Конструкторско-эксплуатационные характеристики изделия

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Трубное производство в ОАО «ВМЗ» представлено электросварными трубами различного назначения диаметром от 21,3 до 1422 мм с толщиной стенки от 1,5 до 50 мм.

Трубы малого диаметра

Водогазопроводные трубы малого диаметра 21,3–108 мм производятся из углеродистых марок стали Ст 1, Ст 2, Ст 3, стали 08, 10 и 20, а также S 185, S 195Т, S235JRH, P195TR1, P235TR1. Изготовление труб производится высокочастотной сваркой с индукционным токоподводом. Трубы подвергаются гидравлическим и механическим испытаниям. Сварной шов проходит неразрушающий контроль.

Трубы среднего диаметра

Нефтегазопроводные трубы диаметром 114–530 мм с толщиной стенки от 4,0 до 10,7 мм применяются для теплотрасс, газопроводов, нефтепродуктопроводов, технологических и промысловых трубопроводов, применяемых как в обычных климатических условиях, так и в районах Сибири и Крайнего Севера. Трубы изготавливаются способом высокочастотной сварки из углеродистых и низколегированных марок стали классов прочности от К34 до К60. В процессе производства электросварные трубы проходят многоступенчатый неразрушающий контроль, сдаточные механические испытания основного металла и сварного соединения труб и 100% контроль гидравлическим давлением.

Трубы большого диаметра

Электросварные прямошовные трубы с одним продольным швом диаметром от 508 до 1067 мм с толщиной стенки от 7 до 32 мм из сталей классов прочности от К38 до К60 для магистральных газопроводов и нефтепродуктопроводов на рабочее давление до 9,8 МПа (100 атм)

Параметры труб, выпускаемых ТЭСА 1420, должны соответствовать требованиям API Spec5L-2000, ISO 3183-2007, DNV, ТУ 14-ЗР-01-93, ТУ 14-3-1573-96, ТУ 15-98, ТУ 100-98 и др.

Отклонение наружного диаметра корпуса труб от номинальных размеров не должно превышать +2,0 мм.

Отклонение наружного диаметра концов труб от номинальных размеров на расстоянии не менее 200 мм от их торцов не должно превышать:

• ± 1,5 мм для труб диаметром менее 1020 мм

• ± 1,6 мм для труб диаметром 1020 мм и более.

Разность фактических диаметров по концам одной и той же трубы не должна превышать 2,4 мм.

Трубы изготавливают с номинальной толщиной стенки от 7мм до 50мм.

Длина изготавливаемых труб 10,5-12,4 м.

• Кривизна труб не должна превышать 1,5 мм на 1 м длины, а общая кривизна - 0,1 % длины трубы.

Косина реза не должна превышать 1,6 мм и обеспечивается конструкцией оборудования.

Все швы труб свариваются в три слоя: сплошным технологическим швом в среде защитного газа, внутренним и наружным рабочими швами под флюсом.

Высота усиления наружного шва должна находиться в пределах:

• 0,5-2,0 мм при стенке включительно до 10 мм

• 0,5-2,5 мм при стенке более 10 мм.

Высота усиления внутреннего шва не должна превышать:

─ не более 20 мм для толщины стенки до 10 мм

• не более 25 мм для толщины стенки 10 - 16мм

• не более 30 мм для толщины стенки свыше 16мм.

Ширина усиления сварных швов должна быть в пределах 25 ± 5 мм.

Смещение свариваемых кромок не должно превышать 10 % номинальной толщины стенки, но не более 2,0 мм.

Перекрытие швов не менее 1мм.

Поперечное сечение трубы должно быть круглым. Отклонение от теоретической окружности по торцам трубы, в том числе и на участках со сварным швом, по дуге

периметра трубы с хордой длиной 200 мм не должно превышать 0,15% номинального наружного диаметра трубы, но не более 1,9 мм (в указанную величину не входит фактическое значение высоты усиления сварного шва).

Овальность концов труб (отношение разности между наибольшим и наименьшим диаметром в одном сечении к номинальному диаметру) не должна превышать:

• для тела труб - 0,75% от номинального диаметра, но не более 5,0 мм

• для торцев труб -0,75% от номинального диаметра, но не более 5,0 мм

Прочностные свойства труб на поперечных образцах характеризуются данными, приведенными в таблице 1. Значение временного сопротивления на продольных образцах должно составлять не менее 95% от гарантированного временного сопротивления на поперечных образцах;

Требования к механическим свойствам основного металла и сварного соединения готовых труб устанавливаются техническими условиями на трубы с учетом обеспечения прочностных свойств, представленных в табл. 1.

Трубы изготавливают из стали с отношением предела текучести к временному сопротивлению основного металла труб не более 0,80 для нормализованной низколегированной стали, 0,85 -для дисперсионно-твердеющей нормализованной стали, 0,90-для микролегируемой стали контролируемой прокатки.

Таблица 1 - Прочностные свойства труб

Обозначение стали	К52	К55	К60	Х60	Х65	Х70
Временное сопротивление разрыву, МПа	510-610	540-640	590-690	517-635	531-649	565-683
Предел текучести, МПа	360-460	390-490	480-580	414-534	448-568	483-603

Листовая сталь, предназначенная для производства газонефтепроводных труб, на заводе-изготовителе должна пройти 100 % ультразвуковой контроль сплошным сканированием плоскости раската до обрезки кромок и порезки его на мерные длины. При этом несплошность по площади листа не должна превышать требований 3-го класса, а по продольным и поперечным прикромочным зонам - 2-го класса по SEL-072. Ширина продольных прикромочных зон - не менее 40 мм, поперечных - не менее 150 мм.

Для изготовления газонефтепроводных труб диаметром от 508 до 1420 мм применяется листовая сталь классов прочности до К80 и групп прочности до Х80, соответственно, отечественного производства и импортной поставки.

Химический состав стали указан в табл. 2.

Сталь должна хорошо свариваться способами дуговой и контактной стыковой сварки, применяемыми при изготовлении труб, ремонте и строительстве трубопроводов.

Величина эквивалента углерода Сэ и параметра стойкости против растрескивания при сварке микролегированной стали, применяемой для производства труб, не должна превышать 0,43 % и 0,25 % соответственно. При условии обеспечения требуемых механических свойств и характеристик свариваемости металла, допускаются отклонения по верхнему пределу содержания химических элементов.

Таблица 2 - Химический состав стали

Класс, группа прочности	Массовая доля элементов, %
С	Мn	Si	V	Nb	AI	Ti	S	Р
К52	0,20	1,65	0,50	-	-	0,02-0,05	0,010-0,035	0,015	0,025
К55	0,20	1,65	0,50	-	-	0,02-0,05	0,010-0,035	0,008	0,020
К60	0,16	1,75	0,35	0.12	0,05	0,02-0,05	0,010-0,035	0,006	0,020
К65	0,16	2,00	0,35	0,09	0,07	0,02-0,05	0,010-0,035	0,008	0,020
К80	0,16	2,00	0,35	0,09	0,05	0,02-0,05	0,010-0,035	0,003	0,015
Х60	0,20	1,65	0,35	0,09	0,05	0,02-0,05	0,010-0,035	0,007	0,020
Х65	0,20	1,65	0,35	0,10	0,05	0,02-0,05	0,010-0,035	0,006	0,020
Х70	0,16	2,0	0,35	0,12	0,05	0,02-0,05	0,010-0,035	0,006	0,020
Х80	0,16	2,0	0,35	0,09	0,05	0,02-0,05	0,010-0,035	0,003	0,015
Примечания: 1 Содержание азота в стали не должно превышать 0,010 %; 2 Суммарное содержание ниобия, ванадия и титана должно быть не более 0,15 %; 3 Массовая доля хрома, никеля и меди - не более 0,3 % каждого элемента.

Максимальное значение твердости для основного металла, наплавленного металла и зоны термического влияния не должно превышать 260 HV10 для труб с гарантированным временным сопротивлением 590 - 640 МПа, а для труб с временным сопротивлением более 640 МПа твердость не должна превышать 270 HV10.

В металле труб не допускаются трещины, плены, рванины, а также расслоения, выходящие на поверхность или торцевые участки труб.

Концевые участки всех труб на длине не менее 40 мм по периметру трубы после гидроиспытания должны быть проконтролированы ультразвуком. Требования к ультразвуковому и рентгеновскому контролю - в соответствии с API Spec 5L. В сварных соединениях не допускаются трещины, непровары, выходящие на поверхность свищи и поры, подрезы глубиной более 0,4 мм, несплавления.

Допустимые размеры внутренних (не выходящих на поверхность) шлаковых включений и пор в швах труб должны соответствовать нормам API Spec 5L.

При визуальном и магнитопорошковом контроле поверхности механически обработанных торцов труб не допускаются трещины и расслоения.

Концы всех труб должны обрабатываться механическим способом для получения фаски под сварку с кольцевым притуплением 1,8±0,8 мм. Для труб с толщиной стенки до 15 мм включительно применяется односкосая фаска с углом 30 - 35°, для труб с толщиной стенки более 15 мм - двухскосая фаска с углами 11,0 - 16,0 и 30 - 35°. Чертеж фаски согласовывается техническими условиями на поставку труб. При необходимости форма и размеры разделки торцевых кромок могут быть уточнены.

Допускается ремонт сварных соединений зачисткой и удалением дефектов с последующей заваркой. Ремонт трещин сварных швов не допускается.

Ремонтный участок сварного шва должен быть длиной не менее 50 мм и не должен превышать по длине 300 мм. Отдельные ремонтные участки швов должны отстоять друг от друга не менее чем на 500 мм. Максимально допустимое количество ремонтных участков швов на одной трубе - четыре.

1.2 Анализ производственного процесса.

Производство электросварных труб диаметром 508-1020 мм включает в себя следующие основные технические операции (рис.1):

1) Подача листов железнодорожным транспортом на склад, разгрузка и складирование листов с помощью кранов, снабженных магнитными траверсами .

2) Подача листов со склада пакетами или поштучно на задающий рольганг.

3) Подача листов поштучно на приемный рольганг – кран-балкой листоукладчика.

4) Очистка поверхности листа от загрязнений и потусторонних предметов.

5) Правка листов.

6) Очистка листов от отслоившейся окалины.

7) Контроль геометрии листов (толщины, ширины, длины, серповидности), снятия с потока листов.

8) Приварка технологических планок, зачистка листа.

9) Строжка продольных кромок листа. Формирование разделки кромок под сварку.

10) Подгибка кромок листа.

11) Предварительная формовка трубных заготовок.

12) Окончательная формовка трубных заготовок.

13) Маркировка трубных заготовок или клеймение.

14) Гидросбив окалины с наружной и внутренней поверхностях трубных заготовок.

15) Сушка заготовок, маркировка номера трубы краской.

16) Сборка полуцилиндров и сварка технологических швов.

17) Сварка внутреннего рабочих швов.

18) Удаление остатков флюса и шлаковой корки из трубы.

19) Сварка наружного рабочего швов.

20) Охлаждение зоны сварного соединения.

21) Автоматический ультразвуковой контроль сварного соединения (АУЗК) с отметкой мест возможных дефектов.

22) Рентгентелевизионный контроль (РТК) концов труб и участков сварных соединений труб с отметками АУЗК.

23) Ручной ультразвуковой контроль (РУЗК) участков сварных соединений с отметками АУЗК, наличие дефектов в которых не подтверждены РТК. Осмотр и ремонт труб.

24) Обрезка планок .Плазменная обрезка концов труб, имеющие неисправимые дефекты.

25) Промывка внутренней поверхности труб.

26) Калибрование концов труб (последовательно одного, затем другого).

27) Фрезерование валика усиления внутреннего и наружного швов на концах труб.

28) Промывка внутренней поверхности труб.

29) Калибрование труб по всей длине и гидроиспытание.

30) Вырезка проб для механических испытаний и обрезка конца трубы.

31) АУЗК сварного соединения по всей длине трубы.

32) АУЗК с основного металла концевых участков труб по периметру.

33) Ручной ультразвуковой контроль( РУЗК ) сварных соединений в зонах , отмеченных АУЗК, осмотр и ремонт труб.

34) Плазменная обрезка дефектных концов труб.

35) Дополнительное удаление усиления внутреннего и наружного шва на трубах после обрезки дефектных концов.

36) Торцовка труб.

37) Магнитолюминесцентный контроль (МЛК) торцов труб и определение РУЗК протяженности дефектов, обнаруженных МЛК.

38) Возврат труб при обнаружении дефектов МЛК на плазменную обрезку или торцовку концов труб.

39) Деовализация концов труб.

40) Осмотр, ремонт зачисткой мелких дефектов, окончательная приемка труб.

41) Маркировка труб и передача на участок внутреннего покрытия труб (УВПТ).

42) Покрытие труб внутри гладкостным или антикоррозионным покрытием.

43) Маркировка труб и передача на участок наружного антикоррозионного покрытия труб (АКП).

44) Покрытие труб снаружи антикоррозионным покрытием.

45) Осмотр, ремонт зачисткой и наплавление полиэтилена на участках дефектов наружной изоляции, а так же ремонт зачисткой и подкрашивание дефектов внутренней изоляции.

46) Маркировка труб и передача на склад готовой продукции.

47) Консервация труб.

48) Складирование, отгрузка труб.

Рис 1.1. Схема технологического процесса производства газонефтепроводных труб большого диаметра (TЭСА 1020В)

Описание технологического процесса и характеристика основного оборудования

Складирование листовой стали

Листовая сталь, предназначенная для изготовления труб складируется в штабели на складе металла цеха в соответствии с картой контроля и испытаний К 153-57-01-01-97 строго по маркам стали, ширинам и толщинам листов.

Разгрузка и складирование производится электромостовыми магнитными кранами повагонно. В одном штабеле могут находиться листы разных плавок. Каждому ряду и штабелю для складирования листа присваивается порядковый номер.

Каждый ряд снабжен специальным щитом, на котором указывается: номер штабеля, марка стали и номинальные размеры листов. Информация на щите обновляется по мере выработки и поступления листов не реже одного раза в сутки.

Учет металла, поступающего на склад листов, производится бригадиром склада в журнале прихода металла с указанием: даты, индекса смены, номера вагона, номера сертификата, марки стали, завода-поставщика, номера плавки, номинальных размеров листов, количества листов (в тоннах и штуках), номера ряда, номера штабеля, номера заказа.

Учет металла, задаваемого в производство со склада листов, производится бригадиром склада в журнале заданий с указанием: даты, индекса смены, номера ряда и номера штабеля.

Перед задачей в производство контролер ОТК осуществляет в соответствии с картой контроля и испытаний К 153-57-01-01-97 входной контроль листов, включающий проверку:

− наличия сертификата;

− соответствия сертификатных данных требованиям нормативно-технической документации.

Химический состав стали, принимается по сертификату завода-изготовителя. Входной контроль листовой стали проводится в соответствии с инструкцией И 153-26-17-96 СК. Листы, не принятые при входном контроле, в производство не задаются и складируются отдельно с отметкой на них причин несоответствия.

Задача металла в производство

Задача листов осуществляется при помощи приемного транспортного рольганга, листоукладчика и поперечного транспортера. Укладка листов на рольганг осуществляется мостовым магнитным краном поштучно, либо пакетом. Запрещается задача в производство листов, поверхность которых засорена посторонними предметами, грязью, шлаком и так далее, а также покрытых снегом или льдом.

Листоукладчик обеспечивает перекладывание по одному листу с приемного рольганга на приемный стол передаточного транспортера. На позиции ЦПУ-1 контролер ОТК присваивает цеховой номер каждому листу, который переносится на трубы и регистрирует в журнале каждый лист, где указывается индекс завода-поставщика, марка стали, размеры листа (толщина, ширина, длина), номер плавки, номер листа, партия листа.

В случае отсутствия маркировки листа краской, лист в производство не задается и откладывается на запасной стеллаж листоукладчика.

При снятии с потока по каким-либо причинам листа или трубной заготовки мастер участка формовки или бригадир-настройщик должен незамедлительно сообщить контролеру ОТК на задаче листа и на участок маркировки порядковый номер листа. Поперечный транспортер перемещает листы по роликовым направляющим на приемный рольганг линии подготовки. При изменении диаметра изготавливаемых труб настройка транспортера производится путем установки барабана в заданное фиксированное положение. Контроль задачи листа в производство производится в соответствии с картой контроля и испытаний К 153-57-02-01-97.

Правка листа

Перед правильной машиной поверхность листа очищается от посторонних предметов устройством для очистки листа, и лист центрируется относительно оси правильной машины с помощью двух пар вертикальных роликов.

Расстояние между роликами при центровке листа устанавливается во время перевалки в зависимости от типа размера труб по линейкам симметрично оси правильной машины и равно номинальной ширине листа плюс 15-25 мм.

Правка листов производится в девятивалковой правильной машине закрытого типа. Контроль за положением валков правильной машины осуществляется по лимбу. Величина зазора между образующими верхних и нижних валков без нагрузки на 1-5 мм меньше толщины задаваемого листа. После выхода листа из правильной машины отслоившаяся в процессе правки окалина удаляется с поверхности листа щеточной машиной и пылеотсосом. Листы шириной до 2260 мм, не прошедшие УЗК листа на заводе-изготовителе, подвергаются после правки очистки от окалины автоматизированному ультразвуковому контролю в соответствии с инструкцией И 153-19-116-95.

В случае обнаружения в металле листа недопустимых дефектов, дефектоскопист УЗК в ручном режиме включает поперечный транспортер и выводит лист из потока на специальный стеллаж

Таблица 1.3 – Характеристика листоправильной машины