U industrijskim primjenama koje zahtijevaju cjevovodne sustave visokih performansi, odabir između bešavne cijevi od legiranja i bešavne cijevi od ugljičnog čelika može značajno utjecati na operativnu učinkovitost, radni vijek i ekonomiju projekta. Ova tehnička usporedba ispituje metalurški sastav, karakteristike performansi i prikladnost primjene ove dvije temeljne vrste cijevi koja se široko koriste u industriji nafte i plina, petrokemijske i proizvodnje električne energije.
Metalurški sastav i klasifikacija
Bešavni sastav cijevi od legiranja
Bešavna legura čelična cijev proizvedena je s određenim legirajućim elementima dodanim u osnovni ugljični čelik kako bi se poboljšale karakteristike performansi. Ove cijevi sadrže:
Legirajući elementi poput kroma, nikla, molibdena, volframa i vanadija
Ukupni sadržaj legirajućih elemenata obično ≥5% po težini
Kontrolirane proporcije prilagođene za ispunjavanje određenih zahtjeva za izvedbu
Specifikacije čeličnih cijevi od legura uključuju ocjene ASTM A335 (posebno P11, P22, P91 i P92), ASTM A333 stupanj 6 za uslugu niske temperature i austenitne nehrđajuće ocjene poput 304/316 za rezistenciju na koroziju u izazovnim okruženjima.
Bešavni sastav cijevi od ugljičnog čelika
Bešavna cijev od ugljičnog čelika prvenstveno se sastoji od željeza s ugljikom kao glavnim legirajućim elementom:
Sadržaj ugljika obično se kreće od 0,05% do 0,60%, određujući mehanička svojstva
Sadrži samo količine tragova mangana i silicija (ukupni legirajući elementi <5%)
Klasificiran u sadržaju ugljika kao nizak ugljik (≤0,25%), srednji ugljik (0,25-0,60%) ili visoki ugljik (> 0,60%) čelik
Uobičajene specifikacije cijevi od ugljičnog čelika uključuju ASTM A106 (Ocjene A, B, C), ASTM A53 (stupanj B) i API 5L (Ocjene B do X70) za primjenu cijevi za liniju. Ocjene materijala poput 20# i 45# (kineski standard) ili Q235 također se široko koriste u raznim industrijskim primjenama.
Usporedba karakteristika performansi
Mehanička svojstva
Alloy čelične cijevi obično nude vrhunska mehanička svojstva u usporedbi s alternativama od ugljičnog čelika:
Veća zatezna i jačina prinosa na povišenim temperaturama
Poboljšana otpornost na puzanje za aplikacije visoke temperature
Bolja otpornost na umor u uvjetima cikličkog opterećenja
Poboljšana žilavost, posebno u okruženjima s niskim temperaturama
Na primjer, ASTM A335 P91 cijev održava svoj strukturni integritet na temperaturama do 650 ° C, dok standardna cijev od ugljičnog čelika doživljava značajno smanjenje čvrstoće iznad 400 ° C.
Otpor korozije
Alloy čelične cijevi pružaju znatno poboljšani otpor na različite mehanizme korozije:
Legure koje sadrže kromiranje razvijaju pasivne oksidne slojeve za zaštitu od korozije
Molibden pojačava otpornost na koroziju pittinga i pukotine
Nikal poboljšava performanse u smanjenju okruženja
Bolja otpornost na pucanje sulfidnog naprezanja (SSC) u ocjenama u skladu s MR0175
Cijevi od ugljičnog čelika uglavnom nude odgovarajuću otpornost na koroziju u neagresivnim okruženjima, ali zahtijevaju dodatne zaštitne mjere (premaz, inhibitori, katodna zaštita) u izazovnijim uvjetima usluge.
Kriteriji za prikladnost i odabir primjene
Preporučene primjene za leguru čelične cijevi
Bešavne cijevi od legura posebno su prikladne za:
Obrada visokih temperatura u rafinerijama i petrokemijskim biljkama (grijači, kotlovi, izmjenjivači)
Postrojenja za proizvodnju električne energije, posebno nadkritični i ultra-superkritični kotlovi
Okoliš za kiselo servis s H₂S prisutnošću po NACE MR0175/ISO 15156
Kriogene primjene koje zahtijevaju održavanu žilavost na temperaturama pod nuli
Offshore instalacije zahtijeva visoku pouzdanost i otpornost na koroziju
Preporučena primjena za cijev od ugljičnog čelika
Bešavne cijevi od ugljičnog čelika obično se koriste u:
Standardni procesni cjevovod za vodu, pare, zrak i ne-korozivne tekućine
Primjena linijske cijevi za prijenos nafte i plina (API 5L)
OCTG aplikacije (kućište i cijevi) u bušotinama bez soura
Opće strukturne primjene
Sustavi zaštite od požara i opće komunalne usluge
Ekonomska razmatranja
Odabir između ovih vrsta cijevi često uključuje važne ekonomske kompromise:
Alloy čelične cijevi obično zapovijedaju premijom od 2-5 puta veće od troškova ekvivalentnih cijevi od ugljičnog čelika, ovisno o određenom sadržaju legure. Međutim, ovo veće početno ulaganje može biti opravdano kroz:
Prošireni život u agresivnim okruženjima
Smanjeni zahtjevi za održavanjem i povezani stanke
Niži rizik od katastrofalnog neuspjeha u kritičnim primjenama
Potencijalna ušteda težine kroz smanjenu potrebama debljine stijenke
Cijevi od ugljičnog čelika nude izvrsnu ekonomičnost za standardne aplikacije u kojima su dovoljne njihove karakteristike izvedbe, što ih čini zadanim izborom za mnoge opće uvjete usluge.
Zaključak: Izrada optimalnog odabira
Pri odabiru između bešavne cijevi od legure i ugljičnog čelika, inženjeri bi trebali provesti sveobuhvatnu procjenu s obzirom na:
Zahtjevi za rad i tlaka
Sastav tekućine i korozivnost
Očekivani vijek trajanja i intervali održavanja
Sigurnosna kritičnost prijave
Ukupni trošak vlasništva, a ne samo početni trošak nabave
Iako bešavne cijevi od legura nude vrhunske performanse u zahtjevnim okruženjima, bešavne cijevi od ugljičnih čelika ostaju ekonomičan izbor za standardne primjene. Optimalni odabir uravnotežuje tehničke zahtjeve s ograničenjima proračuna za postizanje najisplativijeg rješenja koje zadovoljava ili premašuje operativne zahtjeve određene aplikacije.
