Технология производства спиральношовных труб

Изготовление спирально-профильных теплообменных труб

С. М. Вайцехович, А. Н. Лебедев, А. С. Кужель

В настоящее время в теплоэнергетике на рынке водо- и пароводяных подогревателей конкурируют два основных вида теплообменных аппаратов — пластинчатые и кожухотрубные. Пластинчатые изготавливаются из профилированных листов методом штамповки, имеют развитую теплообменную поверхность, компактны и прямоугольны по форме.

Основные их недостатки обусловлены методами получения. Например, штамповка листовых материалов предполагает изгиб материала на 90°, при этом величина радиусов в местах сгиба незначительно превышает толщину листового материала.

Вследствие существующей силы поверхностного натяжения жидкости в углах сгиба образуются пустоты, зоны разряжения, что является одной из причин отложений загрязнений и солей жёсткости на теплообменной поверхности, содержащихся в воде (рис. 1), и, как следствие, потери напора.

Кроме того, для широкого использования пластинчатых аппаратов необходимы сложные и дорогие системы водоподготовки, включающие фильтрующие системы с последующей химической очисткой воды, например, методом многоступенчатого ионного обмена, и т. п.

Рис. 1. Образцы СПТ: трёх-, шести- и двенадцатизаходные с углами закрутки гофров 20°, 30° и 45°

Кожухотрубные аппараты представляют собой набор труб, размещённых в круглом кожухе, и являются аппаратами нового поколения, интенсифицирующими теплоотдачу путем накатки кольцевых плавно очерченных выступов на внутренней поверхности трубы.

Основным их недостатком является невозможность достижения высоких значений коэффициентов теплоотдачи при низких скоростях течения теплоносителей из-за недостаточно развитой площади поверхности теплообмена.

Поэтому они не могут конкурировать с пластинчатыми теплообменными аппаратами, когда требуется передавать большие тепловые потоки при малых температурных напорах.

Составить конкуренцию пластинчатым теплообменным аппаратам могут теплообменники, выполненные из спирально-профильных труб (СПТ), объединённых в сотовый пучок, с уникальными геометрическими параметрами.

СПТ увеличивает пути прохождения теплоносителя и площадь поверхности теплообмена, что повышает мощность теплообменного аппарата без изменения габаритных размеров, а желобковая форма полых каналов (гофров), спиралеобразное движение теплоносителя внутри них приводит к разделению потока жидкости: один — центральный, перемещающийся аналогично первоначальному, и несколько периферийных потоков (по числу гофров), перемещающихся по спирали [1] (рис. 1).
Технологически СПТ исполняют методами прокатки-волочения с использованием наружных или внутренних оправок или без них. В первом случае СПТ получают с симметричным профилем по отношению к среднему диаметру поперечного сечения трубы СПТs, при безоправочном производстве — с несимметричным профилем — СПТn [2] (рис. 2).

а)                                                                 б)
Рис. 2. Геометрия поперечного сечения СПТ: а) наложение профилей для сравнительного анализа СПТn (1) и СПТs (2) при оправочном изготовлении; б) эллиптические поверхности с полуосями а и b для расчёта профиля СПТ

Разработка технологии изготовления спирально-профильных теплообменных труб симметричного профиля (СПТs) — интенсификаторов третьего поколения [3] — предполагает создание нового технологического подхода, а также специализированных устройств для создания высокого уровня соосности между зоной подачи трубной заготовки, зоной формообразования и зоной удаления профилированной трубы.
Оптимальный геометрический профиль СПТs для теплообменных труб и расчётная схема геометрии спирально-профильных труб представлены на рис. 3.

Рис. 3.

СПТ Ø 16 мм и толщиной стенки s = 0,5 мм, изготовленные оправочным методом: а) оптимальный геометрический профиль СПТs; б) расчётная схема геометрии двенадцатизаходной СПТs (s — толщина стенки трубы, rн — наружный радиус внешней стенки трубы, rв — внутренний радиус внешней стенки трубы, α — угол деления окружности на расчётные части, a — малая ось эллипса, b — большая ось эллипса) Длина гофрированного участка трубы является производной от выбранных соотношений диаметров исходной трубы Dис и внешнего диаметра оправки Dв.

Технология изготовления труб с винтовыми гофрами основана на формообразовании гофров на исходной гладкой трубе, установленной на жестко закрепленной оправке.

Оно осуществляется посредством расположенных вокруг продольной оси трубы роликов, вдавленных в её наружную поверхность, и под действием прикладываемого вдоль трубы осевого усилия и крутящего момента, совпадающего с направлением вращения трубы.

Крутящий момент прикладывают на расстоянии (1÷5) Dис от рабочей зоны, а осевое усилие на расстоянии, определяемом из условия обеспечения продольной устойчивости трубы по формуле:
                      L = 4,43 √ (E . J) /( n .

P1),
где Е — модуль упругости, J — момент инерции сечения трубы, P1 — расчётная величина осевого усилия, n — коэффициент безопасности (для сырой стали n = 4÷5, а на закалённой n = 2÷3) [6].
На рис. 4 изображена принципиальная схема изготовления СПТ [4].

а)                                                                          б)
Рис. 4.

Принципиальная схема профилирования СПТ: а) вид спереди, б) поперечное сечение по оси роликов (1 — трубная заготовка, 2 — цилиндрическая оправка, 3 — ролики, 4 — гофры, 5 — деформируемый участок трубы, 6 — недеформированный участок трубы, L — длина участка, приложение осевого усилия, Dис — исходный диаметр трубной заготовки, P — расчётная величина осевого усилия, P1 осевое усилие, прикладываемое к тубе (P1

Лекция 66 Агрегаты для производства спиральношовных труб За последние годы все большее распространение п

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-30

               Лекция 66 Агрегаты для производства спирально-шовных труб

score=11.18>    За последние годы все большее распространение получает способ производства труб большого диаметра путем свертывания под углом рулонной полосы в цилиндрическую трубную заготовку с одновременным наложением сварного спирально расположенного шва. Технология производства труб со спиральным швом выгодно отличается от прямошовной тем, что при изготовлении труб одного и того же диаметра применяют менее широкий рулонный лист.    Кроме того, специальный шов при одинаковом рабочем давлении в трубопровде имеет меньшею удельную нагрузку, чем прямой, а труба в целом имеет большую продольную жесткость. Наличие специального шва за счет повышения конструктивной прочности трубы позволяет применять относительно меньшую толщину стенки при равных эксплуатационных условиях.

    Трубы со спиральным швом производят диаметром 159-2500 мм и толщиной стенки 4-25 мм при длине до 18 м из углеродистых и низколегированных хорошо свариваемых сталей (до 0,4%С и до 1,65% М

n). Спиральной сваркой могут быть изготовлены трубы с отношением D ̞/s score=22.25> = 100 и более.    К недостаткам этого метода следует отнести большую, чем у прямошовных труб, протяженность сварного шва и несколько меньшей скорости сварки.    Для сварки спирального шва применяют токи высокой (радиотехнической) частоты.    Сварка токами высокой частоты обладает рядом преимуществ перед дуговой сваркой под флюсом. Главными из этих преимуществ являются: более высокие скорсти сварки и, следовательно, более высокая производительность установок, отсутствия сварочных материалов (флюс и электродная проволока); лучшие условия труда при отсутствии выделений вредных газов от флюса.     Способ производства труб большого диаметра со спиральным швом, сваренных токами высокой частоты, весьма перспективен. Технологический процесс производства спиральношовных труб автоматической дуговой сваркой под слоем флюса состоит из следующих операций: разматывание рулона, правка полосы, обрезка концов рулонов, стыковка концов рулонов, образование петли для обеспечения непрерывности процесса, обрезка кромок, очистка кромок, снятие фазок на кромках полосы, формовка трубной заготовки, сварка наружного и внутреннего швов, разрезка «бесконечной» трубы на заданные длины с последующей отделкой.Формовку трубной заготовки осуществляют путем пластического изгиба полосы в плоскости, расположенной под некоторым углом α к продольной оси листа.

   Ширина полосы в зависимости от диаметра цилиндрической заготовки (рис.

XIV.30)        xml:lang=-none- lang=-none- score=4>     Выбор угла формовки при производстве спиральношовных труб оказывает существенное влияние на прочностные свойства трубы и технико-экономические показатели.    Оптимальные углы формовки находятся в диапозоне 40-60°. Этот диапозон изменения угла формовки и принят в отечественных странах при производстве спиральношовных труб.    При производстве труб со спиральным швом применяют две схемы формовки:

— с верхней (рис.

XIV.31, а) задачей полосы- с нижней (рис. XIV. 31, б) задачей полосы    Формовка с верхней задачей полосы осуществляется в формовочной машине xml:lang=-none- lang=-none- score=12.34>валково-оправочного типа; формовка с нижней задачей производится в формовочных машинах нескольких типов отличающихся конструкцией гибочных элементов. Подача полосы снизу, как показала практика, имеет ряд технологических и эксплуатационных преимуществ, вследствие чего такая схема получила наибольшее распространение.    Технологический процесс производства спиральношовных труб может осуществляться по двум схемам:- по непрерывной схеме, когда передний конец последующей полосы приваривают к заднему концу предыдущей полосы безостановок процеса сварки- по прерывистой схеме, когда стыковку концов двух полос производят прит орстановке стана.      При работе по первой схеме в линии стана устанавливают петлеобразователь, что усложняет конструкцию. Однако при этом производиттельность стана примерно на 20% выше, чем у стана, работающего по второй схеме. На станах отечественной конструкции процесс осуществляют по первой схеме.

    Технологический процесс и оборудование для производства труб со спиральным швом рассмотрим на примере стана 1020 (рис.

XIV. 32).        xml:lang=-none- lang=-none- score=13.455>При двухсторонней схеме сварки труб диаметром 1020 мм со стенкой толщиной 12 мм скорость сварки 0,8-1,1 м/мин, при этом не устраняется возможность возникновения горячих трещин во внутреннем шве. На стане 1020 применена трехслойная схема сварки спирального под флюсом.       В местах схождения кромок полосы и первого сформованного витка трубы накладывается первый внутренний технологический шов, через полвитка спирали шва – наружный рабочий, а затем через шаг спирали от первого внутреннего – второй внутренний рабочий шов. Назначение технологического шва – обеспечение соединения сходящихся при формовке кромок и устранение возможности их взаимного перемещения при наложении рабочих швов.     Внутренние швы накладывают сварочным аппаратом, представляющим собой самоходную тележку. На длинной штанге которой смонтированы две внутренние сварочные головки. На тележке установлены бункер для флюса. Флюсоаппараты и катушки с электродной проволокой. Тележка перемещается на катках по направляющим кронштейна поворотной рамы стана.     Передвижением тележки внутренние сварочные головки заводят внутрь формовочной машины и устанавливают там в рабочем положении. Подачаь флюса к головкам осуществляется расположенными внутри штанги ленточными транспортерами.       Наружный шов выполняют сварочным аппаратом, установленным на стойке и закрепленным на поворотной раме стана.      Выходящая из формовочной машины труба совершает вращательно-поступательное движение и попадает на цилиндрические ролики отводящего рольганга, оси которых развернуты под углом, обеспречивающим перекатыванеи трубы пр ним без скольжения.

   Непрерывно выходящую из стана трубу разрезают на мерные длины (12-189 м) летучим отрезным устройством газо-кислородной либо плазменной резки.

Способ производства электросварных спиральношовных труб большого диаметра

• Изобретение относится к металлургии, в частности к производству электросварных спиральношовных труб большого диаметра.
• Характерной особенностью электросварных спиральношовных труб большого диаметра является наличие на теле трубы спирального шва, выполненного двухсторонней (снаружи и изнутри трубы) электродуговой сваркой, как минимум, за два прохода. При этом усиления наружного и внутреннего швов увеличивают номинальную толщину стенки трубы в 1,3-2,0 раза по сравнению с толщиной полосовой трубной заготовки, что негативно отражается на обеспечении требуемой надежности электросварных труб за счет: — неодинаковых условий нагрева и охлаждения различных по толщине участков основного металла и сварного соединения труб при их термической обработке, что приводит к снижению эффективности структурного улучшения сварного шва при объемной термической обработке труб; — отсутствия плавного перехода основного металла трубы к сварному шву, приводящего к значительной концентрации напряжений в области сварного соединения;
• — снижения качества нанесения изоляционного покрытия на поверхность труб в области сварных швов, где за счет так называемого «палаточного эффекта» создаются условия для неудовлетворительной адгезии материала покрытия к металлу трубы, что способствует протеканию коррозионных и стресс-коррозионных процессов при эксплуатации трубопроводов.

Известны различные способы повышения механических свойств металла шва и вязких свойств сварных соединений труб, например, за счет дополнительного легирования металла шва хромом, молибденом, ванадием, никелем и др. [1] и локальной нормализации сварных соединений токами высокой частоты [2].

1. Основные недостатки известных способов в рассматриваемом аспекте заключаются в сохранении на теле трубы усилений сварных швов без изменения их геометрических параметров (формы), при этом механические свойства основного металла труб не улучшаются.
2. Известен способ обработки сварного соединения трубы, включающий локальный дополнительный индукционный нагрев до высоких температур (950oС и выше) прилегающей к сварному соединению локальной области и последующую пластическую деформацию металла шва [3].
3. Этот способ обеспечивает раскатку усиления сварных швов до уровня основного металла трубы, дробит литую структуру металла шва, снижает структурную неоднородность околошовной зоны (зоны термического влияния), улучшает вязкие свойства сварного соединения, но не изменяет механические свойства основного металла труб и требует отдельного нагревательного устройства для нагрева сварного соединения труб до температуры горячего деформирования.

Известен способ изготовления сварных труб, включающий формовку трубной заготовки, сварку труб и их объемную термическую обработку — закалку с высоким отпуском [4], реализация которого в промышленном масштабе осуществлена на ОАО «Волжский трубный завод» (ВТЗ).

При этом один из недостатков любой сварной трубы, выполненной электродуговой сваркой, а именно усиление сварного шва, вызывающее концентрацию напряжений, остается.

Кроме того, это усиление снижает эффективность объемной термической обработки труб и повышает овализацию концов труб.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому, взятым авторами за прототип, является способ изготовления сварных труб, включающий формовку трубных заготовок, электродуговую сварку труб, нагрев сварного соединения, горячее деформирование сварных швов и объемную термическую обработку труб [5].

Недостаток этого известного способа заключается в том, что его реализация требует дополнительного дорогостоящего нагревательного устройства и дополнительных энергетических затрат для локального нагрева сварных соединений до высоких температур, необходимых для структурных превращений в процессе горячего деформирования. Не определен при этом также диапазон температур локального нагрева сварного соединения под горячее деформирование, обеспечивающий оптимальную и эффективную объемную термическую обработку как основного металла, так и сварного соединения трубы.

Цель предлагаемого изобретения — повышение эксплуатационной надежности электросварных спиральношовных труб за счет повышения вязких свойств сварных соединений, снижения уровня концентраций напряжений в области сварных соединений, уменьшения овализации концов труб при изготовлении их по технологии с объемной термообработкой, обеспечения более высокого качества нанесения изоляционного покрытия на поверхность труб и освоения экономичного технологического процесса производства.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления электросварных труб, включающем формовку трубных заготовок, сварку труб и их объемную термическую обработку, перед операцией термической обработки производится горячая пластическая деформация (раскатка) сварного шва с использованием тепла сварочной ванны в процессе охлаждения наплавленного металла, при этом горячее деформирование металла шва проводят в диапазоне температур Аr3+30oС — Ar1+30oС.

В зависимости от толщины стенки основного металла трубы и высоты усилений внутреннего и наружного швов степень деформации сварного шва, необходимая для раскатки шва до уровня основного металла, находится в интервале 10÷40%. Известно, что при степени деформации 25÷35% достигается практически полное измельчение дендритной структуры металла шва.

Реализация процесса горячей деформации в диапазоне температур Аr3+30oС — Ar1+30oС позволяет осуществить рекристаллизацию горячедеформированных зерен без повторного их роста и достичь необходимой степени деформации (не менее 10%) приемлемыми усилиями на раскатные валки.

При температуре горячего деформирования выше указанного диапазона (Аr3+30oС) одновременно с рекристаллизацией деформированных зерен может произойти их укрупнение, что приводит в последующем к понижению вязкопластичных характеристик металла шва, а понижение температуры горячего деформирования ниже температуры Ar1+30oС приведет к неполной рекристаллизации и увеличению энергоемкости процесса деформирования (росту усилий на раскатные валки).

Способ изготовления электросварных спиральношовных труб большого диаметра осуществляется выполнением основных технологических операций в следующей последовательности: формовка трубной заготовки, сварка труб, горячая пластическая деформация металла шва в диапазоне температур Аr3+30oС — Ar1+30oС, охлаждение деформированного сварного соединения, объемная термическая обработка, отделка.

Вид объемной термической обработки труб (термическое улучшение — закалка с последующим высоким отпуском, нормализация, отпуск и т.д.) с раскатанными сварными швами выбирается в зависимости от преследуемых целей и осуществляется по оптимальным для каждого вида обработки режимам нагрева и охлаждения.

Пример конкретного выполнения способа.

Исследовали свойства основного металла и сварных соединений двух электросварных спиральношовных труб 1020х10 мм, изготовленных из одного рулона горячекатаной стали марки 17Г1С-У, после обработки по следующим вариантам: вариант 1 — труба после сварки; вариант 2 — труба после сварки и горячей пластической деформации сварного шва; вариант 1.1 — труба после сварки и объемной термической обработки;

вариант 2.1. — труба после сварки, горячей пластической деформации сварного шва и объемной термической обработки.

Трубы изготавливали в условиях ОАО «ВТЗ» на трубоэлектросварочном агрегате трубоэлектросварочного цеха (ТЭСЦ), объемную термообработку проводили в промышленных печах ТЭСЦ по следующему режиму: закалка с температур нагрева 930±20oС с охлаждением в водяном спрейерном устройстве и с последующим отпуском с температур 650±10oС. Горячую пластическую деформацию сварного шва проводили с использованием раскатных валков в линии трубоэлектросварочного агрегата после сварки последнего (наружного) шва, его кристаллизации, удаления флюсовой корочки и охлаждения шва до температуры 760±20oС. Степень деформации сварного шва составляла примерно 30%.

В таблице представлены результаты механических испытаний материала труб, изготовленных по четырем вариантам.

Представленные результаты испытаний свидетельствуют об эффективности предлагаемого способа: наиболее оптимальный комплекс свойств получен по варианту 2.1.

При этом в процессе горячей пластической деформации сварного шва была устранена разнотолщинность основного металла и сварного соединения, а структура раскатанного сварного соединения была хорошо подготовлена под последующую объемную термообработку.

• Объемная термообработка в свою очередь привела к значительному увеличению одновременно прочностных и вязко-пластических характеристик основного металла и раскатанного сварного шва, а отсутствие усилений сварных швов способствовало уменьшению овализации по торцам концов труб.
• Использование предлагаемого способа позволит производить трубы без выступающих над поверхностью труб усилений сварных швов, обусловливает одинаковые условия нагрева и охлаждения основного металла и сварного соединения при объемной термической обработке, обеспечивая тем самым структурную однородность всей трубы, повышая и выравнивая механические характеристики (прочность, пластичность и вязкость основного металла и сварного соединения труб), способствует уменьшению овализации торцов труб при их термической обработке, устраняет концентрацию напряжений в области сварных соединений и улучшает условия для качественной изоляции поверхности трубы защитными покрытиями.
• К основным преимуществам предлагаемого способа относится также то, что механизм раскатки технологично вписывается непосредственно в линию трубоэлектросварочного агрегата, производящего спиральношовные трубы большого диаметра, экономя затраты на создание устройств для дополнительного нагрева сварных соединений до температур горячей прокатки и на энергоносители для этого нагрева.

Предлагаемый способ безопасен в отношении промышленной санитарии, т.к. не предусматривает наличия нагревательного высокочастотного оборудования для нагрева сварного соединения до температур горячего пластического деформирования металла шва, являющегося источником повышенного уровня шума и электромагнитного излучения.

Источники информации 1. Автоматическая сварка, 1974, 6, с.58-62.

2. Бюллетень ЦНИИ черной металлургии, 1974, 322, с.48-50.

3. Сварочное производство:, 1974, 12, с.22-24.

4. Авторское свидетельство СССР 450839, кл. С 21 D 9/08, 1974.

5. Авторское свидетельство СССР 901304, кл. С 21 D 8/10, 1982.

Способпроизводстваспиральношовныхтруббольшогодиаметра,включающийформовкутрубнойзаготовки,еесваркувтрубноеизделие,горячуюпластическуюраскаткунеостывшегосварногосоединениясостепеньюдеформацииметаллашванеменее10%доуровняповерхностиосновногометаллатрубыипоследующуюобъемнуютермическуюобработкутрубы,отличающийсятем,чтогорячуюпластическуюдеформациюсварногошвапроводятсиспользованиемтеплазакристаллизованнойсварочнойванныметаллашва,приэтомгорячеедеформированиеметаллашваследуетпроводитьвдиапазонетемпературА+30°С–А+30°С.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Спиральношовные трубы изготовляют из стальной рулонной ленты путем сворачивания ее по спирали в непрерывную трубу.

Спиральношовные трубы малых ( РґРѕ 530 РјРј) Рё средних ( 530 — 820 РјРј) диаметров формуют СЃ двухсторонним сварным швом РЅР° специальном трубном стане, включающем РІ себя линию подготовки полосы Рё формовочно-сварочное устройство, РІ котором смонтированы вместе формовочная машина Рё сварочные головки.  [1]

• Спиральношовные трубы РёР· стали второго поколения 17Р“2РЎР¤ РІРІРёРґСѓ сильного наводороживания Рё резкой потери пластичности РІ местах неправильно проведенной термообработки, также являются опасными Рё РЅРµ РјРѕРіСѓС‚ обеспечить необходимый уровень надежности РёР·-Р·Р° деградации материала после 25 лет эксплуатации.  [2]
• Спиральношовные трубы РЅРµ допускается применять для участков, входящих РІ состав крановых узлов, узлов подключения, узлов РїСѓСЃРєР° Рё приема очистных устройств линейной части магистральных нефтепроводов, Р° также для изготовления соединительных деталей трубопроводов, РІ том числе гнутых отводов Рё кривых вставок.  [3]
• Спиральношовные трубы изготовляют РёР· стальной рулонной ленты путем сворачивания ее РїРѕ спирали РІ непрерывную трубу.  [4]

Спиральношовные трубы РЅРµ допускается применять: для участков категории Р’; для участков, примыкающих Рє площадкам газоперекачивающего завода ( ГПЗ), подземных хранилищ газа ( РџРҐР“), установок комплексной подготовки газа ( РЈРљРџР“), компрессорных станций ( РљРЎ), насосных станций ( РќРЎ), газораспредели — тельных станций ( Р“ — Р РЎ); для участков, входящих РІ состав крановых узлов, узлов подключения, узлов РїСѓСЃРєР° Рё приемка очистных устройств; для изготовления соединительных деталей Рё кривых искусственного гнутья. Протяженность примыкающих участков принимают РІ соответствии СЃ действующими нормами проектирования.  [5]

Спиральношовные трубы имеют преимущества перед прямошовными.

Стальная полоса, РёР· которой изготовляют спиралыюшовные трубы, дешевле листов, используемых для прямошовных труб того же диаметра, так как ширина полосы меньше. Спиральное расположение волокон РІ трубе более благоприятное, чем продольное.  [6]

1. Спиральношовные трубы электросварные изготавливаются РёР· стальной рулонной ленты шириной 1000 — 1500 РјРј свертыванием ее РїРѕ спирали РІ непрерывную трубу.  [8]
2. Спиральношовные трубы диаметром 1020 РјРј Рё более изготавливают РёР· рулонной стали шириной РґРѕ 1500 РјРј.  [9]
3. Спиральношовные трубы изготавливают СЃ односторонним Рё двусторонним сварным швом.  [10]
4. Спиральношовные трубы подлежат ремонту только РІ тех случаях, если дефектные места расположены РЅР° трубах диаметром 529 РјРј РЅРµ ближе 100 РјРј РѕС‚ шва, РЅР° трубах диаметром 720 — 820 РјРј РЅРµ ближе 150 РјРј, РЅР° трубах диаметром 1020 РјРј РЅРµ ближе 200 РјРј.  [11]
5. Сварные спиральношовные трубы, полученные РЅР° стане СЃ высокочастотным нагревом, используются для целей орошения.  [13]
6. Спиральношовные трубы большого диаметра, применяемые для магистральных нефте — Рё газопроводов, изготовляются методом РґСѓРіРѕРІРѕР№ сварки РїРѕРґ слоем флюса.  [14]

Спиральношовные трубы большого диаметра изготавливают из рулонной горячекатаной ленты, а также из листовой стали. Сваривают данные трубы двухсторонним швом.

После сварки трубы могут подвергаться объемной термообработке. Такой способ позволяет сваривать трубы различных диаметров из одной и той же заготовки.

Сварной шов расположен под утлом к направлению окружных напряжений, т.е. он работает в более благоприятных условиях, чем сварное соединение в прямошовных трубах.

Эти трубы РЅРµ подвергаются экспандированию, что благоприятно сказывается РЅР° сохранении механических свойств.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Создание производства спиральношовных электросварных труб диаметром до 1420 мм для магистральных трубопроводов

• НАУКА • ТЕХНИКА • ПРОИЗВОДСТВО
• ■^^^■■■■■■■■■■■■нннннаашиж»^'«•
• На соискание премии Правительства РФ
• СОЗДАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА СПИРААЬНОШОВНЫХ ЭЛЕКТРОСВАРНЫХ ТРУБ ДИАМЕТРОМ ДО 1420 ММ ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

27 октября 2006 г. на расширенном техническом совете ОАО «Московский Трубозаготовительный комбинат» прошло общественное обсуждение работы «Разработка технологии, освоение промышленного производства и осуществление широкомасштабных поставок спиральношовных электросварных труб диаметром до 1420 мм для обустройства магистральных трубопроводов», представленной на соискание премии Правительства РФ в 2006 г. по секции «Химия, металлургия, новые материалы» Межведомственного совета по присуждению премий Правительства РФ в области науки и техники.

В работе (авторы: Пумпянский Д.А. — руководитель работы; Лубе И.И., Ляльков А.Г., Марченко Л.Г., Столяров В.И., Шлямнев А.П., Арабей А.Б., Флегон-това Т.Л., Харионовский В.В., Головин C.B.

) представлены результаты решения одной из важнейших проблем отечественной металлургии по созданию производства спиральношовных электросварных труб диаметром до 1420 мм для магистральных газонефтепроводов.

В разработке технологии и освоении этого производства ведущая роль принадлежит ОАО «Волжский трубный завод», входящему в холдинг ОАО «Трубная Металлургическая Компания», которая за пять лет существования стала второй в мире компанией по объемам производства трубной продукции.

Характерно, что в результате вхождения ОАО ВТЗ в холдинг ОАО «Трубная Металлургическая Компания» работы по использованию спиральношовных труб для магистральных трубопроводов и интенсификации их производства, включая производство труб с наружным покрытием, (чего ранее не было ни на одном из заводов СНГ), проводились на новом качественном уровне.

Нефтегазовый комплекс России является основным потребителем труб большого диаметра для ремонта и нового строительства трубопроводов. Ежегодная потребность в трубах на эти цели составляет около 1,2 млн т. ОАО «Волжский трубный

завод» занимает в решении этой проблемы ведущее место.

ОАО «Волжский трубный завод» — одно из ведущих предприятий трубной отрасли. Сортамент выпускаемой продукции завода включает практически всю гамму типоразмеров труб: спиральношовные диам. 530-1420 мм, бесшовные диам. 42-426 мм, а также широкий диапазон по назначению — магистральные газонефтепроводы, обустройство газовых и нефтяных месторождений, энергетика, машиностроение, химия, автопром.

Отличительными особенностями технологии ОАО ВТЗ от других аналогичных отечественных трубных производств являются спиральная формовка и сварка труб большого диаметра, а также наличие термической обработки, позволяющей проводить улучшающую объемную термообработку сваренных труб в едином технологическом потоке из рулонного и листового подката толщиной от 6 до 25 мм.

Совместно с учеными ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.

Бардина», ООО «ВНИИГАЗ», ООО «Институт ВНИИСТ» были изучены аспекты эксплуатации и разработаны научные основы технологии производства проката и спиральношовных труб, которые по основным эксплуатационным и прочностным показателям: холодному гнутью, способности воспринимать внешнее и внутреннее давление в трубах, динамике потока газов не уступают прямошовным трубам, а по сопротивлению распространению трещин и конструктивной прочности превосходят их.

1. Спиральношовные трубы по служебным свойствам и качеству пригодны для транспортировки газа и нефти в любых природных условиях, включая крайний Север, а также для строительства морских подводных транспортных коммуникаций, трубопроводов для перекачки коррозионноактивных газовых и нефтяных продуктов.
2. В последние годы ОАО Газпром и нефтяные компании ужесточили требования к трубам по целому ряду параметров: ударной вязкости на образцах с ос-
3. трым надрезом основного металла трубы и сварного шва; вязкой составляющей в изломе образцов Б>СТТ; требования по неразрушаюгцему контролю листа, металла трубы и шва; защитному покрытию труб.

Качество электросварных труб в значительной степени определяется качеством штрипса (трубной заготовки), поставляемого металлургическими комбинатами трубным заводам России.

Поэтому авторами работы проведен на заводах-поставщиках заготовки для труб большой объем работ по разработке технологии и созданию нормативно-технической документации на производство рулонного подката и длинномерного листа, а также на трубы диам. 530-1420 мм с изоляционным покрытием.

Создано более 30 технических условий, в том числе впервые в России на трубы с размерами 1420×15,7-18,7 мм на давление в трубопроводе 7,4-9,8 МПа. ОАО ВТЗ в 1992 г. одним из первых в металлургической промышленности России внедрил систему качества ИСО 9001:1994, которая эффективно функционирует и в настоящее время.

ОАО ВТЗ с активным участием авторов настоящей работы проведен целый комплекс мероприятий по реконструкции действующего и вводу нового оборудования: установлено современное оборудование для ультразвукового контроля рулонного подката, спиральных швов и концов труб после испытаний; усовершенствованы установки рентгеновского контроля: проведена модернизация сварочного и механического оборудования трубосварочных станов с целью обеспечения формовки и сварки труб с толщиной стенки до 16 мм; введены в эксплуатацию две линии наружного защитного покрытия мощностью 500 тыс.т в год. Значительные работы проведены по реконструкции стана 2520 для выпуска труб размерами 1420×18,7-21,8 мм.

Разрешение ОАО «Газпром» на использование спиральношовных труб диам. до 1420 мм для сооружения газопроводов на рабочее давление до 8,4 МПа потребовало проведения в ОАОчВТЗ комплекса мероприятий для организации серийного производства труб в соответствии с современными требованиями.

Особенно большой объем работ проделан по повышению качества труб и по созданию средств для сквозного контроля производства спиральношовных труб: ультразвукового контроля качества рулонной стали, сварного шва по всей длине и концевых участков труб после гидроиспытаний, а также рентгеновского контроля сварного шва с чувствительностью 2%.

Разработана и внедрена современная технология производства спиральношовных труб из рулонного и листового проката. Приоритетными направлениями в деятельности ОАО ВТЗ выбрано производство термически обработанных труб диам. 530-1420 мм с толщиной стенки 6-15,7 мм из рулонной горячекатаной низколегированной стали и труб диам.

1420 мм с толщиной стенки 15,7-21,8 мм из листовой низколегированной стали контролируемой прокатки. В результате внедрения технологии постоянно растет объем производства труб: со 162,9 тыс.т в 2001 г. до 330,8 тыс.т в 2004 г. и 504 тыс. т в 2005 г. Такие объемы позволили Волжскому трубному заводу по итогам 2005 г.

войти в десятку крупнейших мировых производителей труб большого диаметра.

Внедрение технологии термоулучшения впервые в мировой практике позволило за счет получения внутризеренной оптимальной микроструктуры добиться минимальной анизотропии внутренних напряжений и механических свойств металла трубы и сварного шва.

В течение 1998-2004 гг. совместно с институтами и организациями потребителей был проведен большой комплекс сравнительных полевых испытаний спиральношовных труб диам. 720-1420 мм.

Сравнительные прочностные испытания спиральношовных и прямошовных труб диам.

720 и 1220 мм показали преимущества спиральношовных термоупрочненных труб по сравнению с прямошовными трубами из стали 17Г1СУ по результатам гидравлических и пневматических испытаний.

По результатам полигонных испытаний и исследования основного металла и спиральных сварных соединений до и после разрушения установлено, что электросварные спиральношовные трубы размерами 1420×18,7 мм, производимые на трубоэлектросвароч-ном стане 2520 ОАО ВТЗ из длинномерной (24 м) листовой стали марки 10Г2ФБ контролируемой прокатки класса прочности К60 поставки ОАО «МК «Азовсталь» и ОАО «МК им. Ильича» могут быть применены для участков 1-Ш категорий магистральных газопроводов на рабочее давление 7,4 МПа, а также для участков III категории магистральных газопроводов на рабочее давление 8,3 МПа. Коэффициент надежности по материалу К1 = 1,34. Исполнение труб — хладостойкое.

По результатам положительных испытаний спиральношовных труб ОАО ВТЗ получены соответствующие лицензии, разрешения от Госгортехнадзора РФ,

а также сертификаты зарубежных аудиторских фирм на производство металлопродукции.

Масштабные инвестиции в техническое перевооружение и реконструкцию ОАО ВТЗ в 1999-2003 гг.

позволили повысить качество и эксплуатационные свойства заводских труб до уровня мировых стандартов АР1 и технических требований ОАО Газпром и АК Транснефть.

Внедрены прогрессивные средства неразрушаю-щего контроля, введены мощности по нанесению трехслойного полимерного антикоррозионного покрытия, освоено производство газопроводных труб диаметром 1420 мм с толщиной стенки 15,7-18,7 мм.

В 1999-2004 гг. ОАО ВТЗ выиграло ряд престижных отечественных и международных тендеров и осуществило крупномасштабные поставки труб большого диаметра по проектам: «Каспийский трубопроводный консорциум» (для Тенгиз-Шев-ройл) — 135 тыс.

т; «Суходольная — Родионовская» (для ОАО «Газпром») — 38,6 тыс. т, газопроводные трубы диам. 1020-1220 мм; Средняя Азия-Центр (для ОАО «Газпром»-«НафтаГаз») — газопроводные трубы с размерами 1420×15,7 мм — 80 тыс.

т; «Балтийская трубопроводная система» (для «АК «Транснефть», 1-я очередь) — 36 тыс.т — нефтепроводные трубы диам. 720 мм; «Балтийская трубопроводная система» (для «АК «Транснефть», 2-я очередь) — нефтепроводные трубы с размерами 1020×11-14 мм — 55 тыс.

т; Ямал-Европа (для ОАО «Газпром») — газопроводные трубы диам. 1420 мм — 240 тыс. т, «Починки-Изобиль-ная» (для ОАО «Газпром») — газопроводные трубы 1420 мм — 100 тыс. т.

ОАО ВТЗ — пример предприятия, добившегося высоких результатов в производстве и показателей качества своей продукции. Впервые в России осуществляется широкомасштабная поставка труб размерами 1420×15,7-18,7 мм для газопроводных труб на давление 7,4-9,8 МПа.

Освоение производства только 439 тыс.т труб диам. 14

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.