Овальные трубы из стали 20: сортамент и применение
Овальные трубы из стали 20 — профильный металлопрокат с некруглым поперечным сечением, изготавливаемый из конструкционной углеродистой качественной стали. Материал 20 относится к группе нелегированных сталей с содержанием углерода 0,17–0,24 %, что обеспечивает оптимальное сочетание прочностных характеристик и технологической пластичности. Профиль овального сечения формируется методом холодной деформации круглой трубной заготовки на профилегибочных станах, после чего изделие проходит калибровку и термическую нормализацию для снятия внутренних напряжений.
Геометрические параметры овальных труб регламентируются ГОСТ 8642-68 и ГОСТ 8639-82 в части предельных отклонений. Основными размерными характеристиками выступают большая (A) и малая (B) оси овального сечения, а также толщина стенки (S). Сортамент охватывает изделия с большой осью от 6 до 90 мм, малой осью от 3 до 42 мм и толщиной стенки 0,5–5,0 мм. Длина мерных отрезков составляет 4,5–12,5 м, допускается поставка немерной длины в пределах 1,5–12,5 м.
Механические свойства и структура
Сталь 20 в состоянии поставки характеризуется феррито-перлитной структурой с твердостью 131–163 HB. Предел текучести материала составляет не менее 245 МПа, временное сопротивление разрыву — 410–530 МПа, относительное удлинение после разрыва — не менее 24 %. Ударная вязкость KCU при температуре +20 C достигает 59 Дж/см. Материал сохраняет работоспособность в интервале температур от –40 до +425 C, что позволяет применять овальные трубы в системах, эксплуатируемых в условиях умеренного климата.
Химический состав стали 20 нормируется ГОСТ 1050-2013 и включает следующие легирующие и примесные элементы:
- углерод (C) — 0,17–0,24 %;
- кремний (Si) — 0,17–0,37 %;
- марганец (Mn) — 0,35–0,65 %;
- хром (Cr) — не более 0,25 %;
- медь (Cu) — не более 0,30 %;
- мышьяк (As) — не более 0,08 %;
- сера (S) и фосфор (P) — не более 0,040 % и 0,035 % соответственно.
Технологические характеристики
Овальные трубы из стали 20 обладают хорошей свариваемостью без ограничений: сварные соединения, выполненные методами ручной дуговой, аргонодуговой или контактной сварки, не требуют предварительного подогрева при толщине стенки до 10 мм. Материал пригоден для горячей и холодной механической обработки — резки, гибки, штамповки, высадки. Коэффициент линейного расширения стали 20 составляет 11,1 10 1/C, модуль упругости — 206 ГПа.
Для защиты от коррозии при транспортировке и хранении трубы могут подвергаться консервационной смазке или оцинкованию. Оцинкованные овальные трубы из стали 20 применяются в конструкциях, эксплуатируемых на открытом воздухе, где требуется повышенная стойкость к атмосферному воздействию.
Применение овальных труб из стали 20
Овальный профиль обеспечивает повышенную жесткость на изгиб в одной из плоскостей по сравнению с круглой трубой равной площади сечения. Это свойство определяет использование овальных труб в качестве несущих элементов строительных металлоконструкций, элементов ограждений, перильных ограждений лестничных маршей, опорных стоек и рамных конструкций. В машиностроении овальные трубы применяются для изготовления каркасов кузовов специальной техники, элементов сельскохозяйственных машин, рукояток инструмента и деталей мебельной фурнитуры.
В системах вентиляции и кондиционирования овальные воздуховоды из стали 20 обеспечивают снижение аэродинамического сопротивления и уменьшение габаритной высоты канала по сравнению с круглыми воздуховодами эквивалентной пропускной способности. В автомобилестроении овальные трубы используются для выпускных трактов и элементов выхлопных систем, работающих при температуре до 400 C.
| Размер A B, мм | Толщина стенки S, мм | Масса 1 м, кг | Момент сопротивления Wx, см | Момент сопротивления Wy, см |
|---|---|---|---|---|
| 20 10 | 1,0 | 0,423 | 0,312 | 0,198 |
| 30 15 | 1,5 | 0,847 | 1,024 | 0,587 |
| 40 20 | 2,0 | 1,510 | 2,486 | 1,384 |
| 60 30 | 2,5 | 2,890 | 7,214 | 3,892 |
| 80 40 | 3,0 | 4,710 | 15,842 | 8,476 |
Нормативная документация и контроль качества
Овальные трубы из стали 20 поставляются в соответствии с требованиями ГОСТ 8642-68 «Трубы стальные овальные. Сортамент». Приемка и методы испытаний регламентируются ГОСТ 10692-2015. Каждая партия труб сопровождается сертификатом качества, содержащим данные о химическом составе, результатах механических испытаний и гидравлических испытаний. Контроль геометрических параметров осуществляется с применением штангенциркуля и микрометра, проверка кривизны — поверочной линейкой.
Допускаемые отклонения по размерам овального сечения составляют 1 % для большой оси и 1,5 % для малой оси при размерах до 30 мм. Овальность (разность между максимальным и минимальным наружным диаметром в одном сечении) не должна превышать 2 % от номинального размера. Кривизна трубы на 1 м длины — не более 1,5 мм для труб с толщиной стенки до 2 мм и не более 1,0 мм для труб с большей толщиной стенки.
Вопросы и ответы
Какая максимальная длина овальных труб из стали 20 поставляется?
Мерная длина составляет 4,5–12,5 м. Допускается поставка немерной длины в пределах 1,5–12,5 м с количеством труб немерной длины не более 5 % от массы партии.
Подвергаются ли овальные трубы из стали 20 термической обработке?
Трубы поставляются в термически обработанном состоянии (нормализация) или без термической обработки по согласованию с заказчиком. Нормализация снимает внутренние напряжения, возникшие при холодном профилировании, и обеспечивает стабильность механических свойств.
Возможна ли сварка овальных труб из стали 20 без подогрева?
Да, сталь 20 относится к хорошо свариваемым материалам. Сварка выполняется без предварительного подогрева при толщине стенки до 10 мм. Рекомендуемые способы — ручная дуговая сварка электродами типа Э42А, аргонодуговая сварка неплавящимся электродом с присадочной проволокой Св-08Г2С.
Для каких климатических условий предназначены овальные трубы из стали 20?
Материал сохраняет ударную вязкость не менее 29 Дж/см при температуре –40 C, что позволяет применять трубы в конструкциях, эксплуатируемых в климатических зонах с умеренно холодной зимой. Для районов Крайнего Севера рекомендуется использовать стали с гарантированной хладостойкостью.
