土耳其TANAP 工程用感應(yīng)加熱彎管制造標準及技術(shù)難點

尹文明，雷 慶，趙志偉，龐浩林，白福良，郭立萍，劉 妍

（渤海石油裝備制造有限公司 管件分公司，河北 青縣062658）

土耳其TANAP 工程用感應(yīng)加熱彎管制造標準及技術(shù)難點

尹文明，雷 慶，趙志偉，龐浩林，白福良，郭立萍，劉 妍

（渤海石油裝備制造有限公司 管件分公司，河北 青縣062658）

為了適應(yīng)土耳其TANAP管線項目用感應(yīng)加熱彎管的技術(shù)要求，對TANAP工程標準與國內(nèi)常見標準的主要差異進行了對比，同時對管體力學(xué)性能、幾何尺寸控制及測量、制造工藝、內(nèi)防腐工藝、靜水壓試驗等主要技術(shù)難點進行了研究。指出，采用系列熱模擬試驗以及設(shè)置多組測溫位置等手段制定了精準的生產(chǎn)工藝，兼顧彎管的強度和韌性；開發(fā)“夾具開合+線圈移動”法實現(xiàn)彎管整體加熱；引進了管端擴徑技術(shù)裝備以及管端仿形技術(shù)，保證了管端外徑尺寸、橢圓度及坡口加工質(zhì)量；開發(fā)彎管內(nèi)防腐機械化自動噴涂以及靜水壓試驗設(shè)備完成彎管內(nèi)減阻層涂覆及靜水壓試驗。生產(chǎn)實踐表明，為解決主要技術(shù)難點開發(fā)應(yīng)用的新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備可以滿足TANAP項目彎管生產(chǎn)的需要。

TANAP工程；感應(yīng)加熱彎管；幾何尺寸；力學(xué)性能；內(nèi)防腐；靜水壓試驗

Abstract:In order to adapt the technology requirements of induction heating bending pipe used in Turkey TANAP pipeline project,the main differences between TANAP engineering standards and domestic standards were compared,as well as main technical difficulties were studied,such as pipe body mechanical properties,geometrical size control and measurement,manufacturing process,inside anticorrosive process,hydrostatic test and so on.It pointed that adopting a series of thermal simulation experiments and the setting of multi-group temperature measuring positions to formulate the precise production process,taking into account and the strength and toughness of the bending.The development of"gripper opening and closing+coil moving"method was used to achieve the integral heating of bending pipe;the technical equipment of pipe end expanding and the pipe end copy technology were introduced to ensure pipe end diameter,ovality and groove processing quality;it developed mechanized automatic spraying for bending pipe inside corrosion and hydrostatic test equipment to finish the resistance-reducing coating and hydrostatic pressure test in bending pipe.The production practice showed that the new process,new technology and new equipment developed for solving main technical difficulties can meet the production needs of the bending pipe of TANAP project.

Key words:TANAP project;induction heated bending pipe;geometrical size;mechanical properties;inside anti-corrosion;hydrostatic test

TANAP項目，即阿塞拜疆與土耳其兩國合資建設(shè)的“跨安納托利亞天然氣管道項目”，為大型國際長輸管線，主要是將阿塞拜疆沙赫德尼斯氣田開采的天然氣由土耳其東部通向西部，最終輸送至歐洲，將成為未來歐洲天然氣的主要來源之一。該項目管線主體在土耳其境內(nèi)，熱煨彎管規(guī)格包括Φ1 422 mm、Φ1 219 mm、Φ914 mm三種外徑和15～31.97 mm的八種壁厚。

制管企業(yè)從2015年初開始進行TANAP項目彎管工藝評定工作（procedure qualification test,PQT），歷時3個月完成了所有試制內(nèi)容。PQT要求每種規(guī)格生產(chǎn)5根彎管，在完成所有制造工序及檢驗檢測并確認合格后，再進行內(nèi)外防腐PQT，彎管及防腐層所有性能均符合工程技術(shù)標準后編寫并提交正式的PQT報告，在得到業(yè)主批準后開始正式生產(chǎn)。本研究以Φ1 422 mm彎管PQT及生產(chǎn)為例，對比了TANAP工程標準與國內(nèi)常見標準的主要差異以及為解決主要技術(shù)難點開發(fā)應(yīng)用的新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備。

1 管體力學(xué)性能要求

TANAP工程彎管鋼級為X70M，但工程技術(shù)標準要求管材的屈服強度為531～631 MPa。其屈服下限不僅遠高于國內(nèi)普通X70M鋼級要求的485 MPa，且增加了嚴格的上限要求，其區(qū)間值僅為100 MPa。另外，對焊縫及熱影響區(qū)位置的沖擊試驗較國內(nèi)通常要求也有很大區(qū)別，焊縫中心位置處外表面2 mm以下及內(nèi)焊縫靠近內(nèi)外焊交界處2個位置都要求進行夏比沖擊試驗，熱影響區(qū)及熔合線+2 mm、熔合線+5 mm位置也要求進行夏比沖擊試驗。焊縫及熱影響區(qū)夏比沖擊試驗取樣位置如圖1所示。

圖1 焊縫及熱影響區(qū)夏比沖擊試驗取樣位置

TANAP項目技術(shù)要求一方面增大了管體強度要求，生產(chǎn)時需要提高感應(yīng)加熱溫度；另一方面對焊縫及熱影響區(qū)位置增加了夏比沖擊檢測要求，防止焊縫韌性下降，需要適當降低生產(chǎn)溫度。要兼顧兩方面要求，大大縮窄了工藝窗口，需要更精準的工藝及更精確的控制測量手段。

根據(jù)以上要求，一方面設(shè)計合理的母管化學(xué)成分，通過系列熱模擬試驗制定精準的生產(chǎn)工藝；另一方面設(shè)置了多組測溫位置，分別監(jiān)測彎管內(nèi)外弧及焊縫位置的加熱溫度，分區(qū)域精確控制。經(jīng)過多輪試制，最終確定了合理的生產(chǎn)工藝。

2 制造工藝

TANAP工程要求彎管采用全管體整體加熱工藝生產(chǎn)，且直管段長度不小于一倍彎管外徑，對于Φ1 422 mm規(guī)格彎管，其直管段長度至少1D，即不小于1 422 mm，這對彎管生產(chǎn)線的整體加熱生產(chǎn)方式來說是一個需要克服的難點。目前國內(nèi)采用整體加熱工藝生產(chǎn)彎管的生產(chǎn)線，普遍使用移動加熱線圈的方式實現(xiàn)對直管段加熱，國內(nèi)工程標準中彎管的直管段長度普遍要求在500 mm以內(nèi)，所以公司現(xiàn)有設(shè)備的加熱線圈行程遠遠不能滿足工程需求。為了適應(yīng)TANAP工程需要，必須開發(fā)能夠滿足彎管整體加熱需要的直管段加熱方式。

結(jié)合設(shè)備現(xiàn)狀，轉(zhuǎn)變思路，設(shè)計開發(fā)出一種新的直管段加熱工藝方法進行彎管整體加熱，即“夾具開合+線圈移動”法。該方法依靠夾具的開合與線圈移動的相互動作配合實現(xiàn)對長直管段的加熱。TANAP項目彎管生產(chǎn)過程如圖2所示，長直管段彎制過程如圖3所示。

圖2 TANAP項目彎管生產(chǎn)過程

圖3 TANAP項目長直管段彎制過程示意圖

3 幾何尺寸控制及測量技術(shù)

TANAP工程要求彎管距管端600 mm范圍內(nèi)的直管段幾何尺寸與對接鋼管應(yīng)保持完全一致，主要檢測項目包括橢圓度、內(nèi)外徑、坡口尺寸等。國內(nèi)標準通常此類要求僅限于管端或距管端100 mm范圍內(nèi)。由于鋼管加熱會產(chǎn)生徑縮，所以制造母管時需要適當增大鋼管外徑，從而保證彎管加熱成型后直管段內(nèi)、外徑符合標準尺寸。根據(jù)前期大量熱模擬數(shù)據(jù)積累，最終確定母管外徑為（1 422+6）mm。對于管端尺寸控制，首次引進了管端擴徑技術(shù)裝備，如圖4所示。熱縮后的管端經(jīng)擴徑達到標準要求的尺寸，通過引進該技術(shù)既保證了管端外徑，又大大改善了橢圓度水平。加工坡口工序，在坡口機上應(yīng)用了管端仿形技術(shù)，坡口機刀架可隨動，改善了坡口加工質(zhì)量，達到滿意的效果。

圖4 彎管管端擴徑裝備

另外，為了實現(xiàn)精準測量，開發(fā)應(yīng)用了一種激光自動測量設(shè)備，如圖5所示。該設(shè)備的測量轉(zhuǎn)臂可在管內(nèi)做周向旋轉(zhuǎn)，通過集成在轉(zhuǎn)臂上的傳感器發(fā)射和采集測距激光，利用激光三角法距離傳感器進行測量，通過內(nèi)置的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對采集的數(shù)據(jù)進行計算，實現(xiàn)一次性完成內(nèi)徑、外徑、橢圓度、周長、直徑最大點位置、直徑最小點位置的測量，有效提高了測量精度和準確度。

圖5 激光自動測量設(shè)備

4 彎管內(nèi)防腐機械化自動噴涂工藝及設(shè)備

TANAP工程彎管防腐的難點在內(nèi)減阻涂層，這在國內(nèi)同類項目中未曾遇到，國內(nèi)不要求彎管進行內(nèi)減阻層涂覆，特別在夏季，高溫所導(dǎo)致的涂料黏度過低，涂層易出現(xiàn)大面積流掛垂滴等問題。本研究利用空調(diào)確保減阻涂料恒溫貯存，設(shè)計工裝改造噴涂旋杯位置方向，并在生產(chǎn)過程中記錄大量數(shù)據(jù)進行全面分析，確定不同溫度和濕度下的涂覆參數(shù)，形成整套的工藝體系，將減阻涂覆過程中的流掛現(xiàn)象徹底解決。

公司自主開發(fā)了彎管內(nèi)噴涂系統(tǒng)，該系統(tǒng)的核心機構(gòu)是一套旋噴高速電機三維調(diào)整支架。該機架使噴涂小車在彎管內(nèi)噴涂作業(yè)時，旋杯始終保證在彎管中心位置，從而提高涂層的均勻度和一次通過率。

5 彎管靜水壓試驗

TANAP工程彎管要求進行靜水壓測試，該要求常見于國外工程標準，國內(nèi)工程一般不做此類要求。為滿足項目需求，采用了一套水壓測試系統(tǒng)（如圖6所示），該系統(tǒng)的核心部分為超高水壓試驗機及其控制系統(tǒng)，核心部分外的輔助部分均為制管企業(yè)自行開發(fā)設(shè)計，包括工件投送裝置、注水及加（泄）壓裝置、監(jiān)視裝置等。

圖6 彎管靜水壓試驗現(xiàn)場

6 結(jié)束語

在TANAP項目生產(chǎn)過程中，還遇到一些其他的特殊要求，例如回火過程工件的擺放、精確測量每根彎管回火溫度、彎管焊縫X射線探傷、理化試樣加工尺寸及精度、產(chǎn)品標識包裝及運輸、文控程序等要求，都與國內(nèi)常見工程標準有很大不同，需要國內(nèi)油氣管件制造行業(yè)從業(yè)人員研究借鑒。

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編輯：李紅麗

Induction Heated Bending Pipe Manufacture Standard and Technical Difficulties Used for Turkey TANAP Engineering

YIN Wenming,LEI Qing,ZHAO Zhiwei,PANG Haolin,BAI Fuliang,GUO Liping,LIU Yan
（Pipe Fitting Branch,CNPC Bohai Equipment Manufacturing Co.,Ltd.,Qingxian 062658,Hebei,China）

TG356.5

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.08.013

尹文明（1971—），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事油氣輸送管線鋼管及配件的性能研究與開發(fā)工作。

2017－05－27