Неделя с ТМК. Выпуск №18 (116)
0:00
/
Магистральные газопроводы — это один из объектов критической инфраструктуры, который требует особой надежности. Трубопроводы становятся более протяженными, поэтому все большее значение приобретает стоимость проектов. Обе эти задачи — обеспечения надежности и экономической эффективности — способны решить трубы повышенной прочности К70, разработку которых ведут специалисты ТМК. В чем основные преимущества этой продукции и каковы перспективы ее использования, читайте в материале proТМК.
Сегодня прокачивать газ приходится на весьма немалые расстояния, порой через участки с повышенной сейсмической активностью, сложным ландшафтом и экстремальным климатом. Наиболее прочные из используемых сейчас трубы имеют класс прочности до К65 а рабочее давление составляет до 11,8 МПа — чтобы прокачать газ на тысячи километров необходимо строительство десятков компрессорных станций, а это ведет к высоким расходам. Повышение рабочего давления позволяет и повысить пропускную способность трубопровода и увеличить расстояние между компрессорными станциями. В то же время же повышение давления прокачки в «нитке» не должно увеличивать риски аварий и тяжесть их последствий.
Другой вариант — попытаться увеличить толщину стенок труб, однако это также сильно повысит металлоемкость и, соответственно, стоимость объекта. Поэтому сейчас развивается перспективное направление создание технологий для магистральных газопроводов нового поколения, которые рассчитаны на рабочее давление до 14,71 МПа — это значит, что не придется ни увеличивать толщину стенок, ни ставить дополнительные компрессорные станции, и себестоимость транспортировки значительно снизится. Именно для таких путепроводных «ниток» изготовили ряд опытных партий труб специалисты ТМК.
Опытные партии труб диаметром 1420 мм с толщиной стенок 26,3 мм и 31,6 мм изготовили на производственной площадке в Челябинске, в легендарном цехе «Высота 239», который выпускал трубы большого диаметра (ТБД) для многих газо- и нефтепроводов, работающих сейчас в России.
Отрабатывая технологию производства труб повышенной прочности, специалисты ТМК и Магнитогорского металлургического комбината провели исследование свойств металла четырех опытных плавок, прокатанных по 11 режимам. После формовки труб из опытных листов сварку продольных швов осуществляли двумя методами — с помощью стандартной электродуговой сварки под флюсом (стенка 26,3 мм и стенка 31,6 мм) и новой, не имеющей аналогов в мире гибридной лазерно-дуговой сварки (стенка 31,6 мм).
— Преимущество гибридной лазерно-дуговой сварки в том, что узконаправленное действие лазерного луча и минимальная погонная энергия позволяют сократить зону термического влияния, — поясняет заместитель директора по научной работе ТМК Антон Гизатуллин. — Такой способ уменьшает зону разупрочнения и позволяет обеспечить высокие механические характеристики на протяжении всего сварного соединения трубы.
По словам Антона Гизатуллина, еще одна особенность труб, изготовленных таким гибридным методом сварки, заключается в повышенных эксплуатационных характеристиках: минимальный уровень деформаций обеспечивает высокую несущую способность трубы, пластичность снижает количество аварий на трубопроводе, который может проходить в зонах с низкими температурами и высокой сейсмической активностью. Кроме того, минимальная площадь сварного соединения и термического влияния исключает протяженное, или лавинообразное, разрушение трубы.
Натурные испытания показали надежность обоих способов сварки.
Для соответствия заданным стандартам новому продукту необходимо пройти три стадии испытания: тестирование на конструктивную прочность, полигонные пневматические и гидравлические испытания.
— Методика по конструктивной прочности позволяет специалистам оценить трещиностойкость трубы, — говорит Антон Гизатуллин. — Для этого трубу длиной не менее 10,5 м с приваренными заглушками по торцам заполняют водой и накачивают испытательным давлением. В протокол заносят результаты — какое давление было в трубе в момент разрушения, а также в каком месте оно произошло и каким был характер трещин.
Тестирование на конструктивную прочность опытная партия труб прошла весной – сначала на конструктивную прочность до разрушения труб 1420 х 26,3 мм со сварным швом методом дуговой сварки под флюсом. Затем — на конструктивную прочность до разрушения труб 1420 х 31,6 мм со сварным швом методом гибридной лазерно-дуговой сварки и дуговой сварки под флюсом. Все тесты подтвердили несущую способность опытной партии — разрушения произошли по основному металлу и именно при том давлении, которое рассчитывалось экспертами.
Также трубы прошли пневматические испытания. Для этого изготовили сложную конструкцию испытательной плети — в центре монтируется труба-инициатор разрушения с надрезом и кумулятивным зарядом. С двух сторон к ней присоединяются секции по три испытуемых трубы общей длиной не менее 32 м и буферных труб — не менее 65 м каждая. Вся конструкция устанавливается в траншее. Эти тесты опытная партия тоже выдержала на «пять» — протяженность разрушения не превышала установленные нормативы.
— Впереди еще финальные испытания — гидравлические, — рассказывает Антон Гизатуллин. — Предстоит на испытуемых трубах сделать прямоугольный поверхностные надрезы заданной глубины по основному металлу и по центру шва и довести их до разрушения под действием гидростатического давления. Необходимо, чтобы в момент разрушения давление превышало рабочее, а протяженность сквозной трещины оставалась в рамках расчетной.
После того как все тесты будут пройдены и опытная партия подтвердит свои высокие характеристики, ТМК сможет производить трубы повышенной прочности.
ТМК начала тестирование опытной партии высокопрочных труб. Этот новый как для российского, так и для мирового рынка продукт открывает перед компанией новые перспективы. О преимуществах нового решения и его дальнейшем развитии proTMK рассказала директор по техническим продажам и развитию трубопроводных решений ТМК ТР Ирина Бондаренко.
— Расскажите, где могут применяться новые высокопрочные трубы большого диаметра?
— Сферы применения могут быть самыми разными, но основное предназначение таких труб — в строительстве магистральных газопроводов. Повышение класса прочности металла труб большого диаметра с К60-К65 на К70-К80 открывает возможности увеличения объемов транспортировки газа за счет повышения давления с 120 до 150 атмосфер и в тоже время позволяет уменьшать количество компрессорных станций. За счет этого снижаются затраты на строительство трубопровода и инфраструктуру.
— Какие испытания проводятся для тестирования нового продукта и какие результаты уже удалось получить специалистам ТМК?
— При производстве высокопрочных труб проводится полный спектр испытаний, но, учитывая, что этот вид продукции — новый и уникальный, для подтверждения готовности их применения в газотранспортных системах требуются дополнительные тесты, максимально приближенные к условиям эксплуатации. Комплекс испытаний включает в себя лабораторные исследования микроструктуры и свойств металла труб, натурные гидравлические испытания, где внутренним давлением воды доводят трубу до разрушения, чтобы оценить конструктивную прочность труб.
Но самый масштабный и одновременно наиболее приближенный к условиям эксплуатации тест — это натурные пневматические полигонные испытания. По их результатам оценивается стойкость металла труб к лавинообразному разрушению, когда разрыв одной трубы приводит к выходу из строя протяженного участка газопровода. На текущий момент на полигоне проведено 35 пневматических полномасштабных испытаний труб.
— Были ли неудачи?
— Применительно к газопроводам высокого давления в 150 атмосфер на первом этапе были проведены испытания труб класса прочности К80 диаметром 1420 мм, где удалось достигнуть всех требуемых механических свойств. А вот при натурных пневматических испытаниях данные трубы показали неудовлетворительные результаты, что вызвало опасения их применения для газопроводов с рабочим давлением 150 атмосфер. Испытания К70 были более успешными, поэтому было решено осваивать трубы этого класса прочности, а К80 осваивать на перспективу.
— Насколько масштабен рынок высокопрочных труб большого диаметра в России и мире?
— На данный момент масштабы сложно предугадать, поскольку проект на рабочее давление 150 атмосфер уникален не только для нашей страны, но и для всего мира. Впрочем, учитывая текущие результаты, можно однозначно отметить, что высокопрочные трубы найдут применение в условиях, когда невозможно использовать большое количество компрессорных станций. Кроме того, большой плюс данных труб в том, что они позволяют снижать металлоемкость проектов трубопроводного транспорта.
— Можно ли сказать, что сейчас производство таких труб — это больше имиджевая история? Это правильный оборот?
— С одной стороны, нет, поскольку уже существуют проектные решения ключевых потребителей трубной продукции, в которых мы хотели бы участвовать. С другой стороны, безусловно, это работает на имидж. Способность освоить производство новой продукции подчеркивает облик ТМК, наше желание непрерывного совершенствования, клиентоориентированности и высокой степени готовности обеспечивать энергетическую отрасль качественной продукцией. Такой подход позволяет удерживать лидирующие позиции в трубном бизнесе, поскольку наши достижения развивают отрасль.
— Каким Вы видите дальнейшее развитие данного вида продукции в ТМК? Планируется ли предлагать ее широкому кругу клиентов?
— Несомненно, мы и дальше будем совершенствовать свое производство высокопрочных труб класса К70 и К80, ведь потенциальная потребность клиентов видна уже сейчас — области освоения нефтегазовых месторождений смещаются в географические зоны, где строительство трубопроводов из высокопрочных труб даст явную экономическую эффективность. Зоны вечной мерзлоты, районы с высокими рабочими давлениями — вот «клиентура» К70 и К80.
«Для освоения производства труб К70 и К80 силами технологов ТМК ТР и сотрудников дирекции по научной работе ТМК были разработаны технологии формообразования и сварки, причем технология сварки была разработана в двух вариантах: стандартная многодуговая сварка и технология с применением лазерно-гибридной сварки. Прежде чем прийти к нужному результату в цеховых условиях, процессы производства были смоделированы в цифровом варианте, а затем опробованы на лабораторном оборудовании. Всего за год разработки было проведено более 20 опытных работ в цехе, испытано свыше 5000 образцов! Это был непростой путь, прежде чем мы дошли до испытаний у клиента».
«Начат уникальный проект — создание трубопроводов диаметром 1420 мм для дальнего транспорта газа с рабочим давлением 150 атмосфер. Решение такой задачи может быть только комплексным, охватывающим производство материалов нового класса прочности, оборудование компрессорных станций, технологии строительства и эксплуатацию в течение длительного времени. ТМК вносит свой вклад в решение столь масштабной задачи, создавая технологии изготовления труб, отводов и соединительных деталей трубопроводов нового поколения. В основе разработки — принципиально новое качество металла и технологий сварки труб, обеспечивающих безопасную работу трубопровода с параметрами, никогда ранее не использовавшимися в мировой практике».
