土耳其TANAP 工程用感应加热弯管制造标准及技术难点

尹文明，雷 庆，赵志伟，庞浩林，白福良，郭立萍，刘 妍

（渤海石油装备制造有限公司 管件分公司，河北 青县062658）

土耳其TANAP 工程用感应加热弯管制造标准及技术难点

尹文明，雷 庆，赵志伟，庞浩林，白福良，郭立萍，刘 妍

（渤海石油装备制造有限公司 管件分公司，河北 青县062658）

为了适应土耳其TANAP管线项目用感应加热弯管的技术要求，对TANAP工程标准与国内常见标准的主要差异进行了对比，同时对管体力学性能、几何尺寸控制及测量、制造工艺、内防腐工艺、静水压试验等主要技术难点进行了研究。指出，采用系列热模拟试验以及设置多组测温位置等手段制定了精准的生产工艺，兼顾弯管的强度和韧性；开发“夹具开合+线圈移动”法实现弯管整体加热；引进了管端扩径技术装备以及管端仿形技术，保证了管端外径尺寸、椭圆度及坡口加工质量；开发弯管内防腐机械化自动喷涂以及静水压试验设备完成弯管内减阻层涂覆及静水压试验。生产实践表明，为解决主要技术难点开发应用的新工艺、新技术和新设备可以满足TANAP项目弯管生产的需要。

TANAP工程；感应加热弯管；几何尺寸；力学性能；内防腐；静水压试验

Abstract:In order to adapt the technology requirements of induction heating bending pipe used in Turkey TANAP pipeline project,the main differences between TANAP engineering standards and domestic standards were compared,as well as main technical difficulties were studied,such as pipe body mechanical properties,geometrical size control and measurement,manufacturing process,inside anticorrosive process,hydrostatic test and so on.It pointed that adopting a series of thermal simulation experiments and the setting of multi-group temperature measuring positions to formulate the precise production process,taking into account and the strength and toughness of the bending.The development of"gripper opening and closing+coil moving"method was used to achieve the integral heating of bending pipe;the technical equipment of pipe end expanding and the pipe end copy technology were introduced to ensure pipe end diameter,ovality and groove processing quality;it developed mechanized automatic spraying for bending pipe inside corrosion and hydrostatic test equipment to finish the resistance-reducing coating and hydrostatic pressure test in bending pipe.The production practice showed that the new process,new technology and new equipment developed for solving main technical difficulties can meet the production needs of the bending pipe of TANAP project.

Key words:TANAP project;induction heated bending pipe;geometrical size;mechanical properties;inside anti-corrosion;hydrostatic test

TANAP项目，即阿塞拜疆与土耳其两国合资建设的“跨安纳托利亚天然气管道项目”，为大型国际长输管线，主要是将阿塞拜疆沙赫德尼斯气田开采的天然气由土耳其东部通向西部，最终输送至欧洲，将成为未来欧洲天然气的主要来源之一。该项目管线主体在土耳其境内，热煨弯管规格包括Φ1 422 mm、Φ1 219 mm、Φ914 mm三种外径和15～31.97 mm的八种壁厚。

制管企业从2015年初开始进行TANAP项目弯管工艺评定工作（procedure qualification test,PQT），历时3个月完成了所有试制内容。PQT要求每种规格生产5根弯管，在完成所有制造工序及检验检测并确认合格后，再进行内外防腐PQT，弯管及防腐层所有性能均符合工程技术标准后编写并提交正式的PQT报告，在得到业主批准后开始正式生产。本研究以Φ1 422 mm弯管PQT及生产为例，对比了TANAP工程标准与国内常见标准的主要差异以及为解决主要技术难点开发应用的新工艺、新技术和新设备。

1 管体力学性能要求

TANAP工程弯管钢级为X70M，但工程技术标准要求管材的屈服强度为531～631 MPa。其屈服下限不仅远高于国内普通X70M钢级要求的485 MPa，且增加了严格的上限要求，其区间值仅为100 MPa。另外，对焊缝及热影响区位置的冲击试验较国内通常要求也有很大区别，焊缝中心位置处外表面2 mm以下及内焊缝靠近内外焊交界处2个位置都要求进行夏比冲击试验，热影响区及熔合线+2 mm、熔合线+5 mm位置也要求进行夏比冲击试验。焊缝及热影响区夏比冲击试验取样位置如图1所示。

图1 焊缝及热影响区夏比冲击试验取样位置

TANAP项目技术要求一方面增大了管体强度要求，生产时需要提高感应加热温度；另一方面对焊缝及热影响区位置增加了夏比冲击检测要求，防止焊缝韧性下降，需要适当降低生产温度。要兼顾两方面要求，大大缩窄了工艺窗口，需要更精准的工艺及更精确的控制测量手段。

根据以上要求，一方面设计合理的母管化学成分，通过系列热模拟试验制定精准的生产工艺；另一方面设置了多组测温位置，分别监测弯管内外弧及焊缝位置的加热温度，分区域精确控制。经过多轮试制，最终确定了合理的生产工艺。

2 制造工艺

TANAP工程要求弯管采用全管体整体加热工艺生产，且直管段长度不小于一倍弯管外径，对于Φ1 422 mm规格弯管，其直管段长度至少1D，即不小于1 422 mm，这对弯管生产线的整体加热生产方式来说是一个需要克服的难点。目前国内采用整体加热工艺生产弯管的生产线，普遍使用移动加热线圈的方式实现对直管段加热，国内工程标准中弯管的直管段长度普遍要求在500 mm以内，所以公司现有设备的加热线圈行程远远不能满足工程需求。为了适应TANAP工程需要，必须开发能够满足弯管整体加热需要的直管段加热方式。

结合设备现状，转变思路，设计开发出一种新的直管段加热工艺方法进行弯管整体加热，即“夹具开合+线圈移动”法。该方法依靠夹具的开合与线圈移动的相互动作配合实现对长直管段的加热。TANAP项目弯管生产过程如图2所示，长直管段弯制过程如图3所示。

图2 TANAP项目弯管生产过程

图3 TANAP项目长直管段弯制过程示意图

3 几何尺寸控制及测量技术

TANAP工程要求弯管距管端600 mm范围内的直管段几何尺寸与对接钢管应保持完全一致，主要检测项目包括椭圆度、内外径、坡口尺寸等。国内标准通常此类要求仅限于管端或距管端100 mm范围内。由于钢管加热会产生径缩，所以制造母管时需要适当增大钢管外径，从而保证弯管加热成型后直管段内、外径符合标准尺寸。根据前期大量热模拟数据积累，最终确定母管外径为（1 422+6）mm。对于管端尺寸控制，首次引进了管端扩径技术装备，如图4所示。热缩后的管端经扩径达到标准要求的尺寸，通过引进该技术既保证了管端外径，又大大改善了椭圆度水平。加工坡口工序，在坡口机上应用了管端仿形技术，坡口机刀架可随动，改善了坡口加工质量，达到满意的效果。

图4 弯管管端扩径装备

另外，为了实现精准测量，开发应用了一种激光自动测量设备，如图5所示。该设备的测量转臂可在管内做周向旋转，通过集成在转臂上的传感器发射和采集测距激光，利用激光三角法距离传感器进行测量，通过内置的数据分析系统，对采集的数据进行计算，实现一次性完成内径、外径、椭圆度、周长、直径最大点位置、直径最小点位置的测量，有效提高了测量精度和准确度。

图5 激光自动测量设备

4 弯管内防腐机械化自动喷涂工艺及设备

TANAP工程弯管防腐的难点在内减阻涂层，这在国内同类项目中未曾遇到，国内不要求弯管进行内减阻层涂覆，特别在夏季，高温所导致的涂料黏度过低，涂层易出现大面积流挂垂滴等问题。本研究利用空调确保减阻涂料恒温贮存，设计工装改造喷涂旋杯位置方向，并在生产过程中记录大量数据进行全面分析，确定不同温度和湿度下的涂覆参数，形成整套的工艺体系，将减阻涂覆过程中的流挂现象彻底解决。

公司自主开发了弯管内喷涂系统，该系统的核心机构是一套旋喷高速电机三维调整支架。该机架使喷涂小车在弯管内喷涂作业时，旋杯始终保证在弯管中心位置，从而提高涂层的均匀度和一次通过率。

5 弯管静水压试验

TANAP工程弯管要求进行静水压测试，该要求常见于国外工程标准，国内工程一般不做此类要求。为满足项目需求，采用了一套水压测试系统（如图6所示），该系统的核心部分为超高水压试验机及其控制系统，核心部分外的辅助部分均为制管企业自行开发设计，包括工件投送装置、注水及加（泄）压装置、监视装置等。

图6 弯管静水压试验现场

6 结束语

在TANAP项目生产过程中，还遇到一些其他的特殊要求，例如回火过程工件的摆放、精确测量每根弯管回火温度、弯管焊缝X射线探伤、理化试样加工尺寸及精度、产品标识包装及运输、文控程序等要求，都与国内常见工程标准有很大不同，需要国内油气管件制造行业从业人员研究借鉴。

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编辑：李红丽

Induction Heated Bending Pipe Manufacture Standard and Technical Difficulties Used for Turkey TANAP Engineering

YIN Wenming,LEI Qing,ZHAO Zhiwei,PANG Haolin,BAI Fuliang,GUO Liping,LIU Yan
（Pipe Fitting Branch,CNPC Bohai Equipment Manufacturing Co.,Ltd.,Qingxian 062658,Hebei,China）

TG356.5

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.08.013

尹文明（1971—），男，大学本科，工程师，主要从事油气输送管线钢管及配件的性能研究与开发工作。

2017－05－27