Реконструкция оборудования пресса предварительной формовки ТЭСА 1020 ОАО «ВМЗ» для производства труб диаметром 820 мм и толщиной стенки 30 мм
МИНИСТЕРСТВО
НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕС
«МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ»
ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА
КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ТРУБНОГО ПРОИЗВОДСТВА
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 150404 «Металлургические машины и оборудование»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
На тему: Реконструкция оборудования пресса предварительной формовки ТЭСА 1020___
ОАО «ВМЗ» для производства труб диаметром 820 мм и толщиной стенки 30 мм класса
прочности Х60 длиной до 12,5 м для подводной части газопровода __________________
Студент_______________________
Руководитель
работы________________________
Консультанты:
по экономике
и управлению производством_________________
по безопасности жизнедеятельности_____________
по охране окружающей природной
среды_________________________
по электрооборудованию
и электроснабжению____________
по нормоконтролю_________________
по стандартизации и метрологии____________________
Рецензент_____________________
Работа рассмотрена кафедрой и допущена к защите в ГАК
______________________________
Заведующий кафедрой Б.А. Романцев
Директор ЭкоТех К.Л. Косырев
Москва _________________2011г
Реферат
В дипломной работе была рассмотрена технологическая схема производства прямошовных труб большого диаметра, представленная в цехе ТЭСЦ-4 ОАО «ВМЗ». В работе был предложен проект реконструкции пресса предварительной формовки в линии ТЭСА 1020 с целью увеличения длины выпускаемой трубы до 12,5 метров для подводной части газопровода. Для заданного типоразмера трубы были выполнены расчеты напряженного и деформированного состояния металла при деформации центральной части листа, величины распружинивания и угла распружинивания центрального участка листа после пресса, усилия пуансона и роликов. Осуществлена проверка станины, рабочего инструмента и гидросистемы пресса. Расчет величины распружинивания центрального участка листа после пресса основывается на теореме Ильюшина. Работа изложена на ста шестнадцати страницах, содержит тридцать пять рисунков, тридцать шесть таблиц, список использованных источников из двенадцати наименований.
Содержание
Список используемых сокращений
L - длина готовой трубы;
П - модуль упрочнения;
Rk – радиус формовки кромки;
φ - угол формовки центрального участка;
β – максимальный угол формовки;
α - угол формовки переферийного участка;
γ - угол формовки участка перехода;
λ – угол отклонения от вертикальной / горизонтальной оси;
В - ширина заготовки;
R – радиус участка перехода;
r – радиус центрального участка;
ρ – радиус переферийного участка;
lц - длина центрального участка заготовки;
lпр - длина участка перехода заготовки;
lп - длина переферийного участка заготовки;
lСР - длина среднего участка заготовки;
lК - длина кромочного участка заготовки;
εп - максимальная деформация (сжатия или растяжения);
εT - деформация предела тякучести;
σТ - предел тякучести;
E - модуль упругости;
I - момент инерции;
Мп – момент пластичного изгиба;
Му – момент упругого изгиба;
Мр – момент разгрузки;
ρразг – кривизна разгрузки;
ρост – кривизна остаточная;
ρн – кривизна нагрузки;
σп - максимальные напряжения при изгибе;
Bl – ширина штрипса;
H – высота заготовки;
В – ширина заготовки;
hК – высота кромки;
hЦ – высота центрального участка;
hСР – высота среднего участка;
lЗК – длина зазора между кромками;
Х – длина кромки при подгибке пуансоном;
S - толщина стенки;
F – усилие формовки;
lуп – длина упругой зоны;
αост – угол расформовки периферийного участка;
βост – угол распружинивания;
φост - угол расформовки центрального участка;
γост – угол расформовки переходного участка;
А – полная работа;
Аобщуд – удельная работа;
Ауд – удельная работа в упругой зоне;
Апл – удельная работа в пластической зоне;
Аупр – удельная работа в упруго-пластической зоне;
hи – длина хода рабочего инструмента;
V - объем изогнутой части листа;
mинс - масса рабочего инструмента;
Vинс – объем рабочего инструмента;
Lинс – длина рабочего инструмента;
g – ускорение свободного падения;
ω – плотность материала инструмента;
Ринс - вес рабочего инструмента;
Fп – усилие гидроцилиндра, действующая на пуансон;
Ra – сила реакции опор;
Wх – момент сопротивления;
а – ускорение;
υ – скорость хода;
dш – диаметр штока;
Dп – диаметр поршня;
р – давление;
Q – расход жидкости;
N – мощность насоса;
G – модуль сдвига;
ПР – прибыль;
Ц – цена.
Введение
В большом количестве
строятся магистральные
Современные цехи по производству сварных труб большого диаметра отличаются разнообразием технологических схем получения труб и системами контроля качества готовой продукции.
Для получения электросварных труб большого диаметра применяют технологические схемы: прямошовные трубы с формовкой на прессах, на вальцах; двушовные трубы; спиралешовные трубы. Электросварные прямошовные трубы изготовляют на прессах за один проход (схема UOE) или на прессе с шаговой формовкой (схема JCO). По технологической схеме изготовления прямошовных труб большого диаметра на прессах за один проход (ТЭСА 1020) формовка трубы происходит на трех прессах. Сначала формуются кромки листа на кромкогибочном прессе, далее на прессе предварительной формовки происходит формовка листа с подогнутыми кромками в U-образную заготовку. Затем на прессе окончательной формовки заготовка преобразуется в О-образную. По технологической схеме изготовления прямошовных труб большого диаметра на прессах с шаговой формовкой лист с подогнутыми кромками (ТЭСА 1420) формуется в О-образную заготовку на одном прессе. Трубы большого диаметра получают по схеме производства спиралешовных труб. Производство идет по непрерывной схеме. В формовочно-сварочном стане происходит сборка трубы и сварка. Из множества схем производства труб большого диаметра была выбрана схема производства прямошовных труб большого диаметра с формовкой на прессах за один проход. Это связано с тем, что данная схема применяется в цехе ТЭСЦ-4 ОАО ВМЗ.
Усилия формовки на прессах обеспечиваются гидроприводом. Гидропривод позволяет развивать большие усилия формовки. И схема гидропривода подбирается таким образом, что бы обеспечить необходимое усилие формовки.
Целью работы является получение трубы диаметром 820 мм и толщиной стенки 30 мм класса прочности Х60 длиной до 12,5 м для подводной части газопровода «Южный поток».
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить технологию производств
2. Изучить конструкцию
3. Предложить техническое или
технологическое решение
4. Определить возможный эффект при использовании предложенных усовершенствований.
1. Обоснованию реконструкции объекта проектирования
1.1 Описание предприятия и его производственных цехов
ВЫКСУНСКИЙ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД - один
из старейших центров металлург
Свое второе рождение завод получает в 70-80е годы 20 века, когда реконструируются станы печной сварки водогазопроводных труб в электросварные. Строится крупнейший в Европе комплекс по производству железнодорожных колес, новые трубоэлектросварочные цехи для выпуска нефтегазопроводных труб среднего и большого диаметра, а также обсадных. Развивается номенклатура товаров народного потребления, осваивается уникальное производство пористого проката.
С 1999 года
Выксунский металлургический
Трубоэлектросварочный цех № 2 (ТЭСЦ-2):
Цех производит:
трубы водогазопроводные и
Трубоэлектросварочный цех № 3 (ТЭСЦ-3):
Цех производит: трубы диаметром 219 - 530 мм для газонефтепроводов, технологических промысловых трубопроводов, конструкций различного, ответственного назначения.
ТЭСЦ-3, запущен в работу в декабре 1977 года. В 2002 – 2008 г.г. – подвергся кардинальной реконструкции, вплоть до изменения технологических линий и создания новых производств. В составе современного цеха: трубоэлектросварочный стан ТЭСА 203-530 с системой автоматического регулирования процесса сварки, два участка отделки труб, оснащенные полным комплексом средств неразрушающего контроля труб: УЗК шва, УЗК тела, УЗК концов труб, линия отделки труб, участок объемной термообработки труб, предназначенный для закалки и отпуска труб диаметром 114–530 мм длиной от 6 м до 13,72 м, производство бесшовных труб, которые используются для производства муфт.
Трубоэлектросварочный цех №5 (ТЭСЦ-5):
Цех производит: трубы
обсадные для крепления
Трубоэлектросварочный цех №5 был пущен в строй в 1986 году. В 2004 году в рамках программы поэтапного расширения сортамента и повышения конкурентных преимуществ продукции цеха был освоен выпуск обсадных труб диаметром 139.7 мм и 177,8 мм.
В составе трубоэлектросварочного цеха №4 (ТЭСЦ-4) распологаются две линии ТЭСА1020 и 1420 для производства труб большого диаметра.
На линии ТЭСА 1020 производят трубы диаметром 508 - 1067 мм с толщиной стенки от 7 до 32 мм класса прочности до К60 (Х70), проектная мощность - 1012 тыс. тонн труб в год. На линии ТЭСА 1020 производят: Трубы диаметром 530,630,720,820,1020 мм и толщиной стенки 7 - 25 мм из сталей 20-КСХ для сооружения промысловых трубопроводов, транспортирующих нефть, нефтепродукты, пресную и подтоварную воду, на рабочем давлении до 7,4 МПа повышенной эксплуатационной надежности, коррозионностойкие и хладостойкие. Трубы диаметром 530,630,720,820,1020 мм и толщиной стенки 7 - 16 мм классом прочности К52 из стали 09ГСФ для сооружения газопроводов, нефтепроводов, технологических промысловых трубопроводов транспортирующих нефть и нефтепродукты, содержащих сероводороды до 6 %, водоводов, а также предназначенные для нанесения наружного и внутреннего антикоррозийного покрытия. Трубы диаметром 530,630,720,820,1020 мм и толщиной стенки 7 - 16 мм классом прочности К54 для строительства магистральных в том числе надземных газопроводов с давлением 5,4 МПа и температурой эксплуатации до – 60С0.
На линии ТЭСА 1420 производят трубы диаметром 508 - 1420 мм с толщиной стенки от 7 до 48 мм класса прочности до К65 (Х80), проектная мощность - 950 тыс. тонн труб в год. На линии ТЭСА 1420 производят: Трубы диаметром 1067—1220 мм и толщиной стенки 11 – 32 мм классом прочности К56 для строительства, ремонта, и реконструкции линейной части, переходов и наземных объектов магистрального нефтепровода «Восточная Сибирь — Тихий Океан» на участках с рабочим давлением до 9,8-14,0 МПа и с сейсмичностью до 8 баллов включительно и на участках с рабочим давлением до 14,0 МПа включительно и сейсмичностью более 8 баллов. Трубы диаметром 508 – 1420 мм и толщиной стенки 7,1—31,8 мм классом прочности Х42 - Х8О для строительства трубопроводов для транспортировки газа, воды и нефти, как в нефтяной, так и в газовой промышленности. Трубы диаметром 530,630,720,820,1020, 1220, 1420 мм и толщиной стенки 7 - 32 мм классом прочности К52—К60 из сталей Х56—Х70 для сооружения магистральных трубопроводов на рабочее давление до 9,8 МПа для транспортировки некоррозионноактивного газа. Трубы диаметром 530,630,720,820,1020, 1220, 1420 мм и толщиной стенки 7 – 19 мм из сталей углеродистых и низколегированных для трубопроводов пара и горячей воды с давлением не больше 25 МПа и температурой не более 300 °С для стали марки Ст3сп, не более 350°С для стали марок 20и 09Г2С и не более 425 °С для стали марок 17Г1С и 17Г1С-У.
Колесопрокатный комплекс (КПК):
Цех производит: колесную сталь по ГОСТ 10791-2004 и ТУ 0943-157-01124328-2003; и колеса для подвижного состава железных дорог около 150 типоразмеров диаметром от 710 мм до 1067 мм. Включает многоступенчатый технологический контроль и различные средства контроля, в том числе токовихревую, ультразвуковую дефектоскопию, магнитопорошковый контроль, контроль твердости обода колес. Линии по механической обработке колес до и после термообработки.
1.2 Обоснование проекта реконструкции ТЭСА 1020 по производству труб для подводной части газопровода «Южный поток»: обоснование выбора марки стали, обоснование увеличения длины труб
Так как трубы
большого диаметра
1.3 Технико-экономическое обоснование проекта реконструкции ТЭСА 1020 по производству труб для подводной части газопровода «Южный поток»: обоснование выбора марки стали, обоснование увеличения длины труб
Современные магистральные трубопроводы являются высоконагруженными электросварными конструкциями, работающими в экстремальных условиях под действием высокого внутреннего давления и внешних неблагоприятных условий: низких температур окружающей среды, общей и стресс-коррозии, развивающейся при взаимодействии механических и электрохимических факторов. В настоящее время происходит переход к трубопроводам нового поколения, которые отличаются повышенной экономической и эксплуатационной эффективностью. Ценовые показатели проектов трубопроводов определяются использованием труб из высокопрочных сталей и минимальной металлоемкостью.
Магистральный трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливно-энергетического комплекса России. По магистральным трубопроводам перемещается 100% добываемого газа, 80% добываемой нефти, более 20% продукции нефтепереработки. Протяженность российских магистральных трубопроводов в 2005 г. превышала 221 тыс.км, из которых 153 тыс. км - это газопроводные магистрали, свыше 48 тыс.км – это нефтепроводы; более 20 тыс. км – используются для перемещения нефтепродуктов. Система магистральных трубопроводов России начала создаваться более 50 лет назад. Из 180 трубопроводов, которые эксплуатируются в настоящее время, только 9 газопроводов и 3 нефтепровода были построены в прошлом десятилетии; свыше 65% газопроводов введены в строй до 1980 г. и более половины магистральных нефтепроводов были построены до 1970 г. По экспертным оценкам в ремонте или замене нуждаются примерно 75 тыс. км магистральных газопроводов и нефтепроводов из труб диаметром 1020 – 1420 мм. Даже при увеличении срока эксплуатации труб большого диаметра до 50 лет.
По экспертным оценкам в ремонте или замене нуждаются 75 тыс. км магистральных газо- и нефтепроводов из труб диаметром 1020 – 1420 мм. Даже при увеличении срока эксплуатации труб большого диаметра до 50 лет (задача над которой работает Газпром) потребность в трубах на реконструкцию трубопроводов возрастет в ближайшие 10 лет до 2 млн. т. в год.
Расположение главных районов добычи нефти и газа на Севере, Сибири, Дальнем Востоке и острова Сахалин, а основных потребителей – в Центре и на Западе России обусловливает необходимость сооружения сети мощных магистральных трубопроводов нового поколения большой протяженности.
В настоящее время
реализуется новая программа
проектирования и
1.Начато сооружение
2. Широко развернулось
строительство нефтепровода
3. Идет подготовка
к строительству газопровода
«Бованенково - Ухта» протяженностью
1000 км (диаметр 1420 мм, давление 11,8 МПа)
– первенца мощной Ямальской
многониточной системы с
4. Заканчивается строительство нефтепровода по проекту Сахалин 1, газопровода диаметром 1220 мм и нефтепровода диаметром 610 мм (давление 10 МПа, протяженность 800 км) по проекту Сахалин 2.
5. Намечается
строительство газопровода «
6. Освоение Штокмановского
месторождения в Баренцевом
7. Прорабатывается
вариант поставок природного
газа с месторождения о.
8. Обсуждаются условия сооружения транснациональных трубопроводов в Иран.
9. «Южный поток» - это проект транснационального газопровода, который разрабатывается в целях диверсификации маршрутов поставок природного газа европейским потребителям и предполагает прокачку голубого топлива через акваторию Черного моря в страны Южной и Центральной Европы.
«Южный поток» будет поставлять газ напрямую от производителя потребителю.
Маршрут газопровода на предынвестиционной стадии проекта рассматривается в нескольких вариантах и включает в себя сухопутные части газопровода, проходящие по территориям ряда европейских государств, а также морские газопроводы через Черное и Адриатическое моря (в случае выбора варианта поставок газа в южную часть Италии). Кроме того, для обеспечения «Южного потока» достаточным количеством природного газа предполагается расширение существующих и строительство новых газотранспортных мощностей на территории Российской Федерации.
Новая газопроводная система, предназначенная для снабжения «Южного потока» природным газом, пройдет от компрессорной станции «Починки» до берега Черного моря. Ее протяженность достигнет примерно 2,5 тыс. км. Прокладка газопроводов будет вестись в восьми регионах России: Воронежской, Волгоградской, Ростовской, Нижегородской, Пензенской и Саратовской областях, Мордовии и Краснодарском крае. В 2010 году, после получения всех необходимых разрешений и согласований, были начаты соответствующие проектно-изыскательские работы.
Морской участок «Южного потока» пройдет по дну Черного моря от компрессорной станции «Русская» на российском побережье до побережья Болгарии. Общая протяженность черноморского участка составит около 900 километров, максимальная глубина — более двух километров.
Существует несколько вариантов маршрута «Южного потока» по дну Черного моря. В данный момент маршрут, проходящий через исключительные экономические зоны России, Турции и Болгарии, прорабатывается в качестве основного. «Газпром» своими силами уже завершил разработку ТЭО морского участка «Южного потока». В настоящий момент продолжаются инженерные и рекогносцировочные изыскания в Черном море
Рисунок 1.2 Морская часть газопровода «Южный поток»
Участки «Южного потока» на территориях стран Южной и Центральной Европы
В данный момент рассматриваются два возможных маршрута прокладки газопровода в Европе. Северо-западный - в направлении Словении и Австрии через Болгарию, Сербию и Венгрию, а также юго-западный - в Грецию и Италию. От основной трассы европейского сухопутного участка «Южного потока» будут сделаны отводы в Хорватию и Македонию.
В целях реализации
европейской сухопутной части
проекта Россия подписала
Таким образом, потребность в трубах
для строительства новых газопр
В настоящее
время реализуется новая
- при низкой температуре окружающей среды;
- общей коррозии;
- стресс-коррозии, которая
развивается при сложном
Анализ развития мировой инфраструктуры перспективного потребления труб большого диаметра (до 2010 г.) показывает рост объемов строительства трубопроводов, который составляет 89,9 тыс. км, при этом доля России и СНГ составляет 18,8 тыс.км (21%), т.е. более 10 млн.тонн. В связи с этим перед металлургами России стоит важнейшая задача: создание и освоение промышленного производства труб большого диаметра (ТБД) с повышенным комплексом механических и технологических свойств, которые предназначены для строительства новых перспективных магистральных трубопроводов. Масштабные трубопроводные проекты Газпрома и Транснефти, обеспечат устойчивый спрос на ТБД до 2011 года. Их потребность в ТБД формируется за счет строительства новых магистральных нефте- и газопроводов, а также ремонта существующих.

- Реконструкция Омской ТЭЦ – 3
- Реконструкция Омской ТЭЦ – 3
- Реконструкция отделения
- Реконструкция открытого акционерного общества «Автосила»
- Реконструкция подстанции 110/35 кВ
- Реконструкция подстанция ТП 35/10 кВ
- Реконструкция ппс мнлз
- Реконструкция котла БКЗ-420-140-7с на ТЭЦ-2 с целью подавления выбросов оксидов азота
- Реконструкция лесопильного цеха на базе станка Лаймет-120
- Реконструкция медницко-радиаторного участка автосервиса
- Реконструкция механизма подьема
- Реконструкция моторного участка АТП « УГОК»
- Реконструкция моторного участка НПАП Нижний Новгород
- Реконструкция ОАО Автопарк 6 Спецтранс с разработкой моторного участка