Алюминиевая труба: виды и применение¶

Алюминиевая труба — это полое изделие постоянного или переменного сечения, изготовленное из алюминия и его сплавов, используемое для транспортировки жидкостей и газов, в качестве конструкционного элемента, а также в электротехнике и теплообменном оборудовании.

¶История

Промышленное производство алюминиевых труб началось в конце XIX века, вскоре после открытия электролитического способа получения алюминия (1886 год). В России первые алюминиевые трубы были получены методом прессования на Колчугинском заводе в начале XX века. Активное развитие технологий производства пришлось на 1930-е годы, что было связано с потребностями авиастроения. В 1950—1960-е годы, с развитием атомной и космической промышленности, началось освоение сварных тонкостенных труб и изделий сложной конфигурации.

¶Классификация

Алюминиевые трубы классифицируются по нескольким основным признакам.

¶По способу производства

Прессованные (бесшовные) — получают горячим прессованием (экструзией) слитка через матрицу. Обладают высокой прочностью и герметичностью. Диаметр обычно от 6 до 450 мм, толщина стенки — от 0,5 до 50 мм.
Сварные — изготавливают из листовой ленты (штрипса) с последующей сваркой продольного шва (аргонодуговой, плазменной, лазерной или высокочастотной). Толщина стенки может быть минимальной (до 0,3 мм), что снижает вес и стоимость изделия.
Холоднодеформированные (тянутые) — получают волочением или холодной прокаткой заготовки, что обеспечивает высокую точность геометрических размеров и чистоту поверхности.

¶По форме сечения

Круглые — наиболее распространённый тип, используемый для трубопроводов.
Профильные — квадратные, прямоугольные, овальные и фасонные (каплевидные, трапециевидные). Применяются преимущественно в строительстве и машиностроении как конструктивные элементы.

¶По состоянию материала

По состоянию материала (нагартовке) трубы делят на отожжённые (мягкие, обозначение «М»), полунагартованные («П») и нагартованные («Н»). Степень нагартовки определяет прочность и пластичность: нагартованные трубы прочнее, но менее пластичны.

¶Материалы и сплавы

Для производства труб используют как технический алюминий марок АД0, АД1, А5, так и деформируемые алюминиевые сплавы. Наиболее распространённые сплавы:

АМг2, АМг3, АМг5 (система алюминий—магний) — обладают высокой коррозионной стойкостью и свариваемостью, применяются в судостроении, пищевой промышленности, cryogenic технике.
АМц (алюминий—марганец) — отличается хорошей пластичностью и коррозионной стойкостью, используется для радиаторов и теплообменников.
Д1, Д16, В95 (система алюминий—медь—магний) — высокопрочные сплавы, применяются в авиации; трубы из них требуют защиты от коррозии.
АД31, АД33 (система алюминий—магний—кремний) — среднепрочные сплавы с хорошей обрабатываемостью, широко используются в строительстве.

¶Характеристики и свойства

Основные характеристики алюминиевых труб включают:

Плотность — около 2,7 г/см³, что примерно в три раза легче стали.
Коррозионная стойкость — алюминий образует на поверхности плотную оксидную плёнку, защищающую металл от дальнейшего окисления. Это позволяет использовать трубы без дополнительных защитных покрытий в атмосферных условиях и в контакте с большинством органических кислот.
Теплопроводность — 190—230 Вт/(м·К), что примерно в 4 раза выше, чем у стали.
Электропроводность — составляет около 60 % от проводимости меди, что делает трубы пригодными для использования в качестве токопроводящих шин.
Пластичность — алюминий легко гнётся и обрабатывается резанием, что упрощает монтаж.

Ограничения связаны с относительно невысокой механической прочностью (предел текучести отожжённого алюминия — около 30—50 МПа) и низкой жаропрочностью: при нагреве выше 150—200 °C прочность существенно снижается.

¶Применение

Алюминиевые трубы находят применение в различных отраслях промышленности.

¶Строительство и архитектура

Из алюминиевых профильных труб изготавливают несущие конструкции лёгких зданий, оконные и дверные переплёты, фасадные системы, ограждения, лестницы. Благодаря малому весу и коррозионной стойкости они не требуют окраски и обслуживания в течение десятилетий.

¶Машиностроение и транспорт

В автомобилестроении трубы используются для систем охлаждения, кондиционирования и пневмосистем. В авиации из высокопрочных сплавов делают элементы планера, топливопроводы и гидросистемы. В судостроении трубы из АМг применяются для трубопроводов морской воды и топлива.

¶Энергетика и теплообменное оборудование

Благодаря высокой теплопроводности алюминиевые трубы применяются в радиаторах отопления, испарителях и конденсаторах холодильных установок, теплообменниках. В электроэнергетике трубы используют как шины для распределительных устройств.

¶Нефтегазовая и химическая промышленность

Для транспортировки агрессивных сред применяют трубы из алюминия с защитным анодным оксидированием (анодированием). В нефтяной отрасли алюминиевые трубы используют при бурении — для обсадных колонн в геологоразведке.

¶Бытовая техника и мебель

Трубы малого диаметра применяются в производстве складной мебели, каркасов, штанг, а также в качестве корпусов бытовых приборов.

¶Стандарты и маркировка

В России производство алюминиевых труб регламентируется ГОСТ 18475-82 (прессованные трубы из алюминия и алюминиевых сплавов), ГОСТ 23616-79 (сварные трубы) и ГОСТ 23786-79 (холоднодеформированные). Маркировка включает обозначение сплава, состояние материала, размеры и номер стандарта, например: «Труба Д16Т 50×5 ГОСТ 18475-82».

¶Достоинства и недостатки

К достоинствам алюминиевых труб относят малый вес, высокую коррозионную стойкость в атмосферных условиях, хорошую теплопроводность, технологичность при монтаже и переработке (высокий уровень вторичной переработки). Недостатки — сравнительно невысокая механическая прочность (по сравнению со сталью), низкая жаропрочность, склонность к электрохимической коррозии при контакте с другими металлами (например, медью или сталью) в присутствии электролита, а также относительно высокая стоимость по сравнению с трубами из чёрных металлов.

¶Источники

ГОСТ 18475-82 «Трубы прессованные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия».
Алюминиевые сплавы: состав, свойства, применение / под ред. И. Н. Фридляндера. — М.: Металлургия, 1979.
ГОСТ 23616-79 «Трубы сварные из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия».
Белов В. Д. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. — М.: МИСиС, 2008.