Przedsiębiorstwo Vallourec Umbilicals w swoim zakładzie w Venarey Les Laumes w sercu Francji prezentuje, jak – dzięki spawaniu laserem – można produkować rury o doskonałych właściwościach mechanicznych przy jednocześnie zredukowanej grubości ścianek. Przy użyciu lasera CO₂ o mocy 8 kW i systemu profile welding (PWS) firmy Rofin produkuje się tam około 10 m spawanych laserowo rur ze stali nierdzewnej na minutę.

Podstawową działalnością francuskiej Grupy Vallourec jest wytwarzanie rur stalowych o wysokiej jakości, które stosowane są przede wszystkim w przemyśle naftowym i gazowym. Od kilku lat przedsiębiorstwo rozwija nową gałąź technologiczną dla przemysłu naftowego. Specjalną dziedzinę tworzą tu tak zwane „subsea umbilical“, czyli podwodne systemy rurociągów do prowadzenia różnych mediów, takich jak przewody zasilające, kable lub światłowody.

Umbilical stanowią istotny element instalacji podwodnych i służą do transportu cieczy lub zapewniają przesyłanie prądu czy transmisję informacji między platformami wiertniczymi i stacją kontrolną. Zrozumiałe jest, że te wykorzystywane na głębokościach kilku tysięcy metrów rurociągi zasilające muszą być szczególnie wytrzymałe, ale mało kto ma świadomość, jak są wytwarzane. W roku 2011 koncern utworzył przedsiębiorstwo zależne Vallourec Umbilicals zajmujące się specjalnie produkcją rur prowadzonych wewnątrz umbilical.

Najważniejszy jest właściwy materiał
Rury ze stali nierdzewnej są zazwyczaj pozbawione szwów, ponieważ muszą sprostać najwyższym obciążeniom. Koszt ich produkcji składa się w połowie z kosztów materiału i w połowie z kosztów wytworzenia. Dzięki zastosowaniu procesu spawania laserowego – obok poprawy własności technicznych – redukcji ulegają także koszty materiału oraz wytwarzania.

Pierwszym wyzwaniem był dobór odpowiedniego materiału. Rury prowadzone w mediach, takich jak woda morska, wymagają materiałów o bardzo wysokiej odporności na korozję. Nierdzewiejące stale wytapiane metodą duplex, a więc stale szlachetne o niemal takich samych proporcjach faz austenitu i ferrytu, zapewniają najwyższą odporność na korozję przy równoczesnych dobrych właściwościach wytrzymałościowych. Tak zwana stal super duplex 1.4410 charakteryzuje się – dzięki swemu specjalnemu składowi stopowemu (chrom 25%, nikiel 7%, molibden 4 do 5% i azot 0,3%) – najlepszymi własnościami w odniesieniu do mediów korozyjnych występujących w strefie morskiej i dlatego po nią sięgnęli specjaliści od rur. Dla procesu spawania laserowego oznacza to zwrócenie szczególnej uwagi na zachowanie się bryzgów i porowatość przy założonych wymaganiach dotyczących szybkości.

Wysokie wymagania stawiane tym specjalnym rurom ze stali nierdzewnej odzwierciedlają się także w kompleksowości linii produkcyjnej. Na pierwszym etapie produkcji materiał do procesu ciągłego pochodzi bezpośrednio ze zwoju – poszczególne zwoje są obecnie spawane ze sobą elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych. Po przygotowaniu krawędzi taśmy ze stali nierdzewnej przez oskrobanie przepuszcza się ją przez zwijarkę, potem dociera ona do strefy spawania laserowego. Proces spawania wymaga ulokowania promienia lasera dokładnie w środku spoiny. Dzięki temu można osiągnąć wymaganą jakość spawania.

Dokładnie na środek spoiny
System spawania laserowego firmy Rofin, składający się z lasera CO₂ o mocy 8 kW i systemu profile welding, wyposażony jest w układ czujników do identyfikacji położenia szczeliny spawalniczej, tzw. weld sensor. Dzięki temu sensorowi rozpoznawane są nawet najmniejsze odchylenia od położenia szczeliny i pozycji spawania, co pozwala na dokładne wycelowanie promienia lasera, a tym samym zapewnia wysokie bezpieczeństwo procesu. Późniejsza obróbka cieplna przy pomocy wyżarzania daje w końcu równomierną strukturę. Po finalnym szczotkowaniu spoiny nie widać już gołym okiem.

Cały proces produkcji na linii Vallourec kontrolowany jest różnymi metodami pomiaru i inteligentnymi czujnikami procesowymi – od zwoju po gotową rurę. W razie pogorszenia jakości stosowne odcinki rury zostaną zaznaczone, wycięte i jeszcze raz zespawane metodą orbitalną przed ponownym nawinięciem na zwój jako rury ciągłe. Badanie jakościowe zamyka próba ciśnieniowa do 2000 barów. Gotowe rury mają średnicę od 16 do 40 mm przy grubościach ścianek od 1 do 3 mm.

Dzięki wytwarzaniu rurociągów zasilających do umbilical firma Vallourec nie tylko rozszerzyła swój program produkcyjny, lecz opracowała równocześnie nowy i innowacyjny proces produkcji tego specjalnego typu rur. Spawanie laserowe okazało się przy tym idealną metodą zapewniającą rury spawane w sposób ciągły o wysokiej odporności na korozję i wytrzymałości.

www.rofin.com