Βασικές απαιτήσεις απόδοσης των σωληνώσεων από ανοξείδωτο χάλυβα σε εφαρμογές πετρελαίου και φυσικού αερίου

Η βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου απαιτεί εξαιρετικές επιδόσεις από υλικά αγωγών, ιδιαίτερα σε προκλητικά περιβάλλοντα. Οι σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα χωρίς απρόσκοπτα χάλυβα έχουν καταστεί απαραίτητα εξαρτήματα σε αυτές τις εφαρμογές λόγω των ανώτερων μηχανικών τους ιδιοτήτων και της αντοχής στη διάβρωση. Αυτό το άρθρο εξετάζει τις κρίσιμες απαιτήσεις και τις προδιαγραφές για τους σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα που χρησιμοποιούνται σε όλη την αλυσίδα επεξεργασίας υδρογονανθράκων.

Κρίσιμες απαιτήσεις απόδοσης

Οι σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές πετρελαίου και φυσικού αερίου πρέπει να ικανοποιούν διάφορα κριτήρια θεμελιωδών επιδόσεων για να εξασφαλίσουν επιχειρησιακή ασφάλεια και μακροζωία:

• Αντίσταση υψηλής πίεσης  για τη συγκράτηση υδρογονανθράκων υπό ακραίες συνθήκες

• Ανώτερη αντοχή στη διάβρωση  έναντι τόσο της εσωτερικής όσο και της εξωτερικής υποβάθμισης

• Μηχανική αντοχή  για να αντέξει τα συνδυασμένα σενάρια φόρτωσης

• Σκληρότητα χαμηλής θερμοκρασίας  για κρυογονικές εφαρμογές όπως μεταφορά ΥΦΑ

• Περιβαλλοντική βιωσιμότητα  μέσω μειωμένων εκπομπών και εκτεταμένης διάρκειας ζωής

Επιλογή υλικού για διαφορετικά περιβάλλοντα λειτουργίας

Η επιλογή των κατάλληλων βαθμών από ανοξείδωτο χάλυβα είναι κρίσιμη για τη διασφάλιση της βέλτιστης απόδοσης σε συγκεκριμένες εφαρμογές πετρελαίου και φυσικού αερίου:

316L από ανοξείδωτο χάλυβα

316L Austenitic ανοξείδωτος χάλυβα προσφέρει εξαιρετική αντίσταση στη γενική διάβρωση και χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές σωλήνων γραμμής όπου αναμένεται μέτρια έκθεση σε χλωρίδιο. Αυτός ο βαθμός παρέχει καλές μηχανικές ιδιότητες σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από κρυογονική έως 650 ° C, καθιστώντας την κατάλληλη τόσο για εφαρμογές ανάντη όσο και για κατάντη.

Duplex 2205 (UNS S32205)

Το Duplex 2205 συνδυάζει την αντίσταση στη διάβρωση των ωστενιτικών βαθμών με ενισχυμένη αντοχή, καθιστώντας την ιδανική για εφαρμογές OCTG (Tubular Goods Country Oil Country) σε επιθετικά περιβάλλοντα. Αυτός ο βαθμός προσφέρει περίπου το διπλάσιο της αντοχής απόδοσης των 316L, παρέχοντας παράλληλα ανώτερη αντίσταση στη διάσπαση της διάβρωσης του στρες, ιδιαίτερα σε συνθήκες ξινής εξυπηρέτησης.

Super 13CR (τροποποιημένο μαρτενσίτη)

Το Super 13CR τροποποιημένο μαρτενσίτη ανοξείδωτο χάλυβα αναπτύχθηκε ειδικά για εφαρμογές περιβλήματος και σωλήνων σε περιβάλλοντα που περιέχουν CO₂, H₂S και χλωρίδια. Αυτός ο βαθμός προσφέρει μια εξαιρετική ισορροπία μηχανικών ιδιοτήτων και αντοχής στη διάβρωση, καθιστώντας την κατάλληλη για HPHT (υψηλή πίεση υψηλής θερμοκρασίας) πηγάδια όπου ο τυπικός άνθρακας χάλυβας θα υποβαθμιστεί γρήγορα.

Απαιτήσεις μεταφοράς ΥΦΑ

Η υποδομή υγροποιημένου φυσικού αερίου (LNG) παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις για τα υλικά σωληνώσεων λόγω ακραίων κρυογονικών θερμοκρασιών, τυπικά -162 ° C κατά τη μεταφορά και αποθήκευση. Οι σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα χωρίς απρόσκοπτα χάλυβα που χρησιμοποιούνται σε αυτές τις εφαρμογές πρέπει να διατηρούν:

• Εξαιρετική σκληρότητα σε κρυογονικές θερμοκρασίες χωρίς εύθραυστη μετάβαση

• Σταθερότητα διαστάσεων κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενης θερμικής ποδηλασίας

• Περιεχόμενη πίεση υψηλής ακεραιότητας για τη διασφάλιση της ασφάλειας

• Αντίσταση σε θερμικό σοκ κατά τη διάρκεια φόρτωσης/εκφόρτωσης

Οι ωστενιτικές βαθμοί όπως 304L και 316L καθορίζονται συνήθως για εφαρμογές ΥΦΑ λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων χαμηλής θερμοκρασίας τους και της διατηρητικής ολκιμότητας σε κρυογονικές θερμοκρασίες.

Περιβαλλοντικές εκτιμήσεις

Οι σύγχρονες επιχειρήσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου αντιμετωπίζουν όλο και πιο αυστηρούς περιβαλλοντικούς κανονισμούς. Οι σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα χωρίς απρόσκοπτα χάλυβα συμβάλλουν στους στόχους της βιωσιμότητας μέσω:

• Εκτεταμένη διάρκεια ζωής, μείωση της συχνότητας αντικατάστασης και των σχετικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων

• Χαμηλότερες εκπομπές μέσω της εξάλειψης των σημείων διαρροής που είναι κοινά με τα συστήματα που συνδέονται με τα συστήματα

• Μειωμένες απαιτήσεις συντήρησης και συναφείς λειτουργικές διαταραχές

• Ανακυκλιμότητα στο τέλος του κύκλου ζωής, με ανοξείδωτο χάλυβα να είναι 100% ανακυκλώσιμη χωρίς υποβάθμιση ποιότητας

Ισχύοντα πρότυπα βιομηχανίας

Οι σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα χωρίς αλεξίπτωτο για εφαρμογές πετρελαίου και φυσικού αερίου πρέπει να συμμορφώνονται με αυστηρά πρότυπα της βιομηχανίας για να εξασφαλίσουν την ασφάλεια, την αξιοπιστία και την εναλλαξιμότητα:

Πρότυπα API (American Petroleum Institute)

Οι προδιαγραφές API παρέχουν κρίσιμες κατευθυντήριες γραμμές για τα σωληνωτά προϊόντα πετρελαίου και αερίου:

• API 5L : Προδιαγραφή για σωλήνα γραμμής που χρησιμοποιείται στα συστήματα μεταφοράς

• API 5CT : Προδιαγραφές για περίβλημα και σωλήνες (προϊόντα OCTG)

• API 6A : Προδιαγραφές για εξοπλισμό Wellhead και Christmas Tree

Πρότυπα ASTM (Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών)

Τα πρότυπα ASTM καθορίζουν τις ιδιότητες του υλικού και τις απαιτήσεις δοκιμών:

• ASTM A213/A213M : Τυπική προδιαγραφή για απρόσκοπτη φερριτική και ωστενιτική λέβητα από κράμα, υπερθερμαντήρα και σωλήνες θερμότητας

• ASTM A269/A269M : Πρότυπη προδιαγραφή για απρόσκοπτη και συγκολλημένη σωληνώσεων ανοξείδωτου χάλυβα για γενική υπηρεσία

• ASTM A312/A312M : Τυποποιημένη προδιαγραφή για απρόσκοπτη, συγκολλημένη και πολύ κρύα δούλεψαν σωληνίσκους από ανοξείδωτο χάλυβα Austenitic

Πρότυπα NACE (Εθνική Ένωση Μηχανικών Διάβροχης)

Τα πρότυπα NACE απευθύνονται στην επιλογή υλικού για διαβρωτικά περιβάλλοντα:

• NACE MR0175/ISO 15156 : Υλικά για χρήση σε περιβάλλοντα που περιέχουν H₂S στην παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου

• NACE TM0177 : Εργαστηριακή δοκιμή μετάλλων για αντίσταση σε ρωγμές στρες σουλφιδίου και διάβρωση στρες σε περιβάλλοντα H₂s