Рынок углеводородов не только играет важнейшую роль в экономике, но и определяет основные принципы мировой политики. Зачастую именно энергоносители дают толчок к развитию целых регионов и направлений бизнеса. В нашем проекте «ТЭК 360» мы рассмотрим ключевые тренды отрасли, перспективы ее развития, влияние на другие сферы экономик.

Особая природа применения

От того, как отлиты трубы и как они соединены, во многом зависит и назначение трубопроводов, и их качество, надежность, долговечность. Сегодня металлурги предлагают различные виды труб, рассчитанные на различные потребности бизнеса; некоторые трубы настолько прочны, что их можно применять даже в сложных климатических условиях Арктики и в атомной энергетике.

Литейный процесс

Литье — это процесс получения продукции через заполнение формы или емкости веществом в жидком агрегатном состоянии. Другими словами, это типовой процесс получения различных изделий из жидких металлов и сплавов с дальнейшим их превращением в твердое вещество. Такая операция позволяет получить практически любые по форме и размеру заготовки, детали, конструкции.
Литье — это метод производства, при котором детали изготавливаются путем заливки расплавленного металла в заранее приготовленную форму, имеющую конфигурацию заготовки детали. Впоследствии металл охлаждают, он затвердевает, и, собственно, получается деталь.

Литье — практически универсальный способ изготовления продукции, так как он позволяет получить детали разнообразной конфигурации, максимально приближенные по форме и размерам к типовому образцу.
Литьем также иногда называют продукцию, полученную с помощью литейного производства. Методом литья, в частности, изготавливаются трубы.

Для этого существует специальный вид литья — центробежное литье, способ получения изделия вращением формы вокруг центральной оси. Помимо труб, центробежным литьем получают и другие изделия, имеющие форму тел вращения: рубашки валков и подшипников, втулки, некоторые элементы сложного оборудования, тройники, стержни и др.

Центробежное литье впервые стали применять в СССР для производства канализационных труб. На сегодняшний день центробежное литье чугунных труб существует в двух видах. Во-первых, это отливка металла в охлаждаемые металлические формы с последующей термической обработкой. Во-вторых, отливка в песчаные формы, уже без термической обработки впоследствии. На практике литые трубы используются практически без дополнительной механической обработки. В связи с этим техническими стандартами и условиями установлены жесткие требования в отношении размеров и веса труб.

Верная конструкция

По своему назначению трубы различаются в зависимости от того, из какого сплава они состоят.

К примеру, трубы с повышенным содержанием никеля и хрома могут применяться в нефтяной промышленности на скважинах в условиях Арктики.

Помимо этого, трубы различаются по характеру соединения в трубопроводы. Как известно, надежность, устойчивость и долговечность трубопровода зависит от того, как соединены между собой трубы, от их правильной конструкции и качества элементов. Ключевые требования к соединению трубопроводов — способность оставаться прочным при работе под давлением, устойчивость при негативных внешних температурных и механических воздействиях, простота и удобство монтажа.

Кроме того, характер соединения оказывает большое влияние на технологический процесс производства. К примеру, если говорить о чугунных канализационных трубах, то их в основном соединяют с помощью раструбного соединения: при таком соединении один конец трубы немного расширен, он называется раструбом.

Довольно распространенным в металлургической промышленности является соединение труб с использованием резьбы. Оно часто используется для случаев, когда трубы в какой-то временной перспективе предполагается разбирать. Стыки разъемов не размещают в труднодоступных местах, потому что в таком случае при протечке будет трудно отремонтировать трубопровод. Достоинства резьбового способа соединения понятны: он подходит для соединения труб разного диаметра, сборку легко может произвести человек без особых профессиональных навыков и специального оборудования.

При этом один из минусов соединения труб с помощью резьбы — недостаточная герметизация. Поэтому металлурги используют для производства надежных труб специальные уплотнители, особенно это актуально для газовых или находящихся под высоким давлением труб. В качестве уплотнителей могут выступать различные герметики: затвердевающие, анаэробные и незатвердевающие. В промышленности, как правило, применяются анаэробные герметики, которые в исходном состоянии представляют собой жидкости из нескольких полимеров и наполнителей. Подобные уплотнители подойдут абсолютно для любых материалов: стали, полипропилена, керамики и т. д.

Современные металлурги далеко пошли в освоении новейших технологий производства высокогерметичных труб, которые могут применяться в любых условиях, даже очень климатически сложных, и на любых производствах, то есть способны выдержать мощное давление. Так, например, Первоуральский новотрубный завод (входит в группу ЧТПЗ) недавно освоил новый вид высокогерметичного резьбового соединения труб нефтяного сортамента. Финишный центр по производству труб нефтяного сортамента уже изготовил первые 50 тонн обсадных труб с резьбовым соединением класса премиум специального назначения — ChT-HT. Новая продукция соответствует группе прочности Е. Такие трубы обладают повышенным предельным моментом свинчивания, что позволяет применять их для спуска в скважину с использованием вращения — в условиях, когда обсадную колонну вращают с более высоким моментом свинчивания трубы с муфтой, например для «проталкивания» в горизонтальный участок, или вращении при цементаже затрубного пространства. Помимо этих труб, группа ЧТПЗ производит и другие устойчивые и прочные трубы с повышенными эксплуатационными характеристиками, например насосно-компрессорные трубы с резьбами ChT-VT и ChT-VTm1, а также обсадные трубы с соединениями ChT-VC. Резьбовые соединения обладают газогерметичностью при комбинированных нагрузках (растяжение, сжатие, внутреннее и наружное давление).

Обработка металлов давлением

Отметим также, что к изготовлению труб относятся и другие технологические процессы — способы обработки металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка.

Суть прокатки заключается в деформировании металла между вращающимися валками. Готовый продукт получается в результате многократного повторения процесса, во время которого зазор между валками уменьшается. Процесс прокатки условно можно разделить на этапы: нагрев металла, прокатку и отделку. Продукция прокатного производства называется прокатом. Он различается по размерам и форме сечения — профилю. Ряд профилей с различными характеристиками именуется сортаментом проката. Продукция проката — это угловая сталь, рельсы, обода автомобильных колес и др.

Волочение — процесс обжатия металла при протаскивании заготовки через волоку, инструмент с отверстием, сечение которого меньше исходного сечения заготовки. Волочением обрабатывают металлы в холодном состоянии. С его помощью получают, например, тонкую проволоку, тонкостенные трубы. А в качестве заготовок для волочения выступает как раз прокат (трубы, катаная проволока).

Прессование — процесс выдавливания металла из замкнутой полости контейнера через отверстие матрицы. Прессование проводят при температурах горячей обработки металлов давлением. С помощью этого способа получают различные профили сталей, титановых сплавов и других малопластичных металлов. Причем это могут быть профили сложной формы, которые другим способом сделать невозможно. По оценкам экспертов, прессование более экономично, чем прокатка.

Ковка — метод единичного и мелкосерийного производства, поэтому с точки зрения металлургической индустрии метод не слишком интересный. Ковка — это горячая обработка металлов давлением при ударах бойка молота. Машинная ковка осуществляется на кузнечно-прессовых машинах (молоты и прессы).

Штамповка, горячая или холодная, — процесс получения изделий или заготовок из листового материала путем деформирования его на прессах с помощью штампов. При этом холодная листовая штамповка, к примеру, считается сегодня одним из наиболее прогрессивных и экономичных методов производства: детали, полученные листовой штамповкой, отличаются точностью размеров, взаимозаменяемостью и в большинстве случаев не требуют дальнейшей механической обработки. Листовой холодной штамповкой изготовляют детали обшивки вагонов и самолетов, кузова автомобилей и кабины тракторов. Существуют более прогрессивные способы штамповки: штамповка взрывом с применением взрывчатых веществ, электрогидравлическая штамповка, изотермическая штамповка. Изделия, полученные этими способами, обладают улучшенной структурой и свойствами.