CC BY
105
Шинкин В.Н. ©
Профессор, доктор физ.-мат. наук, кафедра физики,
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
ПРОИЗВОДСТВО ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА ПО СХЕМЕ JCOE ФИРМЫ SMS MEER ДЛЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Аннотация
Рассмотрены процессы производства сварных толстостенных одношовных прямошовных стальных труб большого диаметра по схеме JCOE для магистральных газонефтепроводов. При расчетах используется модель упругопластической деформации стали.
Ключевые слова: стальные трубы большого диаметра, упругопластическая среда, магистральные трубопроводы.
Keywords: steel major-diameter pipes, elastoplastic medium, main pipelines.
Магистральный трубопроводный транспорт нефти и газа является важнейшей частью экономики России и сосредоточием новейших достижений отечественной и зарубежной науки и техники. В 2008 г. протяженность российских магистральных трубопроводов превышала 223 тыс. км, из которых 160 тыс. км - газопроводы, 63 тыс. км - нефтепроводы. Трубопроводным транспортом было перекачено более 488 млн тонн нефти и нефтепродуктов и 565 млн тонн газа. Грузооборот трубопроводного транспорта составил 1,156 трлн тонно-км нефти и нефтепродуктов и 1,317 трлн тонно-км газа.
Для обеспечения высоких требований к эксплуатации магистральных трубопроводов на рынке производства сварных труб большого диаметра утвердился процесс формовки трубной заготовки по схеме J^E, разработанный фирмой SMS Meer [1-17] (рис. 1). Процесс включает на первой стадии подгибку кромок листовой заготовки на кромкогибочном прессе пошаговым способом одновременно с двух сторон [1-2, 4-8].
© Шинкин В.Н., 2015 г.
Рис. 1. Производство труб большого диаметра по схеме JCOE
Формовка основной части профиля листовой заготовки осуществляется на трубоформовочном прессе (ТФП) пошаговым способом гибки участков заготовки от подогнутых кромок к середине заготовки одновременно по всей длине заготовки и обеспечивает получение трубных заготовок незамкнутого О-профиля [1-3, 9-14]. Далее осуществляется сборка трубы с помощью газовой сварки наружного шва трубы и четырех дуговой сварки внутреннего и внешнего швов трубы. После сварки необходимые диаметр и поперечная округлость трубы достигаются с помощью технологической операции SMS Meer -экспандирования [1, 2, 10, 11, 15, 16]. Потом следуют процессы гидроиспытания трубы [1, 2, 16] и нанесения изоляции на поверхности трубы.
Производство сварных прямошовных одношовных труб по схеме JCOE для магистральных газопроводов диаметром >1220 мм осуществляется в России на ОАО «Выксунский металлургический завод» (ОАО «ВМЗ»), ЗАО «Ижорский трубный завод» (ЗАО «ИжТЗ») и ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» (ОАО «ЧТПЗ»), а также на зарубежных трубных заводах Германии, Китая и Индии (табл. 1).
Сравнительные характеристики труб большого диаметра
Таблица 1
Характеристики Производители
Зарубежные Отечественные
Европа Япония ОАО «ВМЗ» ЗАО «ИжТЗ» ОАО «ЧТПЗ»
Диаметр, мм 530-1420 406-1420 508-1422 630-1420 508-1422
Толщина стенки, мм 7,0-40 6,0-44,5 8,0-50 8,0-37,9 9,5-48
Длина, м 10,5-11,6; 10,5-11,6; 10,5-12,4 10,5-18,3 12,7-18,3
18 18,0
Класс прочности К34-К65 К52-К65 < К80
Х60-Х100 Х60-Х100 Х42-Х80 Х56-Х70 <Х100
Дефект образования гофра продольной кромки трубной заготовки на кромкогибочном прессе SMS Meer изучался в работах [1, 2, 5, 9], вредное влияние остаточных напряжений металла после ТФП SMS Meer на процесс экспандирования трубы - в [1, 2, 15], дефект «точка перегиба» при изгибе трубной заготовки на ТФП SMS Meer - в [1, 2, 17], дефект несплавления сварного продольного шва при сборке трубы - в [1, 2, 18], дефект трубы раскатной пригар с риской - в [1, 2, 19], процессы правки стального листа на многороликовых листоправильных машинах SMS Siemag и Fagor Arrasate для производства труб - в [20-23]. Процессы прокатки стального листа для производства труб изучались в работах [24-28], энергосиловые параметры при формовке листовых заготовок - в [1-3, 12, 13, 29-38].
Литература
1. Шинкин В.Н. Механика сплошных сред для металлургов. - М: Изд. Дом МИСиС, 2014. - 628 с.
2. Шинкин В.Н. Сопротивление материалов для металлургов. - М: Изд. Дом МИСиС, 2013. - 655 с.
3. Шинкин В.Н. Сопротивление материалов. Простые и сложные виды деформаций в металлургии. - М: Изд. Дом МИСиС, 2008. - 307 с.
4. Шинкин В.Н. Гофр продольной кромки листа при его формовке на кромкогибочном прессе // Машиностроение и безопасность жизнедеятельности. 2009. Вып. 6. С. 171-174.
5. Шинкин В.Н., Коликов А.П. Формовка листовой заготовки в кромкогибочном прессе и условие возникновение гофра при производстве труб магистральных трубопроводов // Производство проката. 2011. № 4. С. 14-22.
6. Шинкин В.Н., Коликов А.П. Упругопластическое изменение металла на кромкогибочном прессе при формовке труб большого диаметра // Сталь. 2011. № 6. С. 53-56.
7. Shinkin V.N., Kolikov A.P. Elastoplastic shaping of metal in an edge-ending press in the manufacture of large-diameter pipe // Steel in Translation. 2011. Vol. 41. No. 6. P. 528-531.
8. Шинкин В.Н., Коликов А.П. Модель пластического формоизменения кромок листовой заготовки при производстве труб большого диаметра для магистральных трубопроводов // Известия вузов. Черная металлургия. 2011. № 9. С. 45-49.
9. Шинкин В.Н. Математическое моделирование процессов производства труб большого диаметра для магистральных трубопроводов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. №4 (62). Вып. 4. С. 69-74.
10. Шинкин В.Н., Коликов А.П., Барыков А.М. Технологические расчеты процессов производства труб большого диаметра по технологии SMS Meer // Металлург. 2011. № 11. С. 77-81.
11. Shinkin V.N., Kolikov A.P. Engineering calculations for processes involved in the production of large-diameter pipes by the SMS Meer technology // Metallurgist. 2012. Vol. 55. Nos. 11-12. P. 833-840.
12. Шинкин В.Н., Коликов А.П. Моделирование процесса формовки заготовки для труб большого диаметра // Сталь. 2011. № 1. С. 54-58.
13. Shinkin V.N., Kolikov A.P. Simulation of the shaping of blanks for large-diameter pipe // Steel in Translation. 2011. Vol. 41. No. 1. P. 61-66.
14. Шинкин В.Н., Барыков А.М. Расчет формы трубной заготовки при гибке на кромкогибочном и трубоформовочном прессах фирмы SMS Meer при производстве труб большого диаметра по схеме JCOE // Производство проката. 2014. № 12. С. 13-20.
15. Шинкин В.Н., Коликов А.П., Мокроусов В.И. Расчет максимальных напряжений в стенке трубы при экспандировании с учетом остаточных напряжений заготовки после трубоформовочного пресса SMS Meer // Производство проката. 2012. № 7. С. 25-29.
16. Шинкин В.Н., Коликов А.П. Моделирование процессов экспандирования и гидроиспытания труб большого диаметра для магистральных трубопроводов // Производство проката. 2011. № 10. С. 12-19.
17. Шинкин В.Н. Критерий перегиба в обратную сторону свободной части листовой заготовки на трубоформовочном прессе SMS Meer при производстве труб большого диаметра // Производство проката. 2012. № 9. С. 21-26.
18. Шинкин В.Н., Барыков А.М., Коликов А.П., Мокроусов В.И. Критерий разрушения труб большого диаметра при несплавлении сварного соединения и внутреннем давлении // Производство проката. 2012. № 2. С. 14-16.
19. Шинкин В.Н., Мокроусов В.И. Критерий разрыва труб газонефтепроводов при дефекте «раскатной пригар с риской» // Производство проката. 2012. № 12. С. 19-24.
20. Шинкин В.Н., Федотов О.В. Расчет технологических параметров правки горячекатаной рулонной полосы на пятироликовой машине линии Fagor Arrasate // Производство проката. 2013. № 9. С. 43-48.
21. Шинкин В.Н., Барыков А.М. Расчет технологических параметров холодной правки стального листа на девятироликовой машине SMS Siemag металлургического комплекса стан-5000 // Производство проката. 2014. № 5. С. 7-15.
22. Шинкин В.Н. Расчет технологических параметров правки стального листа на одиннадцатироликовой листоправильной машине линии поперечной резки фирмы Fagor Arrasate // Производство проката. 2014. № 8. С. 26-34.
23. Шинкин В.Н. Математическая модель правки тонкого стального листа на пятнадцатироликовой листоправильной машине линии поперечной резки фирмы Fagor Arrasate // Производство проката. 2015. № 1. С. 42-20.
24. Бельский С.М., Третьяков В.А., Барышев В.В., Кудинов С.В. Исследование процесса формирования ширины сляба в черновой группе широкополосного стана // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1998. № 1. С. 24-29.
25. Скороходов В.Н., Чернов П.П., Мухин Ю.А., Бельский С.М. Математическая модель процесса свободного уширения при прокатке полос // Сталь. 2001. № 3. С. 38-40.
26. Скороходов В.Н., Мухин Ю.А., Бельский С.М., Мазур С.И. Особенности профилировок рабочих валков для клетей с осевой сдвижкой. Сообщение 1 // Производство проката. 2007. № 12. С. 17-19.
27. Скороходов В.Н., Мухин Ю.А., Бельский С.М., Мазур С.И. Особенности профилировок рабочих валков для клетей с осевой сдвижкой. Сообщение 2 // Производство проката. 2008. № 1. С. 21-24.
28. Бельский С.М. О некоторых эффектах применения осевой сдвижки рабочих валков // Производство проката. 2008. № 7. С. 21-24.
29. Бровман Т.В. Определение усилий при вдавливании цилиндрического пуансона в заготовку // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1997. № 1. С. 44-47.
30. Бровман Т.В. Определение усилий при листовой штамповке // Вестник машиностроения. 2004. № 3. С. 60-61.
31. Бровман Т.В. Энергосиловые параметры при деформации листовых заготовок» // Производство проката. 2012. № 6. С. 27-32.
32. Бровман Т.В., Васильев М.Г. Модель численных расчетов искусственной анизотропии при деформации тонколистового материала // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Прикладная математика. 2014. № 2. С. 25-32.
33. Бровман Т.В., Кутузов А.А. О выборе режимов изгиба при вальцовке заготовок // Производство проката. 2014. №12. С. 29-32.
34. Бровман Т.В., Кутузов А.А. Определение усилий подгибки в штампах кромок стальных кольцевых заготовок // Производство проката. 2015. №2. С. 18-23.
35. Бровман М.Я. Применение теории пластичности в прокатке. - М.: Металлургия, 1991. - 256 с.
36. Бровман М.Я. Непрерывная разливка металлов. - М.: Экомет, 2007. - 462 с.
37. Бровман М.Я. О деформации ползучести при изгибе балок в процессе движения // Механика твердого тела. 2004. №6. С. 121-127.
38. Бровман М.Я. О деформации ползучести при продольном изгибе балок // Механика твердого тела. 2014. №4. С. 121-129.
