Неделя с ТМК. Выпуск №19 (167)
0:00
/
Промышленная компания – это не просто производство, а центр инноваций, где создаются новые продукты и технологии. Современные предприятия инвестируют в НИОКР, внедряют передовые решения и разрабатывают конкурентные преимущества. Здесь объединяются опытные инженеры, ученые и технологи, чтобы превратить идеи в реальность. Одна из ключевых задач – создавать технологии будущего, формируя рынки и меняя отрасли. Промышленность сегодня является двигателем прогресса, где каждый процесс направлен на развитие и улучшение качества жизни. Специалисты Трубной Металлургической Компании (ТМК) являются авторами важных разработок, которые находят свое применение в производстве. О них рассказывает корпоративная газета proТМК.
Последние годы перед металлургами стояла задача разработать семейство сталей для высокопрочных труб, устойчивых к воздействию высоких температур и давления. Для повышения устойчивости к коррозии решено было применить сталь с содержанием 13% хрома (Cr), ранее не использовавшуюся в трубной отрасли. Эту задачу успешно решили специалисты ТМК, создавшие собственную линейку мартенситных сталей. Разработка велась на Волжском трубном заводе (ВТЗ). Выбор мартенситного класса был обусловлен возможностью получения высоких прочностных и вязкопластичных свойств труб. Производство такой стали в дуговых печах сопряжено с трудностями, поскольку необходимо обеспечить низкое содержание углерода и высокое содержание Cr. Путем экспериментов определили оптимальный химический состав для достижения необходимых характеристик. При изготовлении труб были внедрены передовые инженерные решения. Для снижения внутренних напряжений и предупреждения дефектов специалисты использовали заготовки с заранее высверленными осевыми отверстиями по всей длине. Сегодня на ВТЗ налажено серийное производство бесшовных высокопрочных труб из мартенситной стали методом горячего деформирования на специализированных прессах и станах горячей прокатки. Специалисты предприятия и компании получили патенты на весь ассортимент продукции мартенситного класса типа 13Cr, методы ее изготовления и термообработки, включая сталь, бесшовные высокопрочные трубы нефтяного сортамента и горячедеформированные изделия. Продукция уже доказала свою эффективность на практике. Таким образом, передовой метод производства труб из стали 13Cr, как и вся линейка нового поколения, соответствует современным стандартам и обеспечивает высокую конкурентоспособность ТМК на рынке.
Качественные резьбовые соединения – визитная карточка ТМК. Продукция этого сегмента используется при строительстве нефтяных и газовых скважин. На разработки получены как российские, так и зарубежные патенты. Однако недостаточно придумать конструкцию соединения, ее необходимо внедрить на производстве. Причем каждое предприятие решает эту задачу по-своему, поскольку располагает исключительно собственной материально-технической базой.
Например, на Таганрогском металлургическом заводе (ТАГМЕТ) технологии создания резьбовых соединений были внедрены около 20 лет назад. За это время линейка постоянно пополнялась. Одно из последних нововведений – соединение ТМК UP CENTUM – начали выпускать на предприятии сравнительно недавно, в 2021 году. На его примере мы проследим путь от научной идеи до запуска в промышленное производство этой передовой продукции. Изначально специалисты составили нормативно-техническую документацию. Конструкторы ТМК-Премиум Сервис подготовили проектные документы для изготовления резьбового соединения с учетом спецификации Торгового дома ТМК. Затем к работе над новым резьбовым соединением подключились специалисты ТАГМЕТа. Для дальнейшего освоения на предприятии продумали план научно-исследовательской работы (НИР) с проработкой технологического процесса. Каждый этап освоения нового резьбового соединения записывали в производственную программу. Следующие шаги включали в себя выпуск стали с особыми свойствами, прокатку муфтовой и трубной заготовки с последующей механической и термообработкой для достижения требуемых свойств. Технологический процесс моделировали в специальной компьютерной программе, при этом показатели неоднократно корректировались до момента выпуска безупречной по качеству продукции. После получения резьбы, соответствующей требованиям нормативной документации, специалисты произвели свинчивание и гидроопрессовку труб и муфт. Финальным штрихом стали приемочные испытания, после которых было рекомендовано запустить ТМК UP CENTUM в производство. В общей сложности на весь комплекс работ потребовалось более четырех лет, благодаря чему произошло расширение линейки резьбовых соединений.
Еще одно направление научного поиска ТМК – освоение новых технологий изготовления прокатного инструмента. Один из таких методов придумали и запатентовали сотрудники Синарского трубного завода (СинТЗ) в 2014 году. Речь об изобретении двухслойного валка прокатного стана.
Он состоит из наружного и внутреннего слоев, изготовленных из чугуна разных химических составов.
Существовала проблема, связанная с часто выявляемым низким качеством валков разных производителей. Для ее решения была создана группа специалистов, в которую вошли рационализаторы и изобретатели, сотрудники многих подразделений предприятия – центральной заводской лаборатории, технического отдела, трубопрокатных цехов. Новаторы разработали и внедрили технологию изготовления валков на мощностях Механо-литейного завода (МЛЗ) – предприятия, основанного на базе механо-литейного цеха СинТЗ. Были разработаны химический состав металла и технологические параметры литья, обеспечивающие твердость и износостойкость валков.
Выпуск двухслойных заготовок на МЛЗ позволил осуществлять мониторинг за процессом производства и обеспечивать стабильно высокий уровень качества продукции.
Благодаря изобретению износостойкость двухслойных валков, по сравнению с ранее используемыми, увеличилась вдвое.
С проблемой «разностенности» труб сталкиваются многие трубные предприятия. В ТМК решили бороться с этим несоответствием собственными методами.
На Северском трубном заводе (СТЗ) оптимизировали позиционирование валков на непрерывных станах. Для этого был разработан программный продукт, который позволяет рекомендовать параметры настройки непрерывного стана, помогающие избежать самого распространенного отклонения. Проект, получивший название RollPosition, реализуется сотрудниками Исследовательского центра (ИЦ) ТМК и предприятия и состоит из нескольких модулей, которые регулируют положение валков для придания стенке однородной толщины и корректируют работу компонентов, управляющих и контролирующих процессом прокатки. В разработке – модуль прогнозирования незапланированных или аварийных простоев Первые модули были обкатаны в условиях действующего производства в цехе №1 СТЗ и доказали, что ИТ-технологии помогают улучшить качество изделий и увеличить жизненный цикл оборудования.
Ответ на вопрос «Что прочнее – целое либо соединенное из частей?» кажется очевидным. Однако специалисты Челябинского трубопрокатного завода (ЧТПЗ) доказали обратное: они разработали технологию получения сварного шва, который, вопреки законам физики, крепче стального листа. Реализация проекта по освоению гибридной лазерно-дуговой сварки (ГЛДС) на ЧТПЗ началась в 2010 году со строительства специального лабораторного стана. На нем челябинские трубники в результате научных изысканий создали уникальную технологию сварного соединения методом, который до них никто не применял в трубной промышленности.
Понимая многообещающие перспективы изобретения, на ЧТПЗ построили опытно-промышленный стан ГЛДС и научились сваривать трубы. Первые же результаты испытаний высокопрочного сортамента заинтересовали одного из ключевых потребителей, с которым завод подписал дорожную карту по освоению изделий нового поколения. Совместно с партнерами специалисты ЧТПЗ выпустили опытно-промышленную партию труб и испытали их на прочность.
– Все опыты стабильно подтверждают уникальные свойства сварного соединения, которые существенно превышают нормативные значения. Это позволяет сделать однозначный вывод: наш шов прочнее основного металла трубы, – подчеркнул начальник отдела лазерных технологий Центра сварочных технологий ТМК Михаил Федоров.
Качество трубы, сваренной по технологии ГЛДС, имеет ряд преимуществ. Среди многих – высокая надежность в местах повышенной сейсмической активности, регионах сверхнизких температур и на шельфе. Кроме того, технология повышает прочность для магистральных трубопроводов, что позволяет значительно сократить расходы на ремонты и повысить объемы перекачки углеводородов. Предвосхищая высокую популярность нового сортамента в будущем, трубники построили промышленный стан в цехе «Высота 239». В настоящее время оборудование проходит испытания, после чего состоится его запуск.
В перспективе на нем может быть налажено производство толстостенных труб из высоколегированных марок стали, которые имеют ограничения по свариваемости с применением классической дуговой сварки.
Технические обновления часто необходимы вместе с изменением стандартов. Так поступили и на Первоуральском новотрубном заводе (ПНТЗ), разработав новый химический состав легированной стали и технологию термообработки для изготовления баллонов малой и средней вместимости. Это делалось в сотрудничестве с ИЦ ТМК и заняло около года. Стандарт относился к прочности, пластичности и вязкости стальных баллонов высокого давления – от 9,8 до 19,6 МПа, используемых для кислорода, азота, углекислоты и других газов. Для улучшения характеристик специалисты подобрали сталь, отличающуюся составом и лучшей прокаливаемостью. Затем провели эксперименты по определению оптимального режима термообработки новой марки стали. Количество маркировочных символов также увеличилось с 38 до 50, включив новые данные о толщине стенок и размерах горловин.
– Наша команда работала над изменением режимов термической обработки баллонов. Мы экспериментировали с закалкой и отпуском, пока не подобрали оптимальные температурные значения. Благодаря такому решению, апробации технологии и проведенным испытаниям мы смогли добиться повышенных прочностных характеристик. Баллоны стали значительно надежнее и уже получили положительные отзывы от партнеров предприятия, – отметил начальник баллонного цеха ПНТЗ Алексей Болотов.
Эта технология обеспечивает необходимые свойства баллонов даже при температуре до –50 градусов. Стоит отметить, что научные подразделения Русского научно-исследовательского института (РусНИТИ), ИЦ ТМК, Научно-технического центра (НТЦ) ТМК, ТМК-Премиум Сервис совместно с ВТЗ, ТАГМЕТом, СинТЗ, СТЗ, ЧТПЗ и ПНТЗ отвечают за устойчивость к внешним вызовам. Благодаря гибкости и системному подходу к решению технических проблем, связанных с производством особо сложных видов продукции, обеспечивается высокая эффективность разработок.
