Состояние и развитие отечественного производства сварных труб

Состояние отечественного производства сварных труб большого диаметра для транспортировки нефти и газа.

Система отечественного трубопроводного транспорта начала создаватьсяболее 50 лет назад ив 2005 году протяженность превышала 221 тыс. км, из которых 153 тыс. км - это газопроводные магистрали, свыше 48 тыс.км – это нефтепроводы; более 20 тыс. км – используются для перемещения нефтепродуктов. Из 180 российских магистральных трубопроводов, которые эксплуатируются в настоящее свыше 65% газопроводов введены в строй до 1980 г. и только 9 газопроводов и были построены в прошлом десятилетии.

В 2000 г. протяженность магистральных газопроводов составляла ~ 150 тыс. км, а металлоемкость – более 50 млн. т (табл. 3)

Таблица 3. Протяженность и металлоемкость газопроводов России на 1998-2000 г.г.

Более половины магистральных нефтепроводов были построены до 1970 г. и только 3 нефтепровода были построены в прошлом десятилетии.

Специфика магистральных газопроводов состояла в использовании труб, изготовленных в разное времяна отечественных заводах: Новомосковском (НТЗ), Волжском (ВТЗ) и Харцизском (ХТЗ) трубных заводах, Челябинском трубопрокатном (ЧТПЗ) и Выксунском (ВМЗ) металлургическом заводах (табл. 4).

Таблица 4. Характеристики труб большого диаметра, применявшихся для прокладки отечественных трубопроводов до 2000 г.

Более 1/3 газопроводов (~50 тыс. км) служит свыше 20 лет; 27% (более 40 тыс. км) уже выработало нормативный ресурс (33 года), а 2,5% (~ 3700 км) эксплуатируется свыше 40 лет. Сроки эксплуатации газопроводов распределяются следующим образом: от 10 до 30 лет – 85%, более 30 лет – 15%. Нормативный срок эксплуатации составляет 33 года, его превысило 6% действующих газопроводов.

По экспертным оценкам в ремонте или замене нуждаются ~ 75 тыс. км магистральных газо- и нефтепроводов из труб диаметром 1020-1420 мм. По проекту реконструкции единой системы газоснабжения России потребность в трубах диаметром 720-1200 мм, подлежащих замене составляет ~ 25 тыс. км; в целом же почти половина трубопроводов в нашей стране отработала свой амортизационный срок, который составляет 33 года, а четверть из них функционирует свыше 40 лет.

Следует отметить, что в течение длительного времени для защиты трубопроводов, укладываемых в землю, применяли битумные массы (на основе нефтяных битумов) и стекловатой или битумом и стеклотканью одинарной или двойной намотки, которые производили непосредственно на трассе при прокладке трубопровода. Однако, в последние 10-15 лет отмечено снижение срока службы труб практически во всех сферах их применения, обусловленное повышением коррозионной активности сред, в которых эксплуатируются трубы. Установлено, что скорость коррозии для газопроводных магистралей, проложенных на территории бывшего СССР, составляет от 0,1 до 1,9 мм в год. Повышенная изношенность трубопроводов, а также низкая эксплуатационная надежность и долговечность трубопроводов, которые определяются, в основном, коррозионной стойкостью металла являются причиной аварий. Например, за десятилетие (1991-2000 г.г.) на нефтяных и газовых магистралях из-за дефектов труб имело место 12,1% аварий от общего количества; в 2002 г. аварии по этой причине составили 18,9 %.

Для повышения эксплутационной надежности трубопроводов требуется качественное техническое обслуживание и ремонт трубопроводов. Для этого проводят технический мониторинг: всестороннюю диагностику с помощью электрометрии, ГИС технологии, акустической эмиссии, бесконтактной магнитометрии, применение лазерной и тепловизорной техники. В этом направлении достигнуты определенные успехи, например, в трубопроводных системах ОАО АК «Транснефть» ежегодно обследуются порядка 28 тыс. км нефтепроводов; в трубопроводной системе ОАО «Газпром» в 2005 г. обследовано 17 тыс. км газопроводов. По результатам всех видов диагностики и заключении эксплуатирующих организаций определяется остаточный ресурс трубопровода, планируются оперативный и капитальный ремонты.

Основные фонды трубопроводного транспорта стареют. К 2020 г. доля газопроводов прослуживших более 30 лет возрастет до 46%, а нефтепроводов до 64%, поэтому потребность в капитальном ремонте и реконструкции трубопроводов непрерывно растет. Например, в компании ОАО АК «Транснефть» ежегодно должна производиться замена 1580 км труб, запланирована замена более 7000 км труб диаметром 530-1220 мм на участках нефтепроводов, сваренных с подкладными кольцами. В 2006 г. объем капитального ремонта составил 2400 км, в том числе переизоляция газопроводов до 2000 км.

В программе реконструкции объектов транспорта газа на 2007-2010 гг. необходимые ежегодные объемы инвестиций в реконструкцию газотранспортной системы на этот период оценивались в 3 млрд. долларов.

В 50-х годах прошлого столетия для отечественного трубопроводного транспорта применялись трубы диаметром 530-820 мм из углеродистых и низколегированные стали марок 19Г, 14ХГС и др. в горячекатаном и нормализованном состоянии, прочность обеспечивалась химическим составом, в частности – повышением содержания углерода, марганца или хрома. Эти стали имели невысокую ударную вязкость, повышенная склонность к хрупкому разрушению и соответствовали по зарубежной классификации сталям класса прочности Х42-Х46.

В середине 1960-х г.г. для газонефтепроводных труб диаметром до 1020 мм, рассчитанных на давление 5,5 МПа, были созданы низколегированные кремнемарганцовистые стали. Их химический состав и механические характеристики были улучшены за счет твердорастворного упрочнения (горячекатаные и нормализованные, 17Г1С, 17ГС). Эти стали затем были усовершенствованы (17Г1С-У), содержание серы уменьшено до 0.01%. На этом этапе для повышения однородности стали и удаления вредных примесей были улучшены методы раскисления и выплавки. На следующем этапе, посредством использования дисперсно-упрочненных сталей типа 15Г2СФ, была повышена прочность и надежно обеспечена работоспособность трубопроводов при положительной температуре транспорта продукта. Снижение содержания углерода позволило увеличить ударную вязкость этих сталей, однако температура эксплуатации у них оставалась на уровне до минус 5°С.

Опыт производства и применения низколегированных кремнемарганцовистых сталей для газопроводных труб показал, что дальнейшее повышение их прочности за счет увеличения содержания углерода и элементов, образующих твердый альфа-раствор, стало невозможным, такой метод исчерпал себя полностью. Поэтому улучшение трубных сталей проводилось, в основном, в направлении совершенствования технологии их производства, в частности, за счет использования механизма дисперсионного упрочнения и измельчения зерна феррита. В качестве легирующего элемента применялся ванадий в сочетании с повышенным содержанием азота. В этот период были созданы такие стали, как 14Г2САФ, 16Г2АФ, 14Г2АФ-У. Они соответствовали сталям класса прочности Х56 - Х60 и существенно превосходили кремнемарганцовистые стали по комплексу механических и пластических свойств. Однако и эти стали в итоге перестали соответствовать возросшим требованиям к сопротивлению хрупким разрушениям трубного металла.

Наконец, еще одно поколение трубных сталей было разработано в середине 70-х годов в связи с переходом впервые в мире на строительство магистральных газопроводов диаметром 1420 мм и массовой разработкой газовых месторождений, расположенных на Крайнем Севере. Месторождения были отдалены от основных потребителей на 2500-3000 км. Чтобы сделать транспорт газа на такие расстояния эффективным помимо увеличения диаметра до 1420 мм в газопроводах было повышено рабочее давление с 5,4 до 7,4 МПа. В соответствии с изменением параметров трубопроводов ужесточились нормативные требования к трубам. Надежная работа газопроводов в суровых климатических условиях таких регионов была обеспечена применением низколегированных малоперлитных сталей, обладающих сочетанием высоких значений прочности, ударной вязкости, хладостойкости и свариваемости. Такое сочетание свойств было достигнуто формированием в процессе контролируемой прокатки мелкозернистой структуры с субструктурным и карбонитридным упрочнением. Внедрение контролируемой прокатки сопровождалось совершенствованием процессов выплавки и внепечной обработки стали. Созданная на этой основе сталь класса прочности Х70 в 80-х годах получила широкое применение для производства нефтегазопроводных труб (табл. 5) на заводах в Германии, Японии, Италии т.к. позволяло поднять рабочее давление в трубопроводах до 8,4 МПа и исключить возможность появления в них лавинных разрушений. Однако отечественные з аводы продолжали выпуск листовой стали с пределом прочности не выше 560 МПа для двухшовных труб диаметром 1420 мм.

Таблица 5. Эксплуатационная работоспособность и надежность сталей, созданных в 1970-80-е годы.

Поскольку отечественные производители не могли удовлетворить высокий уровень спроса на трубы для нефтяной и газовой промышленности, который в 80-е годы достигал 5.5-5.8 млн. т в год, то еще до 2000 г. Россия закупала по импорту ежегодно до 3.0 млн. т труб диаметром 1220-1420 мм с антикоррозионным покрытием в Германии, Японии, Италии.

Как следует из анализа состояния трубного рынка, доминирующее значение для трубных предприятий имеют требования, формируемые нефтегазовым комплексом – Газпромом и ОАО «АК-Транснефть», которые для сварных труб большого диаметра можно сформулировать следующим образом:

■ организация производства труб одношовных сварных большого диаметра (до 1420 мм) толщиной стенки до 50 мм и длиной до 18 м с наружным и внутренним антикоррозионным покрытием и прочностными характеристиками в перспективе до Х100 – Х120 по международным стандартам, что должно обеспечить повышение рабочего давления в магистральных газопроводах до 9,8–11,8 МПа;

■ повышение требований к коррозионной стойкости и хладостойкости металла труб;

■ организация производства сварных одношовных труб большого диаметра для прокладки трубопроводов по дну моря;

■ ужесточение требований к качеству контроля и испытаний труб.

Для обеспечения новых технических требований, предъявляемых к сварным трубам большого диаметра основными заказчиками и создания конкурентоспособности выпускаемой продукции отечественные трубные и металлургические компании в последнее десятилетие активно проводят работу по

■ увеличению мощностей заводов по производству труб большого диаметра с использованием современных технологий и оборудования;

■ модернизации и внедрении новых средств неразрушающего контроля и испытаний трубной продукции;

■ созданию новых мощностей по термической и финишной обработке труб;

■ внедрению новых технологий и оборудования по производству стали и листовой трубной заготовки для производства сварных труб с высокими показателями качества.

Ниже представлены мероприятия, проведенные трубными компаниями на заводах по обеспечению новых технических требований к сварным трубам большого диаметра.

1. ЗАО «Объединенная металлургическая компания» провело большой комплекс работ по реконструкции ТЭСА 1020 на Выксунском металлургическом заводе. На первом этапе в январе 2004 года было освоено производство труб диаметром 508-1067 мм с толщиной стенки до 32 мм. В результате второго этапа реконструкции в первом квартале 2005 года на второй линии стана освоено производство одношовных труб диаметром 530-1420 мм длиной до 12 м с толщиной стенки до 50 мм на рабочее давление до 25 МПа. В 2007-2008 г.г. смонтировано и освоено дополнительное оборудование: пресс шаговой формовки, механический экспандер (третий на две линии), стан сборки труб, стан сварки наружного шва, две линии покрытия наружной поверхности труб. Реконструирована установка гладкостного покрытия внутренней поверхности труб, что позволило в 2 раза увеличить ее производительность. Выполненные работы позволили увеличить проектную мощность цеха до 2,0 млн. т труб в год. ОАО «Выксунский металлургический завод» в 2006 году освоил производство труб для подводных трубопроводов по стандартам норвежской компании DNV и поставил трубы для прокладки подводной части газопровода “Северный поток”.

2. ОАО «Северсталь» построило ЗАО «Ижорский трубный завод» (г. Колпино), ввело его в эксплуатацию в 2006 году; освоены мощности по выпуску 600 тыс. т современных высокопрочных сварных прямошовных труб с покрытиями диаметром до 1420 мм, толщиной стенки до 40 мм и длиной до 18,3 м для строительства магистральных трубопроводов. Поставка оборудования и технология фирмы SMS MEER (Германия).

3. В ОАО «Трубная металлургическая компания» в 2002-2004 гг. на Волжском трубном заводе проведена реконструкция станов ТЭСА 530-1420 и ТЭСА 2520 по выпуску спиральношовных труб диаметром до 1420 мм и толщиной стенки до 22 мм для газопроводов с рабочим давлением 7,5-8,3 МПа. В 2008 г. на площадке действующего трубоэлектросварочного цеха завершено строительство ТЭСА 1420 по производству одношовных прямошовных сварных труб диаметром 508-1420 мм, класса прочности до Х100, с толщиной стенки до 42 мм, длиной до 12,5 м, мощностью 650 тыс. тонн в год, с внутренним и наружным покрытием; поставщик оборудования и технологии - фирма «HAEUSLER» (Швейцария). С пуском стана мощности Волжского трубного завода по выпуску сварных труб большого диаметра составили 1,2 млн. т в год, в том числе: спиральношовных – 0,55 млн. т.

4. ЗАО «Группа ЧТПЗ» на Челябинском трубопрокатном заводе в 2005 г. была проведена реконструкция трубоэлектросварочного цеха по производству труб диаметром 720 мм (пуск ТЭСА в 1956 г.) и двухшовных сварных труб диаметром 1020 мм (пуск ТЭСА в 1963 г.) цех стал крупнейшим в мире по производству газонефтепроводных труб диаметром 530-1220 мм мощностью до 2 млн. т в год. В 2010 г. введен в эксплуатацию ТЭСА 1420 по выпуску прямошовных сварных одношовных труб диаметром 508-1420 мм, класса прочности до Х100, с толщиной стенки до 48 мм, длиной до 18,3 м, с наружным и внутренним покрытием и объемом производства 700 тыс. т труб в год. Поставка основного оборудования – пресса пошаговой формовки - фирмы SMS MEER (Германия). Однако, следует отметить, что доля экспорта все еще остается высокой (табл. 6).

Таблица 6. Производство и потребление труб сварных большого диаметра (СБД) в 2007-2010 г.г. (данные Росстата и ФТС России), тыс. т.

При освоении всех введенных мощностей по производству сварных труб большого диаметра (см. табл.5), отвечающих требованиям зарубежных стандартов, в объеме до 5 млн. т (табл. 7), что обеспечит потребности нефтегазовой промышленности до 2020 года.

Таблица 7. Современные мощности по производству сварных труб большого диаметра в России

^*1) ТЭСА 1420 введен в эксплуатацию в июле 2010 г.

Одновременно в России к 2012 г была решена проблема по обеспечению листовой заготовкой для изготовления одношовных сварных труб большого диаметра (D _т ≤ 1420 мм).

1. ОАО «Северсталь» в 2004-2006 г. г. провело реконструкцию металлургического передела Череповецкого металлургического комбината (десульфурация чугуна, внепечная обработка стали, слябовая МНЛЗ с размерами слябов до 315х2200 мм), что позволило в дальнейшем получить толстолистовую заготовку на стане 5000 в г. Колпино с необходимыми показателями по химическому составу, механическим свойствам и ударной вязкости (при минусовых температурах), которые применяются для изготовления труб класса прочности К65.

На стане 5000 был смонтирован комплекс оборудования входной и выходной стороны (с возможностью контролируемой прокатки и получения раската большой длины), ножниц продольной и поперечной резки, листоправильной машины, оборудования контроля и отделки листа. Практически из заготовительного стана машиностроительного завода был создан современный толстолистовой прокатный стан 5000.

2. В ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» в 2009 году реализован проект строительства комплекса стана 5000 с установкой десульфурации чугуна, конвертера, установкой внепечной обработки стали, широкослябовой МНЛЗ, листопрокатного стана 5000. Созданы мощности в объеме 1,5 млн. т в год по выпуску толстого листа шириной до 4850 мм, класса прочности до Х100, Х120, применяемого для изготовления труб СБД, судостроения и мостостроения. Уже освоено производство штрипсов для выпуска труб диаметром до 1420 мм класса прочности К 60 (Х70), идет освоение проката класса прочности К65 (Х80). Металл поставляется Волжскому трубному, Выксунскому металлургическому и Челябинскому трубопрокатному заводам в объеме до 1,1 млн. т в год.

3. В ЗАО «Объединенная металлургическая компания» в 2011 г. завершено строительство толстолистового стана 5000 на Выксунском металлургическом заводе, что позволяет создать единый производственный комплекс по выпуску толстого листа и труб СБД.

Наличие в стране трех станов 5000 позволяет решить проблему обеспечения листовой заготовкой для производства сварных одношовных труб диаметром 1020-1420 мм и исключить импорт листового проката.

Следует отметить, чтов настоящее время в мире работает комплексов «стан5000»: в Японии 5, в Германии – 3 и по одному комплексу в Китае, Южной Корее, Италии.

Дальнейшее развитие в России получило производство электросварных труб среднего и малого диаметра и листовой заготовки для их производства.

1. На Выксунском металлургическом заводе проведена реконструкция стана ТЭСА 219-530 (1977 г.) и освоено производство сварных труб диаметром 219-530 мм с толщиной стенки 5-10 мм по российской нормативно-технической документации из рулонных штрипсов ОАО «Северсталь» и ОАО «ММК»; проектная мощность - 777 тыс. т в год.

2. В составе ОАО «Уральский трубный завод» (г. Первоуральск) работает 2 стана: ТЭСА 102-377 (1991 г.) имеет мощность 250 тыс. т по производству нефтепроводных и профильных труб и ТЭСА 219-630 (2009 г. - поставщик оборудования – фирмы «NAKATA» и «Mitsubishi Corporation», Япония) для выпуска профильных труб от 180х180 – 140х220 мм до 500х500 мм, нефтепроводных электросварных (219-406 мм) и СБД (406-630 мм) с толщиной стенки от 4 до 22 мм мощностью 400 тыс. т в год.

3. На Северском трубном заводе в 2007 году проведена реконструкция стана ТЭСА 168-530 с заменой формовочных клетей и установки ТВЧ, установкой модернизированного оборудования для удаления грата, термической обработки и контроля качества шва. Мощность стана 150 тыс. т. Стан выпускает нефтепроводные и профильные (до 400х400 мм) трубы (для строительных конструкций) с толщиной стенки 5-12,7 мм, длиной до 15 м.

3.ОАО «Северсталь» ввело в эксплуатацию в 2010 году в г. Шексне предприятие ЗАО «Северсталь ТПЗ Шексна», в составе цеха с агрегатом про-дольной резки (АПР) для раскроя рулонных штрипсов и цеха с ТЭСА 127-426 по выпуску нефтепроводных и профильных труб мощностью 250 тыс. т в год.

ОАО «Газпромтрубинвест (Волгореченский трубный завод) освоило производство электросварных насосно-компрессорных и обсадных труб и довело их производство до 12 тыс. т в месяц и постепенно расширяет свое присутствие на рынке.

Создание и освоение новых мощностей по выпуску электросварных нержавеющих труб является очень актуальным направлением развития трубоэлектросварочного производства. До сих пор основная масса труб закупается по импорту. Трубы широко применяются в машиностроении, химической, пищевой, мебельной промышленности и строительстве.

1. Традиционный изготовитель этого вида труб ОАО «Филлит-Московский трубный завод». В 2008-2009 гг. предприятие заменило три стана выпуска 1956-59 гг.. Были освоены три стана аргонодуговой сварки (оборудование поставлено из Италии) по выпуску труб типоразмера D _т х S _т = 16-63 х 1,5-2,5 мм. Имеются устройства для удаления грата, термообработки шва в среде защитного газа в потоке ТЭСА. В 2011 году планируется закупить оборудование и смонтировать ТЭСА (сварка ТВЧ) по выпуску нержавеющих труб ферритного класса, которые широко применяются в машиностроении и строительстве.

2. ООО «Группа компаний «Ариной» с 2006 года пустило в эксплуатацию два стана аргонодуговой сварки ТЭСА 16-63; позднее была введена в эксплуатацию поточная линия суперфинишной обработки труб. Предприятие выпускает до 3000 т нержавеющих труб в год.

3. ОАО «Металлургический завод «Серп и молот» в 2007 году организовал производство электросварных нержавеющих труб типоразмера D _т х S _т 8-114 х 0,5-5 мм из металла своего выпуска.

4. ЗАО «РВ. Производство «Чистый мир» (г. Тольятти) в 2002 году организовало производство на ТЭСА 20-114(сварка ТВЧ) нержавеющих труб ферритного класса в объеме до 3500 т в год для изготовления деталей для АвтоВАЗа

5. Совместное российско-итальянское предприятие «Марчегалия Ру» построило в 2010 г. в г. Владимире завод по выпуску нержавеющих труб в составе шести станов ТЭСА и линии полировки труб, АПР Оборудование позволяет выпускать трубы типоразмера D _т х S _т = 5,0-508 х 0,4-6,0 мм, а также на агрегатах (продольный), АПР (поперечный) резки раскраивать плоский прокат

6. Компания «Специальные стали и сплавы» (г. Калининград), которая имеет собственное производство ООО «Техно-Ленд», закупила в Румынии комплектный завод в составе двух станов аргонодуговой сварки с раскаткой внутреннего шва, оборудованием для термической обработки и отделки труб; с 2011 года начато производство труб типоразмера D _т х S _т = 12-76 х 0,5-3,0 мм.

4. ООО «УК «Металлоинвест» в 2008 году закончило реконструкцию электросталеплавильного цеха на комбинате «Уральская сталь», доведя его мощность до 2,2 млн. т. и толстолистового стана 2800 (замена черновой и чистовой клети, установка оборудования для контролируемой прокатки с длиной раската до 36 м), что позволило освоить выпуск стали с низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений и освоить производство толстого листа с повышенными требованиями для выпуска труб сварных большого диаметра (СБД) одношовных диаметром 530-820 мм и двухшовных диаметром 1020-1220 мм на Челябинском трубопрокатном заводе.

5. ЗАО «Объединенная металлургическая компания» построило (2005-2008 гг.) и ввело в эксплуатацию первую очередь ЗАО «ОМК-Сталь» (литейно-прокатный комплекс (ЛПК) в г. Выксе мощностью 1,5 млн. т в год. В состав ЛПК входят: ДСП-160, тонкослябовая МНЛЗ (толщина сляба 70-90 мм), подогревательная печь, широкополосный многоклетевой стан 1950 для выпуска рулонной стали, цех раскроя металла с агрегатами продольной резки (заготовка для трубоэлектросварочных агрегатов, выпускающих трубы диаметром от 21 до 530 мм) и агрегатами поперечной резки для выпуска плоского проката и заготовки для труб СБД в объеме 300 тыс. т. С 2009 года трубоэлектросварочные цехи ВМЗ и Альметьевского трубного завода переведены на выпуск электросварных труб из металла производства своей компании, что повысило экономичность производства и оперативность выполнения заказов.

Увеличение спроса на трубы, приемлемый уровень мировых и внутренних цен, накопленные ресурсы позволяют на металлургических и трубных заводах России успешно реализовать масштабные стратегические инновационные программы модернизации и технического перевооружения металлургического производства. Инвестиции в развитие трубных предприятий 2005-2013 г.г. (табл.7 и рис.7) позволяют увеличить мощности отечественного трубного комплекса до 15,7 млн. т труб, создать высокотехнологичные производства труб большого диаметра; обеспечить импортозамещение, и достигнуть практически полного удовлетворения текущих и перспективных потребностей «Газпрома», «Транснефти», «ЛУКОЙЛа» и других компаний.

Таблица 7. Инвестиционные проекты в трубной отрасли в период 2011-2013 гг.

Заместитель директора Дирекции по техническому развитию ОАО «ТМК»

Date: 2015-05-23; view: 1781; Нарушение авторских прав