изготовление бесшовных стальных труб

Когда говорят про изготовление бесшовных стальных труб, многие сразу представляют горячекатаный стан и раскалённую болванку. Но на деле, если копнуть, всё начинается гораздо раньше — с выбора слитка и его химии. Вот здесь часто и кроется первый подводный камень. Некоторые думают, что главное — это соблюсти ГОСТ по механическим свойствам на выходе, а исходная структура — дело второстепенное. На практике же, если в слитке есть неоднородность или скрытые раковины, то на стадии прошивки на прессе поперёк может встать вся партия. У нас был случай, кажется, в 2019 году, когда для одного трубопроводного проекта поставили партию труб, и при гидроиспытаниях пошли микротрещины. Разбирались долго — в итоге оказалось, что виновата не сама технология прокатки, а именно исходная заготовка, где при разливке попала лишняя неметаллическая включённость. После этого мы с коллегами из отдела контроля стали уделять составу и чистоте слитка в разы больше внимания.

От слитка к гильзе: где теряется контроль

Собственно, сам процесс. Горячая прокатка — это, конечно, классика. Но важно не просто прогреть и прошить. Температурный режим по зонам печи — это отдельная наука. Перегрел — пошла избыточная окалина, которая потом вдавливается в поверхность гильзы. Недогрел — усилие на прошивном прессе резко растёт, может пойти разностенность. Я помню, как на одном из старых станов наладчики буквально на слух и по цвету металла определяли готовность заготовки. Сейчас, конечно, больше автоматики, но ?чувство металла? никуда не делось. Особенно это критично для труб ответственного назначения, где потом идёт контроль ультразвуком по всей поверхности. Любая внутренняя несплошность, зажатая при прошивке, — это потенциальный брак.

А вот холодная деформация и волочение — это уже для труб с более высокими требованиями к точности и чистоте поверхности. Здесь своя головная боль — смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ). Если её состав или подача не оптимальны, на внутренней поверхности трубы может появиться штриховатость или, что хуже, прилипание металла к оправке. Вытащить такую оправку — задача нетривиальная, бывало, останавливали линию на несколько часов. Приходится подбирать режим строго под марку стали. Для нержавеющих марок, к примеру, свои нюансы по обезжириванию после волочения.

Именно в таких тонкостях и заключается разница между просто трубой и качественным продуктом. Компания ООО Чэнду Тяньтай Чжунчэн Торговля, с которой мы сотрудничали по поставкам специфических марок стали для трубного производства, как раз делает акцент на этом — на предоставлении не просто металла, а материала с предсказуемыми и стабильными свойствами для последующей деформации. Это сильно упрощает жизнь технологу на заводе.

Термообработка: не для галочки

После деформации структура металла находится в напряжённом состоянии. Поэтому термообработка — это не опция, а обязательный этап для большинства бесшовных труб, кроме разве что некоторых общестроительных. Отжиг, нормализация, закалка с отпуском — выбор зависит от конечных требований. Но и здесь есть ловушки. Допустим, для труб из перлитных сталей важен не только температурный интервал отжига, но и скорость охлаждения. Слишком быстро — появится излишняя твёрдость, труба будет плохо гнуться. Слишком медленно — не добиться нужной ударной вязкости.

У нас в цеху стояла печь с устаревшей системой регулирования атмосферы. Так вот, при отжиге труб из хромомолибденовой стали (типа 15Х5М) несколько раз получали обезуглероживание поверхностного слоя. Визуально труба вроде бы нормальная, но при механической обработке или под нагрузкой этот ослабленный слой мог дать трещину. Пришлось внедрять дополнительные контролируемые атмосферы или переходить на обработку в муфельных печах для ответственных партий. Это сразу ударило по себестоимости, но брак сократили.

Информация о правильных режимах термообработки для конкретных марок — это то, что должно идти в комплекте с металлом. На сайте ttzc.ru я видел, что они как раз позиционируют себя не просто как продавцы, а как поставщики решений, что подразумевает и техническую поддержку по таким вопросам. Для производства это ценно.

Контроль: увидеть невидимое

Можно идеально соблюсти всю технологию, но без многоступенчатого контроля бесшовные стальные трубы на выходе — это лотерея. Механические испытания на растяжение и удар — это обязательно. Но они выборочные. А как быть со сплошным контролем тела трубы? Здесь на первый план выходит неразрушающий контроль.

Ультразвуковой контроль (УЗК) дефектоскопом с вращающимися головками — это стандарт для обнаружения внутренних расслоений, волосовин, неметаллических включений. Но УЗК плохо ?видит? поверхностные дефекты, особенно если они мелкие. Для этого нужен вихретоковый контроль или магнитопорошковый. Мы для труб нефтяного сортамента всегда использовали комбинацию методов: сначала УЗК по всей длине, потом — контроль торцов и сварных концов (если они есть) магнитопорошковым методом. Обходилось недёшево, но один раз пропущенная трещина на трубе для обсадной колонны может привести к аварии с миллионными убытками.

Ещё один момент — контроль геометрии. Толщина стенки, овальность, кривизна. Лазерные сканеры и калибры сейчас справляются хорошо. Но я всегда советую молодым мастерам: не забывайте про простую механическую проверку кронциркулем и шаблонами в начале смены и после переналадки. Автоматика может сбиться, а руки — нет.

Логистика и хранение: последний рубеж

Казалось бы, труба прошла все испытания, упакована — и можно отправлять заказчику. Но и здесь полно нюансов. Как хранить трубы на складе? Штабелями — да, но с обязательными деревянными прокладками, строго горизонтально и не выше определённого ряда. Иначе — риск возникновения остаточных напряжений и даже деформации под собственным весом. Для труб с особо чистой внутренней поверхностью (для гидравлических систем, к примеру) обязательно торцевание заглушками и упаковка в плёнку, чтобы не попала влага и грязь.

Погрузка — отдельная история. Кран-балка с мягкими стропами — обязательно. Видел, как на одной стройке разгружали наши трубы обычным тросом, без чехлов. В результате на поверхности остались глубокие задиры и вмятины. Естественно, приёмка была сорвана, пришлось везти обратно и делать правку или отбраковывать. Теперь в паспорте на каждую партию крупным шрифтом прописываем требования к погрузочно-разгрузочным работам.

В этом плане подход, когда поставщик металла или готовых труб, такой как ООО Чэнду Тяньтай Чжунчэн Торговля, берёт на себя не только производство, но и вопросы грамотной упаковки, маркировки и логистических рекомендаций, говорит о серьёзном отношении к продукту и его сохранности на всём пути к конечному потребителю. Это та самая ?вспомогательная услуга?, которая в итоге формирует репутацию.

Вместо заключения: мысль вдогонку

Так что, изготовление бесшовных труб — это длинная цепочка взаимосвязанных процессов, где слабым звеном может стать что угодно: от химии стали до способа крепления трубы в грузовике. Идеальной технологии нет, есть постоянная работа над снижением рисков. Опыт как раз и заключается в том, чтобы знать, в каком месте что может пойти не так, и иметь протокол действий. Иногда это протокол, написанный в инструкции, а иногда — просто наработанное чутьё, когда смотришь на цвет стружки при обработке торца или на характер искры при шлифовке. Это не заменят никакие датчики. Поэтому в этой профессии до сих пор ценятся не только молодые инженеры с цифровыми компетенциями, но и старые мастера-практики, которые могут по звуку работы стана определить, что оправка начала ?подклинивать?. Вот из этого сплава и рождается по-настоящему надёжная труба.