ГИБКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА В ПРОЕКТЕ 550ТМ/У(Х80)

Экономические требования к транспортированию нефти и газа по трубопроводам вызывают необходимость использования труб с увеличенными диаметром и рабочим давлением трубопровода. Данная ситуация как с конструктивной точки зрения, так и с точки зрения безопасности предъявляет более высокие требования к прочности трубопровода по толщине стенки.

Обсуждение путей совершенствования материалов для трубопроводов уровня Х80 и выше продолжается около 15 лет. Различают создание и внедрение материалов до уровня Х70. Введение материала уровня Х80 заняло более длительное время. Первое промышленное производство трубопровода уровня Х80 фирмой "Маннесманн" датируется 1985 г. Последний монтаж двух коротких пробных секций в существующий трубопровод был проведен А.Г.Рургазом в 1992 г. при строительстве первого трубопровода 550(Х80).

Прочность трубопровода 550 соответствует уровню прочности Х80 по АПИ Спецификации 5JI; по линии — минимальная прочность на разрыв значительно выше и составляет 690 МПа (вместо 620 МПа для материала уровня Х80).

Производство труб и колен при помощи индукционного нагрева для данного трубопровода началось на заводах в Мюльхейме в 1992 г. и завершилось в 1993 г. Осенью 1993 г. закладка трубы была успешно завершена.

Проект трубопровода

Между Верном в Северном Рейне — Вестфалии и Шлюхтерном в Гессене был построен газопередающий трубопровод длиной около 270 км. Трубы, использовавшиеся для строительства трубопровода, были сконструированы для давления в 100 бар и имели диаметр 1219 мм и толщину стеков в 18,3 и 19,4 мм. Данный трубопровод служит для обеспечения дальнейшего увеличения газоснабжения.

Трубопровод между Верном и Шлюхтерном был принят в октябре 1993 г.

Около 650 550ТМ/У колен, полученных при помощи индукционного нагрева, общим весом около 1300 т было произведено в Мюльхейме на заводе Маннесманн—Верке АГ для этого трубопровода.

Приведем технические данные колен, получаемых при помощи индукционного нагрева для газотрубопровода:

Требования приведены в стандартах ДИН и изменяются совместно со спецификациями потребителями.

Установка для гибки с индукционным нагревом

Маннесманн—Верке АГ производит на заводах в Мюльхейме гибку труб методом, индукционного нагрева, начиная с 1978 г. Установка для гибки с индукционным нагревом, установленная на указанном заводе, шляется самой большой в мире

Это единственная установка, которая оборудована двумя гибочными рычагами, что дает возможность изгибать трубы различного диаметра. На рис. 1 показан принцип работы установки.

Труба, лежащая на станине установки, зафиксирована в соответствии с желаемым радиусом изгиба посредством зажима, имеющего возможность движения вдоль гибочных рычагов. С другого конца трубу толкают через индуктор кольцевой формы, в котором узкая зона по окружности трубы нагревается. Труба последовательно движется через кольцевой индуктор с установленной скоростью и одновременно изгибается.

Поскольку нет необходимости в формовочном инструменте при гибочной операции, нет ограничений на геометрию гибки при производстве. Крупногабаритная станина установки позволяет гнуть трубы длиной до 18 м.

Диапазон размеров гнушихся труб из ферритных сталей показан на рис. 2. Из диаграммы видно, что можно изготовить колена из труб диаметром от 89 до 170 мм. Меныпий гибочный рычаг используют для гибки труб диаметром до 720 мм под углом 180°, в то время как большой гнущий рычаг может быть использован для гибки труб под углом до 90°.

Производство колен

Химический состав материала для колен следующий, % (вес).: 0,12 С; 0,45 Si; 1,75 Мл; 0,015 Р; 0,003 S; 0,04 Al; 0,22 Мо; 0,06 V; 0,035 Nb. Углеродный эквивалент <0,48%. В табл. 2 приведены значения механических. свойств, полученные в ходе промышленного производства колен и определены минимальные значения этих свойств.

Углеродный эквивалент химического состава колена меньше чем 0,48, как определено по формуле ИИВ. Данное значение гарантирует хорошую свариваемость колен для определенной толщины стенки. Сварной металл продольного шва сплавили с никелем и молибденом. Продольные швы выполнили электродуговой сваркой с применением высокоосновного флюса. После закалки и отпуска металл сварного шва удовлетворял требованиям заданной ударной вязкости. Прочность сварного шва полностью удовлетворяет спецификации.

Каждое колено подвергали неразрушающему испытанию и проверке размеров. Сварной шов был исследован ультразвуковым методом, а концы колен— методом рентгенографии. Материал в зоне растягивающих напряжений (верхняя выпуклая поверхность между пятами арки) при гибке был исследован на наличие поверхностных трещин с помощью магнитных частиц. В проверку размеров включены: измерение угла и радиуса изгиба, толщины стенок (особенно в зоне растягивающего напряжения изгиба) и радиус изгиба по всей длине изгиба, т.е. овальность.

Все измерения удовлетворяют требованиям спецификации.

Доказано, что колена, полученные при помощи индукционного нагрева, необходимы при строительстве трубопровода 550ТМ (1219x18,3 и 19,4 мм) могут быть произведены с той же прочностью, что и трубы без особенных различий в производстве.

Производство колен достаточной прочности при строительстве трубопровода 550ТМ было успешно осуществлено при помощи использования стали по проекту 550ТМ/У в производстве колен.

Дальнейшая работа, по нашему мнению, будет сконцентрирована не на совершенствовании стали с еще большей прочностью (например , уровень Х100), так как возрастает потенциальное применение едких веществ, а на производстве труб с более толстой стенкой. Это предсказание основано на ток факте, что экономически эксплуатационное возрастание прочности линейных труб и колен будет неуклонно перекликаться с возрастанием рабочего давления в трубопроводе, иначе польза от уменьшения толщины стенки трубы в результате возросшей прочности приводит к проблемам устойчивости в случае подземных трубопроводов.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 3, Москва 1994