Анатолий Строшков
Директор по маркетингу и продажам ОАО «ВСМПО»
Борис Постыляков
Менеджер по маркетингу и продажам

Анатолий Строшков

П

ромышленное производство изделий из титана и его сплавов получило стремительное развитие полвека назад исключительно ради использования уникальных свойств этого конструкционного материала при создании образцов новой военной техники. По мере возрастания объемов производства титана возможность применять его получили и другие отрасли промышленности. В настоящее время мировое потребление этого металла распределяется примерно поровну между авиакосмическим и военным сектором, с одной стороны, и остальными областями, с другой. Соответственно, ведущие западные компании, занимающиеся выпуском титановой продукции для авиакосмического сектора экономики, располагаются в США, а лидирующее положение в ее производстве для гражданских отраслей принадлежит фирмам Японии.

Борис Постыляков

    Распределение титанового проката, выпущенного в Японии в 2002 году, по отраслям-потребителям показано в таблице 1. При этом следует заметить, что структура использования титанового проката в этой стране отражает и распределение титановой продукции всего мирового неавиационного рынка. Как видно из таблицы, приоритетными областями общепромышленного потребления являются производства, где востребованы специфические природные качества титана – высокий уровень его механических свойств и коррозионной стойкости.
    Структура сортамента титанового проката Японии, выпущенного в 2002 году, показана в таблице 2. Основной продукцией японской титановой промышленности являются сварные трубы и ленточная заготовка для их изготовления – штрипс. Эти виды продукции в совокупности составляют более 40 % всего объема выпускаемого титанового проката.
    Сварные титановые трубы с начала 1970-х годов стали широко использоваться для изготовления конденсаторов турбин тепловых и атомных электростанций, работающих на морской воде, теплообменников охлаждающих систем, использующих техническую воду, опреснительных установок, теплообменных аппаратов химических производств. Изготовленные из титановых сплавов теплообменные агрегаты имеют значительные преимущества перед аналогичными изделиями из медных, медно-никелевых сплавов и коррозионно-стойких сталей, которые до настоящего времени широко используются в промышленности.


    Во-первых, титановые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью во многих агрессивных средах, в частности, в морской воде, а также в воде и паре высоких параметров (до 350^oС). Охлаждающая вода в титановых трубах практически не вызывает коррозионного и эрозионного разрушения поверхности в отличие от медных и медно-никелевых труб. Особенно явно это преимущество проявляется там, где используется охлаждающая вода под давлением. Благодаря высокой коррозионной стойкости титана предотвращаются нарушение герметичности системы охлаждения, а также загрязнение примесями других систем и их элементов. Если бы это случилось, потребовалось бы уменьшить выходную мощность электростанции или даже закрыть ее на ремонт.


    Другое преимущество титановых труб в теплообменном оборудовании перед трубами из иных материалов – значительно меньшая склонность внутренней поверхности к зарастанию органическими примесями, содержащимися в охлаждающей технической воде. При этом разработаны системы непрерывной и эффективной очистки поверхности титановых труб от загрязнения губчатыми шариками для восстановления характеристик теплообмена.
    С точки зрения использования в теплообменных аппаратах титан, в сравнении с медными и медно-никелевыми сплавами, имеет и два недостатка: более низкие теплопроводные свойства и высокая стоимость изготовленного из него оборудования. По уровню теплопроводности титан в два раза уступает медным сплавам. Но его прочностные свойства позволяют использовать тонкостенные трубы – толщиной до 0,5 мм, или в два раза меньше, чем в трубах из других сплавов. Появились сообщения об эксплуатации на одной из японских электростанций титановых труб со стенкой 0,3 и 0,4 мм.
    Что касается высокой стоимости титанового теплообменного оборудования, это оправдывается резким увеличением межремонтного периода на тепловых и атомных электростанциях. Проведенные японскими и американскими фирмами исследования коррозионной стойкости титановых труб в условиях эксплуатации теплообменных аппаратов позволили оценить их ресурс службы в 40–50 лет.
    В мировой практике накоплен большой опыт применения титановых сварных труб в конденсаторных и теплообменных аппаратах. Сообщается, например, о 20-летней эксплуатации испарителей в опреснительной установке в Аль-Джубейле (Саудовская Аравия). Отмечено полное отсутствие коррозии титановых труб, подчеркивается конкурентоспособность этого металла как с точки зрения экономичности, так и срока службы. Как следует из другой публикации, тонкостенные (0,5 и 0,7 мм) титановые трубы японского производства более 30 лет эксплуатируются в конденсаторах ядерных и традиционных электростанций, химических заводов и опреснительных установок.
    Компания Siemens AG (Германия), крупный производитель теплообменного оборудования, известила, что первые теплообменники с использованием титановых труб выпущены ею в 1981 году, а по состоянию на 1995 год в них использовано около 12 млрд м титановых труб. Благодаря отличной коррозионной стойкости металла, до сих пор в теплообменниках не обнаружено коррозии. Динамика вытеснения традиционных труб из сплавов на медной основе и нержавеющей стали трубами из титана представлена Siemens AG на рисунке.
    Мировое потребление сварных титановых труб составляет более 7 тыс. т в год. Около половины указанного количества – до 3,5 тыс. т – производится компанией VALTIMET (Франция), учрежденной в 1997 году французской фирмой VALINOX WELDED и американской TIMET, и являющейся крупнейшим в мире поставщиком сварных труб из нержавеющей стали и титановых сплавов для энергетики, опреснительных установок, нефтегазовой и химической промышленности. При создании компании в нее вошли три предприятия, расположенные во Франции (Лез Лаумез), в США (Морристаун) и Китае (Чанджоу). Годовая мощность VALTIMET – до 9 тыс. т. В январе 2003 года дополнительно приобретена компания International Tubular Products (ITP), находящаяся в США. Штрипс на предприятия VALTIMET поставляется компаниями TIMET из США, а также Nippon Steel Corp. и Sumitomo Metal Industries из Японии.
    В Японии значительными мощностями по производству сварных титановых труб располагают три компании: Kobe Steel, Nippon Steel Corp. и Sumitomo Metal Industries. В последние годы они выпускают в общей сложности до 2,5 тыс. т труб и до 4 тыс. т товарного штрипса в год. Сварные титановые трубы изготавливаются также компаниями Южной Кореи, Италии, Германии и других стран общим объемом 1–1,5 тыс. т в год.
    В России единственным поставщиком титановых бесшовных и сварных труб является Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение (ВСМПО). Начиная с 1960-х годов, сварные трубы с толщиной стенки 1,5–2,5 мм диаметром 25–102 мм изготавливались на двух трубоэлектросварочных станах отечественного производства преимущественно для предприятий химической промышленности России.
    Суммарный выпуск превысил 18 тыс. т. И хотя эти трубы не соответствовали международным стандартам, приобретенный опыт их производства, работа на мировом рынке и знание его номенклатуры привели руководство ВСМПО к решению создать современное трубосварочное производство, способное обеспечить сортамент и уровень качества продукции, отвечающие высоким требованиям зарубежных заказчиков.


    В 1997 году в ВСМПО установлены две трубоэлектросварочные линии, изготовленные компанией Opperman (Германия). Производственный участок укомплектован всем необходимым контрольно-испытательным оборудованием: установками ультразвукового контроля, пневматических и гидравлических испытаний. Специалистами объединения разработана и освоена технология сварки труб из сплавов Вт1-0, Вт1-00, От4-0, Grade 1, Grade 2. В 1998 году начались поставки российским заказчикам по ТУ 1825-489-07510017 и зарубежным – по международным стандартам ASTM B338 / ASME SB338.
    Затем совместно с экспертными организациями НИИхиммаш и ЦНИИ КМ «Прометей» была проведена большая работа по аттестации технологии сварки и исследованию свойств и методов контроля качества сварных труб, чтобы получить разрешение на применение труб на объектах и в оборудовании, подведомственных надзорным органам. В результате в 2000 году получено соответствующее разрешение от Госатомнадзора РФ, а в 2002 году – от Госгортехнадзора РФ. Это позволяет ликвидировать отставание России в использовании в энергетике сварных титановых труб как прогрессивного конструкционного материала, тем более что РФ располагает неограниченными возможностями их производства. Система обеспечения качества производства сварных тонкостенных труб из титановых сплавов ВСМПО аттестована фирмой TUV (Германия).
    Объединение поставляет сварные трубы компаниям более 10 стран для использования в энергетике, химической и нефтедобывающей отраслях.
    В 2001–2002 годах произведены поставки в объеме 360 т для изготовления конденсатора АЭС «Тарапур» в Индии. В настоящее время ВСМПО выполняет другой заказ для этой страны – 590 т сварных труб для АЭС «Куданкулам». В 2002 году отгружены трубы по контрактам с компаниями Permascand AB (Швеция), Ameuro Metals B.V. (Нидерланды) и ряда других. ВСМПО производит также готовое теплообменное оборудование широкого диапазона типоразмеров, в котором, в зависимости от назначения оборудования, применяются как бесшовные, так и сварные титановые трубы. В связи с растущим спросом на последние руководство ВСМПО осуществляет инвестиции в дальнейшее развитие производства. Заканчиваются монтажные и наладочные работы на дополнительных четырех трубосварочных линиях. Это позволит объединению в 2004 году предложить потребителям более широкий сортамент сварных труб в значительно увеличенных объемах (табл. 3).


    На международной конференции ITA по титану, состоявшейся в октябре 2003 года в США, в выступлении М. Хольца (Titania SpA, Италия) дана оценка состояния рынка технически чистого титана. Отмечено, что в этом секторе рынка, начиная с 2004 года, ожидается значительное увеличение спроса. Так, потенциальные потребности в титановом прокате предприятий, занимающихся опреснением воды, в течение следующих трех лет составят 1–1,3 тыс. т, потребности электростанций оценены в 6,5–7 тыс. т в год. После некоторого застоя в течение следующих двух лет оживляется строительство химических и нефтехимических предприятий. Перечисленные объекты являются основными потребителями сварных титановых труб.
    Следует отметить, что западные эксперты в своих оценках не учитывают перспектив титанового рынка России. Между тем в гражданских отраслях российской экономики титановые трубы до последних лет практически не применялись из-за дефицита бесшовных труб и отсутствия отечественного производства сварных. По таблицам 1 и 2 можно судить о нашем большом отставании в этой области от Запада и потенциальных возможностях сбыта сварных титановых труб на восстанавливающемся экономическом пространстве России.
    Как видим, ближнесрочные прогнозы благоприятны в традиционных областях использования титановых труб. Но появились сообщения о перспективных разработках экологически чистых источников энергии, интересных также с точки зрения применения титановых труб. Японская организация Saga University разработала силовую установку, вырабатывающую энергию для вращения турбин посредством выпаривания аммиака с помощью горячей воды, находящейся на поверхности океана. Затем аммиак повторно сжижается при помощи холодной воды, находящейся в глубине моря. Компания Xenesys Inc. завладела правом использования этой системы и получила от правительства Индии заказ на строительство экспериментальной установки. Компания Kobe Steel уже приобрела эксклюзивное право на поставку титана для строительства этих установок.


    Другое перспективное направление в энергетике, обещающее значительный спрос на титановую трубную продукцию, – создание плавучих атомных станций малой мощности (АСММ), которые имеют небольшой срок строительства и быструю окупаемость. Россия имеет здесь приоритетные позиции, предложив мировому сообществу несколько разработок таких станций. Сооружение первой АСММ в городе Северодвинске включено в Федеральную целевую программу «Эффективная экономика». Затем предусматривается строительство АСММ в Певеке на Чукотке и Вилючинске на Камчатке. И еще одно приоритетное для России направление – экспортные поставки плавучей АЭС в составе ядерного опреснительного комплекса. Ведутся переговоры на стадии подписания контрактов с теми странами, которые заинтересовались проектом. Плавучий энергоблок может поставлять потребителю тепло, электроэнергию и пресную воду. Один комплекс способен снабжать питьевой водой город с населением в 1 млн человек c производительностью 200–400 тыс. м3 в сутки. Это направление деятельности особенно актуально в условиях быстро нарастающего мирового дефицита пресной воды.
    В 2003 году ВСМПО и американская корпорация Allegheny Technologies Incorporation (ATI) создали совместное предприятие Uniti Titanium с целью объединить свои производственные возможности для увеличения объемов производства продукции из технически чистого титана при одновременном снижении затрат и расширении его использования в различных гражданских сферах. Деятельность Uniti Titanium положительно скажется, в первую очередь, на уровне качества и объемах производства сварных титановых труб, выпускаемых ВСМПО. ATI располагает отсутствующим у ВСМПО совершенным прокатным оборудованием для изготовления штрипса. По принятой технологической схеме слябы объединения направляются на Uniti Titanium для изготовления трубной заготовки, которая затем возвращается на ВСМПО для выпуска готовой продукции – сварных титановых труб.
    Таким образом, создан замкнутый производственный цикл для выпуска сварных труб высокого качества, базирующийся на современном оборудовании и включающий все переделы – от получения слитков до изготовления и контроля готовой продукции. Это позволяет объединению обеспечить потребности развивающегося российского рынка в сварных титановых трубах, а также стать одним из основных поставщиков этой высокотехнологичной продукции на мировом рынке.
    Подведем итоги.
    1. Титановые сварные трубы являются эффективным конструкционным материалом для применения в агрессивных средах, включая конденсаторы турбин электростанций, работающих на морской воде, и теплообменники охлаждающих систем, использующих техническую воду. Надежность агрегатов, изготовленных из титановых труб, подтверждается опытом длительной их эксплуатации при отсутствии коррозии труб и утечек в системах.
    2. ВСМПО располагает значительными возможностями производства сварных титановых труб, которые существенно расширяются в ближайшей перспективе. Трубы могут поставляться как по отечественной, так и по международной нормативной документации.