Самые старые дошедшие до нас трубы были сделаны на о.Крит в эпоху неолита – 8 тыс. лет до н.э. из керамики.
А китайцы, начиная с 3 тысячелетия до н.э. уже использовали трубы из бамбука повсеместно, для доставки воды в жилища и полива полей.
Деревянными трубами (уже не только из бамбука) человечество пользовалось тысячелетиями. В Лондоне проработал водопровод, основанный на деревянных трубах, с XVII до XIX века, аналогичная система проработала в бостоне 150 лет.
В Петергофе деревянный водопровод для подачи воды к фонтану Самсон был демонтирован лишь недавно, а построен был 300 лет назад.
В г.Ковров (Владимирская область) коммунальные службы часто находят работающие фрагменты деревянного водопровода, явно дореволюционного периода, и, по словам специалистов, они не требуют замены.
Медные трубы делали в Древней Греции – в одном из храмов до сих пор сохранился водосток, которому 4800 лет. С изобретением бронзы трубы стали делать из неё, туристы могут увидеть фрагмент древнего Иерусалимского водопровода из таких труб, датируемого 130 г. до н.э.
Позже, в Египте и Римской империи, стали производить свинцовые и стальные трубы с паяным швом. Первые изготавливать было проще, служили они дольше, ни их можно было использовать только для технических целей: вода при контакте со свинцом становится токсичной.
С ростом урбанизации в расширяющиеся города требовалось все больше труб. Для всё большего количества транспортируемых веществ – газа, горячей, холодной воды, отвода канализационных отходов. Кроме того, большое количество жителей потребляло большое количество воды, и трубы были нужны метровых диаметров.
И промышленность ответила на это созданием трубопрокатного стана (между прочим, его проект можно найти в набросках Леонардо Да Винчи) и новыми материалами. В конце XIX века прокладывали железобетонные водопроводы с диаметром труб до 180 см.
В начале прошлого века перешли на асбестоцемент, а с 1940-х годов пластиковые трубы начали свое победное шествие. Внутридомовая канализация сейчас выполняется только с их помощью.
Среди достаточно большого разнообразия технологий экономически выгодными и наименее трудозатратными оказались лишь две, и обе выполняются с помощью трубопрокатного стана: это прокат и сварка. В результате получается два вида продукции – трубы со швом и бесшовные.
Для труб, имеющих шов, разработаны два способа соединения листа:
Сварка (может свариваться согнутый лист по длине кромки, или же свитая спиралью лента также по кромке).
Фальцовка – вместо сварки согнутую пластину «защипывают» фальцем.
Бесшовные трубы производят способами:
Прокат – при помощи прокатного стана из слитка формируют стенки трубы с отверстием в середине.
Литьё – минуя полуфабрикат-слиток, технология предполагает отливку в форму с центральным стержнем. Иногда применяют пустотелую форму, которая вращается с большой скоростью (центробежное литьё).
Заготовкой для трубы является сплошной цилиндр. Его разогревают в специальной печи с вращающимся подом до температуры пластичности металла и прокалывают пробойником Маннесмана. Полученная полая оболочка поступает на обкатную машину, которая уменьшает ее диаметр, одновременно выполняя полировку стенок.
Завершается процесс горячей обработки тонким контролем и правкой диаметра на калибровочном стане до требуемых размеров. Края трубы также подрезаются, для получения ровного края и заданной длины. Далее наносится маркировка и труба может быть отгружена потребителю.
Заготовка для изготовления сварной трубы – металлический лист. После промывки и травления он подается в трубопрокатный станок, который является комплексом агрегатов для гнутья, сварки и обрезки металла.
Лист разогревается и обкатывается роликами, приобретая форму трубы. Зачастую заготовка достигает заданного диаметра после нескольких циклов прокатки. Прокатка может осуществляться без прогрева, на холоднопрокатных станках. Так получают более гладкую поверхность стенок трубы. На месте стыка краев листа, образуется место для сварки.
Сварка может быть: кислородная; методом кузнечного соединения; электродуговая под флюсом; электроконтактная в специальном трубосварочном агрегате-ванне. Последний метод наиболее прогрессивный и качественный. Именно его используют для сварки швов труб высокого давления, предназначенных для промышленной транспортировки жидкостей и газов.
После сварки внутренняя и внешняя поверхность трубы проходит процедуру полировки, края обрезаются гидравлическим ножом.
Сварные трубы дешевле, их ассортимент намного шире (диаметр серийных изделий достигает двух метров, заказных – практически не ограничен), но надежность трубы зависит от качества сварного соединения, поэтому на производстве применяют различные методы его тестирования и контроля.
Температура нагрева металла заготовки: выше температуры реструктуризации – горячая; ниже – холодная; теплая – промежуточная.
Температура реструктуризации в металлургии рассчитывается как 0,4 от температуры, при которой металл начинает плавиться. Для стали, например, температура плавления составляет 1500оС, следовательно, температура реструктуризации равна 600оС.
Расположение пластины и прокатных валков:
Самой распространенной является продольная прокатка. Валки и ось стального листа взаимно перпендикулярны.
Если оси параллельны, то имеет место поперечная прокатка.
Для производства труб с заданными параметрами поверхности, иногда требуется её вытягивание. Тогда применяют способ косой прокатки, когда валки и ось металлического листа расположены под непрямым углом.
Материал, применяемы для изготовления трубы:
Нержавеющая сталь для транспортировки агрессивных жидкостей.
Легированная сталь для труб, испытывающих температурные перепады.
Стали марки КП (кипящие) – эксплуатируют при температурах не ниже -20оС.
Стали марки СП (спокойно кипящие) – для труб, эксплуатируемых в условиях сурового климата.