ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на технологическое направление в рамках Постановления Правительства РФ № 1312
«Разработка лазерно-гибридной сварки продольных сварных швов труб»
Роль и место проекта в решении стоящих задач в сфере государственных интересов.
В настоящее время при сооружении магистральных газо- и нефтепроводных трубопроводов все большое применение получило использование высокопрочных труб большого диаметра, к которым предъявляются высочайшие требования к качеству и надежности, это связано с тем, что основные районы добычи энергоресурсов в Российской Федерации и их последующего транспорта, находятся в сложных климатических зонах с очень низкими температурами и высокой сейсмической активностью.
При сооружении новых магистральных трубопроводов в Российской Федерации по оценкам используется свыше 80% труб большого диаметра, которые имеют высокие эксплуатационные характеристики и которым предъявляются самые высокие требования к качеству. Анализ рынка потребления подтверждает растущий спрос на данную продукцию. При этом в России только налаживается производство газо- нефте-проводных труб из стали повышенного класса прочности, к которым предъявляются новейшие и самые жесткие технические требования отечественных и зарубежных стандартов, в то время как в США и Европе такое производство давно налажено. Такая ситуация вызвана целым рядом факторов: неразвитая база научно исследовательских центров, недостаточная квалификация инженерно-технического персонала, невысокие инвестиции в объекты НИР и НИОКР и целый ряд других факторов.
Текущая ситуация может негативно сказаться при реализации самых последних и приоритетных трубопроводных проектов Российской Федерации, таких например как «Сила Сибири», «Южный поток» и др. Это связано с тем, что при прокладке новых трубопроводов встречаются участки ландшафта, которые имеют высокую сейсмическую активность, подвижные грунты, экстремально низкие температуры и т.д., трубы для этих участков поставляются по отдельным и более сложным техническим условиям и в настоящее время зачастую данные трубы приобретаются за рубежом у Германии, США, Японии, Канады и др. В случае отказа данных стран поставлять в РФ трубную продукцию, стратегические энергетические проекты РФ могут быть реализованы с большим опозданием.
По оценкам в 2014-2017гг. ожидается стабильный рост объёма продаж труб большого диаметра с повышенными эксплуатационными характеристиками, который будет расти в среднем на 5-10% в год.
Одним из наиболее актуальных вопросов в этой части является использование новых методов сварки труб большого диаметра, которые позволили бы существенно увеличить производительность и качество продукции, а также снизить себестоимость изготовления. На сегодняшний день ни в России, ни за рубежом, ни одна трубная компания не производит трубы большого диаметра с использованием гибридных сварочных технологий, таких например, как лазерно-гибридная технология сварки.
В настоящее время по предложению Президента Российской Федерации прорабатываются вопросы и готовятся законодательные планы для повышения конкурентоспособности отечественной продукции, а так же предложения по импортозамещению продукции для безопасного и высокопроизводительного транспорта энергоресурсов потребителям как за рубежом, так и в Российской Федерации. При этом мировые тенденции в трубном производстве ведут к замене технологии сварки труб большого диаметра с классической многодуговой на гибридные методы сварки, включая и лазерно-гибридную сварку, имеющие значительные преимущества перед чисто дуговой технологией по целому ряду параметров, таких как: трещиностойкость, ударная вязкость, стойкость к стресс-коррозии, снижение себестоимости производства и др.
Разработка высокопроизводительной технологии и организация производства труб большого диаметра с применением лазерно-гибридной сварки, позволяет решить указанные задачи за счёт применения принципиально нового оборудования и использования уникальной технологии, получения труб большого диаметра с повышенными эксплуатационными характеристиками с уникальными потребительскими свойствами для использования в самых жестких климатических и сейсмических условиях, включая северные месторождения энергоресурсов как в материковой части Российской Федерации, так и шельфовых месторождений.
Кроме того, указанные разработки и изготовление на их основе позволят:
- снизить расходный коэффициент на металл и сварочные материалы, которые зачастую достаточно дороги и приобретаются за рубежом;
- обеспечить высокий научно-технический задел перед иностранными трубными компаниями на несколько лет вперед;
- повысить механические характеристики сварных швов труб большого диаметра на 150-200%;
- получить конкурентоспособную импортозаменяющую продукцию;
- значительно снизить трудоемкость и стоимость изготовления за счёт применяемой технологии по сравнению с аналогами;
- обеспечить применение конструктивных и технологических параметров изготовления для труб большого диаметра всех типоразмеров для различных областей применения.
- на основе разрабатываемого проекта создать предпосылки для внедрения лазерно-гибридных технологий сварки в другие отрасли ТЭК РФ, не только для транспортирования энергоресурсов, но и для добычи полезных ископаемых в самых разнообразных географических зонах РФ.
Цели и задач.
Цели
повышение надежности эксплуатации трубопроводного транспорта, в том числе в северных районах. Это позволит снизить число отказов, повысить долговечность эксплуатации и снизить экологические риски;
снижение себестоимости трубы за счет снижения издержек ее производства;
конечный продукт, в виде высокопрочной трубы с повышенными показателями трещиностойкости сварного соединения;
развитие новых способов сварки труб большого диаметра;
широкое использование моделирования процесса лазерно-гибридной сварки;
разработка принципиально новой технологии сварки ТБД;
развитие технологии лазерно-гибридной сварки в РФ;
повышение пропускной способности трубопровода при передаче углеводородного сырья на большие расстояния за счет повышения давления в магистральных трубопроводах;
создание энерго- и ресурсосберегающее производство лазерно-электросварных высокопрочных труб большого диаметра.
Задачи проекта:
разработка, освоение инновационной технологии гибридной лазерно-дуговой сварки и внедрение ее в поточное производство;
исследование проката и сварочной проволоки для определения требований к материалам, применяемых для сварки гибридной лазерно-дуговой технологией;
исследование сварного соединения, полученного с применением гибридной лазерно-дуговой технологией сварки. Оценка микроструктуры, распределения механических свойств по шву. Разработка/уточнение методик испытания сварных соединений полученных гибридной лазерно-дуговой сваркой;
выявление характерных дефектов, поиск методов выявления дефектов, определение норм дефектности, установления норм качества;
разработка концепции оборудования первого промышленного комплекса гибридной лазерно-дуговой сварки для производства ТБД.
Требования к выполнению проекта
Работы, проводимые в ходе реализации проекта, должны базироваться на новейших достижениях в области создания и проектирования магистральных трубопроводов, технологий их изготовления и применения.
Предлагаемые конструкторские, технологические, материаловедческие и документационно-нормативные решения должны быть обоснованы и подтверждены экспериментальными исследованиями. Результаты исследований должны соответствовать прогнозируемому научно-техническому уровню на период до 2020 г. и должны быть конкурентоспособными по отношению к существующим и, прежде всего, зарубежным аналогам.
При реализации проекта должны быть исследованы, выбраны и обоснованы средства и методы, обеспечивающие решение поставленных задач, показана их эффективность для практического применения.
В процессе выполнения работ должны соблюдаться требования по метрологическому, методическому и информационному обеспечению, требования по обеспечению безопасности для жизни и здоровья персонала, а также требования по охране окружающей среды.
В результате проекта должны быть разработаны:
Технология гибридной лазерно-дуговой сварки труб с толщиной стенки от 20 мм и выше;
Методы дефектоскопии сварного соединения, выполненного технологией гибридной лазерно-дуговой сварки.
Разработаны / уточнены методики контроля и испытаний сварных соединений, выполненных технологией гибридной лазерно-дуговой сварки.
Концепция сварки трубы в ТЭСЦ, а так же концепция оборудования и его размещения.
Проект ТУ на трубы, полученные с применением гибридной лазерно-дуговой сварки
В ходе проекта должны быть изготовлены:
Компоненты комплекса гибридной лазерно-дуговой сварки: лазер, дуговые сварочные источники, системы охлаждения головки и лазера, сварочная головка, система крепления головки, система наведения на стык.
Проект площадки в зоне размещения комплекса гибридной лазерно-дуговой сварки. Площадка также должна быть подготовлена.
Партия труб, сваренных технологией гибридной лазерно-дуговой сварки.
Технические требования.
4.1 Состав изделия
труба большого диаметра должна иметь четыре сварных шва:
– технологический шов;
– лазерно-гибридный корневой шов;
– внутренний облицовочный шов;
– наружный облицовочный шов
Труба изготавливается из листового стального штрипса, который формуется на формовочных прессах, в результате получается цилиндрическая заготовка, продольные кромки которой не соединены между собой, после чего заготовка собирается на технологическом стане и сваривается продольный технологический шов, после чего трубная заготовка уже представляет из себя замкнутый контур с жестко закрепленными между собой кромками. Далее на стане лазерно-гибридной сварки сваривается корневой шов, после чего накладываются облицовочные внутренние и наружные швы. После сварки идут отделочные операции и неразрушающий контроль.
4.2 Требования назначения.
Область применения электросварных труб охватывает не только тепло-, газо-, нефте- и водопроводы, но и отрасль машиностроения. Выбирать данную продукцию нужно, исходя из необходимого веса, рассчитать который можно, пользуясь справочной литературой. Электросварные трубы могут отличаться не только по весу, но и по толщине стен, механическим свойствам сталей в составе, величиной диаметра. По данным показателям их относят к разным категориям. Одним из самых часто применяемых и распространенных типов труб является магистральный. Труба магистральная может иметь диаметр от 508 до 1420 мм. Она выдерживает давление рабочей среды до 12,5 МПа, поэтому применяется на крупных магистралях нефте- и газопроводов. Подлежит эксплуатации даже в суровых северных климатических условиях.
Общие требования к трубам большого диаметра по СТО Газпром 2-2.1-131-2007 и API 5L.
4.3 Необходимые требования к разрабатываемым компонентам (или иное).
При производстве труб большого диаметра требования по токсикологическим характеристикам продуктов, выделяющихся при их переработке и применении, должны соответствовать существующим требованиям безопасности и охраны окружающей среды. При производстве труб большого диаметра должен быть определён порядок утилизации отходов (стружка металлическая, остатки флюса, испарения от сварочной ванны).
Материалы, используемые для сварки труб большого диаметра должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.036-86.
Показатели безопасности и охраны окружающей среды:
Производство труб большого диаметра должно быть организовано таким образом, чтобы не нанести вред здоровью человеку. Для этого предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция, защитные кабины и экраны, средства индивидуальной защиты для производственного персонала.
4.4 Необходимые требования к разрабатываемым технологиям.
Перечень технологий, разрабатываемых в рамках проекта:
Технология лазерно-гибридной сварки;
Технология неразрушающего контроля сварных швов;
Технология ремонта сварных швов;
Технология и методики испытаний сварного соединения.
Нормы и количественные показатели разрабатываемых процессов.
Требования по качеству технологий осуществляется в соответствии с требованиями внутризаводских технологических инструкций, например ТИ 158-Тр.ТС3-1-2012.
Показатели разрабатываемых технологий приведены в таблице 1
Таблица 1
-
№ пп
|
Наименование параметра
|
Единица измерен.
|
Значение параметра
|
1
|
Общая годовая программа выпуска
|
тн.
|
не менее 500 000
|
2
|
Минимально допустимый процент выхода годной продукции
|
%
|
95
|
Требования к обеспечению охраны окружающей среды.
Разрабатываемые технологии должны иметь уровень отходов не более 10% по перерабатываемому сырью всех видов.
Разрабатываемые технологии должны базироваться как на отечественных материалах и комплектующих, так и материалах иностранного производства.
Требования по обеспечению охраны окружающей среды осуществляются в соответствии с действующими нормами и нормативами РФ.
Все технологические системы, входящие в операции разрабатываемых технологий, должны соответствовать требованиям ГОСТ 27.004-85.
Требования по эксплуатации и времени работы.
Все разрабатываемые технологии должны иметь возможность работать в непрерывном режиме.
Срок службы до списания основного технологического оборудования не менее установленного поставщиком соответствующего оборудования, но не менее 3 лет.
Разрабатываемые технологии должны обеспечивать 12-часовую, 4-х сменную 3-х бригадный, круглогодичную работу. Годовой коэффициент загрузки технологического оборудования должен быть не ниже 0,95 по всем процессам.
Значения показателей ресурсосбережения по каждой технологии должны быть определены на этапе изготовления опытного образца.
4.5 Необходимые требования к разрабатываемым конструкциям:
Размеры труб большого диаметра, а так же максимально допустимые отклонения по геометрическим параметрам должны соответствовать требованиям технических условий, по которым трубная продукция поставляется заказчику. Точное определение геометрических размеров должно быть проведено на этапе проектирования трубопровода проектной организацией.
Производимые трубы не должны содержать дефектов, количество и размер которых оговаривается в технических условиях на трубы индивидуально в зависимости от назначения.
Остальные требования для труб большого диаметра по СТО Газпром 2-2.1-131-2007 и API 5L.
Этапы выполнения проекта.
-
№ этапа
|
Наименование этапа.
Содержание работ по этапу
|
Сроки выполнения с учётом времени на сдачу этапов и работы в целом (месяц, год)
|
Результат (что предъявляется)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
1
|
Поиск техник и технологий дефектоскопии дефектов, характерных для гибридной лазерно-дуговой сварки, в производственных условиях.
|
10.2014
|
06.2015
|
Появление новых техник и технологий дефектоскопии дефектов, характерных для гибридной лазерно-дуговой сварки
(Научно-технический отчет по системам диагностики дефектов гибридной лазерно-дуговой сварки.)
|
2
|
Разработка, корректировка технологии гибридной лазерно-дуговой сварки в лабораторных условиях.
Исследование основного металла, сварочных проволок. Определение требований к вспомогательным материалам. Работы с производителями материалов в вопросах хим.состава, свойств и пр.
Проведение испытаний сварных соединений. Уточнение методов испытаний. Разработка новых методов испытаний
|
01.2015
|
12.2015
|
1. Разработана и стабильна технология лазерно-гибридной сварки, с оптимальным сочетанием основных и вспомогательных материалов.
2. Получены новые методики испытаний и исследований.
(1. Акты выполненных работ.
2. Технические отчеты по заключаемым договорам.)
|
3
|
Организация работ с представителями научных организаций (ВНИИГАЗ, DNV, ВНИИСТ и пр), которые заинтересованы в продвижении гибридной лазерно-дуговой сварки. Разработка требований к сварному соединению, к процессу производства трубы, к методам испытания, технические условия и пр.
|
01.2015
|
31.12.2015
|
Налажено тесное научно-техническое сотрудничество с институтами в рамках выполнения научно-исследовательских работ для производства.
(Проект ТУ на производство труб с применением гибридной лазерно-дуговой сварки.)
|
4
|
Изготовление / покупка составных частей промышленного комплекса гибридной лазерно-дуговой сварки подрядчиком в рамках договора о приобретении промышленного комплекса гибридной лазерно-дуговой сварки
|
01.2016
|
03.2017
|
Создан первый в мире промышленный образец оборудования для лазерно-гибридной сварки труб большого диаметра.
(Финансовые документы оплаты работ по этапам договора на покупку оборудования комплекса гибридной лазерно-дуговой сварки)
|
5
|
Разработка проекта оснащения площадки для промышленного комплекса гибридной лазерно-дуговой сварки
|
06.2016
|
08.2016
|
Готов проект площадки.
(Акт выполненных работ)
|
6
|
Подготовка площадки для промышленного комплекса гибридной лазерно-дуговой сварки
|
09.2016
|
03.2017
|
Площадка подготовленна для установки промышленного оборудования.
(Акты выполненных работ)
|
7
|
Доставка оборудования в ТЭСЦ, монтаж оборудования на подготовленной площадке
|
04.2017
|
05.2017
|
Оборудование готово к эксплуатации.
(1.Акт приемки оборудования
2.ТТН на оборудование
3.Счета фактуры на оборудование)
|
8
|
Пуско-наладка оборудования промышленного комплекса гибридной лазерно-дуговой сварки и пробные сварки труб
|
06.2017
|
11.2017
|
Оборудование отлажено и готово к промышленной эксплуатации.
(Акт выполненных работ)
|
9
|
Производство опытной партии труб, сваренной с применением технологии гибридной лазерно-дуговой сварки
|
01.12.2017
|
31.12.2017
|
Изготовлена первая опытная партия новой продукции.
(1. Полный технический отчет по проведенным работам в ходе реализации проекта.)
|
В ходе реализации проекта (до 2017 года) привлечение внебюджетных средств должно быть использовано в любых соотношениях как для финансового обеспечения НИОКР, так и для создания высокотехнологичного производства продукции с использованием результатов НИОКР, выполненных в рамках проекта, в том числе:
Подготовка лабораторного производственного и исследовательского комплекса, подготовка производственных и иных помещений для проведения работ в рамках проекта, закупка технологического, исследовательского, испытательного, контрольно-измерительного и вспомогательного оборудования, проведение работ по аттестации оборудования, подтверждение соответствия продукции и производства, связанных с выполнением проекта.
6. Требования к разрабатываемой документации.
6.1. Отчётная научно-техническая документация разрабатывается и оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ 7.32-2001 «Отчёт о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления».
ОНТД выполняется компьютерным способом в двух экземплярах. Один экземпляр представляется Заказчику, второй находится у Исполнителя.
6.2. При проведении разработки изделий должна быть обеспечена их патентная чистота в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
Исполнитель осуществляет необходимые работы по патентованию принципиально новых конструктивно-технологических решений, разработанных в результате выполнения данной работы.
6.3. Конструкторская документация должна соответствовать требованиям ЕСКД и ЭД – ГОСТ 2.601-2006, ГОСТ 2.610-2006.
6.4. Разработка технологической документации должна осуществляться в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1105-84 «ЕСТД. Формы и правила оформления документов общего назначения».
6.5. Перечень представляемой документации определяется в соответствии с Методикой проведения экспертизы реализации проекта (этапов проекта).
7. Порядок выполнения проекта.
7.1. Выполнение проекта осуществлять:
По ГОСТ 15.101-98 «Система разработки и постановки продукции на производство. Порядок выполнения научно-исследовательских работ».
По ГОСТ 15.110-2003 «Документация отчётная научно-техническая на научно-исследовательские, аванпроекты и опытно-конструкторские работы».
По другим действующим нормативным правовым актам и нормативно-техническим документам.
7.2. Порядок сдачи и приёмки выполненных работ осуществляется в соответствии с разделом V Договора на право получения субсидий на реализацию комплексного инновационного проекта и Методикой проведения экспертизы результатов реализации проекта (этапов проекта).
8. Целевые индикаторы и показатели.
Размер субсидии, запрашиваемой на реализацию научно-исследовательских работ в рамках инвестиционного проекта – не менее 250 млн. руб.
Количество разработанных технологий мирового уровня, прошедших опытную отработку – не менее 1.
Количество полученных патентов и секретов производства (ноу-хау) – не менее 3.
Срок реализации инвестиционного проекта 2014 – 2017 гг. |
