以焊管装备技术进步推动焊管产业可持续发展.pptx

以焊管装备技术进步推动焊管产业可持续发展中国金属学会轧钢分会焊管学术委员会2012年4月第三届全国钢管板生产与装备技术创新发展论坛1.我国焊管产业持续我国焊管产业持续多年高速发展多年高速发展改革开放以来，我国焊管产业持续多年高速发展。2001年，我国焊管产量首次超过日本，至今稳居世界第一，成为世界焊管大国。2004年，我国成为世界上最大的钢管净出口国。2011年，我国焊管产业在世界经济复苏乏力的情况下逆势而上，全年焊管首次突破4000万吨大关，达到4048.7万吨，比2010年同期增长27.5%，焊管月产量和全年总产量双双刷新历史最高纪录。实现了“十二五”时期良好开局。2012年一季度焊接钢管产量1020万t，同比增长20.20%，与去年同期增速19.20%相比，增速上升1.00个百分点。据钢管行业“十二五”发展规划纲要数据，到十一五末，我国拥有世界先进和较先进的焊接钢管机组近400套。其中大口径直缝埋弧焊管机组（JCOE、UOE等）36套，产能600万吨，占总产能约15%；325660mm（HFW）高频电阻焊接钢管机组60套，产能约960万吨，占总产能约24%；大口径螺旋埋弧焊机钢管机组约300套产能约800万吨，占总产能约20%。2.焊管装备技术进步对焊管产业发焊管装备技术进步对焊管产业发展的强大推动作用展的强大推动作用回顾我国焊管产业的发展历史，可以清晰地看到焊管装备的技术进步对我国焊管产业发展的强大推动作用。建国初期，我国仅有小口径炉焊管和小直缝高频焊管。螺旋缝埋弧焊管起步于1958年，从前苏联引进一套650螺旋缝埋弧焊管机组，1959年投产，仅能生产单面焊螺旋焊管，设计年产能47万吨。到1965年才首次实现双面焊接，1966年为四川天然气输送干线生产了我国第一批630mm和529mm螺旋缝双面埋弧焊管。1970年开始的东北“八三会战”，使我国的螺旋焊管机组有了第一次大发展，在东北相继建设了七条大直径螺旋缝埋弧焊管生产线，可以生产426720mm的双面埋弧螺旋缝钢管。“八三会战”结束后，石油系统对制管厂重新布局，陆续建设了胜利、资阳、辽阳、华北和沙市石油钢管厂。通过技术改造和新建机组，装备水平有了很大提高，全辊套式成型器、双面双丝埋弧焊装置、电液比例控制水压机，可控硅直流调速装置、等离子随行切管机以及X射线工业电视等先进的生产和检测设备得到广泛应用，推动了焊管产业的发展，产量和质量都大幅提高，满足了我国油气长输管道初期建设的需要，不仅为陕京管线等一批西部油气长输管道提供了建设用管，并且开始走出国门，首次出口了苏丹原油管线用X65钢级螺旋焊管10余万吨。2000年，国家启动了总投资超过460亿元的西气东输管道工程。西气东输工程需要大直径焊接钢管160万吨。干线钢管钢级为X70，外径1016mm，壁厚14.6mm26.2mm，管端外径公差为+2.0mm/-0.5mm，钢管内壁涂覆减阻内涂层，外壁涂敷三层聚乙烯防腐层。西气东输工程的钢管标准是世界上技术要求最高的焊接钢管标准之一。这对于我国制管业既是千载难逢的机遇，也是极为严峻的挑战。我国当时的焊管机组机组现状与这些要求还有相当大的差距。我国的焊管装备制造业为西气东输工程钢管的国产化提供了强大的支持。设计制造了重载荷飞焊车式开卷-矫平-对焊机组、大壁厚铣边机、新型两辊行星减速液压压下递送机、强力外控式成型器，与管厂联合开发了钢管管端扩径机和管端焊缝打磨装置，管体和焊缝超声波自动探伤和大壁厚X射线工业电视检测以及钢管内外涂覆等关键设备，为西气东输工程螺旋焊管全部国产化做出了贡献。国内装备制造厂家还为第一条JCOE机组提供了预焊机、预弯机、平头机和水压机等关键设备，为直缝埋弧焊管国产化实现历史性的突破也起了很大作用。西气东输二线是我国首次采用X80钢级钢管的天然气长输管道，西气东输二线引进中亚地区的天然气，管线的年输气量将达到300亿立方米，管道干线长4 843km，直径1 219mm，壁厚为18.4mm及以上，干线需用X80钢管278万吨，总投资达到1 422亿元，这是世界管道史上史无前例的宏伟工程。我国焊管机组的能力又一次面临严峻挑战，主力机组的能力明显不足，需要增强，同时新建几套必要的机组，以保证工程所需钢管的供应。矫平机、铣边机和成型器等的增强改造和新建JCOE直缝焊管机组的设备制造在装备制造企业强有力的支持下均得到完满实现。不仅实现了X80钢管国产化的目标，保证了西气东输二线和中亚天然气管线按时投产，而且使我国在X80钢管的工程应用方面由跟跑者跃居到领跑者行列，成为我国由焊管大国发展到焊管强国的重要里程碑。焊管装备制造业也得到长足发展，不仅能够提供全套螺旋焊管装备，而且能够制造直缝埋弧焊管机组的预弯、预焊、成型和焊接等主机设备，提供全线总承包服务，我国的焊管装备也已大量出口。实现了焊管业和焊管装备制造业的双赢。3.以焊管装备技术进步推动焊管以焊管装备技术进步推动焊管产业可持续发展产业可持续发展温总理在十一届人大五次会议的政府工作报告指出：“我国经济社会发展仍然面临不少困难和挑战。”“从国内看，解决体制性结构性矛盾，缓解发展不平衡、不协调、不可持续的问题更为迫切、难度更大。”“国内生产总值增长目标略微调低，主要是要与“十二五”规划目标逐步衔接，引导各方面把工作着力点放到加快转变经济发展方式、切实提高经济发展质量和效益上来，以利于实现更长时期、更高水平、更好质量发展。”在当前经济发展速度适当放缓的形势下，我国焊管产业也面临着如何转变增长方式，实现可持续发展的现实问题。焊管企业之间的竞争将会更加激烈。焊管企业正在积极推进技术进步和装备升级，提高企业竞争实力，开发新产品，开拓新的国际市场，焊管装备的技术进步是其中不可忽视的重要一环。我国在“十二五”期间，将继续建设一批油气长输管道。如西气东输三线、四线，以及中亚天然气管道C线、中缅油气管道国外段和国内段等，规划新建天然气干线管道2.2万公里、支线1万公里，考虑沿线区域管网建设，大口径油气输送钢管年需求量也仅有700万吨左右。目前拥有的机组能力已经足够，不会有大的需求缺口。我国管线钢和钢管的绝大部分都已实现国产化。除了少量高端油井管外，可以替代进口的焊管产品少之又少。在市场过度饱和的情况下，继续大规模地建设焊管机组是不可取的。3.1 积极推进技术进步和装备升级，提积极推进技术进步和装备升级，提高焊管企业竞争实力高焊管企业竞争实力我国的焊管制造能力从数量上已能满足国内经济建设的需要，并且有较大富裕，但是在质量保证上还不能完全满足日益提高的技术标准的要求；焊管生产厂要加大对质量保证手段的投入，尤其是对工艺装备的改进、自动控制系统、无损检测设备和质量信息系统的建设和更新的投入。我们在这一方面与国外先进水平还是有一定差距的，特别是在质量信息系统的完善方面差距更大。国外先进制管企业的信息化水平欧洲、日本等国外先进制管企业对传统焊管生产线进行了信息化改造，从单机自动化、区域自动化过渡到全线信息化，实现了智能自动化。信息系统排除了人为干预因素，不仅能够可靠地传递质量信息，而且具有对生产工艺和产品过程的全过程监控分析能力，提高了产品在高端市场的客户信任度和竞争力。在关键工序参数的监控方面，欧洲先进焊管企业装备了工艺设备参数记录仪、多通道焊接参数记录仪等设备，可以自动记录成型和焊接的所有参数。所记录的成型参数可以与钢管的外观尺寸激光检测装置相对照，保证钢管成型的高精度，满足海底管线的严格要求；焊接参数可以与无损检测装置相联系，对焊接参数波动点在第一时间进行精确的无损检测；生产控制和信息系统系统与所有的检测环节相连接，对钢管的无损检测信息进行不间断的监控等等。制管工艺参数自动管理系统工艺设备参数记录仪记录成型、焊接和精整设备的主要工艺参数。以此为工具，可以迅速发现过程偏差并能够监视可能的纠正措施的结果。这个系统的连接所有生产设备，可确保机器之间的通讯，并在发生偏差时对生产线的后续工序操作人员发出预警。每生产一根钢管要产生2000个过程数据，提交对钢管质量有影响的全部关键工艺参数。正向模式反向模式钢管直度与成型参数的关系钢管圆度的自动检测和记录目前国内只有宝钢集团UOE和HFW焊管生产线具有较完善的计算机控制管理系统，可对从原料到产品的所有过程数据进行记录及跟踪，具有可靠、方便的可追溯性。其他厂家虽然大部分也建立了质量信息系统，但还需要或可以进行人工干预，使整个流程被分割成数段，往往受到国外审核专家的质疑，在高端市场的客户信任度和竞争力有待提高。在采用信息化技术改造传统的焊管生产线这一方面，装备制造业大有用武之地。我国的螺旋焊管生产线自动化和信息化水平落后于直缝埋弧焊管。近年来，对高质量螺旋焊管的需求推动了预精焊机组建设的飞速发展。某些国际石油公司在制管工厂预审时只审核预精焊机组，对一步法机组不屑一顾，这表明是否采用两步法对重大管线投标的影响已经显现。由于螺旋焊管企业实力的增长，许多焊管企业有能力建设预精焊机组。十年前，全世界螺旋焊管预精焊机组不过4、5条，而今全世界螺旋焊管预精焊机组已超过20条，其中印度新建的预精焊机组已超过10条，土耳其1条，中国条，美国新建的4条制管机组均为预精焊机组。国外先进的预精焊机组预焊速度可达810米/分，精焊可实现一键式操作，甚至无人全自动操作，所有焊接装置全部遥测监控。我国制管装备企业在预精焊机组研制方面已经取得了重大进展，但在自动化和信息化水平方面与国际先进水平还有较大差距，还有很多工作要做。3.2 增强设备能力，推进新产品开发，努力开拓新市场2011年，我国焊管年产量已突破4000万吨，但出口比例仅为8%，在国内市场趋于饱和的情况下，积极开拓国际市场是必然的出路。但是过去我国焊管的出口多为小直径普通焊管，附加值低，与印度、土耳其等国主要出口大口径油气管线管形成巨大反差。近年来，在此方面已有所改善，但大口径油气管线管要求高，特别是海底管道技术和质量可靠性要求更高，需要通过装备升级改造才能取得市场准入资格。焊管大型化和厚壁化的趋势当前，出现了天然气长输管道大型化的趋势，单管输气能力将提高到500亿m3/a，出现了对大口径厚壁X80钢管的需求。如外径1 422mm壁厚21.6mm的X80螺旋焊管；管径1420mm的K65（类似X80）直缝埋弧焊钢管，壁厚达到23.0/27.7和33.4mm；极地天然气管道用管径1219mm的X80直缝埋弧焊钢管，壁厚23.7mm、31.6 和37.9mm；爱尔兰天然气公司西柯利至米德尔顿管道壁厚19.1 mm的L450MB(X65)直缝高频焊管等。我国正在研究未来多条西气东输管道的规划，其中也包括管径1422mm的方案，一级地区X80钢管的厚度可能达到21.4mm，三级地区X80钢管的厚度也可能超过30mm。因此，壁厚21.6mm，管径1422mm的X80螺旋焊管、壁厚大于32mm，管径1422mm的X80直缝埋弧焊管以及壁厚25.4mm，管径660mm的高频直缝焊管是未来焊接管线管大型化的可能规格。一些制管企业正在研究现有制管机组的成型和焊接设备的增强改造问题。需要装备制造企业的配合。海底管线的技术要求海底管线也是大壁厚管道，并且对钢管的几何尺寸有严格要求。如正在建设的北溪管道，钢管外径1219mm，最大壁厚接近40mm，而要求钢管的圆度要优于0.5%，为此不仅要提高钢管成型的精度，而且要实现对钢管全长的外径检测。欧洲钢管公司应用先进的激光测量装置实现了这一要求。如果没有激光自动测径装置，是无法达到这一要求的。目前国内有些企业也在进行这方面的探索，但与国外先进水平相比还有很大差距。希望有实力、有兴趣的企业参与这个领域的开发。北溪管道壁厚34.6 mm钢管的椭圆度 3.3提高无损检测装置的灵敏度和可靠性目前我国先进的焊管机组都配置了一定数量的自动无损检测设备，如HFW机组的钢板超声波探伤、焊缝超声波探伤和内毛刺检测；螺旋焊管的板材或管体超声波探伤、焊缝超声波和X射线探伤；直缝埋弧焊管的板材超声波探伤、焊缝超声波和X射线探伤等。但是这些探伤装置的可靠性很多不尽人意，与国外先进制管企业的全自动标定、无人全自动操作相比还有很大差距。焊管企业应加大对无损检测装置的投入，提高超声波探伤设备的可靠性和灵敏度。全自动评片系统目前国内有些焊管企业和探伤设备厂家也在合作开发无胶片的X射线探伤装置，并且取得了较好的效果，希望能及时总结和推广。国外在此基础上还开发了与数据库相结合的基于自学习软件基础的全自动评片系统，这种方法被壳牌全球解决方案(Shell Global Solutions)确定为一项技术进步，并被用于壳牌的实际管线规范以及ISO 3183-3规范。是一项很有前途的技术，这方面的工作我国尚在探索阶段。钢管表面缺陷自动检测所有海底管道用钢管要进行100的表面检查，目前采用的检查方式是磁粉探伤，对探伤中的缺欠显示由有经验的检验人员判别。国外已开发出一种采用电磁超声的表面波探伤装置，用于对大口径钢管的近表面缺陷的精确定位检测。我国对于钢管表面质量的检测还依赖人工肉眼观查，对于较小直径的海底管道用管几乎是不可能检测的。4.结语改革开放以来，我国焊管产业持续多年高速发展，拥有了一批世界先进和较先进的焊接钢管机组，为今后的发展建立了比较雄厚的基础，这与制管装备企业的努力是分不开的。为了适应我国焊管产业加快转变经济发展方式、切实提高经济发展质量和效益，实现更长时期、更高水平、更好质量的发展的要求，需要焊管装备制造企业与焊管企业密切协作。以信息化带动推动焊管装备的技术进步，消化吸收国际先进技术，加快自主创新，赶超世界先进水平，为焊管产业可持续发展做出应有的贡献。谢 谢！