Национальные стандарты, оборудование и инструмент для теплообменных аппаратов от «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» и «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ»

АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» и ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» представляет механикам нефтегазовой и химической отраслям свои разработки: национальные стандарты, стандарты организации, современный развальцовочный инструмент, электрические машины отечественного производства для развальцовки и торцовки труб, гидравлические безупорные системы для симметричной тарированной затяжки резьбовых соединений, а также аттестацию специалистов, технологии для изготовления и ремонта кожухотрубчатых теплообменных аппаратов и аппаратов воздушного охлаждения (АВО).

Заместитель генерального директора

по развитию и общим вопросам

АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры»                                        Л. С. Щелкунов

 

Главный инженер проектов по ЦФО и СНГ

ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ»                                                          В.Е. Киктев

Всесоюзному (сейчас Всероссийскому) научно-исследовательскому и проектному институту технологии химического и нефтяного аппаратостроения (АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры») в феврале 2024г исполнилось 60 лет.

АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры», созданный как проектно-технологический институт, начиная с 1966 года стал головной технологической организацией по сборочно-сварочному производству и термообработке сварных конструкций в отрасли химического и нефтяного машиностроения.

Институтом разработаны и внедрены на предприятиях химического и нефтяного машиностроения более 120 ГОСТов, ОСТов и руководящих нормативно-технических документов по основным процессам сборки, контроля качества сварных соединений, термообработки, крепления труб в трубных решетках, затяжки резьбовых соединений и др., большинство из которых согласованы с Ростехнадзором.

Данные нормативные документы, широко применяются в России в настоящее время и регламентируют основные процессы изготовления аппаратов.

Все эти руководящие материалы обеспечивают применение единых технологических решений в процессе производства, способствуют повышению его технического уровня.

АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» является членом технического комитета ТК 023 «Нефтяная и газовая промышленность» (ТК Росстандарта).

АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» является членом ПК 12/ТК 023 «Оборудование, технологические блоки, работающие под давлением в нефтяной и газовой промышленности». Разрабатывает национальные стандарты в рамках вышеуказанных ПК и ТК.

АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» является зарегистрированным участником Института нефтегазовых технологических инициатив (АНО «ИНТИ»), в т.ч в комитете по сосудам и аппаратам, работающих под давлением.

Во всех этих технических комитетах АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» проводит экспертизу принимаемых стандартов (ГОСТ, ГОСТ Р, СТО и т.д.)

Деятельность АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры»

АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры», как головная технологическая организация по креплению труб в трубных решетках теплообменных аппаратов и затяжке резьбовых соединений в отраслях химического и нефтегазового машиностроения, разрабатывает и обеспечивает предприятия отрасли нормативными документами, является разработчиком ГОСТ Р 55601-2013 «Аппараты теплообменные и аппараты воздушного охлаждения. Крепление труб в трубных решетках. Общие технические требования», обучает и аттестует специалистов, ответственных за развальцовку труб в трубных решетках, а также, аттестует технологию и оборудование для развальцовки. Действующие правила (ГОСТ Р 55601–2013, ГОСТ 31842–2012, ТУ 3612–023–00220302–01, ТУ–3612– 024–00220302–02, СТО 00220368– 014–2009, СТО 00220368–018–2010) требуют проведения аттестации специалистов, технологии и оборудования для развальцовки труб. АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» оформляет:

• письма–разрешения на отступление от нормативных документов по креплению труб в трубных решетках;

• письма–рекомендации по технологии крепления труб в трубных решетках.

АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» разрабатывает и согласовывает в соответствии с требованиями указанных выше нормативных документов:

• технологические инструкции по развальцовке труб;

• положения об инженере, ответственном за крепление труб в теплообменных аппаратах.

ООО «Компания «Уралстройкомплектация» заказывает теплообменную аппаратуру для ООО «Газпром добыча Астрахань», ООО «Газпром добыча Оренбург», ООО «Газпром добыча Сургут», ООО «Газпром добыча Надым» и других предприятий у ОАО «Уралтехнострой–Туймазыхиммаш», ОАО «Борхиммаш», Бугульминский машиностроительный завод ПАО «Татнефть», ООО «Курганхиммаш», ООО «Бормаш», АО «ВЗМЭО» и многих других. ООО «Компания «Уралстройкомплектация» в обязательном порядке требует от поставщиков теплообменной аппаратуры аттестации специалистов, технологии и оборудования для развальцовки труб. Из наработанной таким образом практики, ООО «Компания «Уралстройкомплектация» уверена, что это несомненно является дополнительной гарантией качества, поставляемого данными предприятиями теплообменного оборудования.

Процесс развальцовки труб в трубных решетках теплообменных аппаратов – один из важнейших этапов технологических процессов изготовления и ремонта теплообменных аппаратов. Его качество напрямую влияет на срок службы, надежность и безопасность эксплуатации этих аппаратов.

Достижение необходимого контактного давления в соединении трубы и трубной решетки и обеспечение герметичности соединения при эксплуатации в требуемом диапазоне рабочих давлений и температур – главные условия длительной, безотказной работы аппаратов. Правильный выбор технологического оборудования и инструмента при производстве работ по развальцовке труб в трубных решетках – залог проведения их на высоком техническом уровне.

Развальцовочный инструмент ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ»

Научно-производственным объединением ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» разработана и серийно выпускается широкая гамма развальцовочного инструмента для труб различных диаметров и видов конструкций вальцовочных соединений. Стабильно высокое качество деталей вальцовок обеспечивается их обработка на станках с ЧПУ с соблюдением заданной точности размеров и формы. Специальная технология термообработки позволяет достичь требуемых значений поверхностной твердости веретен и роликов.

Конструкция современного развальцовочного инструмента ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» является результатом дальнейшего развития и совершенствования конструктивных решений и технических требований, которые были заложены в СТО 00220386-015-2010 «Инструмент развальцовочный для труб диаметром 10 – 57 мм. Конструкция и размеры, разработанного институтом АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» совместно с ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» в соответствии с базовыми требованиями, СТО 00220368-015-2009, ОСТ 26-17-02-83 (Переиздание 2008 года) «Инструмент развальцовочный с принудительным охлаждением и смазкой для труб диаметром 10-57 мм» и ГОСТ Р 55601-2013.

Вальцовки ТЕХРЕМЭКС доказали свою высокую надежность и износостойкость по сравнению с аналогами.

Кроме серийного модельного ряда, Научно-производственное объединение ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» выпускает развальцовочный инструмент по специальным техническим заданиям.

Типы конструкций развальцовочного инструмента

Вальцовка для труб типа Б. Этот тип вальцовок выпускается для самых распространенных типоразмеров труб. Конструкция выполнена по принципу минимальной достаточности, то есть рассчитана на один пояс развальцовки плюс отступ от сварного шва при необходимости. Увеличенная конусность веретена (1:20) позволят за меньшее количество оборотов достигнуть необходимой раздачи. Это самый производительный тип инструмента, в т.ч. среди аналогов, что немаловажно, когда есть необходимость развальцевать несколько сотен концов труб в смену. Вальцовка труб при использовании этого типа инструмента высокопроизводительна. Вальцовки для труб БР с регулируемой глубиной вальцевания предназначены для закрепления труб с внутренним диаметром от 12мм до 46 мм. Это самый распространенный тип вальцовки. Данный тип инструмента имеет более длинный ролик и увеличенную глубину вальцевания. Для большинства типоразмеров глубина рассчитана на два пояса развальцовки. Конструкция вальцовок БУ аналогична БР. Главное отличие – увеличенная глубина вальцевания. Серийно выпускается инструмент различной глубины.  Во время работы развальцовочный инструмент сильно нагревается, что приводит к преждевременному выходу из строя по причине разрушения поверхностного слоя роликов и веретена. Вальцовка АР является примером импортоопережения. Для этого типа применяется принудительное охлаждение воздушно-эмульсионной смесью, которая приготавливается специальными блоками охлаждения и смазки установок МЭР-11М и МЭР-16М, производства ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ». Эта воздушно-эмульсионная смесь подается через узел внутрь корпуса инструмента непосредственно в зону трения веретена и роликов.

Для развальцовки труб в аппаратах воздушного охлаждения (АВО) внутри камеры используются неохлаждаемые вальцовки с регулируемой глубиной развальцовки типа Б-АВО, у которых во время работы обойма упирается во внешнюю поверхность камеры, а корпус с роликами подается через отверстие в зону развальцовки. Разработаны и серийно выпускаются вальцовки тип БУ для закрепления труб с внутренним диаметром от 12 мм до 28 мм и глубиной камеры от 200 до 300 мм.

В случае комбинированных соединений, для которых приварка труб к трубной решетке должна предшествовать развальцовке, необходимо обеспечить равномерное прилегание наружной поверхности трубы к краю отверстия трубной решетки. Для обеспечения этого требования перед сваркой следует произвести коническую развальцовку трубы вальцовкой КВ (без применения смазки) до соприкосновения наружной поверхности трубы с краем трубного отверстия. Вальцовка КВ имеет более высокотехнологичную конструкцию, по сравнению с аналогами других производителей.

Тип Б

Тип АР

Тип КВ

Электрические развальцовочные установки и машины серии МЭР

Электрические развальцовочные машины - наиболее эффективное оборудование для развальцовки труб в кожухотрубчатых теплообменниках и аппаратах воздушного охлаждения. Они обладают наибольшей производительностью, долговечностью и наивысшей точностью отработки заданного крутящего момента.

Электрические вальцовочные машины серии МЭР производятся десятки лет. Выпущены сотни машин, которые хорошо зарекомендовали себя практически на всех крупнейших предприятиях отрасли, занимающихся изготовлением и ремонтом теплообменной аппаратуры. Практически на всех крупнейших предприятиях отрасли. Это основа парка среди аналогичного оборудования.

За годы производства происходила их постепенная модернизация и совершенствование. В настоящее время предприятием ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» разработана и производится целая линейка электрических вальцовочных машин и установок с учетом потребностей и особенностей различных производств и конструкций производимой теплообменной аппаратуры, начиная со стационарных установок МЭР-11М для крупных производств и заканчивая ручными машинами МЭР-16М-4 для небольших ремонтных предприятий.

Современные электрические вальцовочные машины серии МЭР имеют высокую стабильность отключения по достижению заданного крутящего момента, что обеспечивает равномерность остаточного контактного давления между трубой и трубной решеткой. Они обладают возможностями визуализации процесса развальцовки и паспортизации достигнутых крутящих моментов при подключении ноутбука с установленным соответствующим программным обеспечением, что может служить доказательством соблюдения технологии развальцовки при приемке аппаратов. Установки и машины серии МЭР оборудованы четырехстрочным цифровым дисплеем для задания и отображения режимов и параметров   процесса развальцовки, чтения архива данных по развальцовке каждого соединения. На данных установках, благодаря установке частотного преобразователя в системе управления, происходит автоматический выбор оптимальной скорости развальцовки в зависимости от нагрузки, что ускоряет технологический процесс развальцовки и защищает оборудование от перегрузок, связанных с ошибочными действиями оператора.

Рассмотрим подробнее некоторые последние высокотехнологичные образцы оборудования для развальцовки ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ».

Установка для развальцовки труб МЭР-11М

Предназначена для развальцовки труб наружным диаметром от 16 до 63 мм. Наибольший внутренний диаметр теплообменного аппарата, развальцовываемого без перемещения установки, 1900 мм. Вертикальное и горизонтальное перемещения мотор-редуктора главного привода механизированы.

Электронная система управления развальцовкой организует цикл развальцовки: пуск двигателя, отработка до заданного крутящего момента, остановка, реверсивное включение. В автоматическом режиме циклы повторяются. Продолжительность паузы между циклами может регулироваться. 

Также, блок управления организует автоматический оптимальный режим охлаждения: автоматическое включение подачи воздушно-эмульсионной смеси после достижения 2/3 заданного значения крутящего момента; отключение - после начала реверса.

Блок охлаждения и смазки, поставляемый в качестве дополнительного оснащения, работает от пневмосети, приготавливает воздушно-эмульсионную смесь, которая подается непосредственно в зону развальцовки автоматически после достижения заданного крутящего момента, что исключает распыление вне трубы и облегчает условия труда. Смазывание, охлаждение и выдувание продуктов износа производится в процессе работы автоматически. В качестве развальцовочного инструмента, при использовании блока охлаждения, применяются вальцовки типа АР.

Не имеющая аналогов конструкция рамы установки, на которой смонтированы все основные узлы и агрегаты, а также максимальный уровень механизации и автоматизации производственных процессов позволяет оператору выполнять большие объемы работ по развальцовке на крупных теплообменных аппаратах в минимальные сроки. Это делает данную установку незаменимой на крупных машиностроительных предприятиях отрасли. Установка МЭР-11М является одним из примеров импортоопережения. Как правило, эксплуатируется в трехсменном режиме в течение многих лет.

Передвижная установка для развальцовки для труб МЭР-16М

Благодаря удобной компактной стойке на колесном шасси, на которой располагаются основные узлы установок, а также высокой производительности, идеально подходит как для крупных изготовителей теплообменных аппаратов, так и для ремонтных производств нефтехимического комплекса. Предназначена для развальцовки труб наружным диаметром от 16 до 38 мм, при этом наибольший внутренний диаметр теплообменного аппарата, развальцовываемого без перемещения установки, достигает 1500 мм.

Электронная система управления развальцовкой, аналогичная установке МЭР-11М, организует цикл развальцовки: пуск двигателя, отработка до заданного крутящего момента, остановка, реверсивное включение. В автоматическом режиме циклы повторяются. Продолжительность паузы между циклами может регулироваться. Как правило, эксплуатируется в трехсменном режиме в течение многих лет.

Машина для развальцовки труб МЭР-16М-2

Предназначена, преимущественно, для осуществления ремонта теплообменных аппаратов и АВО с трубами наружным диаметром от 12 до 25х3 мм. Машина удобна в работе благодаря дополнительной рукоятке с пластиковой ручкой, компенсирующей реактивный крутящий момент.

Эргономичность, безопасность, малый вес, возможность работы в стесненных условиях, низкий уровень шума, цикл развальцовки с точной отработкой до заданного крутящего момента, организуемый электронной системой управления, делает эту машину удачной альтернативой пневматическим вальцовочным приводам.

УСТАНОВКА ДЛЯ ТОРЦЕВАНИЯ И ВЫСВЕРЛИВАНИЯ ТРУБ МЭТ-2

Предназначена для торцевания и высверливания труб диаметром 10-38 мм, толщиной стенки 1-3,5 мм и удаления сварных швов в комбинированных (сварка с развальцовкой) соединениях. Может использоваться для нарезания канавок и обработки отверстий шариковым раскатником, для зачистки внутренней поверхности трубы на длине равной двойной толщине трубной решетки, а также, отверстий в трубных решетках, для отрезки труб за плоскостью трубной решетки.

Наибольший внутренний диаметр теплообменного аппарата, обрабатываемого без перемещения установки до, 1400 мм

Блок охлаждения и смазки обеспечивает оптимальный режим охлаждения инструмента.

Система управления мотор-редуктором позволяет подобрать оптимальную скорость резания углеродистых, нержавеющих труб и труб из цветных металлов.  Максимальная скорость оборотов - 504 об/мин.

Каретка с закрепленным мотор-редуктором главного привода, перемещается по вертикальной раме с помощью цепного привода, приводимого червячным мотор-редуктором, имеющим две скорости вращения: высокую и низкую. Это позволяет быстро переместить мотор-редуктор главного привода на нужный участок и затем произвести точное позиционирование.

Конструкция установки МЭТ-2 не имеет аналогов в мире. Установка применяется, в том числе, на предприятиях: ООО «Томскнефтехим», ООО «Газпром нефтехим Салават», ОАО «Волгограднефтемаш» (МЭТ–2 эксплуатируются там зачастую в 3–х сменном режиме) и многих других. На предприятиях, эксплуатирующих установку МЭТ-2, дорожат высоким качеством ее исполнения, надежностью, качеством обработки, долговечностью, кратно отличающейся производительностью, а также кардинальной экономией инструмента. Это обеспечивается непрерывной автоматической подачей воздушно-эмульсионной смеси (или воздуха) в зону резания.

Прогрессивные методы затяжки резьбовых соединений с применением опорных шлицевых шайб и гаек-механических натяжителей при изготовлении сосудов и аппаратов

Существует стандартный набор способов затягивать и ослаблять резьбовые соединения. Применения ударных ключей не позволяет гарантированно герметизировать фланцевое соединение. Как правило, после нагружения во время испытания, требуется подтяжка. В случае использования данного метода, мы рассматриваем эволюцию выбора оптимальных приемов для конкретных ситуаций.

Фланцевое соединение с примером применения опорных шлицевых шайб при ремонте сосудов и аппаратов на Волгоградском НПЗ подробно рассматривали в номере журнала 2/58 июнь 2022 г., стр. 18-19. С учетом положительного эффекта, принято решение дополнить шайбы гайками-механическими натяжителями, чтобы компенсировать тепловой удар первого ряда сырьевых теплообменников установки гидроочистки дизельного топлива. Рабочие условии устройств для резьбового крепежа М90х3 составляют: температура применения до 570˚С, с давлением в аппарате до 12 МПа.

В настоящей статье рассмотрели пример применения прогрессивной безупорной технологии затяжки резьбовых соединений с использованием гаек-механических натяжителей М90х3 на Волгоградском НПЗ.

Вышеуказанные технологии нашли свое отражение в стандарте СТО 0022368-023-2015 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы затяжки резьбовых соединений», разработанном АО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» совместно с ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ».

Принцип работы безупорной технологии затяжки резьбовых соединений с применением гаек-механических натяжителей.

Принципиальная схема работы гайки – механического натяжителя.

1 - Внешняя вращающаяся втулка       

2 – Отжимная неподвижная втулка   

3 – Шпилька

4 – Шлицевая шайба

5 – Фланец

Принцип работы системы:

а) Шлицевая шайба (4) надевается на наружную шлицевую поверхность внутренней неподвижной втулки (2) на полную глубину.

б) Внутренняя неподвижная втулка, с надетой на неё шлицевой шайбой (4), накручивается на шпильку до плотного контакта с фланцем (5).

в) Внешняя вращающаяся втулка (1), имеющая в верхней части прямоугольные зубья зацепления, навинчивается на внутреннюю неподвижную втулку до соприкосновения со шлицевой шайбой (4).

г) Гидравлическая болтинг-машина соединяется с данной системой таким образом, чтобы шлицы внутренней неподвижной втулки (2) вошли в зацепление со шлицами внутренней неподвижной оси гидравлической болтинг-машины, а прямоугольные зубья внешней вращающейся втулки (1) вошли в зацепление с ответными зубьями ведущего вала гидравлической болтинг-машины.

д) Устанавливается необходимое предельное давление в гидросистеме, согласно таблицы перевода давления в усилие затяжки гидравлической болтинг-машины.

Рисунок 1. Трехсоставная гайка

Трехсоставная гайка (рис.1) обеспечивает высокоточное прижимное усилие без вращения шпильки, гарантирует точность нагрузки на шпильку и, как следствие, герметичность фланца.

Прижимное усилие, без вращения шпильки, позволяет предотвратить повреждение резьбы.

Гайка -механичический натяжитель – это единственная на сегодняшний день крепежная деталь, гарантирующая, что резьба на шпильке не будет повреждена при установке и снятии.  

Гайка-механичический натяжитель легко снимается без повреждения болта, что благодаря устранению необходимости замены болтов, дает большую экономию, а также обеспечивает срок службы гайки-механического натяжителя в десятки лет в самых высокотемпературных режимах использования.

Срок службы гайки-механичического натяжителя-десятки лет в самых высоко-температурных режимах использования.

Пример применения безупорной технологии затяжки резьбовых соединений с использованием гаек-механических натяжителей М90*3 на Волгоградском НПЗ.

Цикличность нагружения трубопроводов и аппаратов подразумевает знакопеременные нагрузки к фланцевым и резьбовым соединениям, создавая предпосылки разгерметизации. Для решения данной проблемы и для повышения надежности эксплуатации теплообменного оборудования и запорной арматуры с применением устройства для тарированной затяжки резьбовых соединений, на ООО «Лукойл Волгограднефтепереработка» произведено внедрение гаек-механических натяжителей М90х3 для рабочих условий: температурой до 570˚С, давлением в аппарате до 12 МПа.

В 2022 году на установке №18 гидроочистки дизельного топлива для компенсации теплового удара первого ряда сырьевых теплообменников, два фланца по 24 шпильки М90*3 каждый были оснащены гайками-механическими натяжителями. В 2023 году оснащен третий фланец. Оснащения планируются и в 2024году.

Уникальная безупорная технология затяжки резьбовых соединений ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» с применением гаек-механических натяжителей М90*3 (рис.2, 3, 4), на ООО «Лукойл-Волгограднефтепереработка» не имеет аналогов в России.

  

Рисунок 2,3,4. Безупорная технология затяжки резьбовых соединений ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» с применением гаек-механических натяжителей М90х3

Применение данной технологии бузупорной тарированной затяжки резьбовых соединений с использованием высокоточных гаек-механических натяжителей повышает надежность и качество выполнения работ по сборке кожухотрубных теплообменников высокого давления в стесненных условиях и дает дополнительное преимущество – возможность проводить подтяжку без снижения температуры. Ранее данная процедура была недоступна из-за ограничения применения любого гидравлического инструмента по температуре окружающей среды не выше 60-80˚С.

Достигнутые эффекты применения безупорной технологии   затяжки резьбовых соединений с использованиемнием гаек механических натяжителей на ООО «Лукойл-Волгограднефтепереработка».

-Снижение сроков и объемов ремонта установки №18 гидроочистки дизельного топлива;

-Герметичность процесса, отсутствие утечек, аварийных остановок, предписаний контролирующих органов.

  -Сокращение сроков ремонта и временем вывода на технологический режим установок;

  -Уменьшения объемов текущего ремонта за счет сокращения номенклатуры позиций теплообменного и специального оборудования;

-Сокращение сроков вывода установок на нормальный технологический режим за счет повышенной надежности фланцевых соединений и значительного снижения времени устранения неплотностей, выявленных во время пуска;

-Достигнут масштабный экономический эффект за счет снижения сроков капитального ремонта.

По результатам успешного внедрения безупорной технологии симметричной тарированной затяжки резьбовых соединений с применением гаек-механичеких натяжителей на ООО «Лукойл-Волгограднефтепереработка» составлен документ: «Лучшая практика нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических организаций Группы Лукойл» и данная практика рекомендована к применению в нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических организациях Группы «Лукойл».   

В рамках импортозамещения НПО ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» производит и поставляет стандартную и специальную сложную оснастку для тарированной затяжки резьбовых соединений на АО «Лукойл-Волгограднефтепереработка», АО «Волжский трубный завод», АО «Подольский машиностроительный завод», «Ленинградский металлический завод» и на многие другие предприятия машиностроительного комплекса, нефтепереработки и химической промышленности.

НПО ООО «ТЕХРЕМЭКС-ЛРТ» готово к сотрудничеству с промышленными предприятиями по всем направлениям своей деятельности!