка на мерные длины летучими пилами
10. Контроль качества — проверка геометрии, шва, механических свойств
Методы сварки:
• ТВЧ-сварка (высокочастотная) — нагрев кромок токами высокой частоты (200-400 кГц) с последующим сжатием. Обеспечивает высокую скорость производства (до 150 м/мин) и качественный шов
• Дуговая сварка под флюсом — применяется для труб больших размеров и толстостенных труб, обеспечивает глубокое проплавление
Преимущества:
• Экономичность производства (на 20-30% дешевле бесшовных)
• Широкий сортамент размеров
• Высокая производительность
• Хорошая повторяемость геометрических параметров
• Возможность производства труб больших размеров (до 500×500 мм)
Недостатки:
• Наличие сварного шва, который может иметь отличающиеся свойства (без термообработки)
• Необходимость контроля качества сварного соединения
• Возможное присутствие внутреннего грата
Сварные холоднодеформированные трубы
Технология производства
Сварные холоднодеформированные трубы изготавливают холодной деформацией электросварных труб-заготовок. Этот способ сочетает экономичность сварных труб с высокой точностью холоднодеформированных.
Этапы производства:
1. Подготовка труб-заготовок — электросварные трубы круглого или профильного сечения
2. Калибровка/профилирование — холодная деформация с изменением размеров или формы профиля
3. Термообработка — отжиг для снятия напряжений (при необходимости)
4. Правка и резка — окончательная обработка
5. Контроль качества
Преимущества:
• Сочетание экономичности сварных труб с точностью холоднодеформированных
• Высокое качество поверхности
• Точные геометрические размеры
• Повышенные механические характеристики
Недостатки:
• Ограничения по степени деформации
• Необходимость качественных труб-заготовок
• Сложность производства тонкостенных труб больших размеров
Термическая обработка профильных труб
Термическая обработка применяется для получения требуемых механических свойств, снятия внутренних напряжений и улучшения структуры металла.
Нормализация
Нагрев до температуры выше критической точки Ас3 (обычно 880-950°C) с последующим охлаждением на воздухе. Обеспечивает измельчение зерна и повышение прочности.
Отжиг
Нагрев до определённой температуры с последующим медленным охлаждением. Снимает внутренние напряжения, повышает пластичность, улучшает обрабатываемость.
Закалка с отпуском
Применяется для легированных сталей. Обеспечивает высокую прочность при сохранении достаточной пластичности и вязкости.
Локальная термообработка шва
Применяется для сварных труб. Нагрев зоны сварного шва для снятия напряжений и улучшения структуры металла в зоне термического влияния.
Важно: Выбор вида термообработки осуществляется изготовителем в зависимости от марки стали, способа производства труб и требуемых механических свойств. После ремонта сваркой сварного шва труб, термически обработанных по всему объёму или по сварному соединению, трубы должны быть подвергнуты повторной термической обработке.
9. Контроль качества и методы испытаний
Система контроля качества
Контроль качества профильных труб осуществляется на всех этапах производства в соответствии с требованиями ГОСТ 32931-2015, ГОСТ 13663-86 и других применяемых стандартов. Система контроля включает входной контроль сырья, операционный контроль в процессе производства и приёмочный контроль готовой продукции.
Правила приёмки
Основные положения приёмки (ГОСТ 32931-2015):
• Трубы принимаются партиями
• Партия состоит из труб одного вида, одной формы профиля, одного размера, одного класса прочности, одной марки стали и одного вида термообработки
• Количество труб в партии зависит от большего наружного размера профиля:
— До 30 мм включ.: не более 1000 шт.
— Св. 30 до 70 мм включ.: не более 500 шт.
— Св. 70 мм: не более 200 шт.
Виды испытаний и контроля
Обязательные приёмо-сдаточные испытания
| Вид контроля | Норма отбора от партии | Метод контроля |
|---|---|---|
| Испытание на растяжение | 2 трубы | ГОСТ 10006 (продольные образцы) |
| Контроль размеров и формы | 5% труб | Штангенциркуль, микрометр, калибры |
| Контроль мерной длины | 100% труб | Рулетка ГОСТ 7502 |
| Контроль параметров сварного шва | 5% труб | Визуально, измерительные инструменты |
| Визуальный контроль поверхности | 100% труб | Невооружённым глазом, без увеличительных приборов |
Дополнительные испытания (по требованию заказчика)
| Вид контроля | Норма отбора | Условия проведения |
|---|---|---|
| Контроль химического состава | 1 труба от партии | По анализу плавки (ГОСТ 7565, ГОСТ 22536) |
| Определение углеродного эквивалента | 1 труба от партии | Расчётом на основе химического состава |
| Определение относительного равномерного удлинения | 2 трубы | ГОСТ 1497 на продольных образцах |
| Испытание на ударный изгиб | 2 трубы | ГОСТ 9454, по 3 образца на температуру |
| Гидростатические испытания | 100% труб | ГОСТ 3845, выдержка не менее 5 с |
| Неразрушающий контроль сплошности | 100% труб | ГОСТ ИСО 10332 или другие методы |
| Контроль геометрических параметров фаски | 5% труб | По методике изготовителя |
Методы контроля геометрических параметров
Контроль наружных размеров профиля
Проводится штангенциркулем по ГОСТ 166, калибром-скобой по ГОСТ 18360 или микрометром по ГОСТ 6507. Для квадратных и прямоугольных труб размеры измеряются на расстоянии не менее 10 мм (2 мм для труб размером менее 20 мм) от углов профиля.
Контроль толщины стенки
Проводится микрометром по ГОСТ 6507 на участках между противоположными сторонами профиля. Для сварных и сварных холоднодеформированных труб измерения проводятся на расстоянии не менее 2S от сварного шва.
Контроль радиуса скругления углов
Проводится с помощью радиусных шаблонов или измерением расстояний между точкой пересечения продолжения боковых сторон и точками пересечения дуги скругления с прилежащими сторонами профиля. Допускается применение других методов по методике изготовителя.
Контроль отклонений формы
Криволинейность: измеряется поверочной линейкой по ГОСТ 8026 с набором щупов на участке длиной 1 м. Общая криволинейность определяется по ГОСТ 26877.
Вогнутость и выпуклость: контролируется поверочной линейкой и щупами или индикаторным глубиномером по ГОСТ 7661.
Скручивание: проводится по ГОСТ 26877.
Овальность круглых труб: рассчитывается как O = (Dmax - Dmin) × 100 / D, где Dmax и Dmin измеряются в одном сечении.
Контроль качества поверхности
Визуальный контроль качества поверхности проводится без применения увеличительных приспособлений. Глубину дефектов определяют по технической документации изготовителя.
Недопустимые дефекты поверхности:
• Трещины любого вида и размера
• Плены (закатанные в металл инородные включения)
• Рванины (разрывы металла)
• Шлаковые включения
• Закаты
• На сварном соединении: непровары, прожоги
Допустимые дефекты:
• Отдельные вмятины, риски, мелкие плены
• Рябизна
• Следы правки
• Следы отслоившейся окалины
• Тонкий слой окалины, не препятствующий визуальному контролю
• Следы зачистки несовершенств
При условии, что они не выводят толщину стенки за допустимое минимальное значение
Контроль параметров сварного шва
Для сварных и сварных холоднодеформированных труб проводится контроль следующих параметров сварного соединения:
Контролируемые параметры:
• Наружный грат: должен быть удалён. Остаток грата не более 0,5 мм при S ≤ 4 мм и не более 1,0 мм при S > 4 мм
• Утонение стенки: в месте снятия грата допускается утонение на 0,1 мм сверх минусового отклонения
• Смещение кромок: не должно выводить толщину стенки за минимальное значение
• Смещение валиков: не более 3,0 мм при S ≤ 20 мм и не более 4,0 мм при S > 20 мм (для труб, сваренных дуговой сваркой)
• Внутренний грат: допускается (удаляется по требованию заказчика)
Гидростатические испытания
По согласованию изготовителя с заказчиком трубы подвергаются испытаниям гидростатическим давлением по ГОСТ 3845 с выдержкой под давлением не менее 5 секунд. Испытательное давление рассчитывается по формулам, приведённым в стандарте, при допускаемом напряжении равном 80% предела текучести.
Неразрушающий контроль
По согласованию сторон может проводиться контроль сплошности металла неразрушающими методами:
• Для круглых труб диаметром ≥ 168,3 мм: ультразвуковой контроль по ГОСТ ИСО 10332
• Для сварных труб: контроль сплошности сварного шва
• Для других форм профиля по методике изготовителя
Документация о качестве
На принятую партию труб оформляется свидетельство о приемочном контроле типа «3.1 В» по ГОСТ 31458, которое содержит:
• Результаты всех проведённых испытаний и контроля
• Подтверждение соответствия требованиям стандарта
• Информацию о химическом составе (при необходимости)
• Данные о термообработке
По требованию заказчика могут оформляться другие типы документов о приемочном контроле согласно ГОСТ 31458.
Повторные испытания: При получении неудовлетворительных результатов хотя бы по одному из выборочных испытаний проводятся повторные испытания на удвоенной выборке труб от той же партии (исключая трубы, не выдержавшие испытаний). Удовлетворительные результаты распространяются на всю партию. При неудовлетворительных результатах повторных испытаний допускается испытание всех труб партии или её переработка.
10. Области применения профильных труб
Профильные стальные трубы благодаря своим конструктивным особенностям и широкому диапазону размеров находят применение во многих отраслях промышленности и строительства. Высокая жёсткость при оптимальном расходе металла делает их незаменимым материалом для создания прочных и экономичных конструкций.
Строительство и металлоконструкции
Каркасы зданий и сооружений
Профильные трубы широко применяются при возведении каркасов промышленных и гражданских зданий, ангаров, складских помещений, торговых центров. Квадратные и прямоугольные трубы используются в качестве колонн, балок, ригелей, ферм и других несущих элементов.
Применяемые размеры: от 80×80×4 мм до 300×300×12 мм
Классы прочности: КП275-КП390
Навесы, козырьки, павильоны
Лёгкие навесные конструкции, остановочные павильоны, навесы над входными группами, автомобильные навесы изготавливаются из профильных труб малых и средних размеров.
Применяемые размеры: от 40×40×2 мм до 80×80×4 мм
Классы прочности: КП205-КП275
Ограждающие конструкции
Заборы, ограды, перила, балконные ограждения, лестничные марши изготавливаются из профильных труб различных размеров. Использование труб прямоугольного сечения позволяет создавать эстетически привлекательные и прочные ограждения.
Применяемые размеры: от 20×20×1,5 мм до 60×40×3 мм
Классы прочности: КП205-КП245
Каркасы рекламных конструкций
Билборды, рекламные щиты, световые короба, стойки для наружной рекламы создаются на основе профильных труб, обеспечивающих необходимую прочность и долговечность при работе в условиях ветровых нагрузок.
Применяемые размеры: от 60×60×3 мм до 120×120×5 мм
Классы прочности: КП245-КП290
Машиностроение и производство оборудования
Рамы и каркасы машин и оборудования
Профильные трубы используются для изготовления рам станков, транспортёров, подъёмно-транспортного оборудования, каркасов промышленных установок. Высокая жёсткость обеспечивает точность работы оборудования.
Применяемые размеры: от 50×50×3 мм до 150×150×8 мм
Классы прочности: КП275-КП390
Стеллажи и складское оборудование
Стеллажные системы, паллетные стеллажи, полочные конструкции для складов и торговых залов. Профильные трубы обеспечивают необходимую грузоподъёмность при минимальном весе конструкции.
Применяемые размеры: от 40×40×2 мм до 100×100×4 мм
Классы прочности: КП245-КП320
Автомобильная промышленность и транспорт
Каркасы кузовов и прицепов
Силовые элементы кузовов грузовых автомобилей, каркасы прицепов и полуприцепов, фургонов изготавливаются из профильных труб, обеспечивающих требуемую прочность при минимальном весе.
Применяемые размеры: от 60×40×3 мм до 100×60×4 мм
Классы прочности: КП290-КП360
Багажники, лестницы, силовые обвесы
Автомобильные багажники, экспедиционные багажники для внедорожников, силовые бамперы, кенгурятники, подножки изготавливаются из профильных труб малых и средних размеров.
Применяемые размеры: от 25×25×2 мм до 50×50×3 мм
Классы прочности: КП245-КП290
Мебельное производство
Каркасы мебели
Офисная мебель, стеллажи, металлические кровати, столы, стулья, торговое оборудование. Профильные трубы малых размеров с высоким качеством поверхности и точными геометрическими параметрами обеспечивают эстетичный внешний вид изделий.
Применяемые размеры: от 15×15×1,5 мм до 40×40×2 мм
Классы прочности: КП205-КП245
Требования: холоднодеформированные трубы повышенной точности с качественной поверхностью
Сельское хозяйство
Теплицы и парники
Каркасы теплиц различных типов (арочных, двускатных, односкатных), зимних садов. Оцинкованные профильные трубы обеспечивают долговечность конструкций в условиях повышенной влажности.
Применяемые размеры: от 20×20×1,5 мм до 40×40×2 мм
Классы прочности: КП205-КП245
Защита: горячее цинкование или порошковая окраска
Сельскохозяйственное оборудование
Рамы сельскохозяйственных машин, ангары для техники, кормовые столы, стойловое оборудование изготавливаются из профильных труб средних размеров.
Применяемые размеры: от 40×40×2 мм до 80×80×4 мм
Классы прочности: КП245-КП290
Благоустройство и малые архитектурные формы
Детские и спортивные площадки
Каркасы детских игровых комплексов, качели, турники, уличные тренажёры, ворота для мини-футбола, баскетбольные стойки изготавливаются из профильных труб с антикоррозионным покрытием.
Применяемые размеры: от 40×40×2 мм до 80×80×4 мм
Классы прочности: КП245-КП290
Беседки, перголы, навесы
Малые архитектурные формы для благоустройства территорий, садовая мебель, декоративные ограждения, скамейки, урны изготавливаются из профильных труб различных размеров.
Применяемые размеры: от 20×20×1,5 мм до 60×60×3 мм
Классы прочности: КП205-КП275
Прочие области применения
Системы вентиляции
Воздуховоды прямоугольного сечения для систем промышленной вентиляции и кондиционирования
Дымоходы
Дымоотводящие трубы квадратного и прямоугольного сечения для печей и котельных
Строительные леса
Элементы инвентарных строительных лесов, подмостей, опалубочных систем
Ворота и роллеты
Рамы откатных и распашных ворот, направляющие для роллетных систем
Важные рекомендации по применению:
• Для конструкций, работающих на открытом воздухе, рекомендуется применение труб с антикоррозионным покрытием (цинкование, окраска)
• Для ответственных несущих конструкций следует использовать трубы повышенной точности с нормированными механическими свойствами
• При выборе размеров и толщины стенки необходимо проводить расчёт на прочность и жёсткость в соответствии с действующими строительными нормами
• Для сварных конструкций рекомендуется применение труб с ограниченным углеродным эквивалентом для обеспечения хорошей свариваемости
• В условиях низких температур (ниже -40°C) следует применять трубы с нормированной ударной вязкостью при соответствующей температуре испытаний
Приобретите профильные трубы в нашем каталоге
Широкий ассортимент профильных труб
В нашем каталоге представлены все виды профильных труб согласно ГОСТ 32931-2015, ГОСТ 8639-82 и ГОСТ 8645-68:
Наши преимущества
Быстрая доставка
По всей России, оптимальные сроки
Гарантия качества
Вся продукция сертифицирована
Выгодные цены
Оптовые и розничные поставки
Консультации
Поможем подобрать нужные трубы
11. Часто задаваемые вопросы
ГОСТ 32931-2015 является современным межгосударственным стандартом, объединяющим требования к профильным трубам различных форм (квадратные, прямоугольные, круглые, овальные, плоскоовальные) и заменяющим комплекс ранее действовавших стандартов, включая ГОСТ 8639-82 и ГОСТ 8645-68. Основные отличия:
• ГОСТ 32931-2015 вводит классификацию по классам прочности (КП205-КП460)
• Расширенный сортамент размеров (до 500 мм и толщина стенки до 22 мм)
• Две точности изготовления: обычная и повышенная
• Дополнительные требования к углеродному эквиваленту, ударной вязкости
• Возможность изготовления труб с очищенной поверхностью и консервационным покрытием
Трубы, изготовленные по ГОСТ 8639-82, соответствуют требованиям ГОСТ 32931-2015 при условии выполнения установленных в нём технических требований.
Выбор между бесшовными и сварными трубами зависит от конкретных условий применения:
Бесшовные трубы рекомендуются:
• Для ответственных конструкций с высокими нагрузками
• При работе под давлением
• В условиях циклических нагрузок
• Когда требуется максимальная однородность свойств по периметру
Сварные трубы подходят:
• Для большинства металлоконструкций (каркасы зданий, ограждения)
• Когда важна экономичность (на 20-30% дешевле)
• Для изделий больших размеров (свыше 200 мм)
• При работе в статических условиях нагружения
Современные технологии высокочастотной сварки обеспечивают высокое качество сварного шва, сопоставимое с основным металлом, особенно после термообработки.
Расчёт толщины стенки профильной трубы производится на основании требований строительных норм (СП 16.13330, СП 294.1325800) и зависит от:
• Величины расчётных нагрузок (постоянных, временных, особых)
• Схемы работы элемента (растяжение, сжатие, изгиб, кручение)
• Длины элемента и условий закрепления концов
• Класса прочности стали (предел текучести)
• Требований по жёсткости и предельным прогибам
Общий алгоритм расчёта:
1. Определение расчётной схемы и нагрузок
2. Вычисление внутренних усилий (изгибающих моментов, продольных и поперечных сил)
3. Подбор сечения по условиям прочности: σ = N/F + M/W ≤ Ry
4. Проверка устойчивости сжатых элементов
5. Проверка жёсткости (прогибов)
Для типовых конструкций можно использовать рекомендации нормативных документов или готовые таблицы подбора сечений. Для ответственных конструкций необходим полный расчёт специалистом.
Необходимость антикоррозионной защиты зависит от условий эксплуатации:
Обязательная защита требуется:
• Для конструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе
• В условиях повышенной влажности
• При воздействии агрессивных сред
• В прибрежных зонах (морской климат)
Виды защиты:
• Грунтование + окраска эмалями (срок службы 5-10 лет)
• Горячее цинкование (срок службы 15-25 лет)
• Порошковая окраска (срок службы 10-15 лет)
• Комбинированная защита: цинкование + окраска (максимальная долговечность)
Для конструкций внутри отапливаемых помещений защита может не требоваться, но рекомендуется в эстетических целях. Перед нанесением покрытия необходимо удалить окалину, ржавчину, обезжирить поверхность.
Для производства профильных труб согласно ГОСТ 32931-2015 применяются углеродистые и низколегированные стали. Выбор марки определяется требуемым классом прочности:
Для КП205-КП245: Ст3сп, Ст3пс, 08кп, 08, 10, 15, 20
Для КП275-КП320: 09Г2, 09Г2С, 17ГС, 25, 30
Для КП360-КП460: 10Г2С1, 17Г1С, 30ХГС, 40Х
Химический состав конкретной марки стали контролируется только при изготовлении труб группы В (с нормированием химсостава). Для труб группы А гарантируются только механические свойства, соответствующие заказанному классу прочности.
Для труб, предназначенных для горячего цинкования, по согласованию ограничивается массовая доля кремния (обычно не более 0,03-0,04%) для предотвращения образования хрупкого покрытия.
Да, профильные трубы хорошо свариваются между собой и с другими стальными элементами. Для обеспечения качественного сварного соединения необходимо соблюдать следующие рекомендации:
Подготовка к сварке:
• Очистка кромок от загрязнений, окалины, ржавчины, масла
• Разделка кромок при толщине стенки более 4 мм
• Обеспечение правильного зазора и совпадения осей
Методы сварки:
• Ручная дуговая сварка покрытыми электродами (РДС)
• Полуавтоматическая сварка в среде защитных газов (MIG/MAG)
• Аргонодуговая сварка (TIG) для тонкостенных труб
Важные моменты:
• Для труб из низколегированных сталей и классов прочности выше КП320 рекомендуется предварительный подогрев до 100-150°C
• Углеродный эквивалент Cэкв не должен превышать 0,49-0,51% для обеспечения хорошей свариваемости
• После сварки ответственных конструкций проводится контроль качества швов (визуальный, ультразвуковой)
Профильные трубы имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с другими видами металлопроката:
По сравнению с круглыми трубами:
• Более высокая жёсткость на изгиб (в 1,5-2 раза при равном весе)
• Удобство соединения элементов (плоские поверхности для сварки, болтовых соединений)
• Рациональное использование пространства в конструкциях
• Эстетичный внешний вид
По сравнению с двутаврами и швеллерами:
• Замкнутое сечение обеспечивает высокую жёсткость на кручение
• Меньший вес при сопоставимой прочности (на 15-25%)
• Лучшая коррозионная стойкость (нет труднодоступных полостей)
• Более простая обработка и соединение
По сравнению с уголками:
• Значительно более высокая жёсткость
• Большая несущая способность при меньшем расходе металла
• Меньшая трудоёмкость изготовления конструкций
Экономический эффект: Применение профильных труб вместо традиционных видов проката позволяет снизить металлоёмкость конструкций на 20-40% при сохранении требуемой несущей способности.
