Высокопрочные перспективы трубопрома

Сейчас доля труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом в структуре производства промышленно развитых стран составляет 25-38%. Украина и СНГ не располагают работающими мощностями по производству трубной продукции такого рода. По ряду преимуществ трубы из ВЧШГ превосходят аналогичные стальные изделия и трубы из серого чугуна. При организации соответствующего производства на территории Украины срок окупаемости проекта составит 2-2,5 года, а уровень рентабельности может достигать 60%.

Конкурентные преимущества труб из ВШЧГ

Производство чугунных труб в мире непрерывно растет, поэтому переход на литье труб из ВЧШГ (диаметром 20-2600 мм и длиной 3-9 м) является весьма актуальным. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ) с каждым годом привлекает все большее внимание литейщиков и машиностроителей и продолжает служить объектом многочисленных исследований.

ВЧШГ по сравнению с углеродистой сталью или серым чугуном обладает рядом преимуществ. В первую очередь он характеризуется лучшими литейными свойствами: низкой температурой плавления, хорошей жидкотекучестью, меньшей усадкой. Более плотная структура этого чугуна по сравнению с серым чугуном препятствует проникновению кислорода вглубь отливки и повышает его коррозионную стойкость.

Для ВЧШГ характерны высокая теплостойкость, жаростойкость, хладостойкость, антифрикционные свойства, он может подвергаться сварке и автогенной резке. По герметичности этот материал значительно превосходит серый чугун вследствие отсутствия графитовой пористости и поэтому с успехом используется при производстве отливок, работающих под большим давлением (≥ 40 МПа). Благодаря целому ряду отмеченных свойств ВЧШГ нашел широкое применение в машиностроении.

Накопленный опыт эксплуатации таких труб свидетельствует, что они по сравнению со стальными и трубами из серого чугуна имеют целый ряд преимуществ. Трубы из ВЧШГ по своим механическим свойствам незначительно уступают стальным трубам, но их коррозионная стойкость выше в 3-5 раз, благодаря чему трубы из ВЧШГ более долговечны и экономичны. Они более стойки к пиковым нагрузкам давления, грунтовым нагрузкам, ударным нагрузкам при перевозке на автомобильном и ж/д транспорте. Эти трубы хорошо обрабатываются, удобны при соединениях, а также имеют меньшую (в среднем на 40%) массу по сравнению с трубами из серого чугуна.

Кроме водопроводов, эти трубы все чаще используют при строительстве магистральных газопроводов; для сжижения, хранения и транспортировки сжиженных газов; для перекачки нефтехимических продуктов в танкерах; при изготовлении деталей технологического оборудования в машиностроительной, нефтеперерабатывающей и химической промышленности; для транспортировки пара, кислот, щелочей, отходов метпроизводства (шламов и шлака); при изготовлении строительных колонн, строительстве станций метрополитена, подземных сводчатых сооружений и телевизионных башен. Сейчас напорные трубы из ВЧШГ изготавливают во Франции, Японии, США, Великобритании, ФРГ, Австрии, Бразилии и других странах.

Процесс получения труб из ВЧШГ характеризуется наличием дополнительных операций: подготовки и внепечной обработки жидкого металла, повышенными требованиями к термической обработке труб и контролю всего технологического процесса их производства.

В СССР трубы из ВЧШГ отливали на Липецком метзаводе «Свободный сокол», но сейчас выпуск таких труб прекращен. В настоящее время в РФ создаются новые мощности по выпуску литых чугунных труб. В Украине трубная продукция из ВЧШГ не производится.

В Государственном трубном институте (г.Днепропетровск) предложен способ и разработана технология получения горячим прессованием коррозионностойких, высокопрочных, длинномерных труб с точными геометрическими размерами из ВЧШГ. Кроме того, в институте предложена и апробирована технология изготовления холоднодеформированных труб среднего и малого сортамента из этого материала.

В индустриально развитых странах производится трубная продукция как из серого чугуна, так из ВЧШГ по нормам национальных стандартов, а также по стандарту ISO 2531.1991(E). Их мировое производство составляет около 10 млн. т/год. В бывшем СССР годовой объем изготовления этих труб достигал 2 млн. т, а в Украине (на ныне неработающем «Макеевском труболитейной заводе») – до 0,4 млн. т.

Таким образом, перспективной является организация в стране современного производства труб из ВЧШГ для обеспечения различных отраслей экономики Украины. Цельнолитые трубы из ВЧШГ, а в перспективе – литых труб-заготовок для последующего их деформирования методами прокатки или прессования, позволит решить проблему замены стальных трубопроводов с реальной возможностью продления срока службы эксплуатируемых трубопроводов в любых климатических зонах (крайнего севера, влажных тропиков, жарких полупустынях и пустынях) в 6-8 раз, а также энергосбережения, так как при изготовлении одной тонны труб из легированных марок стали, расходуется в 2 раза больше энергии, чем при изготовлении одной тонны труб из ВЧШГ.

Где производить трубы из ВШЧГ

Организовать подобное производство можно на мини-заводе с модульной структурой производства. Такой промышленной модели соответствует разработанная днепропетровскими учеными концепция создания подобного мини-завода новой для Украины и СНГ в целом продукции - центробежнолитых труб широкого сортамента (наружным диаметром от 40 до 2600 мм) из ВЧШГ, соответствующих нормам международного стандарта ISO 2531.1991 (E). Планируемая мощность такого мини-завода до 100 тыс. т труб в год.

Выбор стандарта ISO 2531.1991 (E) был обусловлен возможностью:

·         производства труб широкого сортамента в соответствии с требованиями мирового уровня с целью последующей реализации продукции на мировом рынке

·         использование цельнолитых труб из ВЧШГ, а в перспективе – литых труб-заготовок

·         применение таких труб для горячего и холодного водоснабжения должно обеспечить безаварийный срок их службы в течение 50 и выше лет

·         экспорта конкурентоспособной продукции в любой регион мира

Концепция создания мини-завода предусматривает оснащение его современным технологическим оборудованием производства таких известных фирм как:

·         Концерн АВВ (ASEA BROWN BOVERI)

·         Фирмы DUKER (Германия)

·         Фирмы FISKARS (Финляндия)

·         Фирмы KRAUTKRAMER (Германия)

·         Фирмы PLYMOVENT GROUP (Швеция)

Кроме того, в технологическом цикле будут использованы новейшие отечественные технические новшества и «ноу-хау», в том числе: использование мелкодисперсных модификаторов нового поколения, создание экологически безопасных условий работы за счет использования естественных (природных) сорбентов в системе очистки рабочей и окружающей среды, использование современного оборудования неразрушающего контроля готовой продукции, магнитодинамических миксеров-дозаторов для подогрева и разливки жидкого металла (ВЧШГ) с системой непрерывного контроля и регулирования (при необходимости) температуры металла и т.п.

Кроме труб из ВЧШГ, на мини-заводе предполагается создание отдельного блока (модуля) по производству разработанных модификаторов нового поколения, общей производительностью 300 т/год, а также сложных комплексных лигатур с использованием тугоплавких металлов общей производительностью 500 т/год. В зависимости от рыночного спроса продукции, имеется гибкая система перестройки оборудования для увеличения выпуска требуемой товарной продукции, а также возможностью переориентации на новый вид (сортамент) продукции. Тесное сотрудничество с НАН Украины и отраслевыми институтами даст возможность использовать имеющиеся технологические и технические новшества.

Высокий уровень рентабельности (45-60%) и минимальный срок окупаемости капитальных затрат (2-3 года), даст возможность определить преимущества общей концепции создания мини-заводов в различных отраслях промышленности. Применение современного оборудования (индукционных канальных электрических печей и миксеров) концерна АВВ, (мультипозиционных центробежнолитых машин производительностью 90 труб в час, оборудования для неразрушающего контроля продукции, комплексное решение проблем удаления промышленных газов и других вредных веществ из действующего цеха непосредственно от источников их образования и выделения с использованием новейших технологий и оборудования) фирмы Peymovent дает возможность в сжатые сроки изменять структуру производства в части увеличения выпуска товарной продукции в 2-3 раза и более, в зависимости от конъюнктуры рынка.

Перспективы производства труб из ВЧШГ

Перспективы данного производства базируются на тенденции полного перехода на выпуск продукции из ВЧШГ вместо серого чугуна с целью постепенной планомерной замены стальных труб без покрытия, применяемых в различных отраслях хозяйственного комплекса, в частности: нефтегазовой, металлургии, судостроении, химическом машиностроении, горноперерабатывающей, горячем и холодном водоснабжении, газонефтепроводах и т.д. Благоприятное сочетание высоких механических свойств (не уступающих стали), коррозионной стойкости (в 6-8 раз превышающих сталь) позволяют использовать эти трубы взамен стальных в газонефтепроводах, танкерном флоте и т.п. Удельный вес изделий из ВЧШГ в структуре производства в индустриальноразвитых странах составляют 25-38%.

Мини-завод с модульной структурой производства труб дает возможность в сжатые сроки (9-11 месяцев) создать промышленную структуру общей производительностью до 100 тыс. т труб в год. Стратегически важно расположить новый мини-завод в Приднепровском регионе Украины, что объясняется наличием: сырьевой базы; развитой промышленной, энергетической и транспортной инфраструктурой, а также достаточным количеством квалифицированных специалистов, что создает благоприятные условия для стабильной работы нового предприятия.

Помимо трубной продукции предполагается в отдельном модуле мини-завода производить высокоэкономичные модификаторы нового поколения собственной разработки (объемом 300 т/год) и сложные специальные лигатуры (объемом до 500 т/ год). Ориентировочный объем инвестиций составит не более $20 млн. Срок строительства «под ключ» не более года. Срок окупаемости 2-2,5 года. Уровень рентабельности мини-завода может достигать 60%.

С учетом использования при реализации проекта целого ряда «ноу-хау» в части оборудования и технологии открывается реальная возможность гибкого маневрирования ценообразованием, удовлетворяя в сжатые сроки запросы рынка на любой сортамент труб в рамках вышеупомянутого стандарта. Тесное сотрудничество с Физико-технологическим институтом металлов и сплавов НАНУ, ИЭС им. Е.О.Патона, Государственным трубным институтом им. Я.Е.Осады, Национальной металлургической академией Украины позволит реально использовать отечественные технические новшества и новые научные разработки.

Вынужденное сокращение объемов производства стальных труб в Украине, позволит высвободить значительное количество литейного и передельного чугуна, ферросплавов и других видов сырья, что также будет способствовать снижению себестоимости трубной продукции из ВЧШГ и расширению сегмента внутреннего рынка. Таким образом, на ближайшие 10 лет организация и функционирование мини-заводов в различных отраслях промышленности должны стать приоритетным и «прорывным» направлением, дающим позитивный импульс для экономики страны.

Автор: Стасовский Юрий Николаевич, доктор технических наук, профессор Национальной металлургической академии Украины,

 UGMK.INFO