Трубы Ст35
Трубы Ст35: технические характеристики, стандарты и применение в электротехнике и энергетике
Трубы Ст35 представляют собой бесшовные горячедеформированные или холоднодеформированные стальные трубы, изготавливаемые из конструкционной углеродистой стали марки 35 по ГОСТ 1050-2013. Данная марка стали содержит 0.32-0.40% углерода, что обеспечивает ей повышенную прочность по сравнению со сталями марок Ст10-20, при сохранении удовлетворительной свариваемости и обрабатываемости. В электротехнической и кабельной отрасли эти трубы не используются в качестве токопроводящих элементов, а выполняют исключительно механические и защитные функции, являясь ключевым элементом при прокладке кабельных линий, строительстве опор, изготовлении силовых конструкций и организаций систем заземления.
Химический состав и механические свойства стали 35
Качество труб Ст35 напрямую определяется свойствами базовой стали. Химический состав регламентируется ГОСТ 1050-2013 и оказывает решающее влияние на свариваемость, стойкость к хрупкому разрушению и коррозионную стойкость.
| Элемент | Содержание, не более | Влияние на свойства |
|---|---|---|
| Углерод (C) | 0.32 — 0.40 | Повышает прочность, предел текучести и твердость, но снижает пластичность и ухудшает свариваемость. |
| Кремний (Si) | 0.17 — 0.37 | Раскислитель, повышает прочность и упругость. |
| Марганец (Mn) | 0.50 — 0.80 | Повышает прокаливаемость, устраняет вредное влияние серы. |
| Фосфор (P) | 0.035 | Вредная примесь, повышает хладноломкость. |
| Сера (S) | 0.035 | Вредная примесь, вызывает красноломкость при горячей обработке. |
| Хром (Cr) | 0.25 | Допустимая примесь. |
| Никель (Ni) | 0.25 | Допустимая примесь. |
| Медь (Cu) | 0.25 | Допустимая примесь. |
Механические свойства труб, изготовленных из стали 35, нормируются стандартами на трубы (ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8731-74) и зависят от состояния поставки (горячедеформированные, отожженные, нормализованные).
| Состояние | Предел текучести (σт), МПа, не менее | Временное сопротивление (σв), МПа | Относительное удлинение (δ5), %, не менее | Твердость по Бринеллю (HB) |
|---|---|---|---|---|
| Горячедеформированная (без термообработки) | 315 | 530-640 | 17 | 167-229 |
| После нормализации | ≥ 295 | ≥ 530 | ≥ 20 | ≤ 207 |
Основные стандарты и сортамент труб Ст35
Производство бесшовных труб из стали 35 осуществляется по двум основным группам стандартов: по ГОСТ 8732-78 (бесшовные горячедеформированные) и ГОСТ 8734-75 (бесшовные холоднодеформированные). Сортамент (наружные диаметры и толщины стенок) регламентируется ГОСТ 8731-74.
| Наружный диаметр (Dн), мм | Толщина стенки (s), мм | Масса 1 м, кг (при плотности 7.85 г/см³) | Примерное назначение в электротехнике |
|---|---|---|---|
| 32 | 3.0; 4.0; 5.0; 6.0 | 2.15; 2.76; 3.33; 3.85 | Кабельные стойки, элементы заземления, траверсы для ВЛ низкого напряжения. |
| 57 | 3.5; 4.0; 5.0; 6.0 | 4.62; 5.23; 6.41; 7.55 | Гильзы для соединения кабелей в муфтах, силовые элементы опор. |
| 76 | 4.0; 5.0; 6.0; 8.0 | 7.10; 8.75; 10.36; 13.42 | Опоры для освещения, элементы порталов ОРУ, трубы для прокладки кабелей в грунте. |
| 108 | 4.5; 5.0; 6.0; 8.0; 10.0 | 11.49; 12.70; 15.09; 19.73; 24.17 | Несущие колонны для оборудования, фундаменты под трансформаторы, кабельные эстакады. |
| 159 | 6.0; 7.0; 8.0; 10.0 | 22.64; 26.24; 29.79; 36.75 | Мачты наружного освещения большой высоты, силовые элементы подстанционных конструкций. |
Области применения в электротехнике и энергетике
1. Кабельная канализация и защитные футляры
Трубы Ст35 используются для защиты силовых и контрольных кабелей при бестраншейной прокладке методом ГНБ (горизонтально-направленное бурение) или при пересечении автомобильных и железных дорог. Труба служит защитным футляром, предохраняющим кабель от механических повреждений, вибрационных и сейсмических нагрузок. Применяются трубы диаметром от 76 до 219 мм с толщиной стенки, выбранной исходя из расчетных нагрузок. Требуется обязательная внешняя изоляция (битумная, эпоксидная) для защиты от почвенной коррозии.
2. Конструкции опор воздушных линий электропередачи и освещения
Трубы из стали 35 являются основным материалом для изготовления многогранных конических опор (МГКО) и трубчатых стоек для ВЛ 6-35 кВ, а также мощных опор наружного освещения. Высокая прочность и цилиндрическая форма обеспечивают оптимальное сопротивление ветровым и гололедным нагрузкам. Соединение секций осуществляется фланцевым или телескопическим способом с последующей сваркой.
3. Изготовление заземляющих устройств
Трубы, особенно с большим диаметром (от 108 мм), могут использоваться в качестве вертикальных заземлителей на подстанциях и электростанциях в грунтах с высоким удельным сопротивлением. Большая площадь поверхности и возможность заглубления на значительную глубину (до 30-40 м) обеспечивают низкое сопротивление растеканию тока. Для этого трубы перфорируются.
4. Силовые элементы подстанционных конструкций
Из труб Ст35 изготавливаются несущие колонны, ригели, элементы порталов открытых распределительных устройств (ОРУ) для монтажа разъединителей, силовых трансформаторов, ошиновки. Трубный профиль обладает высокой жесткостью на изгиб и кручение при относительно низком весе по сравнению с прокатом другого сечения.
5. Корпуса и элементы электротехнических изделий
Трубы меньших диаметров (32-57 мм) используются для изготовления корпусов реакторов, изоляционных штанг, элементов шкафов управления, где требуется сочетание прочности и возможности механической обработки (нарезки резьбы, сверления).
Особенности обработки и монтажа
- Сварка: Сталь 35 относится к группе с ограниченной свариваемостью. Для получения качественного соединения требуется предварительный подогрев до 150-200°C (особенно для толщин свыше 8 мм) и последующая термообработка (отпуск) для снятия остаточных напряжений в зоне шва. Рекомендуются электроды с основным покрытием (УОНИ-13/55, АНО-8).
- Механическая обработка: Сталь 35 хорошо обрабатывается резанием, сверлением, фрезерованием в отожженном или нормализованном состоянии. Высокое содержание углерода может приводить к повышенному износу инструмента.
- Антикоррозионная защита: Обязательный этап при использовании на открытом воздухе или в грунте. Применяются методы горячего цинкования, нанесения полимерных покрытий, окраски по грунту. Для подземных футляров используется усиленная изоляция типа «труба в трубе» с полиэтиленовым покрытием.
- Контроль качества: Входному контролю подлежат: сертификат соответствия, визуальный осмотр (отсутствие расслоений, трещин, раковин), проверка геометрии (овальность, кривизна), ультразвуковой контроль целостности стенки для ответственных конструкций.
Сравнение с трубами из других марок сталей
| Параметр | Трубы Ст20 (ГОСТ 1050) | Трубы Ст35 (ГОСТ 1050) | Трубы Ст45 (ГОСТ 1050) |
|---|---|---|---|
| Содержание углерода, % | 0.17-0.24 | 0.32-0.40 | 0.42-0.50 |
| Прочность (σв), МПа | 410-530 | 530-640 | ≥ 600 |
| Свариваемость | Отличная | Удовлетворительная (с подогревом) | Плохая (требует спецмер) |
| Обрабатываемость резанием | Хорошая | Удовлетворительная | Затрудненная |
| Основная область применения в энергетике | Трубопроводы низкого давления, обвязка, неответственные конструкции. | Несущие конструкции, опоры, защитные футляры, заземлители. | Ответственные высоконагруженные узлы, валы, детали механизмов (после термообработки). |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Можно ли использовать трубы Ст35 для прокладки кабеля в качестве постоянной оболочки?
Нет, трубы Ст35 не предназначены для использования в качестве герметичной оболочки кабеля на постоянной основе. Они выполняют функцию механической защиты (футляра) при пересечении препятствий или в грунте. Внутри таких труб кабель прокладывается в своей стандартной изоляции (бумажно-пропитанной, сшитый полиэтилен и т.д.). Для герметичных тянутых систем используются специальные тонкостенные электросварные трубы.
Вопрос 2: Как правильно выбрать толщину стенки трубы для опоры освещения?
Выбор толщины стенки производится на основе инженерного расчета, учитывающего: высоту опоры, ветровой район, гололедный район, тип светильников, коэффициент надежности. Для типовых опор высотой 10-12 м обычно применяются трубы диаметром 76-108 мм со стенкой 4-6 мм из стали Ст35. Обязательно руководствуйтесь сериями стандартов (например, серия 3.407.1-136) и выполните проверочный расчет на устойчивость и прочность.
Вопрос 3: Какая требуется подготовка перед сваркой труб Ст35 на ответственных конструкциях?
Необходимо: 1) Зачистка кромок на ширину не менее 20 мм от окалины, ржавчины, масла. 2) Предварительный подогрев газопламенными горелками до температуры 150-200°C (контроль термокарандашом). 3) Сварка на постоянном токе обратной полярности электродами с основным покрытием. 4) Последующий отпуск (термообработка) готового шва для снятия напряжений – нагрев до 600-650°C с выдержкой и медленным охлаждением.
Вопрос 4: Что лучше для заземлителя: труба Ст35 или стальная полоса?
Выбор зависит от грунта. В плотных глинистых грунтах с низким удельным сопротивлением эффективна полоса. В каменистых, песчаных или вечномерзлых грунтах с высоким сопротивлением предпочтительнее глубокие вертикальные заземлители из труб, которые достигают более влажных слоев грунта. Труба, особенно перфорированная, имеет большую площадь контакта на единицу длины. Расчет должен проводиться по ПУЭ, глава 1.7.
Вопрос 5: Чем регламентируется качество труб Ст35 для строительства несущих конструкций энергообъектов?
Основные документы: ГОСТ 8731-74 (сортамент), ГОСТ 8732-78 (технические условия на горячедеформированные), ГОСТ 8734-75 (технические условия на холоднодеформированные). Дополнительно, для строительных конструкций применяются нормы СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции», где указаны требования к материалу, сварке и защите. На каждую партию должен быть предоставлен сертификат завода-изготовителя.
Заключение
Трубы из стали марки Ст35 являются универсальным конструкционным материалом в электроэнергетике, обеспечивающим надежное решение для задач механической защиты кабелей, возведения несущих опорных конструкций и устройства заземления. Их применение требует четкого понимания механических свойств, ограничений по свариваемости и обязательного комплекса антикоррозионных мероприятий. Правильный выбор сортамента, основанный на инженерных расчетах, и соблюдение технологий монтажа позволяют создавать долговечные и безопасные объекты энергетической инфраструктуры.