Композитная труба из нержавеющей стали с внутренним слоем представляет собой биметаллическую трубу, состоящую из базовой трубы из углеродистой стали и ламинированной нержавеющей стальной вкладки, полученную методами, такими как уменьшение диаметра, холодное расширение, дефлаграция или пайка. Она соответствует таким стандартам, как CJ/T192-2004 и CJ/T192-2017. Внешний слой изготавливается из горячеоцинкованной стальной трубы, бесшовной стальной трубы или спирально-сварной трубы, тогда как внутренний слой — это аустенитная нержавеющая сталь, например, 304 или 316L. Доступные размеры варьируются от DN15 до DN1800. Данная продукция подходит для холодной воды, горячей воды, противопожарного водоснабжения, а также для транспортировки нефтепродуктов, фармацевтической продукции, пищевых продуктов и природного газа. Она уже использовалась в таких ключевых проектах, как Международный выставочный центр G20 в Ханчжоу и Проект «Три ущелья».

Эта труба сочетает в себе коррозионную стойкость нержавеющей стали с высокой прочностью углеродистой стали. Механическое уменьшение диаметра и гидростатическое облицовывание обеспечивают прочность сцепления не менее 0,2 МПа. Способы соединения включают сварку, нарезку резьбы, фланцы и пазовые соединения. Сварка должна выполняться электродами марки A302 (E309) слоями с минимальной избыточной высотой 1,5 мм. Контрольные проверки включают гидравлические испытания, испытания на сплющивание и вихретоковые тесты. Антикоррозийная обработка наружного слоя соответствует стандартам очистки от ржавчины Sa2.5, а санитарные свойства внутреннего слоя отвечают требованиям GB/T17219. Компания оснащена вихретоковыми дефектоскопами для биметаллических труб и другим оборудованием, годовая производственная мощность составляет 200 000 тонн. Компания сертифицирована по системе менеджмента качества ISO9001.

Преимущества

1. Нет наращивания, нет узелков и устойчивость к коррозии.

Тонкостенная труба из нержавеющей стали встроена внутри стальной трубы. Труба из нержавеющей стали изготовлена из 0Cr18Ni9 (AISI304 по стандарту США), как указано в «GB12771-2000 Сварные стальные трубы из нержавеющей стали для транспортировки жидкостей». Поскольку сталь содержит 18% хрома, во время эксплуатации на внутренней стенке трубы образуется очень тонкая пленка оксида хрома. Эта пленка предотвращает дальнейшее окисление, обеспечивая высокую коррозионную стойкость нержавеющей стали. Она устойчива к воздействию воды и воздуха, а также слабых кислот и щелочей. Толщина композитных труб с внутренним покрытием из нержавеющей стали составляет от 0,4 до 1,2 мм, тогда как цинковое покрытие на оцинкованных стальных трубах — всего 0,07 мм, то есть разница в толщине составляет от 5,7 до 17 раз. Кроме того, нержавеющая сталь обладает превосходной коррозионной стойкостью и плотностью по сравнению с цинковым покрытием оцинкованных стальных труб. Поэтому при эксплуатации нет необходимости беспокоиться о появлении известкового налета или узлов на внутренней стенке из-за ржавчины, которые могли бы уменьшить диаметр проходного сечения.

Внешняя стальная труба композитных труб с внутренним покрытием из нержавеющей стали представляет собой сварную стальную трубу, изготовленную в соответствии с ГОСТ 3091-2001 «Сварные стальные трубы для транспортировки жидкостей под низким давлением», либо цельнотянутую стальную трубу, произведенную согласно ГОСТ 8163-1999 «Цельнотянутые стальные трубы для транспортировки жидкостей», либо спирально-сварную трубу, изготовленную в соответствии с СТ 5037-2000 «Спирально-подводные дуговые сварные стальные трубы». Внешняя стальная труба композитных труб с внутренним покрытием из нержавеющей стали, используемых для транспортировки нефти и природного газа, производится в соответствии с ГОСТ 9711-1997 «Технические условия поставки стальных труб для нефтегазовой промышленности». Предел прочности сварных или цельнотянутых стальных труб должен быть не менее 335 МПа, а удлинение — не менее 15%. Внешняя стальная труба композитных стальных труб с внутренним покрытием из нержавеющей стали, предназначенных для транспортировки природного газа и нефти, должна иметь удлинение 25%. Все трубы должны проходить испытание на гидравлическое давление, превышающее 3,0 МПа, и соответствовать предписанным испытаниям на изгиб или сплющивание. Газопроводы и нефтепроводы, произведенные в соответствии с ГОСТ 9711, также подлежат испытанию на ударную вязкость, металлографическому анализу, растяжению и высокой устойчивости к давлению. Добавление трубы из нержавеющей стали к внешней стальной трубе увеличивает общую толщину стенки и её прочность, что делает такие трубы подходящими не только для гражданской транспортировки воды и газа, но и для перекачки промышленных жидкостей. При использовании сварных внешних стальных труб сварные швы внешней и нержавеющей стальных труб располагаются не в одном и том же месте, что повышает прочность и надежность композитной трубы.

3. Свариваемость

3.1 Сварка допускается между композитными стальными трубами с внутренним покрытием из нержавеющей стали. Для сварочных процедур следует обратиться к стандарту GB/T13148-1991 «Технические требования к сварке композитных пластин из нержавеющей стали». Также см. Приложение A стандарта JB/T4790-2000 «Кодекс сварки стальных напорных сосудов». Кроме того, обратитесь к «Кодексу сварки для нержавеющей стали и стальных материалов с покрытием».

3.2 Тип паза может быть стыковым сварным типом 6 по ГБ/Т13148.

3.3 Перед сваркой следует использовать механические методы и органические растворители для удаления масла, ржавчины, металлической стружки, оксидной пленки и других загрязнений с поверхности сварного шва и в радиусе не менее 20 мм с обеих сторон сварочной канавки.

3.4 Сварочная проволока должна быть марки A302 (E309) диаметром 3,2 мм, как указано в стандарте GB/T983 «Сварочные электроды из нержавеющей стали».

3.5 Способ сварки
Рекомендуется ручная дуговая сварка. Для сварных швов с более высокими требованиями можно использовать аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом, при этом основные участки лучше выполнять ручной дуговой сваркой, а зоны, близкие к углеродистой стали, — либо аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом, либо полностью аргонодуговой сваркой. При использовании аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом следует применять проволоку A302, имеющую такой же химический состав, как и E309.

3.6 Сварочное оборудование
Сварочное оборудование должно соответствовать требованиям сварочного процесса и соответствовать соответствующим стандартам на оборудование. Для ручной дуговой сварки рекомендуется использовать сварочный аппарат постоянного тока.

3.7 Сварочный процесс
Сначала сварите композитный материал (трубу из нержавеющей стали), затем переходный слой и, наконец, основной материал (трубу из углеродистой стали).

3.8 Требования к сварке
Поверхность сварного шва из композитного материала должна быть максимально гладкой и ровной по сравнению с поверхностью самого композитного материала. При сварке переходного слоя следует минимизировать количество включаемого основного металла, обеспечивая при этом хорошее сплавление, тем самым снижая коэффициент сплавления. Для этого используют электроды или проволоку меньшего диаметра и пониженную энергию подачи проволоки. Усиление стыкового шва не должно превышать 1,5 мм.

3.9 Послепроцессная очистка
После сварки тщательно очистите поверхность сварного соединения от сварочного шлака, брызг сварки и других загрязнений. При необходимости следует произвести локальную подрезку сварного шва. После постсварочной очистки метка сварщика должна быть нанесена на видном месте рядом со сварным швом основного материала для последующей проверки.

3.10 Квалификация сварочного процесса
Когда спецификации продукта требуют квалификации сварочного процесса, она должна быть проведена до начала строительства. Для получения подробностей см. «JB4708-2000 Квалификация сварочных процедур для стальных напорных сосудов».
«Отчёт о квалификации сварочного процесса» для сварных соединений композитных стальных труб с внутренним покрытием из нержавеющей стали нашей компании, подготовленный Научно-исследовательским институтом судостроительных процессов Китайской государственной судостроительной корпорации, указывает, что предел прочности образцов сварных соединений композитных стальных труб достиг 550–565 Н/мм².

3.11 Сварные трубопроводные фитинги из бесшовных стальных фитингов встык должны соответствовать стандарту GB/T12459-1990. Сварные трубопроводные фитинги из стальных листовых фитингов встык должны соответствовать стандарту GB/T13401-1992. Сварные трубопроводные фитинги, используемые для транспортировки нефти и природного газа, должны соответствовать стандартам SY/T0510-1998 «Стальные трубопроводные фитинги встык» и SY/T5257-2004 «Стальные отводы».

4 Возможное фланцевое соединение

Корпус трубы (1) и фланец (4) представляют собой приварные фланцы, при этом корпус трубы (1) облицован композитной стальной трубой из нержавеющей стали. Фланец (4) имеет отверстие для фланца (42), в которое установлены болты (43) и гайки (44). Корпус трубы (1) помещён во внутреннее отверстие (45) корпуса фланца (4), после чего корпус трубы (1) и фланец (4) соединяются электросваркой, образуя сварной шов (46). Сварочным материалом служит электрод из нержавеющей стали. После затяжки двух фланцев (4) и (48) болтами (43) и гайками (44) контактные поверхности (47) этих двух фланцев (4) и (48) плотно прилегают друг к другу. Когда жидкость движется по трубе, она контактирует только с нержавеющим слоем (13) и сварным швом из нержавеющей стали (46) в корпусе трубы (1), облицованном композитной стальной трубой из нержавеющей стали, что гарантирует чистоту жидкости.

5. Резьбовые соединения

Стальные трубы и фитинги для водоснабжения DN15–DN100 соединяются с помощью трубной резьбы, указанной в стандарте «GB7306 Трубная резьба для резьбовой герметизации». Поверхности резьбового соединения имеют перекрёстную нарезку. Допуски, введённые при обработке, исчезают в процессе затяжки. При длине рычага гаечного ключа 200 мм при каждом обороте трубной резьбы рука перемещается на 628 мм, тогда как сама труба продвигается на один шаг резьбы — 2,309 мм, что даёт разницу в 272 раза. Таким образом, усилие затяжки на трубу в 272 раза превышает вращательное усилие. Эта огромная сила затяжки гарантирует безупречное герметичное соединение между трубой и фитингом. Контактные поверхности резьбового соединения изготавливаются из стали и нержавеющей стали; коэффициенты их теплового расширения во время температурных циклов расширения и сжатия очень близки. Нержавеющие стальные резьбовые фитинги отливаются из аустенитной нержавеющей стали, соответствующей стандарту GB2100 и обозначаемой маркой ZG07Cr19Ni9. Это прецизионные отливки с гладкими поверхностями и точными размерами. Они выполнены по консольной схеме с уступом между плечом и торцом трубы. На этот уступ укладывается силиконовое уплотнение, а внутри силиконового уплотнения размещается нержавеющее кольцо-фиксатор, предотвращающее его выпадение внутрь трубы. При затяжке резьбы торец трубы контактирует с силиконовым резиновым уплотнением, изолируя внешнюю стальную трубу и её торец от внутренней среды, что позволяет системе трубопровода транспортировать чистую воду. Благодаря этому только нержавеющая сталь труб и фитингов вступает в контакт с жидкостью, обеспечивая коррозионную стойкость всей системы трубопровода. Уплотнение соединения для композитных труб с нержавеющим покрытием представляет собой двухслойное уплотнение: внешнее уплотнение для трубной резьбы и внутреннее уплотнение из специально разработанного силиконового каучука, что гарантирует надёжную герметизацию системы трубопровода. Консольные ковкие фитинги также могут быть покрыты сплавом HA, что обеспечивает коррозионную стойкость, сопоставимую со стойкостью нержавеющей стали. Стандарт отрасли городского строительства «Стальные трубы и фитинги с покрытием из сплава HA» в настоящее время находится на стадии утверждения.

6. Доступны пазовые соединения

Из-за большего диаметра трубных фитингов DN125–DN600 резьбовая нарезка и затяжка выполняются с большими трудностями. Поэтому для этих фитингов следует использовать пазовые трубные фитинги с пластиковыми вставными фланцами. Пазовые трубные фитинги соответствуют отраслевому стандарту городского строительства «CJ/T156 Пазовые трубные фитинги». Внешние поверхности и торцы пазовых трубных фитингов покрываются электростатическим напылением. Также пазовые трубные фитинги из ковкого чугуна могут быть покрыты сплавом HA, что обеспечивает коррозионную стойкость, сравнимую со стойкостью нержавеющей стали. Внутри фитингов размещены уплотнения из силиконовой резины или пищевой нитрильной резины, гарантирующие, что поток жидкости не контактирует с внешней стальной трубой. На наружную поверхность конца стальной композитной трубы с нержавеющим покрытием экструдируются пазы, в которые затем вдавливаются концы пазового трубного фитинга. Пазовый трубный фитинг состоит из двух половинок, соединённых болтами и гайками. При затягивании болтов и гаек две половинки защёлкиваются друг о друга, сжимая при этом силиконовое резиновое уплотнительное кольцо внутри пазового трубного фитинга. Силиконовое резиновое уплотнительное кольцо удерживает оба конца трубы вместе, позволяя жидкости проходить через трубу и уплотнительное кольцо, обеспечивая тем самым герметичное соединение.
Для решения проблем коррозии на концах труб мы разработали антикоррозионную втулку для торцевой поверхности. Внешняя поверхность втулки образует посадку с натягом во внутренней поверхности композитной стальной трубы из нержавеющей стали, обеспечивая плотное прилегание втулки к концу трубы. Между втулкой и концом трубы, а также между втулкой и внутренней поверхностью наносится двухкомпонентный герметик. При использовании два компонента смешиваются, образуя прочное соединение. Антикоррозионные втулки для торцевой поверхности и герметик эффективно решают проблемы коррозии в шлицевых соединениях.

7. Устойчивость к высоким температурам, способен транспортировать горячую воду, кипяток и пар

Композитные трубные соединители с подкладкой из нержавеющей стали используют фитинги из ковкого чугуна, покрытые сплавом HA, изготовленные в соответствии с стандартом «GB3287-1982 Соединители труб из ковкого литейного чугуна» или прецизионно отлитые фитинги из нержавеющей стали 304. Фитинги из ковкого чугуна, покрытые сплавом HA, и прецизионно отлитые фитинги из нержавеющей стали 304 способны выдерживать температуры свыше 250°C и могут транспортировать горячую воду, кипящую воду и пар.

304 нержавеющая сталь — это жаростойкая сталь с пределом прочности на растяжение 412 МПа при 400°C, что превышает предел прочности обычной стали при комнатной температуре. Поэтому композитные трубы с внутренним покрытием из нержавеющей стали обладают отличной устойчивостью к высоким температурам и могут использоваться для транспортировки горячей воды, кипящей воды и пара.

8. Хорошая хрупкость при низких температурах и низкий коэффициент расширения.

Пластмассы расширяются и сжимаются под воздействием тепла более чем в 10 раз сильнее, чем сталь, однако их способность растягиваться при воздействии холода гораздо ниже, чем у стали. Поэтому, когда вода замерзает и расширяется внутри трубы в холодную погоду, пластиковая труба не может восстановиться после замерзания. Такое повторное расширение накапливается, вызывая, что пластик растягивается сверх своей предельной прочности и трескается. Сварные стальные трубы должны обеспечивать удлинение более 15%, а трубы из нержавеющей стали марки 304 — более 25%. Наружная стальная труба должна быть способна к расширению и сжатию, а внутренняя облицовка должна состоять из нержавеющей стальной трубы с повышенным удлинением, чтобы предотвратить хрупкое разрушение при замерзании и расширении воды внутри трубы. Согласно стандарту GB/T9711, композитные трубы с нержавеющей сталью, используемые для транспортировки природного газа и нефти, обязательно подвергаются ударному испытанию по методу Шарпи при температуре -40°C.

9. Устойчивость к коррозии слабых кислот

Скорость коррозии нержавеющей стали 304 в 10%-ной азотной кислоте при 20°C составляет менее 0,1 мм в год, в 10%-ной кипящей уксусной кислоте — менее 0,1 мм в год, в 50%-ной лимонной кислоте при 20°C — менее 0,1 мм в год, в 20%-ном гидроксиде калия при 20°C — менее 0,1 мм в год, в 80%-ной фосфорной кислоте при 60°C — менее 0,1 мм в год, а в 2%-ной серной кислоте при 50°C — менее 0,016 мм в год. Облицованные композитные трубы из нержавеющей стали, оснащенные сварными фитингами и фланцами из нержавеющей стали, могут использоваться для транспортировки слабокислых или щелочных химических жидкостей.

10. Гладкая внутренняя стенка, низкое сопротивление потоку жидкости

Внутренняя труба из нержавеющей стали в футерованной композитной трубе из нержавеющей стали сварена из холоднокатаной полосы нержавеющей стали. Холоднокатаная полоса нержавеющей стали имеет гладкую поверхность, что обеспечивает ровную внутреннюю стенку, низкое сопротивление потоку жидкости, а также предотвращает образование отложений и загрязнений. 11. Отличные гигиенические характеристики, подходящие для транспортировки очищенной воды

Поскольку трубы из нержавеющей стали не подвергаются коррозии под действием жидкостей во время эксплуатации и в их корпус не попадают посторонние примеси, испытания показали, что все гигиенические показатели превышают нормативные, установленные стандартом «GB/T17219: Стандарт оценки безопасности оборудования и защитных материалов для транспортировки и распределения питьевой воды». Уровни различных металлических элементов, таких как железо, марганец, медь, цинк, кадмий, свинец, серебро, хлороформ, четыреххлористый углерод и бензофенон, обнаруженные с помощью высокочувствительного тестового оборудования, значительно ниже предельно допустимых значений, что стало основанием для выдачи гигиенической лицензии. Поскольку композитные трубы с внутренним слоем из нержавеющей стали оснащены нержавеющими резьбовыми фитингами, нержавеющими фланцами и нержавеющими сварными фитингами, жидкость контактирует не с внешней стальной трубой, а только с нержавеющей сталью. Таким образом, композитные трубы с внутренним слоем из нержавеющей стали могут заменить трубы из чистой нержавеющей стали при транспортировке очищенной питьевой воды.

12. Надежная коррозионная защита покрытия

Внешнее покрытие может быть горячеоцинкованным в соответствии с требованиями стандарта «GB/T3091 Сварные стальные трубы для транспортировки жидкостей низкого давления» толщиной цинкового покрытия 0,072 мм. Также могут применяться полиэтиленовые антикоррозионные покрытия согласно техническому стандарту «SY/T4013-1995 Антикоррозионные полиэтиленовые покрытия для заглубленных стальных труб» толщиной от 0,5 до 2,5 мм.

13. Низкая цена

Композитные трубы с внутренним слоем из нержавеющей стали изготавливаются путём облицовки тонкостенной трубы из нержавеющей стали внутри стальной трубы. Это снижает затраты на производство, обеспечивая при этом достаточную толщину для прочности, что делает стоимость монтажа композитных труб с внутренним слоем из нержавеющей стали значительно ниже, чем у толстостенных труб из чистой нержавеющей стали и меди.

Производственный процесс

Производство композитных труб из нержавеющей стали требует от производителя композитных труб подбирать различные коррозионно-стойкие сплавы для облицовочного слоя в зависимости от технологических требований солехимической промышленности. На основе отечественных технологий производства большинство коррозионно-стойких сплавов (таких как чистый титан, сплавы на никелевой основе и обычная нержавеющая сталь) могут использоваться в качестве футеровки. Однако дуплексные нержавеющие стали (например, LC2242) представляют собой более сложную задачу для наплавки. Причина в том, что дуплексная сталь обладает относительно высоким пределом текучести и низкой удлинённостью при разрыве. Если процесс контроля не будет точным, существует высокая вероятность образования трещин во время процесса наплавки. Понятно, что всего несколько производителей по всему миру способны выпускать композитные стальные трубы с футеровкой из дуплексной нержавеющей стали. Благодаря своей внутренней микроструктуре, состоящей из аустенита и феррита, дуплексная нержавеющая сталь значительно превосходит 316L по устойчивости к коррозии хлоридными ионами и коррозионному растрескиванию под напряжением, при этом её цена аналогична цене 316L. В соляном производстве и солехимической промышленности использование композитных труб из дуплексной нержавеющей стали обеспечивает значительные преимущества в эксплуатационных характеристиках.