Keputusan Liner: Tiga Puluh Tahun Mencocokkan Plastik dengan Racun

Anda pernah melihat pengaruh gas asam terhadap baja karbon? Saya punya. Itu tidak cantik. Baja tidak berkarat seperti di udara. Itu retak. Dari dalam ke luar. Garis-garis kecil yang tidak dapat Anda lihat sampai tiba di luar dan semuanya berhenti dengan sangat cepat.

Saya memulai bisnis ini pada tahun 1994, baru lulus dari sekolah metalurgi, bekerja untuk produsen pipa di Ohio. Minggu pertamaku bekerja, mereka membawa saya untuk melihat kegagalan. Garis baja karbon dua belas inci, mengangkut air terproduksi dari sumur serpih. Tiga tahun dalam pelayanan. Bagian bawah pipa tampak seperti spons. Lubang di mana-mana. Operator telah kehilangan seperempat juta dolar karena downtime.

Saat itulah saya belajar: baja itu kuat, tapi baja itu bodoh. Ia tidak tahu bagaimana melindungi dirinya sendiri. Anda harus melindunginya.

Itulah yang dilakukan liner. Mereka adalah sistem kekebalan tubuh Anda.

---

Masalahnya: Apa yang Sebenarnya Anda Pompa?

Sebelum Anda memilih liner, Anda perlu menjawab satu pertanyaan. Bukan apa yang ada di lembar spesifikasi. Apa yang sebenarnya ada di dalam pipa?

Saya bekerja di Timur Tengah, 2008. Kata klien “gas asam, 2% H2S, kering.” Kami merekomendasikan PTFE. Dipasang tiga puluh kilometer. Enam bulan kemudian, kegagalan. Banyak dari mereka.

Ternyata, itu tidak kering. Air mengembun di titik rendah. H2S terlarut dalam air itu. Menjadikan asam sulfat. Tidak kuat, tapi cukup kuat. Dan PTFE? Tidak apa-apa. Namun cincin penahannya tidak tersegel dengan benar. Asam ada di belakang liner. Baja terkorosi dari luar dari dalam, jika itu masuk akal. Linernya sempurna. Pipa itu adalah sampah.

Itulah hal tentang liner. Mereka hanya berfungsi jika semuanya juga berfungsi.

Meja 1: Media Korosif Umum dan Mekanismenya

Kimia itu penting. Suhu itu penting. Tekanan itu penting. Laju aliran penting. Semuanya penting.

---

Keluarga Liner: Siapa Siapa di Dunia Plastik

Izinkan saya memperkenalkan Anda kepada para pemain. Saya telah bekerja dengan semuanya. Menyukai beberapa. Membenci orang lain. Belajar dari semuanya.

PTFE: Raja Tua

Politetrafluoroetilen. Teflon bagi kebanyakan orang. Kakek dari plastik berperforma tinggi.

Apa kelebihannya: Hampir semuanya. Secara kimia inert hingga sekitar 260°C. Tidak ada yang menempel padanya. Koefisien gesekan sangat rendah sehingga sulit diukur.

Apa kelemahannya: Harga. Aliran dingin. Perembesan.

rumus 1: Tingkat Permeasi (Hukum Pertama Fick)

$J=-D\times \frac{DC}{DX}$

J=-D×DXDC​

Di mana:

• $J$

  J = Fluks permeasi

• $D$

  D = Koefisien difusi

• $DC\mathrm{/}DX$

  DC/DX = Gradien konsentrasi

PTFE memiliki D yang relatif tinggi untuk molekul kecil. hidrogen, uap air, gas ringan. Mereka melewatinya. Tidak cepat, tapi cukup cepat.

Saya melihat ini di jalur klorin di Texas. Pipa baja berlapis PTFE, sepuluh tahun, bekerja dengan baik. Kemudian mereka mengubah prosesnya. Tekanan lebih tinggi. Tiba-tiba, klorin meresap melalui liner, menyerang baja di belakangnya. Linernya tampak sempurna. Pipa tersebut rusak dari luar ke dalam.

Kami memperbaikinya dengan melepaskan annulus. Mengebor lubang-lubang kecil pada baja untuk membiarkan gas meresap keluar. Bekerja dengan baik setelah itu.

Meja 2: Kinerja PTFE berdasarkan Medium

PFA: Peningkatan

Perfluoroalkoksi. Anggap saja PTFE lebih muda, sepupu yang lebih fleksibel. Ketahanan kimia yang sama. Sifat mekanik yang lebih baik.

Apa yang berbeda?: PFA dapat dicairkan. Itu berarti pengelasan yang lebih baik, permukaan yang lebih halus, porositas lebih sedikit. Ini juga menangani suhu yang lebih tinggi secara singkat, meskipun peringkat berkelanjutan serupa.

Hasil tangkapannya: Biayanya lebih mahal. Tentang 20-30% lebih dari PTFE. Terkadang sepadan, terkadang tidak.

Saya menggunakan PFA pada pekerjaan di Laut Utara. Gas bertekanan tinggi, kondensat, beberapa H2S, sedikit air. Klien menginginkan yang terbaik. lapisan PFA, anulus berventilasi, pelabuhan pemantauan. Harganya mahal. Namun jalur tersebut telah berjalan selama lima belas tahun tanpa masalah apa pun. Terkadang Anda mendapatkan apa yang Anda bayar.

hal: Pekerja keras

polypropylene. Murah. Ceria. Melakukan pekerjaan di banyak tempat.

Batas suhu: 80-90° C. Itu saja. Di atas itu, itu menjadi lembut. Di atas 100°C, percuma saja.

Ketahanan Kimia: Baik untuk asam dan basa pada suhu sedang. Tidak baik untuk oksidator kuat. Tidak baik untuk hidrokarbon—mereka membuatnya membengkak.

rumus 2: Rasio Pembengkakan

$S\mathrm{\%}=\frac{V_{SW\mathrm{itu}LLEN}-V_{\mathrm{itu}R\mathrm{saya}G\mathrm{saya}NAL}}{V_{\mathrm{itu}R\mathrm{saya}G\mathrm{saya}NAL}}\times 100$

S%=VatausayaGKemudianL​VSWituIIEN​-VatausayaGKemudianL​​×100

Jika S% > 10%, kamu punya masalah. Linernya mengembang, gesper, menghalangi pipa Anda.

Saya melihat ini di saluran air terproduksi di Permian. lapisan PP, 80°C air, sedikit sisa minyak. Setelah dua tahun, linernya bengkak 15%. Itu tampak seperti ular yang menelan seekor kambing. Benjolan di mana-mana. Aliran berkurang setengahnya. Harus mengganti seluruh lini dengan PE.

PE: Tanggal Murah

polietilen. Bahkan lebih murah dari PP. Digunakan untuk air, air limbah, Bahan kimia ringan.

Batas suhu: 60°C untuk HDPE. 80°C untuk PEX (terhubung silang). Di atas itu, Tidak.

Ketahanan Kimia: Baik untuk asam dan basa pada suhu rendah. Sama sekali tidak baik untuk hidrokarbon. Mereka akan mengubah HDPE menjadi gel.

Keuntungannya: Harga. dan ketangguhan. PE hampir tidak mungkin dipatahkan. Anda bisa mengalahkannya, jatuhkan itu, menyeretnya melalui selokan, dan itu akan tetap berfungsi.

Saya menggunakan PE untuk saluran tailing di Kanada. 40° C, asam ringan, banyak padatan. Lapisan PE bertahan selama dua belas tahun. Menggantinya dengan hal yang sama. Terkadang murah itu pintar.

karet: Sekolah Tua

Karet alam, neoprena, butil, EPDM, nitril. Karet yang berbeda untuk pekerjaan yang berbeda.

Karet apa yang berfungsi dengan baik: Resistensi abrasi. Fleksibilitas. Penyegelan. Pembasahan.

Karet apa yang tidak berfungsi dengan baik: suhu tinggi. asam kuat. Organik.

Meja 3: Pemilihan Lapisan Karet

Saya menentukan karet butil untuk lini asam fosfat di Florida. 80° C, 40% asam, beberapa padatan. Karet itu bertahan delapan tahun. Saat kami menariknya, linernya masih fleksibel. Baja di belakangnya sempurna. Itu adalah kemenangan.

Pelapis Epoksi: Opsi Tipis

Sebenarnya bukan liner. Catnya lebih tebal. 0.5tebal mm hingga 2 mm, biasanya.

Tempat kerjanya: Bahan kimia ringan, suhu rendah, tidak ada abrasi. Pikirkan air minum, air limbah ringan, paparan atmosfer.

Dimana gagal: suhu tinggi, asam kuat, pamer, abrasi, kosong.

rumus 3: Umur Pelapisan (Aturan Praktis Saya)

$L=\frac{T}{K\times C\times T}$

L=K×C×TT​

Di mana:

• $L$

  L = Umur dalam tahun

• $T$

  T = Ketebalan lapisan (mm)

• $K$

  K = Konstan (0.1 untuk epoksi)

• $C$

  C = Faktor konsentrasi kimia

• $T$

  T = Faktor suhu

Untuk epoksi 1 mm 10% H2SO4 pada suhu 40°C:

$L=1\mathrm{/}(0.1\times 2\times 1.5)=3.3$

L=1/(0.1×2×1.5)=3.3 tahun. Tidak bagus.

Saya melihat lapisan epoksi gagal dalam enam bulan dalam layanan asam klorida. Spesifikasi mengatakan itu akan bertahan lima tahun. Seseorang lupa memberi tahu asamnya.

---

Matriks Seleksi: Apa Kemana

Setelah tiga puluh tahun, inilah lembar contekan saya. Itu tidak ada di buku pelajaran mana pun. Itu yang berhasil.

Meja 4: Pemilihan Liner berdasarkan Layanan

Inilah hal tentang tabel ini: ini adalah titik awal, bukan titik akhir. Setiap pekerjaan berbeda. Setiap cairan berbeda. Setiap siklus suhu berbeda.

---

Mode Kegagalan: Bagaimana Liner Mati

Saya telah melihat liner gagal dalam banyak hal yang tidak dapat saya hitung. Inilah hits terhebat.

Perembesan

Gas melewati liner, menyerang baja dari belakang. Linernya terlihat sempurna. Pipa itu adalah sampah.

Bagaimana cara memperbaikinya: Ventilasi annulus. Bor lubang di baja. Biarkan gasnya keluar. Pantau tekanan dalam sistem ventilasi. Jika Anda melihat tekanan, kamu mengalami penetrasi. Jika Anda melihat cairan, kamu mengalami kebocoran.

rumus 4: Persyaratan Ventilasi Annulus

$A_{VENT}=\frac{Q\times L}{P\times V}$

AVENT​=P×VQ×L​

Di mana:

• $A_{VENT}$

  AVENT​ = Area ventilasi diperlukan

• $Q$

  Q = Tingkat permeasi

• $L$

  L = Panjang pipa

• $P$

  P = Tekanan balik yang diijinkan

• $V$

  V = Kecepatan gas

Saya merancang sistem ventilasi untuk saluran gas asam di Alberta. 20 kilometer, 12-inch, Pipa baja berlapis PTFE. Kami menghitung tingkat permeasi, ventilasi berukuran sesuai. Dua puluh tahun kemudian, masih bekerja.

Runtuh

Vakum di dalam pipa baja berjajar. Linernya tersedot ke dalam. Aliran blok.

rumus 5: Tekanan Keruntuhan Kritis

$P_C=\frac{2E}{1-N^2}\times {\left(\frac{T}{D}\right)}^3$

PC​=1-N22E​×(DT​)3

Di mana:

• $P_C$

  PC​ = Tekanan runtuh

• $E$

  E = Modulus elastisitas

• $N$

  N = Rasio Poisson

• $T$

  T = ketebalan lapisan

• $D$

  D = Diameter lapisan

Lapisan tipis mudah runtuh. Lapisan tebal lebih sulit runtuh.

Saya melihat ini di jalur injeksi asam di Louisiana. Pompa tiba-tiba mati. Vakum terbentuk. Lapisan PP runtuh seperti kaleng soda yang terinjak. Butuh banyak uang untuk menggantinya.

Bagaimana cara memperbaikinya: Gunakan liner yang lebih tebal. Pasang pemutus vakum. Rancang sistemnya agar hal itu tidak terjadi.

Ekspansi termal

Pipa menjadi panas. Baja mengembang. Liner semakin meluas. Gesper lapisan.

rumus 6: Perbedaan Ekspansi Termal

$\mathrm{D}L=(A_{L\mathrm{saya}NER}-A_{STEEL})\times L\times \mathrm{D}T$

DL=(ALdalamadalah​-ASTYaL​)×L×DT

PTFE berkembang sekitar sepuluh kali lebih banyak dari baja. Panaskan hingga 100°C, dan bagian 10 meter tumbuh 15mm lebih banyak dari baja. Kemana perginya panjang ekstra itu?? Itu tertekuk.

Bagaimana cara memperbaikinya: Ikat linernya. Atau desain loop ekspansi. Atau beroperasi dalam kisaran suhu yang sempit.

Serangan Kimia

Liner yang salah untuk pekerjaan itu. Itu larut, membengkak, retak, atau melunak.

Meja 5: Peringatan Kompatibilitas Bahan Kimia

Saya menetapkan PP untuk saluran benzena satu kali. Kesalahan besar. Benzena pada suhu 50°C membuat PP membengkak seperti spons. Harus diganti dengan PTFE. Biayai saya klien.

---

Studi Kasus: Pekerjaan Nyata, Pelajaran Nyata

Biarkan saya memandu Anda melalui tiga pekerjaan. Masing-masing mengajari saya sesuatu.

Kasus 1: Jalur Gas Asam Yang Hampir Membunuh Kami

Lokasi: Alberta Barat, 2010
Melayani: gas alam, 5% H2S, 2% CO2, jejak air
suhu: 40-60° C
Tekanan: 1200 psi
Panjangnya: 15 km
Diameter: 10-inch

Pilihan: PTFE Liner, 3mm tebal, anulus berventilasi.

Apa yang Benar: PTFE menangani H2S dengan sempurna. Tidak ada korosi. Tidak ada masalah perembesan. Ventilasi tidak pernah menunjukkan tekanan.

Apa yang Salah: Selama penutupan, garisnya mendingin dengan cepat. Kontraksi PTFE lebih besar dibandingkan baja. Di flensa, liner ditarik kembali dari permukaan penyegelan. Saat mereka memulai kembali, gas berada di belakang liner pada flensa. Memberi tekanan pada annulus. Tiup ventilasinya.

Perbaikannya: Kami mendesain ulang sambungan flensa. Menambahkan mekanisme penguncian yang menahan liner di tempatnya, berapa pun suhunya. Biaya tambahan, tapi itu berhasil.

Apa yang Saya Pelajari: Siklus suhu lebih penting daripada suhu stabil. Selalu rancang untuk kasus terburuk.

Kasus 2: Garis Asam Yang Berlangsung Dua Bulan

Lokasi: Louisiana, 2015
Melayani: 30% Hcl, beberapa organik
suhu: 70° C
Tekanan: 150 psi
Panjangnya: 500 meter
Diameter: 6-inch

Pilihan: lapisan PP, 4mm tebal. Seseorang mengira itu akan menghemat uang.

Apa yang Salah: Semuanya. PP ini tidak diberi peringkat HCl pada suhu 70°C. Kami memberi tahu mereka. Mereka tidak mendengarkan. Setelah dua bulan, linernya rapuh. Retak di mana-mana. Asam mencapai baja. Lubang jarum bocor di enam tempat.

Perbaikannya: Ganti dengan PTFE. Biayanya tiga kali lipat dari biaya pekerjaan awal.

Apa yang Saya Pelajari: Murah itu mahal. Selalu.

Kasus 3: Garis Bubur Yang Tidak Akan Mati

Lokasi: Nevada, 2018
Melayani: Tailing penambangan emas, 30% padatan, PH 2-3
suhu: 30-40° C
Tekanan: atmosfer
Panjangnya: 3 km
Diameter: 8-inch

Pilihan: Karet alam, 6mm tebal.

Apa yang Benar: Karetnya menyerap abrasi seperti jagoan. Setelah lima tahun, kami mengukur kehilangan dinding. Kurang dari 1 mm. Baja di belakangnya sempurna.

Apa yang Salah: Tidak ada. Jalur itu masih berjalan.

Apa yang Saya Pelajari: Terkadang cara lama adalah cara terbaik. Karet telah ada selamanya karena suatu alasan.

---

Barang Baru: Kemana Tujuan Kita

Lapisan konduktif

Listrik statis menumpuk di pipa plastik. Dapat menimbulkan percikan api. Dalam layanan yang mudah terbakar, itu buruk.

Pelapis baru memiliki karbon hitam atau bahan pengisi konduktif lainnya. Mereka menghilangkan listrik statis. Aman untuk hidrokarbon.

Lapisan Lapisan Ganda

Dua plastik berbeda, diekstrusi bersama. Lapisan dalam tahan bahan kimia. Lapisan luarnya terikat pada baja. Yang terbaik dari kedua dunia.

Saya melihat demo ini di pameran dagang tahun lalu. PTFE bagian dalam, bagian luar PE yang dimodifikasi. Kekuatan ikatan tiga kali lebih tinggi dari standar. Hal yang menarik.

Liner Cerdas

Sensor serat optik tertanam di liner. Mereka mengukur suhu, tekanan, bahkan kehadiran bahan kimia. Pemantauan kesehatan kapal secara real-time.

Mahal sekarang. Akan menjadi standar dalam sepuluh tahun.

Meja 6: Teknologi Liner yang Sedang Muncul

---

Proses Keputusan: Apa yang Sebenarnya Saya Lakukan

Setelah tiga puluh tahun, inilah proses saya. Ini tidak rumit.

Melangkah 1: Dapatkan Data Sebenarnya

Bukan lembar spesifikasi. Data sebenarnya. Apa yang ada di dalam pipa baja berjajar? Pada suhu berapa? Pada tekanan apa? Untuk berapa lama? Gangguan apa pun? Shutdown apa pun? Siklus pembersihan apa pun?

Melangkah 2: Hilangkan Jawaban Tidak yang Jelas

Suhu terlalu tinggi untuk PP? Menghapuskan. Hidrokarbon hadir? Hilangkan karet (kecuali nitril). Oksidator kuat? Hilangkan semuanya kecuali PTFE/PFA.

Melangkah 3: Buat Daftar Pendek Kemungkinannya

Anda biasanya memiliki dua atau tiga pilihan. PTFE untuk hal-hal sulit. PP untuk hal-hal yang mudah. Karet untuk abrasi.

Melangkah 4: Pertimbangkan Sistem

Berapa panjang pipanya? Berapa banyak perlengkapannya? Berapa banyak flensa? Jalur pipa yang panjang lebih menyukai liner yang lebih murah. Banyak perlengkapan yang mendukung pelapis yang lebih fleksibel.

Melangkah 5: Pikirkan Tentang Kegagalan

Jika liner ini gagal, apa yang terjadi? Kebocoran lubang jarum? Pecahnya bencana? Seberapa buruk dampaknya? Konsekuensi buruk membenarkan liner yang mahal.

Melangkah 6: Lakukan Panggilan

Lalu Anda memilih. Dan semoga Anda benar.

---

Meja 7: Kartu Referensi Cepat Saya

✅ = Bagus, ⚠️ = Perhatian, ❌ = Tidak

---

Apa yang Saya Katakan kepada Insinyur Muda

Seorang insinyur muda bertanya kepada saya suatu kali: “Bagaimana saya tahu liner mana yang harus dipilih?”

kataku: “Anda tidak melakukannya. Tidak terlalu. Anda membuat tebakan terbaik berdasarkan data yang Anda miliki. Kemudian Anda melihatnya seperti elang. Dan ketika gagal—karena sesuatu selalu gagal—Anda belajar darinya.”

Dia tampak kecewa. Ingin formula, Menurut saya. Pohon keputusan. Jawaban yang terjamin.

Tidak ada satu pun.

Hanya ada pengalaman. Dan datanya. Dan memperhatikan. Dan bersikap cukup rendah hati untuk mengakui jika Anda salah.

Saluran gas asam di Alberta? Yang ada masalah flensanya? Kami memperbaikinya. Tapi saya masih memikirkannya. Masih bertanya-tanya apa lagi yang saya lewatkan.

Itulah pekerjaannya. Anda tidak pernah berhenti belajar. Anda tidak pernah berhenti khawatir. Anda menjadi lebih baik dalam mengetahui apa yang perlu dikhawatirkan.