CC BY
16УДК 621.793.72
А.В. Бурякин, к.т.н., е-mail: [email protected], В.М. Гусев, к.т.н., с.н.с., О.Ю. Елагина, д.т.н., профессор, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, А.А. Максимов, главный инженер, ОАО «Стальпрокат»
ИНОВАЦИОННЫЙ ОПЫТ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
В статье приведены описание и основные технические характеристики линий механизированного нанесения защитных метал-лизационных покрытий на наружную поверхность трубных заготовок. Описаны технологические особенности напыления на гладкие и ступенчатые трубные изделия. Напыление защитных покрытий осуществляется для создания долговременной антикоррозионной защиты труб в условиях атмосферной и почвенной коррозии, а также для повышения теплофизических свойств изделий.
Производство биметаллических конструкций - это перспективное направление развития машиностроительного производства, представляющее собой крупный резерв технико-экономического значения. Использование технологических методов изготовления биметаллических изделий за счет формирования высокостойких покрытий на их поверхности открывает широкие возможности по повышению работоспособности и долговечности широкого перечня конструкций и их элементов.
Изготовление деталей с биметаллическим поверхностным слоем позволяет решить целый круг задач. Широкий перечень материалов разнообразного химического состава, применяемых для создания специализированных покрытий, создает предпосылки к резкому снижению интенсивности разрушения поверхностного слоя или изменению его эксплуатационных характеристик. В то же время нанесение на поверхность детали такого слоя позволит произвести
замену средне- и высоколегированных сталей на менее легированные и дорогостоящие.
Газотермическое напыление покрытий является способом создания на поверхности изделий защитных слоев с повышенными физико-механическими свойствами. Газотермическое напыление покрытий включает в себя ряд способов нанесений: электродуговой, газопламенный, плазменный и др. Способы отличаются источниками нагрева распыляемого материала. Все эти технологии содержат ряд обязательных операций, таких как предварительная дробеструйная обработка поверхности изделия, нанесение покрытия и его последующая обработка.
Напыление покрытий наиболее целесообразно проводить для наружных поверхностей тел вращения, поэтому их часто используют для трубных заготовок [1].
В настоящей статье приведены некоторые результаты по созданию напыленных газотермических покрытий,
опытные сведения по эксплуатации линий напыления, а также особенности примененного оборудования. Представленные материалы помогут разработчикам и сотрудникам эксплуатирующих организаций в выборе процессов и оборудования для создания защитных покрытий.
Среди широкого перечня возможностей в применении для создания покрытий методами газотермического напыления существенное место занимает нанесение цветных металлов на поверхность стальных изделий. Эти технологии позволяют обеспечить широкий спектр результатов в области повышения коррозионной стойкости и эффективности использования биметаллических трубных изделий.
Напыление газотермических покрытий цинка и алюминия создает долговременную антикоррозионную защиту стали в различных средах - в атмосфере, пресной и морской воде, в нефтепродукте. Срок службы покрытий, согласно ГОСТ 9.304, составляет от 10 до 50 лет в
зависимости от толщины нанесенного слоя.
В качестве примеров промышленной апробации представленных выше методов можно привести реализованный на объединении «Пензхиммаш» технологический процесс нанесения защитного антикоррозионного покрытия алюминия на трубы. Для создания напыленного слоя была запущена механизированная линия, оснащенная газопламенными проволочными металлизаторами и позволяющая одновременно обрабатывать две трубы (рис. 1).
Нанесение защитного цинкового покрытия на наружную поверхность чугунных труб для водоснабжения и канализации электродуговым напылением применяется на Липецком металлургическом заводе «Свободный Сокол». На предприятии организовано производство механизированного нанесения покрытия: из накопителя трубы с наружным диаметром 100 мм подаются на рольганг, где они приобретают вращательнопоступательное движение через камеру металлизации, в которой работает стационарный электрометаллизатор ЭМ-19. Производительность напыления рассчи-
Рис. 1. Линия нанесения антикоррозионного алюминиевого покрытия
ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ
ООО «ЮКОРТ» ОКАЗЫВАЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ВИДЫ УСЛУГ:
Нанесение внутреннего антикоррозионного покрытия на основе высоковязких материалов на трубы диаметром 114-720 мм; Нанесение наружного двух- и трёхслойного антикоррозионного покрытия на основе экструдированного полиэтилена на трубы диаметром 89-720 мм;
Изготовление отводов холодного гнутья диаметром от 114 до 530 мм с внутренним и наружным антикоррозионным покрытием.
Изготовление гнутых отводов с нагревом ТВЧ диаметром от 89 до 426 мм.
Изготовление и антикоррозионная изоляция фасонных деталей трубопроводов, сварных узлов.
Ревизия, гидроиспьгтание, антикоррозионная изоляция запорной арматуры Ду 50-800 мм.
Прием трубы и отгрузка готовой продукции может осуществляться по железной дороге или автотранспортом.
Продукция ООО «ЮКОРТ» сертифицирована в системе добровольной сертификации ГОСТ Р.
Система менеджмента качества ООО «ЮКОРТ» в 2009 г. сертифицирована в ЗАО «Бюро Веритас Сертификейшн Русь» на соответствие требованиям стандартов 180 9001:2008 и ГОСТ РИСО 9001-2008.
ООО «ЮКОРТ». Почтовый адрес: 628309, РФ, ХМАО - Югра, г. Нефтеюганск, 6 мкр., д. 28 +7 (3463) 23-05-17 +7(3463)25-15-24 [email protected]
Рис. 2. Общий вид линии металлизации труб диаметром 34 мм
тывали исходя из тока дуги 200-250 А, скорость подачи трубы выбрали равной половине диаметра пятна напыления. После обработки трубы помещают в накопитель готовой продукции. Особенностью процесса является то, что количество наносимого цинка составляет всего около 150 г/м2. Это потребовало увеличения скорости вращения трубы до 120 об./мин. для минимизации разнотолщинности покрытия и обеспечения производительности обработки.
В ООО «НПО Фундаментстройаркос» (г. Тюмень) также была создана и запущена линия электродугового напыления. Антикоррозионное цинковое покрытие наносили на стальные трубы наружным диаметром 34 мм, предназначенные для изготовления систем термостабилизации грунтов в условиях вечной мерзлоты. Из накопителя трубы в автоматизированном режиме поступают на участки обработки: обезжиривание, дробеструйная очистка, электродуговая
Рис. 3. Камера металлизации
металлизация. Трубы с нанесенным покрытием складируются в накопитель готовой продукции.
Подача и укладка труб, включение металлизатора могут осуществляться в ручном или автоматизированном режимах. Общий вид линии и камеры металлизации представлены на рисунках 2 и 3.
В состав линии входят системы очистки аспирационного воздуха от железной пыли, образующейся в процессе дробеструйной обработки, и от цинковой пыли - в процессе металлизации. Высокая степень автоматизации производственных процессов позволяет сократить количество операторов до трех человек. Производительность выпуска труб с покрытием составляет до 100 м/ч.
На Московском опытном светотехническом заводе для нанесения антикоррозионного цинкового покрытия на наружную поверхность мачт освещения, представляющих собой ступенчатую трубу с диаметром нижней части 200-400 мм, а верхней -100-200 мм и длиной до 10 м, также была спроектиро-
вана и запущена в эксплуатацию линия механизированного напыления. Предварительную дробеструйную обработку и напыление осуществляли раздельно на двух манипуляторах. Изделие закрепляли за концы и, вращая, пропускали через камеру дробеструйной обработки. Таким же образом наносили металлизационное покрытие. Дробеструйную обработку осуществляли с применением нагнетательных дробеструйных установок с емкостью бункера 150 л.
Нанесение цинкового покрытия проводили электродуговым способом с помощью стационарных аппаратов ЭМ-19. Так как мачта имела две ступени разного диаметра, то для обеспечения равнотолщинности покрытия обработку проводили в двух камерах двумя ме-таллизаторами, работающими с разной производительностью. Толщина покрытия цинка составляла 120-150 мкм. Производительность линии составила 15-20 изделий в смену при численности работающих на участке не более трех человек. Вид мачт с нанесенным покрытием цинка представлен на рисунке 4.
На этой же линии было осуществлено нанесение покрытия из стали 12Х18Н10Т на наружную поверхность опытной партии обсадных труб нефтяных и газовых скважин для исследования их сцепления с цементной смесью в скважине. Проведенные предварительные лабораторные исследования показали, что нанесение металлизаци-онного покрытия на трубные заготовки увеличивает прочность сцепления с цементной смесью в 2-2,5 раза по сравнению с необработанным металлом [2]. При нанесении покрытия на одном конце трубы была завернута муфта. Резьбу с другого конца трубы защищали экраном.
На опытном производстве ВНИИАвто-генмаш в течение ряда лет находилась в эксплуатации линия электродугового напыления капиллярно-пористых покрытий на трубные заготовки. ВНИИАвтогенмаш разработал технологию напыления капиллярно-пористых покрытий электродуговым напылением. Нанесенное покрытие, обладающее развитой поверхностью, увеличило коэффициент теплопередачи в условиях
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ
КОПЕЙСКИЙ ЗАВОД ИЗОЛЯЦИИ ТРУБ
НАНЕСЕНИЕ^ХНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ (ДВУХ- И ТРЁХСЛОЙНЫХ) Н А ОСНОВЕ ЭКСТРУДИРОВАННОГО ПОЛИЭТИЛЕНА НА НАРУЖНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ДИАМЕТРОМ ОТ 159 ДО 1420ММ.
ЇСЕНИЕ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ НА НАРУЖНУЮ И ВНУТРЕННЮЮ ПОВЕРХНОСТЬ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ДИАМЕТРОМ ОТ 159 ДО 1420ММ. ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ И НАЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В СООТВЕТСТВИИ С ПРОЕКТОМ ИЛИ ТРЕБОВАНИЯМИ ЗАКАЗЧИКА.
іВЛЕНИЕ ГНУТЫХ ОТВОДОІ МЕТОДОМ ХОЛОДНОГО ГНУТЬЯ ИЗ СТАЛЬНЫХ ТРУБ ДИАМЕТРОМ ОТ 219 ДО 1420ММ
.
ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ ТРУБ В СОБСТВЕННОЙ ЛАБОРАТОРИИ ПУТЕМ ПРОВЕДЕНИЯ:
- НЕРАЗРУШАЮЩЕГО УЗК И РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ПРОКАТА;
- СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА МЕТАЛЛА;
- МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ;
ГИДРОИСПЫТАНИЙ ТРУБ ДИАМЕТРОМ 720 И 1020 ММ.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБ ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ:
- ОЧИСТКА ОТ НАРУЖНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБ Б/У ГИДРОКЛИНЕРОМ;
- ВНУТРЕННЯЯ ОЧИСТКА ТРУБ Б/У;
- ВИЗУАЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ;
- МЕХАНИЧЕСКАЯ И ОГНЕВАЯ ТОРЦОВКА КОНЦОВ ТРУБ;
- РЕМОНТ КОРРОЗИОННЫХ ДЕФЕКТОВ;
- НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ;
- ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАЙ ИЗ ТРУБЫ ДИАМЕТРОМ 159-1420 ММ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЖИЛЫХ И НЕЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИИ, ДОРОЖНЫХ И ПОРТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ, А ТАКЖЕ В КАЧЕСТВЕ ОПОР ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ, КАК В ГРУНТЕ, ТАК И В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ С ПОГРУЖЕНИЕМ В ВОДУ.
ВСЯ ПРОДУКЦИЯ ООО «КОПЕЙСКИЙ ЗАВОД ИЗОЛЯЦИИ ТРУБ» СЕРТИФИЦИРОВАНА В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТ Р ИСО 9001-2001 И СТО ГАЗПРОМ 9001-2001. ПРЕДПРИЯТИЕ ИМЕЕТ СЕРТИФИКАТ «ТРАНССЕРТ». ПРОИЗВОДСТВО НА ООО «КОПЕЙСКИЙ ЗАВОД ИЗОЛЯЦИИ ТРУБ» ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ НА ОСНОВАНИИ ТУ, СОГЛАСОВАННЫХ ОАО «ВНИИСТ» И ООО «ВНИИГАЗ».
ЧЕЛЯБИНСКАЯ ОБЛ., Г. КОПЕЙСК, УЛ. МЕЧНИКОВА, 1 ТЕЛЕФОН/ФАКС: (35139) 20-981, (35139) 20-982 E-MAIL: [email protected] WWW.KZIT.RU
Рис. 4. Мачты освещения с цинковым покрытием
пузырькового кипения в 5-10 раз по сравнению с гладкой поверхностью. Напыление капиллярно-пористого покрытия на наружную поверхность труб теплообменников дало возможность увеличить КПД и уменьшить габариты аппаратов производства кислорода.
В качестве основы для напыления использовали трубы длиной до 3 м наружным диаметром 20 мм с толщиной стенки 3 мм, изготовленные из меди и аустенитной стали 12Х18Н10Т. На медные трубы наносили покрытие меди, а на стальные трубы - покрытие алюминия или стали той же марки.
В этом технологическом процессе также использовалась схема пода-
чи труб из накопителя в проходные камеры дробеструйной обработки и металлизации. Однако при этом дробеструйную обработку осуществляли с помощью четырех непрерывно работающих инжекционных аппарата. Их отличительной особенностью являлось наличие дополнительного разгонного сопла, что обеспечивало в данном случае высокую производительность обработки и отсутствие перерывов в работе благодаря ее постоянной циркуляции.
Напыление капиллярно-пористых покрытий осуществляли с помощью стационарных электродуговых аппаратов ЭМ-12, которые работали одновременно
и наносили полосы покрытия вдоль пропускаемой через камеру трубы. После нанесения покрытия трубы поступали в накопитель готовой продукции. Таким образом, на основании имеющегося опыта промышленного производства биметаллических изделий можно отметить, что при нанесении защитных покрытий на наружную поверхность тел вращения хорошо себя зарекомендовали технологии газотермического напыления, обеспечивающие различную степень автоматизации процессов подготовки изделий и нанесения покрытий как на гладкие трубные заготовки одного диаметра, так и на ступенчатые трубные изделия.
Литература:
1. Войцеховский Е.В. Автоматизированная линия газотермического напыления антикоррозионных покрытий на трубчатые металлоконструкции и трубы. - Автоматическая сварка, 2001, № 8, с. 28-30.
2. Патент № 2182646 от 14.03.2000 г. Способ герметизации нефтяных и газовых скважин.
Ключевые слова: электродуговая металлизация, защитные покрытия, трубы.
на правах рекламы
лет на рынке производства антикоррозийных материалов для изоляции и ремонта покрытий нефте-, газопроводов
Надеж
ИЗОЛЯЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
Изоляционные ленты и обертки типа «ПОЛИЛЕН» •
Праймер НК-50 •
Термоусаживающаяся манжета «Новорад-СТ 60» • Термоусаживающаяся обертка «Политерм» •
Ремонтные материалы • Адгезивы для трубных заводов • Полимерно-битумные ленты •
ООО «БИАКСПЛЕН НК»
446201, Самарская обл., г. Новокуйбышевск, пр. Железнодорожный, д. 1 Тел.: +7 (84635) 5-55-50,
7-10-66, 3-95-02, 3-94-49, 3-91-42 e-mail: [email protected] www.biaxplen.ru
(0 т 5П quality;:.. іОі
Иен '»PWI» МММ 'М'И"'ЙМ ta-MMi# дачі mj ■- ніг і л О
СИЕ5ІР БИАКСПЛЕН
