Rury- podstawowe informacje
Podział ze względu na wykonanie końców rur
Różne zastosowania rur stalowych wymagają odpowiedniej obróbki ich końców
W związku z tym można wyróżnić następujące rodzaje:
– rury z końcami gwintowanymi: gwint rurowy (Whitwortha lub Briggsa), gwint dla rur wiertniczych (Briggsa)
– rury z końcami gładkimi – stanowi największą grupę ze względu na połączenia spawane,
– rury z końcami kielichowymi – stosowane coraz rzadziej, głównie w rurach przewodowych),
– rury z obrzeżami do kołnierzy luźnych (stosowane coraz rzadziej ze względu na powszechność spawania).
Najpopularniejsze wymiary rur stalowych
Do podstawowych wymiarów rur stalowych zalicza się średnicę zewnętrzną i grubość ścianki rury. Są to parametry znormalizowane ze względu na przeznaczenie oraz technologię produkcji. Średnica wewnętrzna rury jest funkcją podstawowych wymiarów.
Wymiary poszczególnych rur stworzone są według ustalonego systemu, gdzie średnice zewnętrzne powiązane są z zakresem grubości ścianek rur. Całość musi być dostosowana do określonego przeznaczenia. Pod uwagę brana jest również opłacalność produkcji i stosowania rur.
Jako pierwsze usystematyzowane zostały wymiary rur przewodowych. Pozostałe rodzaje rur uzależnione były od przewodowych, ponieważ były wytwarzane na tych samych maszynach.
W Wielkiej Brytanii wymiary asortymentu rur przewodowych zostały uporządkowane po wprowadzeniu gwintu Whitwortha z kątem zarysu 55o. Obecnie w Europie stosuje się rury określone według zasad wprowadzonych właśnie w Wielkiej Brytanii.
W USA przyjęto normy wprowadzone przez American Petroleum Institute. Rury przewodowe i wiertnicze zostały uporządkowane w oparciu o gwint Briggsa o kącie zarysu 600. Rury wiertnicze według API zostały przyjęte na całym świecie.
W Polsce przyjęto zakres średnic dla asortymentu rur przystosowanych do gwintowania w oparciu o gwint Whitwortha. Grubość ścianek rur przystosowana jest dla nacięcia gwintu. Ze względu na konieczne siły do nacięcia i połączenia rur, nie stosuje się w kraju rur łączonych przez gwintowanie przy średnicach powyżej 4” (co odpowiada DN100). Średnice rur i ich grubości stosowane w połączeniach gwintowanych przedstawiono w tabeli nr 2.
Podział rur ze względu na ich przekrój poprzeczny
Ze względu na kształt poprzeczny rury można podzielić na:
– okrągłe,
– prostokątne,
– kwadratowe,
– wieloboczne,
– eliptyczne,
– kroplowe,
– inne.
Ze względu na grubości ścianek wyróżnia się następujące rodzaje rur:
– o stałej grubości ścianki,
– o zmiennej grubości ścianki,
– rury z wyciskanymi żebrami zewnętrznymi,
– rury z wyciskanymi żebrami wewnętrznymi,
– żebra walcowane, wyciskane (proste, igłowe, spiralne)
– żebra nawijane i przyspawane z taśm.
Podzial rur ze wzgledu na rodzaj ochronnego pokrycia powierzchni
Zdecydowana większość rur produkowana jest bez pokrycia ochronnego. Do tej grupy zalicza się rury czarne i białe.
Rury czarne stanowią najszerszy produkowany asortyment. Ich powierzchnia pokryta jest cienką powłoką tlenków, zgorzeliny. Może tu wystąpić także cienka warstewka rdzy. Są zabezpieczane przed korozją po wykonaniu instalacji lub też pracują bez powłok malarskich jak rury w kotłach ze względu na temperatury.
Rury białe to najczęściej rury konstrukcyjne o wysokich wymaganiach co do jakości powierzchni. Są obrabiane na zimno, obróbka cieplna jest możliwa w atmosferze ochronnej, natomiast po obróbce wymagają czyszczenia. Rury białe mogą być pokrywane smarami ochronnymi.
W zależności od rodzaju powłoki ochronnej wyróżnia się dwa rodzaje rur:
– rury z powłokami ochronnymi metalicznymi – są to w większości rury cynkowane wykorzystywane w instalacji ciepłej i zimnej wody. Rury tego typu narażone są na korozyjne własności wody i często pokrywane są podwójną powłoką cynkowaną. Wykorzystuje się też pokrycia innymi metalami – szczególnie do rur znajdujących zastosowanie dla potrzeb przemysłu.
– rury z powłokami niemetalicznymi (emaliowane, lakierowane czy też powlekane asfaltem). Rury emaliowane wykorzystywane są głównie w przemyśle chemicznym. Rury powlekane asfaltem posiadają najczęściej duże średnice i znajdują zastosowanie w budowie rurociągów dalekosiężnych wody, gazu czy też ropy.
Wyróżnia się ponadto rury z wykładzinami ochronnymi: ceramicznymi, z mas plastycznych (guma, PVC), a także rury platerowane pokryte powłoką metalu o wysokiej odporności. Zastosowania wykładzin ochronnych z ceramiki lub gumy wymagają rury poddawane silnemu ścieraniu, które występuje np. w transporcie mieszaniny wody i kwarcu. Rury platerowane oraz rury z wykładzinami z tworzyw sztucznych wykorzystuje się przede wszystkim w przemyśle chemicznym. Pozwala to na zmniejszenie zużycia stali odpornych na korozję, a także zminimalizowanie kosztów instalacji i wydłużenie jej żywotności.
Podział rur ze względu na technologię wykonania
Biorąc pod uwagę technologię wykonania, można wyróżnić dwie zasadnicze grupy rur stalowych: rury bez szwu i rury ze szwem. Każdą z tych grup charakteryzują również określone metody wytwarzania (produkcja na gorąco/na zimno).
Rury bez szwu to rury walcowane czy też ciągnione na zimno lub na gorąco. Rury bez szwu mogą być produkowane przy średnicach do 508 mm. Rury bez szwu w przedziale średnic 500-800 mm są rzadko produkowane. Natomiast powyżej 800 mm średnicy dostępne są wyłącznie rury ze szwem. Taki stan rzeczy spowodowany jest tym, że na rynku istnieje małe zapotrzebowanie na rury bez szwu o dużych średnicach. Również technologia produkcji rur ze szwem jest coraz doskonalsza.
Rury produkowane metodami walcowania lub ciągnione na gorąco mają minimalne średnice zewnętrzne w wysokości 20 mm. Posiadają mniejszą dokładność wymiarową i gorszą powierzchnię zewnętrzną.
Mniejszy zakres średnic zewnętrznych posiadają rury walcowane lub ciągnione na zimno. Wymiary średnic wynoszą od 3 mm do około 200 mm. Cechują się natomiast mniejszymi grubościami ścianek, których nie można uzyskać podczas produkcji na gorąco. Zachowana jest dużo wyższa dokładność wymiarowa oraz jakość powierzchni. Mogą osiągać ponadto wyższe własności mechaniczne pod wpływem działania zgniotu na zimno
Rury ze szwem można podzielić ze względu na stosowaną technologię produkcji. Wyróżnia się rury zgrzewane (elektrycznie: oporowo lub indukcyjnie), a także rury spawane (np. łukiem elektrycznym w osłonie argonu czy tez wodoru).
Rury ze szwem wzdłużnym posiadają małe średnice, natomiast rury ze szwem spiralnym wytwarzane są o dużych średnicach. Rury ze szwem mogą być poddawane dalszej obróbce plastycznej lub też usunięciu wypływki jak rury zgrzewane.
Początki produkcji rur stalowych
Produkcja rur do XIX w. opierała się głównie na metalach miękkich i plastycznych, był to głównie ołów. Pierwszym istotnym czynnikiem dla rozwoju technologii produkcji rur stalowych stała się pierwsza w świecie instalacja dla gazu świetlnego. Wykonano ją w Londynie około 1815 roku (po okresie wojen napoleońskich). Konstrukcja wykonana została z luf karabinowych złączonych połączeniem gwintowym. Stożkowaty kształt lufy umożliwił wykonanie na cieńszym końcu gwintu zewnętrznego, a na grubszym (po stronie zamka) – wewnętrznego. Prześwit rurociągu wynosił około pół cala. Konieczność rozbudowy tego rurociągu jak też budowy nowych (w innych dzielnicach Londynu i w innych miastach) sprawiły duży wzrost zapotrzebowania na rury stalowe.
Produkcja rur zgrzewanych doczołowo, o średnicach zewnętrznych osiągających do 76 mm, została opatentowana w Wielkiej Brytanii w 1825 roku. Natomiast dzięki opatentowaniu rur zgrzewanych z nakładką w tym samym kraju w roku 1842 rozpoczęto produkcję rur o średnicach zewnętrznych do 305 mm.
W Wielkiej Brytanii zapoczątkowano także normalizację gwintów. W 1841 roku opracowano normę gwintu rurowego dla rur zgrzewanych nakładką, który obowiązuje w wielu krajach do dzisiaj z niewielkimi modyfikacjami. Gwint został nazwany od nazwiska twórcy normalizacji i jest powszechnie znany jako gwint Whitwortha. Związane z nim średnice rur obowiązują w Europie do dzisiaj (rury instalacyjne gwintowane).
W USA normalizacja gwintów i rur nastąpiła nieco później – w 1862 roku. Wprowadzono wówczas gwint stosowany do dziś pod nazwą gwintu Briggsa.
Podział rur stalowych ze względu na zastosowanie
W zależności od obowiązujących istotnych parametrów przyjmuje się następującą klasyfikację rur ze względu m.in. na:
– zastosowanie,
– sposób produkcji,
– kształt przekroju poprzecznego,
– rodzaj warstwy ochronnej i jakość powierzchni,
– obróbka końców rur,
– gatunki stali, z których są wykonane,
– zakres badań odbiorczych,
– dokładność wykonania.
| Rury przewodowe | Rury konstrukcyjne | Rury na wymienniki ciepła | Rury wiertnicze | |
| Górnictwo węgla (przewody podsadzkowe) |
Rurociągi pary, wody, powietrza, gazu, ropy itp. | Przemysł lotniczy | Rury kotłowe | Rury pompowe |
| Budowa maszyn (przewody) |
Rurociągi bliskiego zasięgu: (budownictwo, energetyka, przemysł chemiczny, górnictwo) |
Przemysł motoryzacyjny | Rury stosowane w budowie aparatury chemicznej i procesowej | Rury okładzinowe |
| Rurociągi dalekosiężne (transport ropy, gazu, wody) | Przemysł meblowy | Chłodnictwo | Rury płuczkowe | |
| Konstrukcje budowlane | Rury piekarskie | |||
| Obróbka skrawaniem | Rury mrożeniowe | |||