журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
рубрики
ТЕМА НОМЕРА

ИТОГИ И ТЕНДЕНЦИИ

ТЕХНОЛОГИИ

ТОРГОВЛЯ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металлы мира" – №9, 2001

ИТОГИ И ТЕНДЕНЦИИ

Вода, огонь и медные трубы

Медь сохраняет прочные позиции в строительном секторе

Полимерные материалы, успешно конкурирующие с металлами во многих сферах, на рынке труб терпят одно поражение за другим. Медь сохраняет позиции законодателя санитарных стандартов в большинстве стран мира. Пластиковые трубы используются, преимущественно, в водопроводных системах, однако при строительстве большинства зданий в течение последних пятидесяти лет архитекторы в развитых странах предусматривают в проектах именно медь для канализационных, водопроводных и газопроводных систем. При этом, новая технология – гидростатическая экструзия – позволяет значительно повысить эффективность и экономичность процесса производства медных труб.

Неуязвимость

В западных странах медные трубы традиционно применяют в водо- и газопроводных сетях жилых и производственных зданий, а также в домашних и промышленных системах кондиционирования воздуха. Этому металлу принадлежит 90% рынка канализационных труб в Нидерландах и Великобритании. В Китае тоже стандартизовано применение медных водопроводных труб, и западные производители начинают осваивать этот новый и очень емкий рынок.

Сектор медных труб еще более укрепил свои позиции несколько лет назад после серьезной неудачи, постигшей пластиковые водопроводные системы в Сан-Антонио (США): трубы корродировали под воздействием хлорированной воды, так что многие здания подверглись затоплению. Это привело к возбуждению иска на сумму $7 млрд. против поставщика пластмасс – нефтяного гиганта Shell.

Медные трубы находятся в хорошем состоянии даже после 70 лет эксплуатации. Кроме того, у меди весьма привлекательные биологические характеристики, в частности, способность убивать бактерии, которые присутствуют в находящейся в трубах воде. Еще одно неоспоримое преимущество медных труб связано с их многолетним присутствием на рынке. В секторе пластмассовых труб все время появляются новые разработки, но, при этом, возникает слишком много видов систем, где используются различные типы соединительных звеньев, в то время как для медных труб все соединения давно унифицированы в соответствии со стандартными наружными диаметрами. Для внутридомовых систем водо- и газоснабжения, канализации используют трубы диаметром от 10 до 42 мм. Толщина стенок труб диаметром до 22 мм не превышает 1 мм, а при больших диаметрах составляет 1,2 и 1,5 мм.

Тем не менее, процесс унификации труб таких категорий еще далек от завершения: хотя их диаметры в Европе стандартизованы, по некоторым другим параметрам стандарты различаются от страны к стране. Например, в Великобритании используются трубы с более тонкой стенкой – 0,7 и 0,9 мм для труб диаметром до 22 мм.

Кроме того, трубы могут быть изготовлены из меди высокой и средней твердости. Во многих странах применяют, главным образом, первые, но в Германии в 1998 году стандарты изменились, поэтому предпочтение отдается трубам из меди средней твердости. Сейчас аналогичный вариант изменения стандартов рассматривается во Франции, поскольку такие трубы более технологичны и удобны для подгонки по месту. Тем не менее, торговые компании предпочитают иметь на своих складах трубы обоих типов. Кроме того, на рынке уже появляются трубы из мягкой меди, которые еще проще устанавливать, их можно транспортировать и продавать в бунтах.

Введение единых по всей Европе стандартов на категории и размеры медных труб заметно упростило бы задачу для производителей и трейдеров, однако до настоящего времени подобной тенденции не наблюдается. Тем не менее, медные трубы и сопряженные с ними детали значительно более стандартизованы, чем их пластиковые аналоги. Теперь же к списку преимуществ медных труб перед альтернативными материалами добавилась возможность значительного повышения эффективности и экономичности процесса их производства, что обеспечено внедрением в промышленность гидростатической экструзии – наиболее эффективной из всех экструзионных технологий.

Гидротехнология

В традиционном экструзионном процессе цилиндрическую медную заготовку продавливают через головку экструдера, и наружная поверхность изделия формируется из внутренней части заготовки. При гидростатической экструзии заготовку предварительно подвергают специальной механической обработке и покрывают масляной пленкой, обеспечивающей пренебрежимо малое трение между заготовкой и оправкой, а также сильно уменьшающей трение между заготовкой и головкой экструдера. Коническая передняя часть заготовки строго соответствует отверстию головки, так что металл по мере продавливания сохраняет свою основную форму; при этом, не происходит преобразования внутренней части заготовки в наружную поверхность экструзионного профиля, т.е. наружная часть заготовки становится наружной частью профиля, а внутренняя (протянутая) остается внутренней.

Это наиболее эффективная из экструзионных технологий: при ее использовании можно добиться очень больших соотношений скорости экструзии и площади поперечного сечения (вплоть до 700). Основной недостаток гидростатической экструзии – необходимость предварительной механической обработки заготовок. Наружная поверхность должна быть обточена и отшлифована до финишной категории чистоты, а торцу необходимо придавать коническую форму, строго соответствующую конусу головки экструдера. Кроме того, по центру заготовки необходимо просверливать продольное отверстие.

Однако этот недостаток компенсирован широким спектром возможных применений данного процесса. Один из наиболее интересных примеров – экструзия сверхпроводниковых проводов, где тысячи индивидуальных сверхпроводниковых нитей вложены в медную матрицу, конфигурация нитей в которой сохраняется неизменной в ходе гидростатической экструзии, в то время как при использовании обычных процессов она полностью искажается.

По этой технологии можно проводить экструзию и менее пластичных, чем медь, металлов, а также металлических композитов. В апреле текущего года учрежден проект, имеющий целью исследование возможностей гидростатической экструзии магния. У этого очень легкого и высокопрочного металла потенциально чрезвычайно емкий рынок в автомобильной промышленности и многих других отраслях. Один из существенных недостатков магния, препятствующих его широкому применению, состоит в том, что металл плохо поддается экструзии.

Проект Magnextrusco предусматривает изучение перспектив промышленного внедрения гидростатической экструзии магниевых сплавов типа ZM-21 и AZ-61. По плану в течение 36 месяцев следует оптимизировать параметры процесса и разработать конструкции головки экструдера. Общее руководство проектом осуществляет германская автомобильная компания Audi, а в его реализации принимают участие восемь других компаний и групп, в том числе – European Aeronautics Defence & Space и Fiat Research.

Кроме того, в проекте намерена принять участие нидерландская компания HME Nederland – одна из немногих, которые применяют в производстве медных труб технологию гидростатической экструзии. Запасной экструдер HME в настоящее время законсервирован; компания планирует использовать его в проекте для проведения испытаний с магниевыми сплавами. HME рассчитывает в среднесрочном плане провести исследования гидростатической экструзии высокопрочных сплавов алюминия и других металлов, поскольку ее богатый опыт использования этого процесса применительно к меди открывает многообещающие перспективы.

Производственный процесс

Небольшая независимая компания HME Nederland – известный производитель медных труб марки SecurusТ – в 1988 году отделилась от интегрированного медного комплекса Lips. В настоящее время HME выпускает ежегодно 16 тыс. т труб, из которых 93% идут на экспорт. У компании имеются заказчики в Западной Европе, Турции, США и странах Ближнего Востока. Большая часть продукции предназначена для систем газо- и водоснабжения, около 10% используется в промышленности, в частности, в производстве рефрижераторов. В сентябре компания планирует завершить перебазирование своего завода в г. Ваалвейк и увеличить его мощности до 19 тыс. т в год.

На заводе HME установлен экструдер Asea (4 тыс. т) – один из четырех, существующих во всем мире. Второй такой экструдер находится в Шотландии и используется для производства композитных экструзий, третий функционирует в Азии, четвертый – в России (законсервирован). Кроме того, на заводе в Нидерландах установлен гидростатический экструдер Asea меньшего размера (1,2 тыс. т), который в настоящее время бездействует; именно его предполагается использовать для проведения испытаний с магнием.

В качестве сырья на предприятии HME используют медный лом, а также катоды, составляющие 25-50% от загрузки. Компания предпочитает закупать лом, поскольку его легче обрабатывать, но в настоящее время в Европе это сырье пока в дефиците. По мнению экономистов HME, это связано с чрезмерным накоплением товарных запасов у трейдеров, поскольку в будущем году ожидается введение в оборот евро, так что они предпочитают избежать возможных потерь, связанных с обменом валют.

Производственный процесс начинается с плавления лома или катодов в электроиндукционной печи. На предприятии пока установлена единственная такая печь производительностью 21 тыс. т в год, но после перемещения на новое место добавится еще одна аналогичная производства Induga. Расплавленная медь поступает в раздаточную печь конструкции Induga и далее подается на горизонтальную двухклетевую машину Technica Guss для непрерывного литья заготовоки диаметром 135 мм. Заготовку режут на куски длиной 790 мм, которые далее подвергают доэкструзионной обработке. Поверхность фрезеруют, один конец обтачивают для придания конической формы, по центру просверливают отверстие и обезжиривают его. Перед помещением в экструдер Asea каждую заготовку нагревают до 650оС; экструзионный цикл длится 1 минуту, и в течение этого времени формируется около 100 м трубы. Реальная скорость экструзии – 200 м в минуту, однако в трубу может быть экструдировано только две трети заготовки, а ее закрепленный в поршне конец извлекают для последующей утилизации.

Трубы после первичного охлаждения азотом и последующего водой подвергают волочению (один или два этапа). Волочение не изменяет диаметра трубы, его цель – придание необходимой твердости (например, высокой или средней) и прочности. Для получения материала средней твердости необходимо включать в процесс стадию промежуточного отжига при температуре 600оС. Для удаления следов углерода и оксидов с внутренней поверхности ее подвергают очистке методом вакуумной продувки со стальной дробью в течение нескольких секунд. Эта обработка необходима для придания высокой коррозионной стойкости, особенно по отношению к питтинговой (язвенной) коррозии.

В настоящее время на предприятии функционируют две волочильные линии Schumag, но одну из них планируется демонтировать; вместо нее на новом месте расположения завода будет установлена линия Bultmann вытяжной прокатки – оборудование, которое обычно используют в сталепрокатном производстве. Именно установка этой новой линии (производительностью 16 тыс. т в год, хотя реально будет выпускаться 12 тыс. т) позволит компании нарастить мощности до 19 тыс. т в год, поскольку стадия волочения – самое "узкое место" в производстве труб: сам по себе экструдер может выпускать 24 тыс. т при трехсменном функционировании и семидневной рабочей неделе.

Ассортимент продукции HME включает стандартные трубы для внутридомовых систем водо- и газоснабжения, канализации диаметром от 10 до 42 мм. Трубы SecurusТ у HME приобретают посредники, поставляющие их владельцам складов, которые, в свою очередь, продают их потребителям из строительного сектора. Для поставок большинству владельцев складов трубы режут на шестиметровые отрезки либо еще короче (при поставках на внутренние рынки "сделай сам"). В последнее время на строительном рынке все более популярны трубы из мягкой меди, и хотя в настоящее время HME их не производит, у компании – при наличии подобной технологии – имеется возможность начать выпуск такой продукции в будущем.

К преимуществам гидростатической экструзии относится также возможность получать трубы любого окончательного диаметра за один прогон с малыми допусками при высоком уровне выхода продукции и сравнительно низком потреблении энергии.

Галина Резник, по материалам
Metal Bulletin Monthly

 
© агенство "Стандарт"