Способ производства длинномерных многослойных биметаллических труб большого диаметра с повышенным ресурсом эксплуатации в агрессивных средах для транспортировки углеводородов с повышенным содержанием серы

Изобретение предназначено для снижения себестоимости и повышения качества длинномерных многослойных биметаллических труб большого диаметра для трубопроводов. Снижение металлоемкости трубопроводов, повышение их экологической безопасности обеспечивается за счет того, что производят трубы-заготовки намоткой на вращающийся барабан-шпулю многослойных по длине листов-штрипсов из сталей 08Х18Н10Т и 17ГСУ и последующую стыковую поперечную сварку труб-заготовок, при этом кромки листов перед сваркой в листы-штрипсы фрезеруют под углом 45°, сваривают стыковой сваркой под слоем флюса с последующей фрезеровкой сварных швов до номинальной толщины стенки свариваемых листов, а сварные швы на наружной поверхности многослойных труб смещают относительно швов на внутренней поверхности на регламентируемую величину, при этом толщину листов-штрипсов выбирают из условий эксплуатации биметаллических труб. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства длинномерных многослойных биметаллических труб большого диаметра с повышенным ресурсом эксплуатации в агрессивных средах для транспортировки углеводородов с повышенным содержанием серы.

В трубном производстве известен способ изготовления сварных труб большого диаметра, включающий формовку трубной заготовки, сварку труб, экспандирование и объемную термическую обработку - закалку с высоким отпуском (авт. свид. СССР №450839, 1974 г.).

Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает одинаковых свойств основного металла и сварного соединения, что снижает эксплуатационную надежность труб из-за недостаточного сопротивления хрупкому разрушению (низкие значения ударной вязкости) сварного шва и овализация концов при объемной термической обработке труб, а также не решает проблему предотвращения лавинных разрушений при увеличении мощности трубопроводов для транспортировки углеводородов, что в свою очередь ведет к увеличению толщины стенки труб, увеличению массы одного погонного метра труб, а следовательно, к росту их стоимости.

В трубной промышленности известен способ производства сварных труб большого диаметра, включающий формовку, сварку трубных заготовок, нагрев сварного шва до температуры АС3+(120-200)°С, раскатку сварного шва, нагрев раскатанного сварного шва и зоны термического влияния до температуры АС3+(80-100)°С с последующей закалкой в водяном спрейере со скоростью охлаждения (70-100)°С в секунду и отпуск при температуре АС1+(30-80)°С (патент РФ №2221057, кл. C21D 9/08, C21D 9/50, C21D 8/10, бюл. №1, 10.01.2004 г.).

Данный способ повышает стабильность механических свойств (ударной вязкости) сварного соединения и зоны термического влияния, выравнивает их значения до уровня основного металла, но не решает проблему повышенной стойкости к общей и язвенной коррозии, стойкости к сульфидному коррозионному растрескиванию, образованию водородных трещин и лавинных разрушений металла труб большого диаметра, предназначенных для строительства и эксплуатации нефтегазопроводов в условиях северной климатической зоны и морской воды, при температуре окружающей среды от минус 60° до плюс 40°С с температурой транспортируемых сред от минус 20° до плюс 40°С. Лавинные разрушения выводят из строя трубопроводные системы, представляют серьезную опасность для обслуживающего персонала и окружающей среды. Для защиты от атмосферной коррозии и морской воды применяют многослойные полиэтиленовые покрытия.

В трубном производстве известен способ изготовления труб большого и среднего диаметров из хладостойких и коррозионно-стойких марок стали 20ФА, 13ХФА, 09Г2С, 06Х1НФА и др. с повышенными эксплуатационными свойствами против сульфидного коррозионного растрескивания и образованию водородных трещин (патент РФ №2306992, кл. B21B 21/00, B21B 21/04, бюл. №27 от 27.09.2007).

Данный способ повышает стойкость труб к общей и язвенной коррозии, к сульфидному коррозионному растрескиванию и образованию водородных трещин, но не решает проблему предотвращения лавинных разрушений при увеличении мощности трубопроводов для транспортировки углеводородов не только в сложных климатических условиях, но и обычных. Использование данных марок стали для изготовления сварных труб большого диаметра с повышенными толщинами стенок, приводит к значительному повышению металлоемкости и их стоимости.

Известен способ производства электросварных труб большого диаметра с ориентированной односторонней разностенностью для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп, включающий формовку заготовки, сварку стыкуемых кромок, экспандирование полученной трубы и обработку ее торцов, при этом в качестве заготовки используют листовой штрипс, на который предварительно накладывают и приваривают дополнительный лист, располагая его симметрично относительно продольной оси листового штрипса, имеющий длину, равную длине листового штрипса, и ширину, меньшую ширины последнего, а суммарную толщину листового штрипса и дополнительного листа выбирают из условий превышения номинальной толщины штрипса по меньшей мере в 1,5 раза (патент РФ №2057603, кл. B21C 37/08, бюл. №10 от 10.04.96).

Недостатком данного способа является то, что он направлен на производство и использование труб для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп, не решает проблему предотвращения лавинных разрушений при увеличении мощности трубопроводов для транспортировки углеводородов не только в сложных климатических условиях, но и в обычных, т.е. не решает технические, технологические и экологические вопросы транспортировки углеводородов с повышенным содержанием серы под давлением на большие расстояния.

Наиболее близким техническим решением является способ производства трехслойных биметаллических центробежно-литых заготовок и биметаллических износостойких труб для транспортировки абразивных материалов и пульп на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами с учетом угара пластичных слоев центробежно-литых биметаллических заготовок в процессе нагрева их под прокатку в нагревательных печах до температуры пластичности, при этом прокатку биметаллических труб производят на пилигримовых станах с обжатием по диаметру от 100 до 180 мм, а отношение толщин пластичных слоев центробежно-литых заготовок и труб принимают равным Sн/Sв=1,5-2,5, где Sн - толщина наружного пластичного слоя центробежно-литых биметаллических заготовок и труб, мм; Sв - толщина внутреннего пластичного слоя центробежно-литых биметаллических заготовок и труб, мм (патент РФ №2268796, Кл. B21B 21/00, бюл. №3 от 27.01.2006).

Недостатком данного способа, так же, как и выше приведенного аналога, является то, что он направлен на использование труб для транспортировки абразивных сыпучих материалов и пульп и не решает технические, технологические и экологические вопросы транспортировки углеводородов с повышенным содержанием серы под давлением на большие расстояния в морских агрессивных средах.

Задачей предложенного способа является производство длинномерных многослойных биметаллических труб большого диаметра с повышенным ресурсом эксплуатации в агрессивных средах для транспортировки углеводородов с повышенным содержанием серы на большие расстояния с повышенными давлениями, исключение образования лавинных разрушений, снижение металлоемкости трубопроводов, повышение их экологической безопасности, снижение металлоемкости и энергоемкости оборудования для их производства, а следовательно, снижение их стоимости.

Технический результат достигается тем, что в известном способе производства длинномерных многослойных биметаллических труб большого диаметра с повышенным ресурсом эксплуатации в агрессивных средах для транспортировки углеводородов с повышенным содержанием серы, характеризующемся тем, что производят трубы-заготовки намоткой на вращающийся барабан-шпулю многослойных по длине листов - штрипсов из сталей 08Х18Н10Т и 17Г1СУ и последующую стыковую поперечную сварку труб-заготовок, при этом кромки листов перед сваркой в листы - штрипсы фрезеруют под углом 45°, сваривают стыковой сваркой под слоем флюса с последующей фрезеровкой сварных швов до номинальной толщины стенки свариваемых листов, а сварные швы на наружной поверхности многослойных труб смещают относительно швов на внутренней поверхности на величины, значения которых определяют из выражения Δсм =α-πδ(nΣ-n2)≥0, где α=50 - величина смещения наружного сварного шва относительно внутреннего при изготовлении двухслойных биметаллических труб, мм; nΣ - максимальное количество слоев при изготовлении многослойных биметаллических труб; n2=2 - количество слоев при изготовлении двухслойных труб; δ - номинальная толщина стенки листа - штрипса, мм, а толщину листов - штрипсов выбирают из условий эксплуатации биметаллических труб.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию «изобретательский уровень».

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Так как аналогичного способа и оборудования в мировой практике не существует, то пример конкретного выполнения в данный период времени привести не представляется возможным. Вместо примера конкретного выполнения приведена технологическая последовательность операций производства длинномерных многослойных биметаллических труб размером 1020×24×12000 мм из листовых биметаллических листов - штрипсов размером 4000×3 мм сталей 08Х18Н10Т и 17ГСУ.

Для производства биметаллических труб-заготовок размером 1020×24×4000 мм используют биметаллические по длине листы-заготовки размером 4000×3×25135 мм, состоящие из стали 08Х18Н10Т длиной 3178 мм для внутренней плакировки, стали 17ГСУ длиной 18722 мм для формирования основной толщины стенки и стали 08Х18Н10Т длиной 3235 мм для наружной плакировки труб. Листы из стали 08Х18Н10Т и 17ГСУ фрезеруют с двух сторон под углом 45°, сваривают и фрезеруют сварные швы на участке для сборки биметаллических листов - штрипсов.

Биметаллический лист - штрипс размером 4000×3×25135 мм укладывают на рольганг правильно-натяжного устройства, подают через паз стационарного кожуха и заправляют в паз барабана-шпули. Внутренний диаметр кожура равен наружному диаметру многослойной биметаллической трубы. Наружный диаметр барабана-шпули равен внутреннему диаметру многослойной биметаллической трубы-заготовки, а именно, 1020-2×24=972 мм. После заправки биметаллического листа - штрипса в паз барабана-шпули закрывают крышку с упорным подшипником, включают двигатель с предельным моментом привода барабана-шпули, который через шестеренную клеть (редуктор) приводит во вращение барабан-шпулю и начинает наматывать биметаллический лист - штрипс на барабан-шпулю. Процесс намотки производят до полного заполнения стационарного кожуха, т.е. до входа заднего конца биметаллического листа - штрипса в стационарный кожух. При заполнении стационарного кожуха процесс намотки приостанавливают. Открывают крышку с упорным подшипником. Для сцепления листов биметаллической трубы-заготовки установкой сварки производят сварку - сплавление концов листов по радиусу (по одной образующей) от наружной поверхности трубы-заготовки к внутренней. После выполнения данной операции рычагом, приводимым в движение двигателем через червячный редуктор и винтовой привод, начинают снимать многослойную биметаллическую трубу-заготовку с барабана-шпули и производить продольную сварку торца листа стали 08Х18Н10Т с наружной поверхностью биметаллической трубы-заготовки под слоем флюса. После снятия и выдачи трубы-заготовки на рольганг производят сварку - сплавление второго торца трубы-заготовки аналогично первому. Биметаллическая труба-заготовка по рольгангу поступает в отделочную часть цеха, где производят оплавление или фрезерование затравочного конца листа - штрипса стали 08Х18Н10Т с последующей продольной сваркой внутренней кромки биметаллической трубы-заготовки. В отделочной части торцы труб-заготовок подвергают плазменной обработке с последующим нанесением фаски под сварку. После нанесения фаски для сцепления торцов биметаллических слоев труб-заготовок производят напыление сталью 08Х18Н10Т. Многослойные биметаллические трубы-заготовки стыкуют и сваривают в трубы плети диной 12-18 м (в нашем случае 12 м). Затем проводят экспандирование, УЗК, маркировку, приемку, комплектацию труб в партии и отгрузку заказчику. Использование предлагаемого способа позволит производить длинномерные многослойные биметаллические трубы большого диаметра из разных марок стали и сплавов, а применение их при прокладке трубопроводов с повышенным ресурсом эксплуатации в агрессивных средах по дну морей для транспортировки углеводородов с повышенным содержанием серы по сравнению с прямошовными трубами с полиэтиленовым покрытием позволит значительно повысить срок их эксплуатации, исключить образование лавинных разрушений, значительно снизить металлоемкость трубопроводов, повысить экологическую безопасность и снизить стоимость труб. Использование данного способа позволит впервые в мировой практике осуществить поточное производство многослойных длинномерных биметаллических труб большого диаметра с заданными геометрическими параметрами, обеспечить потребность страны в трубах данного сортамента, производить конкурентоспособную продукцию и экспортировать ее в другие страны мира. Способ производства длинномерных многослойных биметаллических труб большого диаметра не требует больших капитальных вложений в строительство металлоемких и энергоемких цехов для производства широкополосных листов с толстыми стенками, как станы 5000, и установок для многослойного полиэтиленового покрытия труб, которое требует бережного отношения при транспортировке, монтаже, прокладке труб в траншеи и по дну морей на больших глубинах.

1. Способ производства длинномерных многослойных биметаллических труб большого диаметра с повышенным ресурсом эксплуатации в агрессивных средах для транспортировки углеводородов с повышенным содержанием серы, характеризующийся тем, что производят трубы-заготовки намоткой на вращающийся барабан-шпулю многослойных по длине листов-штрипсов из сталей 08Х18Н10Т и 17ГСУ и последующую стыковую поперечную сварку труб-заготовок, при этом кромки листов перед сваркой в листы-штрипсы фрезеруют под углом 45°, сваривают стыковой сваркой под слоем флюса с последующей фрезеровкой сварных швов до номинальной толщины стенки свариваемых листов, а сварные швы на наружной поверхности многослойных труб смещают относительно швов на внутренней поверхности на величину, значения которой определяют из выражения:
Δсм=α-πδ(nΣ-n2)≥0,
где α=50 - величина смещения наружного сварного шва относительно внутреннего при изготовлении двухслойных биметаллических труб, мм;
nΣ - максимальное количество слоев при изготовлении многослойных биметаллических труб;
n2 =2 - количество слоев при изготовлении двухслойных труб;
δ - номинальная толщина стенки листа-штрипса, мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину листов-штрипсов выбирают из условий эксплуатации биметаллических труб.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении труб из металлических и композиционных материалов. Осуществляют формовку листа пластической деформацией вблизи кромок на оправке с получением загнутых боковых кромок, его обжим в трубу и последующее соединение кромок по всей длине.

Изобретение относится к трубному производству, в частности к трубоэлектросварочному производству, и может быть использовано для автоматической двухсторонней сварки металлических полос при производстве спирально-шовных электросварных труб.

Изобретение относится к устройству и способу изготовления навиваемых по спирали конструкций и, в частности, относится к изготовлению труб и продольных конструкций.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при профилировании тонкостенных цилиндрических полых изделий холодным накатыванием. .

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для изготовления спиральношовных труб большого диаметра для внутрипромысловых и магистральных газонефтепроводов.

Изобретение относится к трубному производству, а именно к производству сварных спиральношовных труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов. .

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для изготовления спиральношовных труб большого диаметра для магистральных и внутрипромысловых газонефтепроводов.

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для изготовления спирально-шовных труб большого диаметра для внутрипромысловых и магистральных газонефтепроводов.

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано для изготовления спирально-шовных труб большого диаметра для магистральных и внутрипромысловых газонефтепроводов.
Группа изобретений относится к области производства длинномерных многослойных биметаллических труб большого диаметра. Способ включает поперечную сварку биметаллических труб-заготовок. Исключение образования лавинных разрушений, снижение металлоемкости трубопроводов, повышение экологической безопасности обеспечивается за счет того, что биметаллические трубы-заготовки производят намоткой на вращающийся барабан-шпулю биметаллических по длине листов-штрипсов с плакирующими наружным и/или внутренним слоями из коррозионностойких сталей, длина которых регламентирована математическими зависимостями, после намотки производят сварку - сплавление концов слоев по радиусу, а после снятия с барабана-шпули производят продольную сварку торца листа-штрипса с последующей продольной сваркой внутренней кромки - затравочного конца листа-штрипса. Установка содержит барабан-шпулю, участок для сборки - сварки и фрезеровки сварных швов биметаллических по длине листов-штрипсов, привод и другое необходимое оборудование, при этом по наружному диаметру барабана-шпули выполнен паз с регламентированными геометрическими размерами. 2 н. и 9 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области изготовления бронированных кабелей. Устройство включает два или более источников металлической ленты с механизмом подачи ленты для каждого и загибочную головку. Механизм подачи ленты выполнен с возможностью приема металлической ленты от указанного каждого источника и передачи ее на головку, которая выполнена с возможностью приема металлической ленты от механизма подачи ленты и закручивания ее с образованием участка ленты, спиралеобразно окружающего центральную ось. Ускорение процесса изготовления кабеля обеспечивается за счет того, что головки и механизмы подачи ленты выполнены таким образом, что оси участков ленты совпадают, и участки ленты смещены относительно друг друга по оси, причем смежные в осевом направлении участки ленты расположены по отношению друг к другу по всей своей длине таким образом, что образуют металлическую ленту, которая спиралеобразно окружает совпадающие оси, причем металлическая лента образует трубчатую конструкцию, бронированного кабеля. Участки ленты имеют такие поперечные сечения, при которых они сцепляются друг с другом по всей своей длине, и лента сцеплена сама с собой по всей своей длине. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх