Öljy- ja kaasuteollisuus vaatii putkimateriaalilta poikkeuksellista suorituskykyä erityisesti haastavissa ympäristöissä. Saumattomista ruostumattomista teräsputkista on tullut välttämättömiä komponentteja näissä sovelluksissa erinomaisten mekaanisten ominaisuuksiensa ja korroosionkestävyytensä ansiosta. Tässä artikkelissa tarkastellaan koko hiilivetyjen käsittelyketjussa käytettävien saumattomien ruostumattomien teräsputkien kriittisiä vaatimuksia ja eritelmiä.
Kriittiset suorituskykyvaatimukset
Öljy- ja kaasusovelluksissa käytettävien saumattomien ruostumattomien teräsputkien on täytettävä useita perustavanlaatuisia suorituskykykriteereitä käyttöturvallisuuden ja pitkäikäisyyden varmistamiseksi:
Korkea paineenkesto hiilivetyjen eristämiseen äärimmäisissä olosuhteissa
Erinomainen korroosionkestävyys sekä sisäistä että ulkoista hajoamista vastaan
Mekaaninen lujuus kestää yhdistettyjä kuormitusskenaarioita
Alhaisen lämpötilan sitkeys kryogeenisiin sovelluksiin, kuten LNG-kuljetukseen
Ympäristön kestävyys vähentämällä päästöjä ja pidentämällä käyttöikää
Materiaalin valinta erilaisiin käyttöympäristöihin
Sopivien ruostumattoman teräslaatujen valinta on kriittinen optimaalisen suorituskyvyn varmistamiseksi tietyissä öljy- ja kaasusovelluksissa:
316L ruostumatonta terästä
316L austeniittinen ruostumaton teräs kestää erinomaisesti yleistä korroosiota ja sitä käytetään laajalti putkisovelluksissa, joissa odotetaan kohtalaista kloridialtistusta. Tämä laatu tarjoaa hyvät mekaaniset ominaisuudet lämpötiloissa kryogeenisestä 650 °C:seen, joten se soveltuu sekä ylä- että loppupään sovelluksiin.
Duplex 2205 (UNS S32205)
Duplex 2205 yhdistää austeniittisten laatujen korroosionkestävyyden parannetulla lujuudella, mikä tekee siitä ihanteellisen OCTG-sovelluksiin (Oil Country Tubular Goods) aggressiivisissa ympäristöissä. Tämä laatu tarjoaa noin kaksinkertaisen myötölujuuden kuin 316L ja tarjoaa samalla erinomaisen kestävyyden jännityskorroosiohalkeilua vastaan, erityisesti happamissa käyttöolosuhteissa.
Super 13Cr (muunnettu martensiittinen)
Super 13Cr -muokattu martensiittinen ruostumaton teräs kehitettiin erityisesti kotelo- ja putkisovelluksiin ympäristöissä, jotka sisältävät CO₂, H2S ja klorideja. Tämä laatu tarjoaa erinomaisen tasapainon mekaanisten ominaisuuksien ja korroosionkestävyyden välillä, joten se soveltuu HPHT (High Pressure High Temperature) -kaivoihin, joissa tavallinen hiiliteräs hajoaisi nopeasti.
LNG:n kuljetusvaatimukset
Nesteytetyn maakaasun (LNG) infrastruktuuri asettaa ainutlaatuisia haasteita putkimateriaaleille äärimmäisten kryogeenisten lämpötilojen vuoksi, tyypillisesti -162 °C kuljetuksen ja varastoinnin aikana. Näissä sovelluksissa käytettävien saumattomien ruostumattomien teräsputkien on säilytettävä:
Poikkeuksellinen sitkeys kryogeenisissa lämpötiloissa ilman hauraita siirtymiä
Mittojen vakaus toistuvan lämpösyklin aikana
Erittäin eheä painesuoja turvallisuuden takaamiseksi
Kestää lämpöshokkia lastauksen/purkauksen aikana
Austeniittisia laatuja, kuten 304L ja 316L, käytetään yleisesti LNG-sovelluksiin niiden erinomaisten alhaisissa lämpötiloissa olevien ominaisuuksiensa ja kryogeenisten lämpötilojen säilyvyyden vuoksi.
Ympäristönäkökohdat
Nykyaikaiset öljy- ja kaasutoiminnot kohtaavat yhä tiukemmat ympäristömääräykset. Saumattomat ruostumattomasta teräksestä valmistetut putket edistävät kestävän kehityksen tavoitteita seuraavilla tavoilla:
Pidentynyt käyttöikä, vähentää vaihtotiheyttä ja siihen liittyviä ympäristövaikutuksia
Vähentyneet huoltovaatimukset ja niihin liittyvät toimintahäiriöt
Kierrätettävyys käyttöiän lopussa, ruostumaton teräs on 100 % kierrätettävissä ilman laadun heikkenemistä
Sovellettavat teollisuusstandardit
Öljy- ja kaasusovelluksiin tarkoitettujen saumattomien ruostumattomasta teräksestä valmistettujen putkien on täytettävä tiukat alan standardit turvallisuuden, luotettavuuden ja vaihdettavuuden varmistamiseksi:
API (American Petroleum Institute) standardit
API-määritykset tarjoavat kriittisiä ohjeita öljy- ja kaasuputkituotteille:
API 5L : Tekniset tiedot kuljetusjärjestelmissä käytettävälle linjaputkelle
API 5CT : kotelon ja letkun tekniset tiedot (OCTG-tuotteet)
API 6A : Kaivonpää- ja joulukuusilaitteiden erittely
ASTM (American Society for Testing and Materials) -standardit
ASTM-standardit määrittelevät materiaalin ominaisuudet ja testausvaatimukset:
ASTM A213/A213M : Standardivaatimukset saumattomille ferriittisille ja austeniittisille seosteräksisille kattilalle, tulistimelle ja lämmönvaihdinputkille
ASTM A269/A269M : Standardivaatimukset saumattomille ja hitsatuille austeniittisille ruostumattomille teräsputkille yleiseen käyttöön
ASTM A312/A312M : Standardivaatimukset saumattomille, hitsatuille ja voimakkaasti kylmämuistetuille austeniittisille ruostumattomille teräsputkille
NACE (National Association of Corrosion Engineers) -standardit
NACE-standardit koskevat materiaalien valintaa syövyttävissä ympäristöissä:
NACE MR0175/ISO 15156 : Materiaalit käytettäväksi H2S-pitoisissa ympäristöissä öljyn ja kaasun tuotannossa
NACE TM0177 : Metallien laboratoriotestaus sulfidijännityshalkeilun ja jännityskorroosiohalkeamisen kestävyyden suhteen H₂S-ympäristöissä
