Tööstuslikes rakendustes, mis nõuavad suure jõudlusega torustikusüsteeme, võib sujuva sulamist terasetoru ja sujuva süsinikterast torude valik märkimisväärselt mõjutada operatiivset tõhusust, kasutusaja ja projektiökonoomikat. Selles tehnilises võrdluses uuritakse nende kahe põhitoru tüüpi metallurgilist kompositsiooni, jõudlusomadusi ja rakenduste sobivust, mida kasutatakse laialdaselt nafta- ja gaasi-, naftakeemia- ja elektritootmise tööstuses.
Metallurgiline kompositsioon ja klassifikatsioon
Õmblusteta sulamist terasest toru kompositsioon
Õmblusteta sulamist terastoru on valmistatud konkreetsete süsinikuterasele lisatud legeerivatele elementidele, et parandada jõudluse omadusi. Need torud sisaldavad:
Legeerivad elemendid nagu kroom, nikkel, molübdeen, volfram ja vanaadium
Elemendi kogusisaldus kogu massist ≥5%
Kontrollitud proportsioonid, mis on kohandatud vastavalt konkreetsetele jõudlusnõuetele
Levinute sulamist terasest torude spetsifikatsioonid hõlmavad ASTM A335 hindeid (eriti P11, P22, P91 ja P92), ASTM A333 6. aste madala temperatuuriga teenuse jaoks ja austeniitide roostevabast klassist, näiteks 304/316 korrosioonikindluse jaoks väljakutsuvates keskkondades.
Õmblusteta süsinikterast toru koostis
Õmblusteta süsinikterast toru koosneb peamiselt rauast, mille peamine legeerivaks elemendiks on:
Süsinikusisaldus on tavaliselt vahemikus 0,05% kuni 0,60%, määrates mehaanilised omadused
Sisaldab ainult jäljelisi koguseid mangaani ja räni (kogu legeerivad elemendid <5%)
Klassifitseeritud süsinikusisalduse järgi madala süsinikusisaldusega (≤0,25%), keskmine süsinik (0,25–0,60%) või kõrge süsiniku (> 0,60%) teras
Tavaliste süsinikterase toru spetsifikatsioonide hulka kuuluvad ASTM A106 (A -klassid, B, C), ASTM A53 (klass B) ja API 5L (B -klassi kuni X70) liini torurakenduste jaoks. Materjali hindeid nagu 20# ja 45# (Hiina standard) või Q235 kasutatakse laialdaselt ka erinevates tööstuslikes rakendustes.
Jõudluse omaduste võrdlus
Mehaanilised omadused
Sulami terasest torud pakuvad tavaliselt paremaid mehaanilisi omadusi : süsinikterase alternatiividega võrreldes
Kõrgem tõmbe- ja voolavustugevus kõrgendatud temperatuuridel
Täiustatud roomata takistus kõrgtemperatuuride jaoks
Parem väsimuskindlus tsüklilistes laadimistingimustes
Paranenud sitkus, eriti madala temperatuuriga keskkonnas
Näiteks ASTM A335 P91 toru säilitab oma konstruktsiooni terviklikkuse temperatuuridel kuni 650 ° C, samas kui standardsel süsinikterast torul on tugevuse vähenemine üle 400 ° C.
Korrosioonikindlus
Sulami terasest torud pakuvad oluliselt paremat vastupidavust erinevatele korrosioonimehhanismidele:
Kroomi sisaldavad sulamid arendavad korrosioonikaitseks passiivseid oksiidikihte
Molübdeen suurendab vastupidavust pitingule ja lõhede korrosioonile
Nikkel parandab jõudlust keskkonna vähendamisel
NACE MR0175 nõuetele vastavates hinnetes parem vastupanu sulfiidpinge pragunemisele (SSC)
Süsinikterast torud pakuvad üldiselt piisavat korrosioonikindlust mitteagressiivsetes keskkondades, kuid nõuavad täiendavaid kaitsemeetmeid (kate, inhibiitorid, katoodkaitse) keerukamates teenindustingimustes.
Rakenduste sobivus ja valikukriteeriumid
Soovitatavad rakendused sulamist terasest toru jaoks
Õmblusteta sulamist terasest torud sobivad eriti hästi:
Kõrgtemperatuuriga töötlemine rafineerimistehastes ja naftakeemilistes taimedes (küttekehad, katlad, vahetajad)
Elektritootmisvõimalused, eriti ülekriitilised ja üliskriitilised katlad
Hapu teeninduskeskkond, kus H₂s on olemas NACE MR0175/ISO 15156
Krüogeensed rakendused, mis nõuavad nulli alamtemperatuuridel tugevust
Avamere paigaldused, mis nõuavad suurt usaldusväärsust ja korrosioonikindlust
Soovitatavad rakendused süsinikterast toru jaoks
Sujuvaid süsinikterast torusid kasutatakse tavaliselt:
Vee, auru, õhu ja mittekorsiivsete vedelike standardprotsesside torustik
Line torurakendused nafta ja gaasi edastamiseks (API 5L)
OCTG rakendused (korpused ja torud) mitte-lähtekaevudes
Üldised struktuurilised rakendused
Tulekaitsesüsteemid ja üldised kasulikkuse teenused
Majanduslikud kaalutlused
Nende torutüüpide vaheline valik hõlmab sageli olulisi majanduslikke kompromisse:
Sulami terasest torud käsutavad tavaliselt 2–5-kordset lisatasu samaväärsete süsinikterast torude maksumusest, sõltuvalt konkreetsest sulami sisaldusest. Seda kõrgemat esialgset investeeringut võib siiski õigustada:
Laiendatud kasutusaega agressiivses keskkonnas
Vähendatud hooldusnõuded ja sellega seotud seisakuid
Madalam katastroofilise ebaõnnestumise oht kriitilistes rakendustes
Võimalik kaalu kokkuhoid vähendatud seina paksuse nõuete kaudu
Süsinikterast torud pakuvad suurepärast kulutõhusust standardrakenduste jaoks, kus nende jõudluse omadused on piisavad, muutes need paljude üldtingimuste vaikimisi valikuks.
Järeldus: optimaalse valiku tegemine
Õmblusteta sulami ja süsinikterast torude vahel valimisel peaksid insenerid läbi viima põhjaliku hindamise, arvestades järgmist:
Töötemperatuur ja rõhuvajadused
Vedeliku koostis ja söövitavus
Eeldatavad kasutusaja ja hoolduse intervallid
Rakenduse ohutuse kriitika
Omandiõiguse kogukulud, mitte esialgsed hankekulud ainuüksi
Kui sujuvad sulamist terasest torud pakuvad nõudlikes keskkondades suurepäraseid jõudlust, on sujuvad süsinikterast torud standardrakenduste jaoks ökonoomseks valikuks. Optimaalne valik tasakaalustab tehnilisi nõudeid koos eelarvepiirangutega, et saavutada kõige kulutõhusam lahendus, mis vastab konkreetse rakenduse operatiivnõuetele või ületab seda.
