Критический анализ ГОСТ Р 55601-2013 «Аппараты теплообменные и аппараты воздушного охлаждения. Крепление труб в трубных решетках. Общие технические требования».
Хотелось бы изложить свое и моих коллег твердое и четко сформировавшееся мнение о ГОСТ Р 55601-2013. Это стандарт несет, на мой взгляд, очень много вреда реальному производству.
Во всем цивилизованном мире и, у нас в стране, развальцовка труб производится с контролем крутящего момента. Вопрос состоит только в том, КАК определить правильный крутящий момент.
Во всех странах, начиная с середины прошлого века, это делается очень просто и понятно. Измеряются всего три параметра:
- фактические внутренние диаметры нескольких (как правило, пяти) отверстий трубной решетки;
- фактические наружные диаметры соответствующего количества труб;
- фактические диаметры соответствующего количества отверстий трубной решетки.
Эти данные заносятся в таблицу. Для каждой пары «отверстие трубной решетки – труба» производятся простейшие арифметические вычисления расчетного внутреннего диаметра после развальцовки. Суть этих вычислений способен запомнить даже первоклассник:
Внутренний диаметр после развальцовки включает в себя три слагаемых: внутренний диаметр трубы до развальцовки + диаметральный зазор между трубой и трубной решеткой + удвоенный заданный процент утонения стенки трубы. Для большинства материалов труб, используемых в химическом машиностроении (углеродистая и нержавеющая сталь), процент утонения стенки трубы составляет 4 – 6% по данным всех зарубежных источников. Несколько особняком стоят медь и алюминий, но и для них эти проценты давно определены.
Эта простейшая формула, используемая повсеместно в индустриально развитых странах мира, выглядит следующим образом:
D' = Dо + D + 2 х (%) х S, где
D' - расчетный внутренний диаметр трубы после развальцовки;
Dо - внутренний диаметр трубы до развальцовки;
D - диаметральный зазор между отверстием в трубной решетке и трубой:
D = Dотв - Dн, где Dотв – диаметр отверстия, Dн – наружный диаметр трубы;
(%) – процент утонения стенки трубы;
S - толщина стенки трубы.
Полученные расчетные внутренние диаметры труб после развальцовки заносятся в таблицу. Остается лишь методом последовательных приближений (таких приближений бывает, как правило, не более трех – четырех) получить внутренний диаметр, соответствующий расчетному. После этого сама величина момента, выраженная в числовом значении, никого не интересует вообще. Важно только, чтобы вальцовочный привод (пневматический или электрический) обеспечивал ПОВТОРЯЕМОСТЬ результата. Речь идет о ПОВТОРЯЕМОСТИ крутящего момента, а не о повторяемости внутреннего диаметра. Одинаковые внутренние диаметры будут только в том случае, если все три измеренных параметра были для этих соединений совершенно одинаковые. Если же параметры для каждого соединения хоть сколько-нибудь отличались друг от друга (как в подавляющем большинстве случаев и бывает), то и внутренние диаметры труб будут различными. Но все трубы, попросту говоря, будут закреплены с одинаковым усилием.
Цифровые значения крутящего момента, упоминаемые в различных зарубежных таблицах и в калькуляторах на сайтах (например, польской фирмы Krais), используются только для того, чтобы выбрать правильный привод.
Что же мы имеем в нашем ГОСТе?
Сначала из таблицы № 10 берется ориентировочный крутящий момент. Как он может браться без учета конструктивных особенностей вальцовки, фактического предела текучести материала конкретной трубы? Неужели перечень марок cталей труб, применяемых в химическом машиностроении, ограничивается пятью наименованиями, приведенными в таблице И.1?! Разве не отличаются реальные механические характеристики труб одной и той же марки стали, но из разных поставок? Отличаются, и порою существенно!
Затем предлагается: «… на блоке контроля развальцовочной установки установить этот самый выбранный крутящий момент».
На каком блоке управления? Что, вся страна у нас вальцует волгоградскими электрическими МЭРами, где на цифровой дисплей выводятся значения крутящего момента в кгм?! Их за всю историю существования «ВНИИПТХИМНЕФТЕАППАРАТУРЫ» и «Техремэкса» с 1966 года (т.е., за 52 года) выпущено, по их же заявлению на сайте, около 280 штук, большая часть из которых давно приказала долго жить! А вот наших пневматических машин с контролем крутящего момента поставлено на предприятия России более 11 тысяч штук. Из них тринадцать видов пневматических машин и три вида электрических. Это примерно в 40 раз больше! Ни на одной нашей и ни на одной зарубежной пневматической машине нет ни блока управления, ни задатчика конкретного крутящего момента. Есть только возможность уменьшать и увеличивать крутящий момент и обеспечивать высокоточную повторяемость значения выбранного момента. Именно такие машины и используются на абсолютном большинстве предприятий России и за рубежом. Так подо что и под кого написан этот ГОСТ?!
Дальше – больше… С этим самым выбранным крутящим моментом производится развальцовка 10 произвольно выбранных соединений. Измеряются внутренние диаметры труб после развальцовки, рассчитывается среднее значение диаметров после развальцовки, и это значение сравнивается с расчетным из таблицы 12 ГОСТа. Крутящий момент считается правильным, если средний измеренный внутренний диаметр совпадает с средним расчетным. Тогда получается, что, если нам по этому ГОСТу заранее известны минимальные, максимальные и средние значения внутреннего диаметра после развальцовки, то вообще не надо «городить огород»! Достаточно обыкновенными шайбами выставить ограничение перемещения веретена вальцовки, обеспечив выход роликов на средний диаметр. И все! И никакие крутящие моменты не нужны! Все внутренние диаметры будут получаться одинаковыми до сотых миллиметра и полностью соответствовать требованиям этого ГОСТа. В этом ярчайший пример абсурдности данного документа!
Все это вместе напоминает «среднюю температуру по палате».
Количество, дипломатично выражаясь, неточностей и непонятностей в этом ГОСТе весьма и весьма значительное. Вот только некоторые из них:
- в п. 10.2.1 указывается: «Негерметичность соединения следует исправлять однократной повторной развальцовкой. Для соединений с канавками вторая развальцовка проводится крутящим моментом, уменьшенным в два раза…». Но совершенно очевидно, что при уменьшении крутящего момента в два раза вальцовочная машина просто обязана незамедлительно останавливаться сразу же после появления нагрузки, не проделав никакой работы по подвальцовке труб.
- на рисунке 6 внятно, крупно и однозначно нарисованы трапецеидальные канавки с фаской 30 градусов, а в пункте 6.8.3. написано «Допускаются канавки трапецеидальной формы». Зачем в канавке глубиной 0,5 мм делать фаску? Тем более, что в том же пункте говорится следующее: «Радиус скругления внутренних углов канавок – не более 0,5 мм». Радиус не более 0,5 мм на глубине канавки 0,5 мм?! Про какие фаски 30 градусов тут может идти речь?!
- в п. 7.3.3.6 приводятся конкретные расчетные длины роликов вальцовок в зависимости от наружных диаметров труб. Во-первых, не понятно, что такое «расчетные длины», а, во‑вторых, все мировые производители (и мы не исключение) делают для одних и тех же типоразмеров труб вальцовки с разными длинами роликов.
- на рисунке 6 представлен отдельный «Тип развальцовки» Р5 с девятью микроканавками R=0,2 и глубиной 0,2 мм. Звоню разработчикам (точнее, «наследнику» разработчиков) в Волгоград и спрашиваю: «Скажите, а Вы когда-нибудь видели инструмент для нарезания этих микроканавок?” Отвечают: «Нет.» Спрашиваю: «А Вы когда ни будь слышали о том, что кто-то их хоть раз применял?» Отвечают: «Нет.» Может быть, у Вас есть информация об их успешном использованием за рубежом? Отвечают: «Нет.» Так зачем они включены в ГОСТ? В ответ - тишина…
Из технического любопытства и из принципа мы научились делать канавочники со вставными японскими твердосплавными пластинами, имеющими именно такой профиль, как указано на рисунке 6 этого ГОСТа (могу такой резец показать всем вживую). Мы изготовили образцы соединений с гладкими отверстиями трубной решетки и с девятью микроканавками. Провели самые тщательные сравнительные испытания и убедились в том, что толку от этих микроканавок - ноль!
Можно долго продолжать перечень таких удивительных чудаковатостей в этом ГОСТе.
Но самой удивительной «особенностью» (в кавычках) этого ГОСТа является то, что в нем шесть раз ( в. п.п. 4.5; 4.7; 4.8; 6.6; 7.3.1.8 и приложении Б. п.Б.1) использован термин «специализированная технологическая организация». Эта самая «специализированная технологическая организация» наделена такими исключительными полномочиями по «согласованию, утверждению и разрешению», что без нее никакому предприятию нефтехимической промышленности и химического машиностроения, ну, никак не обойтись, И её, как говорится, и «на кривой козе не объехать» …
Первое, что пришло в голову, – запросить у разработчика и «зачинщика» этого ГОСТа – ПАО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» разъяснить значение этого термина, о котором невозможно ничего найти ни в одной энциклопедии и ни в одном ГОСТе, а заодно узнать может ли быть отнесен к числу таковых наш Научно производственный учебный технологический центр СПбГМТУ, который 35 лет работает строго по тематике указанного ГОСТа, имеет в своем составе около 100 человек (в том числе и с учеными степенями и званиями) и поставляет свою продукцию более чем на 4600 предприятий России, а также экспортирует ее в 46 стран мира?
Ответ не заставил себя ждать. «ПАО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» не имеет ни права, ни соответствующих компетенций для ответа на вопросы, заданные в Вашем письме. Эти вопросы находятся в ведении Ростехрегулирования.»
Хорошо. Обращаемся к значащемуся первым в списке разработчиком указанного ГОСТа ВНИИНМАШ Росстандарта. Обращаться, правда, пришлось трижды с нарастающей эмоциональной составляющей. В конце концов, ответ все-таки был получен:
«В ответ на Ваш запрос от 22.08.2018 № 959/490-07 сообщаем следующее.
Прежде всего, приносим извинения за задержку с ответом. Не отрицаем, что ГОСТ Р 55601-2013 «Аппараты теплообменные и аппараты воздушного охлаждения. Крепление труб в трубных решетках. Общие технические требования» (далее – ГОСТ Р 55601-2013) требует актуализации.
Будем признательны, если Вы найдете возможность подготовить и направить нам и одновременно в профильный технический комитет по стандартизации «Нефтяная и газовая промышленность» (ТК 023) конкретные предложения по внесению изменений в указанный стандарт. Это позволит инициировать включение разработки проекта изменений в план работы ТК 023, привести стандарт в соответствие с лучшими практиками и заодно дать более точное определение понятию «специализированная технологическая организация».
Сожалеем, что не можем откликнуться на Вашу просьбу. Институт не имеет полномочий для подготовки официальных уведомлений об отнесении, как Вашей организации, так и других заинтересованных лиц к числу специализированных технологических организаций».
Занавес…
Итог: две организации разработавшие указанный ГОСТ, не могут дать определение термину, упоминаемому в этом ГОСТе 6 раз, не могут и не считают себя вправе определять, какие организации подпадают под определение «специализированной технологической организации». Но при этом одна из них, действуя как именно такая организация, собирает со всех Вас вполне реальные деньги за стандартный комплект незамысловатых (а местами – более, чем сомнительных!) «документов»!
В конце ГОСТа есть раздел «Библиография». В этом разделе под пунктом 6 значится СТО 00220368-018-2010, в котором есть замечательное Приложение А (обязательное). Именно обязательное! Приложение называется «Перечень аттестационных центров». Как думаете, как много центров в этом «Перечне»? Правильно! Один! "ВНИИПТхимнефтеаппаратуры". Это именно та первая организация, которая сообщила мне официальным письмом, что «…не имеет ни права, ни соответствующих компетенций…».
Подводя итог всему изложенному, хотел бы сказать, что тщательное соблюдение этого ГОСТа гарантирует, что законопослушный исполнитель получит заведомо неоптимальный результат. Может возникнуть вопрос: «А если все неправильно, то почему же теплообменники работают?». Они работают, в основном, по трем причинам. Первая: на Ваших предприятиях в большинстве случаев соединения труб комбинированные («сварка + вальцовка»), и сварка скрывает все огрехи неправильной вальцовки. Вторая: вынужденная подвальцовка после обнаружения протечек - дело обычное (только никто в здравом уме эту подвальцовку «половинным» моментом не производит!). И третья (и, наверное, самая главная): мало, кто в реальности работает по этому ГОСТу, следуя ему, когда это потребуется, только в отчетных бумагах - исключительно для проверяющих.
Особо хочу акцентировать внимание на том, что самым главным и вопиющим положением этого ГОСТа является тот факт, что расчет внутреннего диаметра трубы после развальцовки определяется не исходя из ФАКТИЧЕСКИХ наружного и внутреннего диаметра трубы и ФАКТИЧЕСКОГО диаметра отверстия трубной решетки под эту конкретную трубу (как это делается во всем цивилизованном мире!). Вместо этого по формулам приложения А (обязательного) используются НОМИНАЛЬНЫЕ наружные и внутренний диаметры, толщина стенки трубы и поля допусков этих параметров. Проще говоря, Вы еще не купили трубы и не знаете, будут они «плюсовые» или «минусовые», но Вам уже сообщают, какой должен быть диаметр после развальцовки. Это не укладывается в голове…
Долго мучаясь вопросом, как могли люди, с которыми я был реально дружен и к которым относился с глубочайшим уважением и почтением более 35 лет, в далеком 1974 году «родить» первую версию ОСТа, ставшего фундаментальной основой теперешнего ГОСТа 55601-2013. Никто из них уже давно не работает во «ВНИИПТХИМНЕФТЕАППАРАТУРЫ». Но я позвонил одному из авторов первой версии - своему доброму приятелю Кагану Валерию Львовичу - и спросил его: «Как так могло получиться?». Он, не задумываясь, сразу же подтвердил, что нынешний ГОСТ никуда не годится и рассказал историю появления на свет этого технологического опуса. В 1974 году сотрудники «ВНИИПТХИМНЕФТЕАППАРАТУРЫ» подготовили первую версию ОСТа на базе лучших зарубежных прототипов. В институт с инспекцией приехал заместитель министра Химического и нефтяного машиностроения, курирующий институт. Он внимательно посмотрел предложенную версию и сказал, что это не то, что нужно советскому производству: зачем рабочий будет что-то вычислять и, главное, как потом проверить, правильно ли он все сделал, если диаметры будут разные?! Замминистра потребовал в кратчайший срок разработать такой ОСТ, по которому вальцовщику «Иванову» будет сразу понятно, в каких пределах должен получиться внутренний диаметр после развальцовки, а контролеру «Сидорову» легко проверить нутромером полученный результат. Понятное дело, что в те времена задание «партии и правительства» было выполнено и выполнено в срок. Иначе и быть не могло! А эта история, рассказанная Валерием Львовичем, расставила все на свои места…
Но теперь, по прошествии 44 лет, ситуацию уже пора исправлять. Указанный ГОСТ требует не «актуализации», а незамедлительного создания вместо него совершенно нового стандарта, основанного на здравом смысле и мировом опыте.
И.Л. Кузнецов, канд. техн. наук, доцент, руководитель Научно-производственного учебного технологического центра СПбГМТУ (Санкт-Петербургский государственный морской технический университет)
Календарь событий
