Ngành công nghiệp dầu khí đòi hỏi hiệu suất đặc biệt từ các vật liệu đường ống, đặc biệt là trong các môi trường đầy thách thức. Các ống thép không gỉ liền mạch đã trở thành các thành phần không thể thiếu trong các ứng dụng này do tính chất cơ học vượt trội và khả năng chống ăn mòn. Bài viết này xem xét các yêu cầu và thông số kỹ thuật quan trọng cho các ống thép không gỉ liền mạch được sử dụng trong suốt chuỗi xử lý hydrocarbon.
Yêu cầu hiệu suất quan trọng
Các ống thép không gỉ liền mạch được sử dụng trong các ứng dụng dầu khí phải đáp ứng một số tiêu chí hiệu suất cơ bản để đảm bảo an toàn hoạt động và tuổi thọ:
Điện trở áp suất cao để ngăn chặn hydrocarbon trong điều kiện khắc nghiệt
Kháng ăn mòn vượt trội so với cả sự xuống cấp bên trong và bên ngoài
Sức mạnh cơ học để chịu được các kịch bản tải kết hợp
Độ bền nhiệt độ thấp cho các ứng dụng đông lạnh như vận chuyển LNG
Tính bền vững môi trường thông qua giảm phát thải và tuổi thọ dài
Lựa chọn vật chất cho các môi trường hoạt động khác nhau
Việc lựa chọn các loại thép không gỉ thích hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu trong các ứng dụng dầu khí cụ thể:
Thép không gỉ 316L
Thép không gỉ austenitic 316L cung cấp khả năng chống ăn mòn chung tuyệt vời và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đường ống trong đó dự kiến phơi nhiễm clorua vừa phải. Lớp này cung cấp các tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ từ đông lạnh đến 650 ° C, làm cho nó phù hợp cho cả các ứng dụng ngược dòng và hạ nguồn.
DUPLEX 2205 (UNS S32205)
DUPLEX 2205 kết hợp khả năng chống ăn mòn của các lớp Austenitic với sức mạnh tăng cường, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng OCTG (hàng hóa của đất nước dầu) trong môi trường tích cực. Lớp này cung cấp khoảng hai lần cường độ năng suất là 316L trong khi cung cấp khả năng chống lại sự cố ăn mòn căng thẳng, đặc biệt là trong điều kiện dịch vụ chua.
Super 13Cr (martensitic sửa đổi)
Thép không gỉ martensitic biến đổi Super 13CR được phát triển dành riêng cho các ứng dụng vỏ và ống trong môi trường chứa CO₂, H₂S và clorua. Lớp này cung cấp một sự cân bằng tuyệt vời của các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn, làm cho nó phù hợp với các giếng HPHT (nhiệt độ cao áp suất cao) trong đó thép carbon tiêu chuẩn sẽ nhanh chóng giảm dần.
Yêu cầu vận chuyển LNG
Cơ sở hạ tầng khí đốt tự nhiên hóa lỏng (LNG) đưa ra những thách thức độc đáo đối với vật liệu đường ống do nhiệt độ đông lạnh khắc nghiệt, thông thường là -162 ° C trong quá trình vận chuyển và lưu trữ. Các ống thép không gỉ liền mạch được sử dụng trong các ứng dụng này phải duy trì:
Độ dẻo dai đặc biệt ở nhiệt độ đông lạnh mà không cần chuyển đổi giòn
Độ ổn định kích thước trong quá trình đạp xe lặp đi lặp lại
Ngăn chặn áp lực toàn vẹn cao để đảm bảo an toàn
Khả năng chống sốc nhiệt trong quá trình tải/dỡ tải
Các lớp Austenitic như 304L và 316L thường được chỉ định cho các ứng dụng LNG do tính chất nhiệt độ thấp tuyệt vời và độ dẻo được giữ lại ở nhiệt độ đông lạnh.
Cân nhắc về môi trường
Hoạt động dầu khí hiện đại phải đối mặt với các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt. Đường ống thép không gỉ liền mạch đóng góp cho các mục tiêu bền vững thông qua:
Tuổi thọ dịch vụ kéo dài, giảm tần số thay thế và các tác động môi trường liên quan
Phát thải thấp hơn thông qua việc loại bỏ các điểm rò rỉ phổ biến với các hệ thống liên kết
Giảm yêu cầu bảo trì và sự gián đoạn hoạt động liên quan
Khả năng tái chế cuối đời, với thép không gỉ có thể tái chế 100% mà không bị suy giảm chất lượng
Tiêu chuẩn công nghiệp áp dụng
Các ống thép không gỉ liền mạch cho các ứng dụng dầu khí phải tuân thủ các tiêu chuẩn ngành công nghiệp nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn, độ tin cậy và khả năng thay thế:
Tiêu chuẩn API (Viện Dầu khí Hoa Kỳ)
Thông số kỹ thuật API cung cấp các hướng dẫn quan trọng cho các sản phẩm hình ống dầu khí:
API 5L : Đặc điểm kỹ thuật cho đường ống được sử dụng trong các hệ thống vận chuyển
API 5CT : Đặc điểm kỹ thuật cho vỏ và ống (sản phẩm OCTG)
API 6A : Đặc điểm kỹ thuật cho thiết bị đầu tư và cây thông Noel
ASTM (Hiệp hội Thử nghiệm và Tài liệu Hoa Kỳ) Tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn ASTM xác định các thuộc tính vật liệu và yêu cầu thử nghiệm:
ASTM A213/A213M : Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn cho nồi hơi Ferritic và austenitic liền mạch
ASTM A269/A269M : Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho ống thép không gỉ Austenitic liền mạch và hàn
ASTM A312/A312M : Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho các ống thép không gỉ liền mạch, hàn và lạnh
Tiêu chuẩn NACE (Hiệp hội kỹ sư ăn mòn quốc gia)
Tiêu chuẩn NACE địa chỉ Lựa chọn vật liệu cho môi trường ăn mòn:
NACE MR0175/ISO 15156 : Vật liệu sử dụng trong môi trường chứa H₂s trong sản xuất dầu khí
NACE TM0177 : Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của kim loại để kháng cracking stress sunfua và vết nứt ăn mòn căng thẳng trong môi trường H₂s
