Состояние и перспективы развития трубной промышленности в мире

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

Национальная металлургическая академия Украины

кафедра технологического проектирования

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«Основы технологического проектирования»

По теме: «Состояние и перспективы развития трубной промышленности в мире»

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. МЕ09-09  Бобанёв А.Е.

Проверил: проф. д.т.н. Балакин В.Ф.

Днепропетровск - 2012

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступление

Труба́ — промышленное изделие на основе полого круглого профиля постоянного сечения.

Трубы изготавливаются  промышленным способом, из металлов и  сплавов, органических материалов (пластмасс, смол), бетона, керамики, стекла, древесины  и их композиций.

Трубы применяются для транспортировки различных сред, изоляции или группировки иных проводов. Металлическая труба широко применяется в строительстве как конструкционный профиль (см. металлоконструкция), в механизмах — как вал для передачи вращения.

Трубы стальные делятся  по виду на :

Трубы стальные электросварные — Стальные не оцинкованные и оцинкованные сварные трубы, применяемые для водопроводов, газопроводов, систем отопления и деталей конструкций. Такие трубы по длине изготовляются от 0,5 до 12 метров.

Трубы стальные бесшовные — Стальные трубы, не имеющие сварного шва или другого соединения. Изготавливаются способом прокатки, ковки, прессования или волочения. Массу 1 метра погонного трубы вычисляют по формуле: М=0,02466хS(Д-S), где «Д»- наружный диаметр, а «S»- толщина стенки.

Трубы стальные делятся по классу на:

Трубы водогазопроводные (ВГП): ГОСТ 3262 и Трубы водогазопроводные оцинкованные — ГОСТ 3262

Трубы электросварные: ГОСТ 10705, 10704 и Трубы электросварные оцинкованные ГОСТ 10705, 10704

Трубы большого диаметра: Трубы магистральные ГОСТ 20295 и Трубы эл/св ГОСТ 10706

Трубы бесшовные: Горячедеформированные ГОСТ 8731, 8732 и Холоднодеформированные ГОСТ 8731, 8734

Рисунок -1. - Стальные бесшовные трубы.

 

Рисунок -2. - Трубы бесшовные чугунные

 

 

 

 

 

 

Рисунок -3 – Сварные  трубы квадратного сечения.

 

Основные характеристики:

Габаритные 

— Диаметр внутренний — основная размерная характеристика водогазопроводных труб и соединительных частей к ним. 

— Диаметр условного прохода (Dy, Ду) — номинальная величина внутреннего

диаметра в миллиметрах  или его округлённое значение.  

— Диаметр номинальный (Dn, Дн) 

— Диаметр наружный 

— Толщина стенки. Обозначается: s (предположительно от русского «стенка»), t (от англ.: thick — толстый)

 

 

 

Массовые 

— Вес одного погонного метра трубы чаще измеряется в килограммах; 

— Плотность.

Прочностные 

— Давление рабочее (Рраб) — наибольшее давление транспортируемой среды при рабочей температуре, при котором обеспечивается длительная работа арматуры и соединительных частей; 

— Давление номинальное (Pn); 

— Давление условное (Ру). Прочность труб и их соединительных частей должна соответствовать условному давлению Py транспортируемой среды. Под условным давлением понимается наибольшее избыточное давление, измеряемое в паскалях (Па) при температуре 293 К (20˚С), при котором обеспечивается длительная работа трубопроводов и их элементов (соединительных частей, арматуры). Численное значение условного давления указывают в ГОСТ-ах или иных нормативных документах на каждый вид изделия. 

— Давление испытательное, опресовки, пробное (Рисп, Рпр). , а также прочность труб, соединительных частей и арматуры проверяют пробным (испытательным) давлением Рпр, которое больше рабочего давления.; 

— Давление избыточное (манометрическое);  

— Температура рабочая, максимальная, минимальная. Обычно рабочая температура транспортируемой среды отличается от температуры 20˚С в значительных пределах, колебания температуры должны учитываться при проектировании, так как разрушительно влияют на материал трубы;

Технико-экономические

Погонный метр трубы — 1 метр трубы;

Стоимость в рублях (или  другой валюте) за 1 кг, 1 тонну трубы. В экономических расчётах, при продаже часто стоимость выражают в рублях (или другой валюте) за 1 тонну.

 

Материал

Металлы и сплавы  

— Медь и сплавы содержащие медь. Для водопровода и отопления используется раскисленная только фосфором медь марки M1Ф и её европейский аналог

Cu-DHP (CW024A) и M1Р; 

— Сталь (см. Марочник сталей); 

— Бронзовые из бронзы; 

— Латунные из латуни; 

— Чугунные из чугуна различных марок

Рисунок -4 - Строение (слои) металлополимерной трубы

• Полимеры
• Поливинилхлорид (сокр. ПВХ) и другие на основе соединений хлора;
• Поливинилдифторид (сокр. ПВДФ (PVDF)) и другие на основе соединений фтора;
• Полиэтилен (сокр. ПЭ), различают ПЭ-80, ПЭ-100 и т. п.;
• Сшитый Полиэтилен (сокр. PEX), различают PEXa,PEXb,PEXc в зависимости от способа сшивки;
• Стеклопластик;
• Полипропилен;
• Полибутен;
• Фаолит.
• Комбинированные материалы
• Алюминиевые металлополимерные трубы состоят из внутреннего рабочего слоя полиэтилена теплостойкого PERT или PEX, промежуточного несущего слоя алюминия и внешнего защитного слоя полиэтилена, с использованием клеящих веществ (см. Рисунок -4);
• Медные металлополимерные трубы состоят из внутреннего рабочего слоя меди толщиной 0.3 мм и внешнего защитного слоя полимерного материала толщиной 2—3 мм без использования клеящих веществ;
• Стальные с внутренним цементным и наружным защитным гидроизоляционным покрытием от коррозии, также для защиты от коррозии применяют эмалированное покрытие;
• На основе бетона, других материалов
• керамические;
• асбестоцементные часто используются в качестве футляров для прокладки различных трубопроводов;
• бетонные
• железобетонные используются для дренажа сточных, талых, ливневых вод.

Использование труб 

— Транспортировка веществ

Труба эффективно отделяет внешнюю среду от внутренней, позволяя при этом последней перемещаться. Трубы служат для транспортирования различных веществ, в том числе и ядовитых, агрессивных, в различных агрегатных состояниях: твёрдой фазы (сыпучие), жидкой фазы (различного рода жидкости), газовой фазой (пар, газ). Также трубы используются для транспортировки документов — пневмопочта. 

— Технологические нужды

Трубы используют для  передачи давления в качестве импульса для технологических нужд. 

— Защита коммуникаций

Трубы используют для  защиты электрических проводов, как  силовых, так и информационных, например, для защиты оптоволокна. 

— Горная выработка, бурение скважин

обсадные колонны, которыми крепится грунт для того, чтобы он не обрушивался;

колодцы (колодезное кольцо), штольни, каптажи родников, галереи;

Способы изготовления (технология):

Изготавливаемые трубы должны отвечать требованиям, изложенным в государственных  стандартах: ГОСТах, СНиПах, ТУ. В тех случаях, когда характеристики труб, предназначенных не для массового использования, отличаются от стандартных, требования к таким трубам устанавливаются техническими условиями (ТУ). 

— Сварные

Металлические трубы обычно делают сварными. При этом либо лист сворачивают так, что шов идёт вдоль трубы («прямошовная труба»), либо навивают ленту по спирали («спиралешовная труба»). Современные технологии позволяют заметно усилить прочность шва стальной трубы — его прочность всего на 10—15 % меньше прочности остальной её части. 

— Прокатные

Бесшовные трубы получают прокаткой слитка на специальном оборудовании, создающем отверстие по центру. Бесшовные трубы используют там, где нужна повышенная прочность и надёжность (например, для газовых баллонов, в нефтяной отрасли и т. д.). Медные трубы для водопровода и газа бесшовные в силу технологии. 

— Высверливание

Можно также изготавливать  трубы, просверливая отверстие в  цилиндрической заготовке. При этом способе значительная часть металла  превращается в стружку, поэтому  его используют не для труб как таковых, а только для деталей разных машин и механизмов (в том числе для оружейных стволов). 

— Фальцевание с обжатием

Одним из современных  способов изготовления трубы является формирование трубчатого сечения с  продольным фальцевым швом. 

— Литьё

Трубы можно изготовлять  и литьём. Материал заливают либо в форму с центральным стержнем, либо в быстро вращающуюся пустотелую форму.

 

1. Трубное производство  в мире 1913-1975 год.

 

        Трубная промышленность специализированная подотрасль чёрной металлургии, на предприятиях которой производятся стальные и напорные чугунные трубы, широко применяющиеся в нефтяной и газовой промышленности, энергетике, машиностроении, приборостроении, строительстве, мелиорации и др. отраслях народного хозяйства.        

 Производство сварных труб печной сварки внакладку было впервые начато в Великобритании в 1842, стальных бесшовных труб — в Германии в 1886.        

 Возникновение производства  труб в России относится к  80-м гг. 19 в., когда в Екатеринославе (ныне Днепропетровск) «Акционерным обществом российских трубопрокатных заводов» был построен небольшой завод по производству листового железа и труб. В 1894 франко-бельгийской фирмой Шодуар сооружен трубный завод в Екатеринославе (ныне Днепропетровский трубопрокатный завод им. В. И. Ленина), а в 1897 пущены трубные цехи на металлургических заводах в Таганроге и Мариуполе и на паровозостроительном заводе в Луганске. В 1900, когда адмиралтейством был построен трубный цех на Ижорском заводе в Колпино, общий объём производства труб в России составил 21 тыс. т. В 1907—13 были введены новые мощности по производству труб на Выксунском металлургическом и Бежицком паровозостроительном заводах, расширено их производство на заводе фирмы Шодуар и Ижорском заводе, немецкой фирмой Гантке сооружены первые трубопрокатные станы на заводе в Нижнеднепровске (ныне Нижнеднепровский трубопрокатный завод им. К. Либкнехта, г. Днепропетровск). Из общего количества стальных труб, выпущенных в России в 1913, около 40% получено на заводах, принадлежавших иностранному капиталу. По объёму производства и техническому уровню Т. п. Россия отставала от передовых в техническом отношении стран. Её доля в мировом производстве стальных труб составляла в 1913 около 2%, а в производстве стали — 6,4%.        

 В годы 1-й мировой войны 1914—18 и в период Гражданской войны 1918—20 производство стальных труб почти полностью прекратилось. Но уже в 1925 в СССР было изготовлено 75 тыс. т труб. К началу 1-й пятилетки (1929—32) их выпуск превысил уровень 1913 более чем в 2 раза, составив 171 тыс. т в 1928. В годы довоенных пятилеток (1929—40) расширены старые и построены новые трубные заводы в Москве, Ленинграде, Харцызске, Первоуральске, Никополе. Объём производства стальных труб в 1937 составил 923 тыс. т, в 1940 — 966 тыс. т.        

 В период Великой Отечественной  войны 1941—45 немецко-фашистские захватчики  нанесли огромный ущерб Т. п.  Однако в результате эвакуации  на Урал части оборудования  трубных заводов юга страны, быстрому  вводу его в эксплуатацию на  Первоуральском новотрубном, Синарском трубном и построенном во время войны Челябинском трубопрокатном заводах было обеспечено бесперебойное снабжение трубами оборонной промышленности и строительной индустрии.        

 Восстановление заводов  юга, начатое сразу же после  освобождения Украины, сопровождалось увеличением их мощности. Одновременно было начато строительство новых крупных трубопрокатных заводов в Грузии (г. Рустави) и Азербайджане (г. Сумгаит). В послевоенные годы развитие Т. п. по темпам существенно опережало др. подотрасли чёрной металлургии и прежде всего производство проката. Это объяснялось непрерывным повышением спроса на стальные трубы во всех отраслях народного хозяйства: нефтяной и газовой промышленности, энергетике, машиностроении и строительстве. Благодаря успешному выполнению планов реконструкции, технического перевооружения и ввода новых производственных мощностей Т. п. СССР начиная с 1962 вышла на первое место в мире по объёму производства стальных труб (см. табл. 1). Значительное развитие получило и производство чугунных труб (см. табл. 2).

 

Таблица 1. – Выпуск стальных труб в СССР, тыс. т

1913 г.	1940 г.	1945 г.	1950 г.	1960 г.	1970 г.	1975 г.
77,7	966	571	2001	5805	12434	15963

 

Таблица 2. – Выпуск чугунных труб в СССР, тыс. т

1913 г.	1940 г.	1945 г.	1950 г.	1960 г.	1970 г.	1975 г.
66,2	231,5	80,9	324,9	608,1	1253,0	1436,7

 

 

 

 

  В  СССР производятся (1976) стальные  трубы диаметром от 0,3 до 2520 мм  и чугунные напорные трубы  диаметром от 65 до 1000 мм.        

 Т. п. СССР размещена  в основном на юге страны и на Урале. Крупнейшие предприятия Т. п.: Челябинский трубопрокатный, Первоуральский новотрубный, Никопольский южнотрубный, Таганрогский металлургический, Нижнеднепровский трубопрокатный им. К. Либкнехта и Харцызский трубный заводы, на долю которых в середине 70-х гг. приходилось около 60% общего выпуска стальных труб. Среди предприятий, производящих чугунные напорные трубы, крупнейшими являются Макеевский металлургический и Синарский трубный заводы, липецкий металлургический завод «Свободный сокол».         

 Уровень техники и технологии  Т. п. СССР соответствует мировому  техническому уровню трубного  производства, а по степени механизации  и автоматизации основных технологических  процессов, производительности трубопрокатных  и трубосварочных станов превосходит  его. Т. п. оснащается совершенным технологическим оборудованием. При этом если в годы первых пятилеток и первые послевоенные годы часть оборудования закупалась за рубежом (главным образом в США и Германии), то начиная с 50-х гг. расширение производственных мощностей идёт за счёт Отечественного оборудования, технический уровень и производительность которого, как правило, превосходят лучшие зарубежные образцы.        

 

 Большую помощь  в развитии Т. п. СССР оказали  машиностроительные заводы Венгрии  (Чепельский комбинат), Чехословакии (Витковицкий комбинат), ГДР. В Т. п. нашли широкое применение автоматизированные системы управления производством, технологическими процессами, а также автоматизированные системы контроля качества продукции.        

 Перед Т. п. стоят задачи повысить качество продукции и расширить сортамент труб, освоить производство новых видов труб большого диаметра для магистральных газопроводов, продукции для строительства мощных тепловых и атомных электростанций и др.        

 Успешно развивается Т. п. в отдельных зарубежных социалистических странах (см. табл. 3).

 

 

         Таблица. 3. – Выпуск стальных труб в  отдельных социалистических странах, тыс. т

Страны	1960 г.	1970 г.	1974 г.
Чехословакия	629	1133	1399
Польша	366	723	1101
Румыния	338	767	973

 

 

В Чехословакии, Польше и  Румынии производятся (1976) трубы  диаметром 4 — 1020 мм. Доля социалистических стран в мировом производстве стальных труб непрерывно увеличивается: в 1950 — 17%, в 1960 — 32,6%, в 1974 — более 36%. Среди капиталистических стран наиболее развитую Т. п. имеют США, Япония, ФРГ, Италия и Франция (см. табл. 4).        

 

 

 

 

 

Табл. 4. – Выпуск стальных труб в некоторых капиталистических странах,тыс. т

Страны	1960 г.	1970 г.		1974 г.
США	6929	7056		8930
Япония	1179	7672		9571
ФРГ	2537	4324		5713
Италия	876		1941	3193
Франция	1064		1790	1957

 

По данным 1976, в США  производятся трубы диаметром от 4 до 1220 мм, в Японии — от 10 до 1420 мм, в ФРГ — от 4 до 1620 мм, в Италии — от 4 до 2520 мм, во Франции —от 4 до 1420 мм.        

 Рост производства труб в ряде капиталистических стран объясняется непрерывным увеличением на мировом рынке спроса на электросварные трубы большого диаметра для магистральных трубопроводов газа и нефти. Т. п. капиталистических стран характеризуется высокой концентрацией производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Основные производители трубопроката  в мире.

2.1. Европа

На территории Европы, основными производителями трубопроката являются страны: Россия, Украина, Беларусь, Финляндия.

В России:

 Подавляющее количество труб нефтегазового назначения в РФ производят так называемые трубные заводы «Большой восьмёрки». Трубная металлургическая компания (ТМК) входит в тройку лидеров мирового трубного бизнеса, поставляет продукцию более чем в 65 стран

– Синарский трубный завод (Каменск-Уральский, Свердловская область) — принадлежит ТМК.

– Северский трубный завод (Полевской, Свердловская область) — принадлежит ТМК.

– Таганрогский металлургический завод (Таганрог, Ростовская область) — принадлежит ТМК.

– Волжский трубный завод (Волжский, Волгоградская область) — принадлежит ТМК.

– Первоуральский новотрубный завод (Первоуральск, Свердловская область) — принадлежит Группе ЧТПЗ.

– Челябинский трубопрокатный завод (Челябинск, Челябинская область) — принадлежит Группе ЧТПЗ.

– Выксунский металлургический завод (Выкса, Нижегородская область) — принадлежит ОМК.

– Альметьевский трубный завод (Альметьевск, Татарстан) — принадлежит ОМК.

Также известны следующие заводы, производящие трубы различного назначения:

– Кировский завод ОЦМ (Киров)

– Трубопроводспецстрой (Пермь) — стеклопластиковые футерованные трубы.

– Нефтекамский трубный завод (Нефтекамск) — профильные трубы

– Череповецкий трубопрокатный завод (Череповец, Вологодская область) — трубы большого диаметра, трубы электросварные ГОСТ 10704-91, трубы профильные.

Украина:

– Харцызский трубный завод, (Харцызск) — принадлежит Метинвест.

– Мариупольский металлургический комбинат имени Ильича, (Мариуполь) — принадлежит Метинвест.

– Нижнеднепровский трубопрокатный завод, (Днепропетровск) — принадлежит Интерпайп.

– Новомосковский трубный завод, (Новомосковск) — принадлежит Интерпайп.

– НИКО ТЬЮБ, (Никополь) — принадлежит Интерпайп.

– София — нержавеющие дымоходные трубы

– РТЗ Рубежанский трубный завод

– Калушский трубный завод

Беларусь:

– БМЗ — Белорусский металлургический завод

Финляндия:

– Uponor — полимерные трубы

2.2 Азия

– Posteel (Южная Корея)

–Sumitomo Metal Industries, Ltd (Япония). — японская компания чёрной металлургии. Основными направлениями работы компании являются производство листового металла и стальных труб, в том числе большого диаметра

– Shanghai Baosteel; (Китай)

–  Anshan; (Китай)

–  Shougang; (Китай)

–  Wuhan. (Китай)

– Baoshan Iron & Steel (Китай) - Крупнейшая китайская металлургическая корпорация В 2005 г. вместе произвели 63,5 млн. т стали (34% от

суммарного производства в стране).

2.3 Америка (северная, южная)

– Tenaris— крупный мировой производитель и поставщик бесшовной и сварной стальной трубной продукции, также компания занимается сервисным обслуживанием, снабжением и дистрибуцией своей продукции для нефтегазовой, топливно-энергетической и машиностроительной отраслей промышленности. Tenaris — дочерняя компания аргентинской группы Techint.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Глобальная металлургия: тенденции  и перспективы развития

В 2010 г. глобальный рынок  металлургии практически вышел  из кризиса. Мировое производство стали  достигло рекордного уровня в 1,41 млрд. тонн, что на 15% больше, чем в 2009 г. Быстрые темпы восстановления в основных центрах металлургии стали возможны благодаря принятию широких государственных программ по развитию инфраструктуры и поддержки автомобильной промышленности – прежде всего в Китае, Индии, США и Бразилии .

Глобальный рынок металлургии  в последнее десятилетие переживал глубокие изменения. После долгого периода низких темпов роста, избыточных мощностей и низких цен, продолжавшегося с середины 1970-х годов до конца прошлого столетия, начался новый этап в развитии этой отрасли.

В 2001–2008 гг. спрос на металл со стороны Китая возрастал на 25% в год, а мировое производство стали увеличивалось ежегодно на 7% и достигло 1,22 млрд. тонн. Одновременно существенно выросли и цены на металл – только за 2001–2006 гг. более чем в три раза. В то же время наблюдался заметный рост цен и на основное металлургическое сырье: железную руду, кокс, металлолом и др., что привело к росту издержек производства металла по всему миру. Тем не менее ведущие металлургические компании закончили 2008 г. с заметной прибылью.

С конца 1990-х годов  в глобальной металлургии началась успешная реструктуризация. Она включала в себя четыре важнейших элемента:

· ускоренную консолидацию активов (главным образом внутрирегиональную, но также, во все возрастающих масштабах, и международную);

· приватизацию убыточных  государственных активов;

· переориентацию большей  части металлургических компаний на производство высокотехнологичной  продукции;

· модернизацию металлургических мощностей, особенно в Китае, Индии  и странах СНГ.

Сочетание высокого спроса на металл и реструктуризационных усилий компаний привело к тому, что в 2002–2007 гг., впервые за последние десятилетия, металлургическая отрасль превзошла по показателю акционерной прибыли все другие базовые сектора экономики

Для того чтобы оценить перспективы развития металлургического рынка в ближайшие десятилетия, необходимо проследить воздействие на отрасль фундаментальных экономических факторов.

За послевоенный период металлургическая отрасль прошла три  отчетливые фазы в своем развитии: период роста (1950–1973 гг.), фазу стагнации (1974–2001 гг.) и период бума (2002–2007 гг.). В первый период производство в металлургической отрасли росло на 5,8% в год [2]. Индустриализирующиеся страны формировали свою социальную и экономическую инфраструктуру, возрастал ВВП на душу населения, а вместе с этим росло и потребление металла. Сталь выступала фундаментальным элементом послевоенного развития и модернизации. Все металлопотребляющие отрасли – строительство, автомобильная промышленность, общее машиностроение, судостроение – стремительно развивались.

Нефтяные шоки 1974 и 1979 г. привели к резкому снижению потребления продукции металлургии. Темпы роста глобальной металлургической промышленности замедлились до 0,6% в год и держались на этом уровне 27 лет. Цены на сталь стабильно снижались ежегодно на 2–3%. С 1992 по 2001 г. доля избыточных, незагруженных мощностей в отрасли держалась на уровне 25%. При этом наиболее серьезная ситуация наблюдалась в Японии, где доля избыточных мощностей достигала 30%. Ниже (до 15%) она была в США. В это время вывод из оборота неэффективных и устаревших активов сдерживался высокими социально-экономическими издержками закрытия предприятий и политическими соображениями.

Отрасль попала в своеобразный заколдованный круг: чем быстрее  она перестраивалась, тем больше появлялось неиспользованных мощностей. Коллапс Советского Союза в 1991 г. окончательно нарушил хрупкое равновесие между спросом и предложением. В 1990 г. Россия и Украина вместе выплавили около 70 млн. тонн стали, а к 1992 г. их внутреннее потребление сократилось в разы, заполнив глобальный рынок избыточным металлом. В этот период только единичные компании смогли поддерживать устойчивый уровень прибыльности, а металлургия приобрела образ умирающей, не имеющей возможности привлекать инвестиционные, управленческие ресурсы и новых потребителей отрасли.