Стальные трубы, сваренные методом прямой двухсторонней дуговой сварки под флюсом (LSAW), являются основным материалом для трубопроводов большого диаметра, толстых стенок и высокого давления. Благодаря таким преимуществам, как низкое остаточное напряжение в сварном шве, высокая структурная стабильность и однородные механические свойства в целом, они широко используются в ключевых инженерных проектах, включая магистральные нефте- и газопроводы, транспортировку водородной энергии, системы улавливания и хранения углерода (CCUS), морское инженерное оборудование и городские трубопроводы высокого давления. По сравнению с трубами, сваренными методом высокочастотной прямой сварки (ERW) и спиральной дуговой сварки под флюсом (SSAW), трубы LSAW обладают значительными незаменимыми преимуществами в области высококачественной стали, толстостенных конструкций, работающих под давлением, и сложных условий эксплуатации.
Для решения таких отраслевых проблем, как хаотичный выбор материалов для труб, непостоянство квалификации производителей и отсутствие стандартизированных процессов в инженерной сфере, в данной статье систематически рассматриваются основные процессы формовки, системы контроля качества, региональная структура промышленности и технологические возможности ведущих китайских производителей стальных труб, изготовленных методом LSAW (гибка под давлением). Проводится углубленный анализ существующих технологических недостатков и рыночных неровностей, разрабатывается стандартизированная система выбора материалов, адаптируемая к различным условиям работы, и прогнозируются тенденции развития отрасли в направлении интеллектуализации, специальных материалов и интегрированной глубокой обработки. Результаты исследования могут послужить систематической теоретической основой и инженерным ориентиром для проектирования трубопроводов, закупок в рамках проектов, контроля качества и выбора поставщиков.
Ключевые слова: стальная труба, сваренная методом LSAW; прямошовная дуговая сварка под флюсом; формовка JCOE; трубопровод высокого давления; трубопроводная сталь; инженерный выбор; производство труб
1 Введение
На фоне модернизации новой энергетической инфраструктуры, реализации проектов по сокращению выбросов углерода и обновления городских трубопроводных сетей в Китае продолжает расти спрос на высоконадежное трубопроводное оборудование большого диаметра и большой протяженности, предназначенное для транспортировки под высоким давлением. Стальные трубы, сваренные методом прямой двухсторонней дуговой сварки под флюсом (LSAW), благодаря технологиям точной формовки JCOE, многопроволочной двухсторонней дуговой сварки под флюсом и комплексной системе неразрушающего контроля, стали предпочтительным конструкционным материалом для трубопроводов в рамках национальных проектов по передаче энергии и высокотехнологичных промышленных трубопроводов.
С точки зрения принципов проектирования труб, стальные трубы, сваренные методом LSAW, имеют более короткие сварочные пути, контролируемые зоны термического воздействия и высокую точность округлости. В областях применения, связанных с высококачественными сталями для трубопроводов, такими как X70 и X80, их усталостная прочность, трещиностойкость и стабильность под давлением значительно превосходят показатели труб, сваренных спиральной сваркой. В последние годы крупнейшие отечественные производители стальных труб добились полной локализации производственных линий LSAW, при этом процессы формовки, технологии сварки и системы онлайн-контроля постепенно приводятся в соответствие с международными стандартами.
В настоящее время отрасль по-прежнему страдает от таких проблем, как упрощенные процессы, отсутствие контроля качества, оборот нестандартной продукции и недостаточные мощности по производству высококачественной стали. Эти проблемы приводят к низкой стабильности эксплуатации, высоким затратам на техническое обслуживание и значительным угрозам безопасности в некоторых проектах. Поэтому проведение исследований технологической системы, структуры производственных мощностей и стандартов выбора в отрасли производства стальных труб методом LSAW имеет важное инженерное значение и служит ориентиром для стандартизации отраслевых применений, продления срока службы трубопроводных проектов и снижения инженерных рисков безопасности.
2. Процесс и технология формования сердечника стальной трубы методом LSAW.
2.1 Принцип процесса прогрессивного формования JCOE
В большинстве отечественных высококачественных изделий, изготовленных методом LSAW, используется технология прогрессивного формования JCOE, отличающаяся высокой степенью стандартизации всего технологического процесса. Она включает в себя такие этапы, как прецизионная резка стальных листов, предварительная гибка кромок листов, J-образное сегментированное прессование, C-образное цельное формование, O-образное формирование швов, автоматическая предварительная сварка, внутренняя и внешняя двухсторонняя сварка под флюсом, финишная обработка сварных швов, неразрушающий контроль, гидростатические испытания, а также окончательная проверка и отделка.
Процесс формовки JCOE эффективно снимает внутренние напряжения в листовом металле за счет сегментированного, последовательного прессования, обеспечивая точный контроль ключевых размерных параметров, таких как округлость, прямолинейность и смещение трубы, а также значительно снижая остаточные напряжения в процессе формовки. Этот процесс подходит для формовки листов из высококачественной стали большого диаметра и толстых стенок, эффективно предотвращая структурные дефекты, такие как выпуклости, обрушение кромок, смещение и неравномерная толщина стенок труб, вызванные традиционными процессами формовки. В настоящее время это основная технология формовки для трубопроводов высокого давления.
2.2 Автоматическая двухсторонняя система сварки под флюсом
Стандартный процесс производства методом LSAW должен включать в себя двухпроходную автоматическую сварку под флюсом с внутренним и внешним контактом, в сочетании с технологией многопроволочной последовательной сварки, что позволяет улучшить металлографическую структуру сварного шва, снизить тепловое воздействие сварки и повысить ударную вязкость при низких температурах и структурную целостность сварного шва.
Стандартизированный производственный процесс требует, чтобы готовые стальные трубы проходили 100% ультразвуковой контроль (УЗК), рентгенографический контроль (РТ) и гидростатические испытания на прочность в рамках тройного замкнутого цикла, чтобы гарантировать отсутствие скрытых дефектов, таких как пористость, шлаковые включения, неполное проплавление или трещины внутри сварного шва, тем самым гарантируя долговременную стабильную работу в условиях высокого давления.
2.3 Применимые условия эксплуатации и технические преимущества труб
Стальные трубы, сваренные методом прямой дуговой сварки под флюсом (LSAW), обладают превосходными комплексными характеристиками, что делает их пригодными для высокотехнологичных и сложных промышленных условий. Основные области их применения включают:
1. Проекты строительства магистральных нефте- и газопроводов высокого давления;
2. Передача водородной энергии, сети трубопроводов для смешанных водородных топливных смесей и специальные трубопроводы для транспортировки углекислого газа с целью улавливания и хранения углерода (CCUS) для новых источников энергии;
3. Проекты по установке морского инженерного оборудования, такие как морские свайные фундаменты и подводные трубопроводы;
4. Крупномасштабные трубопроводы для химических процессов и сети напорных трубопроводов электростанций;
5. Ключевые муниципальные проекты по транспортировке воды и газа под высоким давлением по основным магистральным трубопроводам города.
3. Региональные производственные мощности и ведущие предприятия в китайской отрасли производства стальных труб методом LSAW (гибридная стальная труба, изготовленная методом электросварки под давлением).
Производственные мощности по сварке под флюсом (LSAW) в Китае сильно сконцентрированы, образуя четыре основных кластера: промышленный пояс Цанчжоу в провинции Хэбэй, промышленный пояс Тяньцзиня, промышленный пояс Восточного Китая в провинции Цзянсу и пояс высокотехнологичной трубной промышленности в провинции Чжэцзян. В целом, для распределения по отраслям характерно крупномасштабное массовое производство на севере и высококачественное производство на юге.
3.1 Основные поставщики для ключевых национальных проектов
Компания Baoji Petroleum Steel Pipe Co., Ltd., являясь ведущим государственным предприятием в отечественной сфере нефтегазопроводов, обладает мощностями для массового производства стальных труб сверхбольшого диаметра и сверхвысокого качества, изготовленных методом LSAW (гибридная сварка под давлением). Ее производственная система отлажена, система контроля качества сварки совершенна, а стандарты испытаний строгие. Компания на протяжении долгого времени выполняет заказы на поставку труб для магистральных энергосетей страны, глубоководных сооружений и стратегических проектов с высокой надежностью, являясь эталонным предприятием по производству высококачественных трубопроводных труб в Китае.
3.2 Ведущие крупные производственные предприятия Северного Китая
Компания Hebei Haiganwei Steel Pipe Co., Ltd., дочернее предприятие Youfa Group, располагает стандартизированными автоматизированными производственными линиями JCOE, позволяющими выпускать трубы диаметром от 406 мм до 1422 мм и толщиной стенок от 8 мм до 40 мм. Компания может стабильно производить высококачественную трубопроводную сталь марки X80. Компания имеет международную сертификацию API 5L, квалификацию для производства трубопроводов высокого давления для специального оборудования, а также квалификацию лаборатории CNAS. Она может самостоятельно выполнять комплексную глубокую антикоррозионную обработку 3PE и FBE, что делает ее подходящей для энергетических EPC-проектов, внешнеторгового экспорта и проектов по строительству новых энергетических трубопроводов. Компания является ведущим отечественным поставщиком стандартизированных труб LSAW.
Компания Hebei Huayang Steel Pipe Co., Ltd. специализируется на изготовлении на заказ труб сверхбольшого диаметра и сверхтолстых стенок методом LSAW, с максимальным диаметром формовки до 2800 мм. Компания обладает выдающимися возможностями по изготовлению нестандартных изделий на заказ, имеет сертификат классификационного общества и допуск к сети CNOOC. Ее продукция широко используется в крупномасштабном химическом оборудовании, морских стальных конструкциях и в проектах муниципального строительства сверхбольшого диаметра.
3.3 Восточно-китайский кластер производства высококачественной продукции
Компания Zhejiang Jinzhou Pipeline Technology Co., Ltd. — ведущий производитель труб в Восточном Китае, акции которого котируются на бирже. Компания специализируется на высококачественной стальной трубопроводной арматуре и морских трубопроводах. Она располагает собственной линией глубокой антикоррозионной обработки, а её продукция отличается высокой точностью и хорошей антикоррозионной стабильностью, что позволяет удовлетворить потребности в высококачественной продукции высокотехнологичных химических промышленных парков, предприятий возобновляемой энергетики и морских сооружений в дельте реки Янцзы.
Компания Jiangsu Yulong Steel Pipe Co., Ltd. давно специализируется на производстве высоконапорных трубопроводов методом LSAW и обладает богатым опытом в реализации инженерных проектов. Благодаря своему географическому положению и логистическим преимуществам в Восточном Китае, компания предоставляет широкий спектр услуг для проектов по строительству муниципальных и промышленных энергетических трубопроводов в Восточном Китае.
4. Существующие технологические недостатки и рыночные нерегулярности в отрасли.
4.1 Малые и средние предприятия имеют упрощенные процессы и не обладают системами контроля качества.
В целях снижения производственных затрат некоторые небольшие производственные предприятия упростили процесс формовки JCOE, исключили многочисленные неразрушающие контрольные испытания и заменили двухстороннюю сварку под флюсом однопроходной сваркой. Это привело к недостаточной прочности сварного шва, чрезмерным остаточным напряжениям и плохой стабильности конструкции трубы, что может легко привести к образованию отсроченных трещин и риску утечек в условиях высокого давления.
4.2 Производственные мощности по выпуску высококачественной стали и специальных труб ограничены.
Высококачественные стали для трубопроводов, такие как X70 и X80, а также специальные трубы, изготовленные методом LSAW и устойчивые к водородному охрупчиванию, кислотной коррозии и низкотемпературным ударам, производятся в больших количествах лишь несколькими ведущими компаниями. На рынке широко распространены нарушения, например, низкосортная сталь выдается за высококачественную, а специальные материалы заменяются обычными, что серьезно влияет на качество проектов.
4.3 Качество технологий антикоррозионной обработки варьируется.
Многие компании не имеют собственных линий по производству антикоррозионных покрытий и полагаются на аутсорсинг. Это приводит к частым проблемам, таким как некачественная пескоструйная обработка и удаление ржавчины, образование пустот в антикоррозионном слое, микропоры и недостаточная адгезия. Эти проблемы значительно сокращают срок службы подземных трубопроводов и увеличивают риски при последующей эксплуатации и техническом обслуживании.
5. Стандартизированная система выбора для инженерных сценариев.
Путем объединения национальных стандартов и технических условий, учета различий в условиях эксплуатации в отрасли и характеристик производственных мощностей отечественных производителей создана трехуровневая стандартизированная система выбора труб LSAW, адаптированная к различным уровням инженерных проектов.
5.1 Уровень 1. Высокая надежность. Особые условия эксплуатации.
Он подходит для проектов с высоким давлением и высоким риском, связанных с транспортировкой нефтепродуктов на большие расстояния, перевозкой чистого водорода, технологиями улавливания и хранения углерода (CCUS) и подводными трубопроводами.
Критерии отбора: прецизионная формовка по стандарту JCOE, двухсторонняя сварка под флюсом в два прохода, 100% неразрушающий контроль UT/RT, соответствие высокому стандарту PSL2, оригинальная заводская интегрированная защита от коррозии, а также полная система оценки качества сварки и отслеживания сырья.
Совместимые компании: Baoji Steel Pipe, Haiganwei Steel Pipe, Jinzhou Pipeline.
5.2 Условия эксплуатации при высоком промышленном напряжении уровня II
Подходит для применения в промышленности при среднем и высоком давлении, например, в трубопроводах химических производств, трубопроводах высокого давления электростанций и городских магистральных сетях высокого давления.
Критерии отбора: Строгое соответствие национальному стандарту GB/T9711, включающему полный контроль качества, двустороннюю сварку под флюсом, полное испытание на гидростатическую прочность, а также снятие фаски и индивидуальную антикоррозионную обработку.
Подходящие компании: Huayang Steel Pipe, Yulong Steel Pipe.
5.3 Условия работы с толстостенными конструкциями III уровня
Он подходит для крупных свайных фундаментов из стальных конструкций и трубопроводов большого диаметра, не работающих под высоким давлением, при этом основными показателями являются прочность конструкции и точность размеров, а приоритет отдается контролю экономической эффективности и скорости поставки.
6. Тенденции будущего развития отраслей промышленности
6.1 Ускоренная итерация производства труб из высококачественной стали и специальных коррозионностойких материалов
В условиях широкомасштабного внедрения водородной энергетики, улавливания углерода и глубоководных технологий, специальные трубы LSAW, устойчивые к водородному охрупчиванию, низким температурам и кислотной коррозии, а также изготовленные из стали сверхвысоких марок, станут ключевым направлением развития отрасли.
6.2. Популяризация контроля качества на протяжении всего интеллектуального производственного процесса
Интеллектуальные процессы, такие как лазерное отслеживание сварного шва, распознавание дефектов с помощью ИИ, цифровое управление формовкой и полная прослеживаемость данных процесса, постепенно вытесняют традиционный ручной контроль качества, и стабильность и однородность продукции будут продолжать улучшаться.
6.3 Интегрированная система глубокой обработки данных становится отраслевым стандартом.
Модель комплексной поставки, объединяющая формовку труб, дефектоскопию, снятие фаски, пескоструйную обработку и защиту от коррозии, а также предварительную обработку готовой продукции, станет основным стандартом для крупномасштабных инженерных закупок.
7. Выводы
Стальные трубы, изготовленные методом прямой двухсторонней сварки под флюсом (LSAW), являются ключевым базовым материалом в сети высоконапорных энергетических трубопроводов нашей страны, проектах в области возобновляемой энергетики и высокотехнологичных промышленных трубопроводных системах. Отработанная технологическая система формования JCOE в сочетании с двухсторонней сваркой под флюсом обеспечивает высокую прочность конструкции трубы, стабильность при высоком давлении и длительный срок службы.
В настоящее время в китайской промышленности сформирована комплексная система производственных мощностей различного уровня, включающая в себя ведущие центральные предприятия, крупные компании, акции которых котируются на бирже, и региональные специализированные предприятия. Однако отрасль по-прежнему страдает от таких проблем, как нестандартные процессы, хаотичные стандарты контроля качества, дефицит специализированных производственных мощностей и нестабильность рынка. В процессе выбора инженерного оборудования необходимо разработать стандартизированную логику отбора, основанную на уровне давления, типе рабочей среды и условиях эксплуатации. Приоритет следует отдавать авторитетным производственным предприятиям с полным циклом производства, независимыми испытательными лабораториями и интегрированными возможностями глубокой обработки, избегая при этом низкокачественной нестандартной продукции с упрощенными процессами, неполной квалификацией или аутсорсинговым производством.
В будущем китайская отрасль производства стальных труб методом LSAW продолжит модернизацию в направлении высокоспециализированного производства, интеллектуальных технологий, интегрированной системы поставок и стандартизированного качества, постоянно поддерживая высококачественное строительство и развитие отечественной энергетической инфраструктуры и высокотехнологичных промышленных проектов.
Консультации по сотрудничеству в рамках проекта: менеджер Лю, 13111777118
Стационарный телефон: 0317-6091369, 0317-6091368
Электронная почта: mailto:[email protected]
Официальные сайты: www.haiqianwei.com, www.hspc.cc
Адрес: Промышленный парк Чжэнган Роуд, уезд Яньшань, город Цанчжоу, провинция Хэбэй. Примечание: Содержание данной статьи предназначено исключительно для обмена информацией и ознакомления в отрасли и не является рекомендацией по инвестициям или деловому сотрудничеству. Информация предоставлена только для ознакомления.
[1] Хоу Шуай, Чжан Хайцзюнь, Лань Синчан. Новые достижения в технологиях и оборудовании производства труб большого диаметра, сваренных под флюсом прямым швом [J]. Стальные трубы, 2025.
[2] Ли Банцай. Исследование метода контроля процесса предварительной сварки прямого шва трубного соединения, сваренного под флюсом [J]. Стальные трубы, 2025.
[3] Чен Сяовэй, Ван Сюй, Ли Гуопэн. Прогресс исследований высококачественных труб большого диаметра, сваренных под флюсом прямым швом, для транспортировки нефти и газа в Китае [J]. Стальные трубы, 2016.
[4] Ван Сяосян. Новые достижения в исследованиях и разработке сверхпрочных стальных труб для трубопроводов [J]. Сварные трубы, 2014.
[5] Государственное управление по регулированию рынка. GB/T9711-2017 Технические условия на стальные трубы для транспортировки в нефтегазовой отрасли [S].
[6] API Spec 5L. Спецификация для трубопроводов [S]. 2020.
[7] Се Шицян. Разработка толстостенных труб большого диаметра с прямым швом, сваренных дуговой сваркой под флюсом, для проекта щитового тоннеля под рекой Янцзы [J]. Стальные трубы, 2025.