Introdução: Com o aprofundamento contínuo da estratégia de exploração e desenvolvimento de petróleo e gás da China, o âmbito de exploração expandiu-se gradualmente para águas profundas, áreas de camada profunda e com alto teor de enxofre, e as condições de operação dos oleodutos e gasodutos tornaram-se cada vez mais duras. Corrosão de tubulação, como um fator chave que restringe a operação segura e estável da indústria de petróleo e gás, tem causado enormes perdas económicas e potenciais riscos de segurança para a indústria todos os anos. As medidas anticorrosivas tradicionais, como tubos comuns de aço carbono com revestimentos, têm sido difíceis de atender às necessidades anticorrosivas de longo prazo sob condições de trabalho adversas.. Tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente, que integram a alta resistência do aço carbono/aço de baixa liga e a excelente resistência à corrosão de ligas resistentes à corrosão, surgiram conforme os tempos exigem e têm sido amplamente utilizados em vários projetos importantes de oleodutos e gasodutos. Com base em meu aprendizado profissional de três anos em ciência e engenharia de materiais e em minha experiência de estágio de quatro meses em uma empresa de fabricação de materiais para dutos de petróleo e gás, este artigo se concentra na pesquisa de tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente, discute sistematicamente suas características, processos de preparação, Teste de desempenho, casos de aplicação e tendências de desenvolvimento, com o objetivo de fornecer referências práticas para a aplicação de engenharia e aprimoramento técnico de tais tubos de aço compósitos na indústria de petróleo e gás.

O teste de desempenho de tubos de aço composto de liga resistente à corrosão com revestimento interno ou revestido é um elo importante para verificar o produto qualidade e garantir que possa se adaptar às duras condições de trabalho da indústria de petróleo e gás. O desempenho dos tubos de aço composto inclui principalmente propriedades mecânicas, Resistência à corrosão, desempenho de ligação e integridade estrutural. Somente através de testes de desempenho sistemáticos e abrangentes podemos determinar se o tubo de aço composto atende aos requisitos de aplicação de engenharia. Durante meu estágio, Tive a oportunidade de entrar no centro de testes da empresa, participar do trabalho auxiliar de diversos testes de desempenho, e aprenda sobre os métodos de teste, padrões de teste e equipamentos de teste de tubos de aço composto. Combinado com o mais recente GB/T 31940-2025 padrão nacional e especificações de testes internos da empresa, esta seção se concentrará nos principais itens de teste de desempenho, métodos de teste e padrões de teste de tubos de aço compostos, e compartilhar minha própria experiência de teste.

O desempenho mecânico de tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente é uma garantia importante para a operação segura da tubulação, que inclui principalmente resistência à tração, Força de rendimento, Alongamento, resistência ao impacto e dureza. Estas propriedades mecânicas não estão relacionadas apenas com as propriedades do material da camada de base e da camada revestida/revestida, mas também afetado pelo processo de preparação. O teste de desempenho mecânico visa garantir que o tubo de aço composto tenha resistência suficiente, tenacidade e dureza para suportar a pressão média, impacto mecânico e outras cargas durante o processo de transporte e operação.

O primeiro item de teste de desempenho mecânico é o teste de resistência à tração e resistência ao escoamento. A resistência à tração é a tensão máxima que o tubo de aço composto pode suportar antes de quebrar, e a resistência ao escoamento é a tensão quando o tubo de aço composto produz uma certa deformação plástica. O método de teste adota principalmente o teste de tração, que é realizado usando uma máquina de teste de tração universal. Durante o teste, o tubo de aço composto é cortado em amostras de tração padrão de acordo com o padrão nacional, e as amostras são fixadas na máquina de teste de tração. Então, a máquina de teste aplica uma carga de tração uniforme às amostras a uma certa velocidade até que as amostras quebrem. A máquina de teste registra automaticamente os dados de força de tração e deformação durante o teste, e calcula a resistência à tração e a resistência ao escoamento de acordo com os dados. De acordo com os requisitos de GB/T 31940-2025 Padrão Nacional, a resistência à tração do tubo de aço composto revestido ou revestido interno não deve ser inferior à resistência à tração do material da camada de base, e a resistência ao escoamento não deve ser inferior a 80% da resistência ao escoamento do material da camada de base. Por exemplo, se a camada base adotar aço de baixa liga Q355 (resistência à tração 470-630MPa, resistência ao escoamento 355MPa), a resistência à tração do tubo de aço composto não deve ser inferior a 470MPa, e a resistência ao escoamento não deve ser inferior a 284MPa. Durante meu estágio, Ajudei o pessoal de teste a preparar amostras de tração, prenda as amostras na máquina de teste, e registre os dados do teste. Descobri que a resistência à tração do tubo de aço composto produzido pela empresa é geralmente 5%-10% maior que a resistência à tração do material da camada de base, que se deve ao efeito sinérgico da camada revestida/revestida e da camada base.

O segundo item de teste de desempenho mecânico é o teste de alongamento. O alongamento é a porcentagem da deformação total da amostra antes da ruptura, que reflete a capacidade de deformação plástica do tubo de aço composto. Quanto maior o alongamento, melhor será a tenacidade do tubo de aço composto, e menor a probabilidade de quebrar sob a ação do impacto e outras cargas. O teste de alongamento é realizado em conjunto com o teste de tração. Após o teste de tração, o pessoal de teste mede o comprimento da amostra antes e depois da quebra, e calcule o alongamento de acordo com a fórmula: alongamento δ=(L1-L0)/L0×100%, onde L0 é o comprimento original da amostra, e L1 é o comprimento da amostra após a quebra. De acordo com o padrão nacional, o alongamento do tubo de aço composto não deve ser inferior a 15%. Para o tubo de aço composto com camada revestida/revestida de liga à base de níquel, o alongamento não deve ser inferior a 20% devido à boa tenacidade da liga à base de níquel. Durante o teste, Descobri que o alongamento do tubo de aço composto preparado pelo processo de soldagem de superfície é geralmente maior do que o do processo de pulverização térmica, o que ocorre porque o processo de soldagem de superfície forma uma ligação metalúrgica entre a camada revestida e a camada de base, e a tenacidade do compósito é melhor.

O terceiro item do teste de desempenho mecânico é o teste de resistência ao impacto. A resistência ao impacto é a capacidade do tubo de aço composto de absorver energia sob a ação de carga de impacto repentino, que reflete a capacidade anti-impacto do tubo de aço composto. O oleoduto e gasoduto estará sujeito a impactos mecânicos durante o transporte, instalação e operação (como colisão durante o transporte, impacto das ondas de vento em oleodutos offshore), então é necessário ter boa resistência ao impacto. O teste de resistência ao impacto é realizado usando uma máquina de teste de impacto, e o método de teste adota principalmente o teste de impacto Charpy. Durante o teste, o tubo de aço composto é cortado em amostras de impacto padrão (Entalhe em V ou entalhe em U), e as amostras são colocadas na máquina de teste de impacto. O martelo de impacto da máquina de teste atinge a amostra a uma certa velocidade, e a máquina de teste registra a energia de impacto absorvida pela amostra. A resistência ao impacto é expressa pela energia de impacto por unidade de área da seção transversal da amostra. De acordo com o padrão nacional, a resistência ao impacto do tubo de aço composto à temperatura ambiente não deve ser inferior a 34J/cm². Para o tubo de aço composto usado em condições de trabalho de baixa temperatura (como oleodutos offshore em áreas frias), a resistência ao impacto em baixa temperatura (-20℃ ou -40 ℃) não deve ser inferior a 27J/cm². Durante meu estágio, Participei do teste de resistência ao impacto de tubos de aço compósitos utilizados em plataformas offshore. A temperatura de teste foi de -20 ℃, e a energia de impacto de todas as amostras atendeu aos requisitos, que indicou que o tubo de aço composto tinha boa resistência ao impacto em baixa temperatura.

O quarto item de teste de desempenho mecânico é o teste de dureza. A dureza é a capacidade do tubo de aço composto de resistir à indentação de objetos externos, que reflete a resistência ao desgaste e a resistência à deformação do tubo de aço composto. A parede interna do oleoduto e gasoduto será vasculhada pelo meio de transporte, então a camada revestida/revestida precisa ter uma certa dureza para resistir ao desgaste. O teste de dureza é realizado usando um testador de dureza, e os métodos de teste comuns incluem teste de dureza Brinell, Teste de dureza Rockwell e teste de dureza Vickers. Para a camada revestida/revestida de tubos de aço composto, o teste de dureza Vickers é geralmente adotado devido à sua alta precisão de teste e pequenos danos à amostra. Durante o teste, o pessoal de teste usa o testador de dureza Vickers para aplicar uma determinada carga à superfície da camada revestida/revestida, e meça o comprimento diagonal do recuo, em seguida, calcule o valor da dureza Vickers (Alta tensão). De acordo com os padrões internos da empresa, a dureza Vickers da camada revestida/revestida de aço inoxidável 316L deve estar entre 180-220HV, a dureza Vickers do Inconel 625 A camada revestida/revestida de liga à base de níquel deve estar entre 220-260HV, e a dureza Vickers da camada base (Aço de baixa liga Q355) deve estar entre 140-180HV. Durante o teste, Descobri que a dureza da camada revestida preparada pelo processo de pulverização térmica é ligeiramente superior à do processo de soldagem de superfície, o que ocorre porque o processo de pulverização térmica forma uma estrutura densa após o rápido resfriamento do pó fundido, resultando em maior dureza.

Deve-se notar que o teste de desempenho mecânico de tubos de aço compostos precisa prestar atenção à posição de amostragem e ao método de amostragem. As amostras devem ser retiradas de diferentes posições do tubo de aço composto (como a parte do meio, a parte final) para garantir a representatividade das amostras. Ao mesmo tempo, o método de amostragem deve evitar danificar a camada revestida/revestida e a interface entre a camada revestida/revestida e a camada de base, de modo a não afetar os resultados do teste. Durante meu estágio, o pessoal de teste me disse que o trabalho de amostragem é muito importante. Se a posição de amostragem for inadequada ou o método de amostragem estiver incorreto, isso levará a resultados de testes imprecisos, o que afetará o julgamento do produto qualidade.

A resistência à corrosão é o desempenho principal dos tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente, que determina diretamente a vida útil do tubo de aço composto nas duras condições de trabalho da indústria de petróleo e gás. O teste de resistência à corrosão visa simular as condições reais de trabalho do meio e do ambiente, teste a taxa de corrosão e a forma de corrosão do tubo de aço composto, e verifique se pode resistir à erosão do meio corrosivo. De acordo com os diferentes mecanismos de corrosão e condições de trabalho, o teste de resistência à corrosão de tubos de aço composto inclui principalmente testes de corrosão eletroquímica, teste de corrosão por imersão, testes de fissuração por corrosão sob tensão e testes de fissuração induzida por hidrogênio. Durante meu estágio, Participei dos trabalhos auxiliares de ensaios de corrosão por imersão e ensaios de corrosão eletroquímica, e aprendeu sobre os princípios e métodos de teste de corrosão sob tensão e teste de fissuração induzida por hidrogênio.

O primeiro item de teste de resistência à corrosão é o teste de corrosão eletroquímica. A corrosão eletroquímica é o tipo mais comum de corrosão em oleodutos e gasodutos, portanto, o teste de corrosão eletroquímica é um método importante para avaliar a resistência à corrosão de tubos de aço composto. O teste de corrosão eletroquímica inclui principalmente testes de curva de polarização e espectroscopia de impedância eletroquímica (Eis) teste, que são realizados usando uma estação de trabalho eletroquímica. O princípio fundamental do teste da curva de polarização é aplicar um certo potencial à amostra composta de tubo de aço (eletrodo de trabalho) no meio de corrosão simulado, medir a densidade de corrente correspondente, e desenhe a curva de polarização. A curva de polarização pode refletir a taxa de corrosão e a tendência de corrosão da amostra. Quanto menor a densidade da corrente de corrosão, melhor será a resistência à corrosão da amostra. O teste de espectroscopia de impedância eletroquímica consiste em aplicar uma corrente alternada de pequena amplitude ao eletrodo de trabalho, medir a impedância da amostra em diferentes frequências, e analisar o processo de corrosão e a resistência à corrosão da amostra usando o espectro de impedância. Durante o teste, a amostra composta de tubo de aço é cortada em um determinado tamanho, e a superfície da amostra é tratada (polido, limpo), então a amostra é imersa no meio de corrosão simulado (como uma solução contendo sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono, íons cloreto, etc.). O eletrodo de referência e o eletrodo auxiliar são inseridos no meio, e os três eletrodos são conectados à estação de trabalho eletroquímica para teste. De acordo com os padrões internos da empresa, a densidade da corrente de corrosão da amostra de tubo de aço composto no meio simulado de campo de gás com enxofre ultra-alto não deve ser superior a 1,0×10⁻⁶A/cm². Durante meu estágio, Ajudei o pessoal de teste a preparar o meio de corrosão simulado, polir a superfície da amostra, e conecte o eletrodo, e observou o processo de teste da estação de trabalho eletroquímica. Os resultados do teste mostraram que a densidade da corrente de corrosão do tubo de aço composto com Inconel 625 camada revestida de liga à base de níquel era muito menor do que o requisito padrão, o que indicou que tinha excelente resistência à corrosão eletroquímica.

O segundo item de teste de resistência à corrosão é o teste de corrosão por imersão. O teste de corrosão por imersão é um método de teste de resistência à corrosão simples e intuitivo, que consiste em imergir a amostra de tubo de aço composto no meio de corrosão simulado, coloque-o em um ambiente de temperatura constante por um certo tempo, e então observe a forma de corrosão da amostra e calcule a taxa de corrosão. Este método pode simular o processo de corrosão de longo prazo do tubo de aço composto na condição real de trabalho média. Durante o teste, a amostra composta de tubo de aço é cortada em amostras padrão, e a área de superfície, peso e outros parâmetros da amostra são medidos antes da imersão. Então, a amostra está imersa no meio de corrosão simulado (a composição e a temperatura do meio são consistentes com as condições reais de trabalho), e o meio é substituído regularmente para garantir a estabilidade da composição do meio. Após imersão por um certo tempo (geralmente 720 horas ou 1000 horas), a amostra é retirada, o produto de corrosão na superfície é limpo, e o peso da amostra após a corrosão ser medido. A taxa de corrosão é calculada de acordo com a fórmula: taxa de corrosão v=(m0-m1)/(Merda), onde m0 é o peso da amostra antes da corrosão, m1 é o peso da amostra após a corrosão, S é a área de superfície da amostra, e t é o tempo de imersão. De acordo com o padrão nacional, a taxa de corrosão uniforme do tubo de aço composto no meio de corrosão simulado não deve ser superior a 0,01 mm/a. Para o tubo de aço composto usado em campos de gás com alto teor de enxofre, a taxa de corrosão uniforme não deve ser superior a 0,005 mm/a. Durante meu estágio, Participei do teste de corrosão por imersão de tubos de aço composto revestidos de aço inoxidável 316L. O tempo de imersão foi 720 horas, o meio simulado foi uma solução contendo dióxido de carbono e íons cloreto, e a temperatura de teste foi de 80 ℃. Depois do teste, a superfície da amostra estava lisa, sem quaisquer vestígios de corrosão, e a taxa de corrosão foi muito menor do que o requisito padrão, o que indicou que o tubo de aço composto tinha boa resistência à corrosão por imersão.

O terceiro item de teste de resistência à corrosão é a corrosão sob tensão (SSC) teste. Como mencionado anteriormente, A corrosão sob tensão é uma forma de corrosão muito perigosa, o que é fácil de causar falha repentina do gasoduto. Portanto,, O teste de corrosão sob tensão é um item de teste essencial para tubos de aço composto usados ​​em tubos com alto teor de enxofre., condições de trabalho com íons de alto cloreto. O teste de corrosão sob tensão é realizado de acordo com os requisitos da norma NACE TM0177 (o padrão oficial internacional para testes de fissuração por corrosão sob tensão), e o método de teste adota principalmente o método de viga dobrada ou o método de carga de tração. Durante o teste, a amostra composta de tubo de aço é processada em uma amostra de viga dobrada padrão ou amostra de tração, e uma certa tensão de tração é aplicada à amostra (o estresse geralmente é 80% da resistência ao escoamento da amostra). Então, a amostra está imersa no meio de corrosão sob tensão simulado (como a solução NACE A, que é uma solução contendo sulfeto de hidrogênio e íons cloreto) a uma certa temperatura e pressão. A amostra é mantida no meio por um certo tempo (geralmente 720 horas), e então a amostra é retirada para observar se há rachaduras na superfície e no interior da amostra. Se não houver rachaduras, indica que o tubo de aço composto tem boa resistência à corrosão sob tensão. Durante meu estágio, Fiquei sabendo que a empresa realiza testes de corrosão sob tensão em todos os tubos de aço composto usados ​​em campos de gás com alto teor de enxofre. Os resultados do teste mostraram que o tubo de aço composto com Inconel 625 camada revestida de liga à base de níquel não apresentou rachaduras após 720 horas de testes, o que indicou que poderia resistir eficazmente à fissuração por corrosão sob tensão.

O quarto item do teste de resistência à corrosão é a fissuração induzida por hidrogênio (ESTE) teste. A fissuração induzida pelo hidrogénio é também uma forma de corrosão perigosa comum em oleodutos e gasodutos., que é frequentemente acompanhada por fissuras por corrosão sob tensão. O teste de fissuração induzida por hidrogênio é realizado de acordo com os requisitos da norma NACE TM0284, e o método de teste adota principalmente o método de imersão. Durante o teste, a amostra composta de tubo de aço é cortada em amostras padrão, e a amostra é imersa no meio de craqueamento induzido por hidrogênio simulado (como uma solução contendo sulfeto de hidrogênio e umidade) a uma certa temperatura e pressão. A amostra é mantida no meio por um certo tempo (geralmente 96 horas), e então a amostra é retirada para observar se há protuberâncias, rachaduras e outros defeitos na superfície e no interior da amostra. Ao mesmo tempo, a amostra é cortada e polida para observar os defeitos internos ao microscópio. De acordo com o padrão, a amostra composta de tubo de aço não deverá apresentar defeitos óbvios de fissuração induzida por hidrogênio após o teste. Durante meu estágio, Observei o teste de fissuração induzida por hidrogênio em tubos de aço composto. O meio de teste foi uma solução contendo sulfeto de hidrogênio em alta concentração, e a temperatura de teste foi de 25 ℃. Depois do teste, as amostras foram cortadas e observadas, e nenhum defeito de fissuração induzido por hidrogênio foi encontrado, o que indicou que o tubo de aço composto tinha boa resistência à fissuração induzida por hidrogênio.

Além disso, para tubos de aço composto usados ​​em plataformas offshore de petróleo e gás, a empresa também realiza testes de corrosão marítima, que simula o ambiente marinho (imersão em água do mar, corrosão atmosférica marinha) para testar a resistência à corrosão do tubo de aço composto. O teste de corrosão marinha é realizado imergindo a amostra em água do mar natural ou água do mar simulada, e colocá-lo em um ambiente atmosférico marinho por um longo tempo (geralmente 6 meses para 1 ANO), então observando a forma de corrosão e calculando a taxa de corrosão. Este teste pode refletir mais verdadeiramente a resistência à corrosão do tubo de aço composto no ambiente marinho. Durante meu estágio, Vi que a empresa tinha um local especial para testes de corrosão marítima, e um grande número de amostras de tubos de aço compostos estavam sendo testados no ambiente marinho simulado.

Deve-se enfatizar que o teste de resistência à corrosão de tubos de aço composto precisa controlar rigorosamente as condições de teste (composição média, temperatura, Pressão, tempo), que afeta diretamente os resultados do teste. As condições de teste devem ser consistentes com as condições reais de trabalho da tubulação, para que os resultados do teste possam realmente refletir a resistência à corrosão do tubo de aço composto no processo de aplicação real. Durante meu estágio, o pessoal de teste me disse que todos os parâmetros do teste de resistência à corrosão devem ser rigorosamente controlados, e qualquer desvio levará a resultados de teste imprecisos, o que afetará a seleção e aplicação de tubos de aço compostos em engenharia. Além disso, o teste de resistência à corrosão de tubos de aço composto também precisa prestar atenção à proteção das amostras de teste. Durante o processo de preparação e teste da amostra, é necessário evitar danos artificiais à camada revestida/revestida, de modo a não afetar os resultados do teste. Por exemplo, durante o processo de polimento da amostra, é necessário controlar a força de polimento para evitar riscar a camada revestida/revestida ou expor a camada base, o que levará a uma avaliação imprecisa da resistência à corrosão.

O desempenho de ligação entre a camada base (aço carbono/aço de baixa liga) e a camada revestida/forrada (Liga resistente à corrosão) é a principal garantia para o desempenho geral de tubos de aço compósitos revestidos ou revestidos internamente. Se o desempenho da colagem for ruim, a camada revestida/forrada irá descascar da camada base durante o transporte, instalação ou operação, expondo a camada base a meios corrosivos e levando à rápida corrosão e falha da tubulação. Portanto,, o teste de desempenho de ligação é uma parte indispensável do teste abrangente de desempenho de tubos de aço compostos. Durante meu estágio, I participated in the auxiliary work of bonding performance testing, and learned about the main testing methods, standards and key points of attention, which are combined with the enterprise’s actual testing experience and GB/T 31940-2025 national standard to elaborate in detail.

The bonding performance testing of composite steel pipes mainly evaluates the bonding strength between the base layer and the clad/lined layer, as well as the integrity of the bonding interface. The main testing methods include tensile shear test, peel test and metallographic observation, among which tensile shear test and peel test are the most commonly used quantitative testing methods, and metallographic observation is a qualitative testing method to supplement and verify the bonding state. Diferentes processos de preparação correspondem a diferentes requisitos de resistência de ligação, e a empresa formulará padrões de testes direcionados de acordo com o tipo de produto.

O primeiro método comum de teste de desempenho de ligação é o teste de cisalhamento de tração, que é usado principalmente para testar a resistência de ligação ao cisalhamento entre a camada de base e a camada revestida/revestida. Este método é adequado para todos os tipos de tubos de aço composto revestidos ou revestidos internamente., especialmente para tubos de aço compósitos preparados por processos de ligação metalúrgica (como soldagem de superfície, revestimento de explosão, revestimento de laminação a quente). O princípio do teste é cortar o tubo de aço composto em amostras de cisalhamento de tração padrão, que pode refletir totalmente a interface de ligação entre a camada base e a camada revestida/revestida. Então, a amostra é fixada em uma máquina de teste de tração universal, e uma carga de cisalhamento uniforme é aplicada ao longo da direção paralela à interface de ligação até que a interface de ligação seja separada ou a amostra seja danificada. A máquina de teste registra automaticamente a carga de cisalhamento máxima, e a resistência à ligação ao cisalhamento é calculada de acordo com a área da seção transversal da interface de ligação. De acordo com os requisitos de GB/T 31940-2025 Padrão Nacional, a resistência ao cisalhamento de tubos de aço compósitos revestidos internos preparados por processos de ligação metalúrgica não deve ser inferior a 200MPa, e a resistência ao cisalhamento de tubos de aço compósitos revestidos preparados por processos de ligação mecânica (como expansão de tubo hidráulico) não deve ser inferior a 150MPa. Durante meu estágio, Ajudei o pessoal de teste a cortar e processar amostras de cisalhamento de tração, e observou o processo de teste. Descobri que a resistência ao cisalhamento de tubos de aço composto preparados pelo processo de revestimento por explosão era a mais alta, geralmente atingindo mais de 300MPa, enquanto a resistência ao cisalhamento de tubos de aço compostos preparados pelo processo de expansão de tubos hidráulicos foi de cerca de 160-180MPa, que todos atenderam aos requisitos padrão.

O segundo método comum de teste de desempenho de ligação é o teste de descascamento, que é usado principalmente para testar a resistência ao descascamento entre a camada base e a camada revestida/revestida. Este método é mais adequado para tubos de aço compostos preparados por ligação mecânica ou processos de ligação (como expansão de tubo hidráulico, método de revestimento de colagem), e também é aplicável a tubos de aço composto de camada fina revestida/revestida. O princípio do teste é cortar o tubo de aço composto em amostras de casca padrão, e separe uma extremidade da camada revestida/revestida da camada base com antecedência. Então, prenda a camada base e a camada revestida/revestida da amostra nos dois grampos da máquina de teste de tração universal, respectivamente, e aplicar uma carga de tração uniforme ao longo da direção perpendicular à interface de ligação para descascar a camada revestida/revestida da camada base. A máquina de teste registra a carga de descascamento durante todo o processo de descascamento, e a carga média de descascamento por unidade de largura é a resistência ao descascamento. De acordo com os padrões internos da empresa, a resistência ao descascamento de tubos de aço composto revestidos preparados pelo processo de expansão de tubo hidráulico não deve ser inferior a 15N/mm, e a resistência ao descascamento de tubos de aço compostos preparados pelo método de revestimento de colagem não deve ser inferior a 10N/mm. Durante o teste, Descobri que se o pré-tratamento da camada de base e da camada revestida/revestida não estiver no lugar, a resistência ao descascamento será significativamente reduzida, e até mesmo a camada revestida/forrada pode ser removida manualmente, o que indica plenamente que o pré-tratamento é a chave para garantir o desempenho da colagem.

O terceiro método de teste de desempenho de ligação é a observação metalográfica, que é um método de teste qualitativo usado para observar o estado da interface de ligação de tubos de aço composto. Este método pode observar diretamente se existem defeitos como lacunas, poros, rachaduras e camadas de óxido na interface de ligação, e também pode observar a uniformidade da espessura da camada revestida/revestida e o estado da reação metalúrgica na interface (para processos de ligação metalúrgica). As etapas de teste são: corte o tubo de aço composto em pequenas amostras metalográficas, moer e polir as amostras para tornar a interface de ligação clara, em seguida, grave as amostras com um gravador especial (diferentes decapantes são selecionados de acordo com a camada de base e os materiais da camada revestida/revestida), e finalmente observar a interface de ligação sob um microscópio óptico ou microscópio eletrônico de varredura (Quem). Durante meu estágio, Aprendi a lixar e polir amostras metalográficas sob a orientação do mestre de testes, e observou a interface de ligação de tubos de aço compósitos preparados por diferentes processos sob o microscópio. Por exemplo, a interface de ligação de tubos de aço compósitos preparados pelo processo de soldagem de superfície era contínua e densa, sem defeitos óbvios, e uma fina camada de reação metalúrgica foi formada na interface; the bonding interface of composite steel pipes prepared by hydraulic pipe expansion process was closely fitted, with no gaps, but no metallurgical reaction layer was formed.

In addition to the above three main testing methods, the enterprise also carries out bonding performance inspection by means of ultrasonic testing. Ultrasonic testing is a non-destructive testing method, which can detect the internal bonding defects of composite steel pipes (such as interface gaps, peeling, etc.) without damaging the samples. This method is suitable for batch inspection of finished composite steel pipes, and can quickly screen out unqualified products with bonding defects. Durante meu estágio, I observed the technical personnel using ultrasonic flaw detection equipment to detect the bonding performance of composite steel pipes. O equipamento pode exibir o estado da interface de ligação através de imagens, e o pessoal técnico pode avaliar se existem defeitos de colagem de acordo com as características da imagem. Este método tem as vantagens de alta eficiência de detecção, não destrutividade e ampla aplicabilidade, e se tornou um importante método auxiliar para testes de desempenho de colagem.

Deve-se notar que o teste de desempenho de ligação de tubos de aço compostos também precisa prestar atenção à posição de amostragem e ao método de amostragem, que é consistente com os testes de desempenho mecânico. As amostras devem ser retiradas de diferentes posições do tubo de aço composto para garantir a representatividade dos resultados do teste. Ao mesmo tempo, o processo de amostragem e processamento de amostras deve evitar danificar a interface de ligação, de modo a não afetar a precisão dos resultados do teste. Durante meu estágio, o mestre de testes enfatizou que o desempenho da ligação de tubos de aço composto é afetado por muitos fatores, incluindo a qualidade da matéria-prima, efeito pré-tratamento, controle de parâmetros de processo e qualidade pós-tratamento. Portanto,, somente através do controle rigoroso de cada elo no processo de preparação é que o desempenho da ligação de tubos de aço compostos pode ser garantido para atender aos requisitos.

A integridade estrutural dos tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente refere-se à integridade e uniformidade da estrutura geral do tubo de aço composto, incluindo a precisão dimensional do tubo, a uniformidade da espessura da camada revestida/revestida, a ausência de defeitos internos e superficiais, e a concentricidade da camada de base e da camada revestida/revestida. A integridade estrutural é um pré-requisito importante para a operação segura de tubos de aço composto. Se houver defeitos estruturais (como espessura irregular da camada revestida/revestida, rachaduras internas, Excentricidade, etc.), isso levará a uma distribuição desigual de tensões do gasoduto durante a operação, acelerar corrosão e danos, e até mesmo causar vazamento na tubulação. Portanto,, o teste de integridade estrutural é uma parte importante do teste de desempenho de tubos de aço compostos. Combinado com minha experiência de estágio e as especificações de testes da empresa, esta seção irá elaborar os principais itens de teste, métodos e padrões de testes de integridade estrutural.

O primeiro item de teste de integridade estrutural é o teste de precisão dimensional, que inclui principalmente o teste do diâmetro do tubo, Espessura de parede, Comprimento, ovalidade e concentricidade. Esses parâmetros dimensionais afetam diretamente a instalação e o desempenho correspondente de tubos de aço composto em engenharia, e também afetar a capacidade de suporte de pressão e a vida útil do gasoduto. Os métodos de teste são realizados principalmente usando ferramentas de medição profissionais, como pinças, micrômetros, fita métrica, medidores de ovalidade e medidores de concentricidade. Para o teste de diâmetro, o diâmetro externo e o diâmetro interno do tubo de aço composto são medidos em diferentes posições (geralmente em ambas as extremidades e na parte central do tubo), e o valor médio é obtido para garantir que o desvio do diâmetro esteja dentro da faixa padrão. De acordo com GB/T 31940-2025 Padrão Nacional, o desvio do diâmetro dos tubos de aço composto não deve exceder ±1% do diâmetro nominal. Para o teste de espessura da parede, a espessura da parede do tubo é medida em vários pontos ao longo da circunferência e comprimento do tubo para garantir a uniformidade da espessura da parede. O desvio da espessura da parede não deve exceder ±5% da espessura nominal da parede. Durante meu estágio, Fui responsável por auxiliar o pessoal de teste na medição da espessura da parede de tubos de aço composto com um micrômetro, e registrou os dados de medição. Descobri que a uniformidade da espessura da parede dos tubos de aço compostos preparados pelo processo de revestimento por laminação a quente era a melhor, e o desvio foi basicamente dentro de ±3%.

O segundo item de teste de integridade estrutural é o teste de uniformidade de espessura da camada revestida/revestida. A uniformidade da espessura da camada revestida/revestida afeta diretamente a resistência à corrosão do tubo de aço composto. Se a espessura da camada revestida/revestida for irregular, a parte fina será rapidamente corroída, expondo a camada base, levando à falha geral do gasoduto. Os métodos de teste incluem principalmente medição de espessura ultrassônica, medição de espessura radiográfica e observação metalográfica. Entre eles, medição de espessura ultrassônica é o método mais comumente usado, que tem as vantagens de não destrutividade, alta eficiência e alta precisão. O princípio do teste é usar ondas ultrassônicas para transmitir através da camada revestida/revestida, e calcular a espessura da camada revestida/revestida de acordo com a diferença de tempo entre a onda ultrassônica refletida na superfície da camada revestida/revestida e a interface de ligação. Durante o teste, o pessoal de teste medirá a espessura da camada revestida/revestida em vários pontos (pelo menos 20 pontos por metro) ao longo da circunferência e comprimento do tubo de aço composto, e calcule o desvio de espessura. De acordo com os padrões internos da empresa, o desvio de espessura da camada revestida/revestida não deve exceder ±10% da espessura nominal, e a espessura mínima da camada revestida/revestida não deve ser inferior a 80% da espessura nominal. Durante meu estágio, Aprendi a usar um instrumento de medição de espessura ultrassônico para medir a espessura da camada revestida sob a orientação do pessoal de teste, e dominou as habilidades básicas de operação do instrumento.

O terceiro item do teste de integridade estrutural é a detecção de defeitos superficiais e internos, que é usado principalmente para detectar se há defeitos como rachaduras, poros, inclusões, descascamento e arranhões nas superfícies interna e externa do tubo de aço composto e dentro do tubo. Os métodos de detecção são divididos em detecção de defeitos superficiais e detecção de defeitos internos. A detecção de defeitos de superfície inclui principalmente inspeção visual, detecção de falhas por partículas magnéticas e detecção de falhas por penetrante. A inspeção visual é o método de detecção mais básico, que é usado para verificar os defeitos de superfície óbvios (como arranhões, rebarbas, peeling) do tubo de aço composto. Durante meu estágio, Participei da inspeção visual de tubos de aço compósito, e verifiquei as superfícies interna e externa do tubo com a ajuda de um endoscópio (para a superfície interna). A detecção de falhas por partículas magnéticas e a detecção de falhas por penetrante são usadas para detectar defeitos superficiais e próximos à superfície (como microfissuras) que não são fáceis de serem encontrados por inspeção visual. Esses dois métodos são adequados para detectar defeitos superficiais de materiais ferromagnéticos (como camada base de aço carbono e camada revestida/revestida de aço inoxidável).

A detecção de defeitos internos inclui principalmente detecção de falhas ultrassônicas e detecção de falhas radiográficas, quais são os métodos de detecção não destrutivos mais importantes para tubos de aço compostos. A detecção ultrassônica de falhas é usada principalmente para detectar defeitos internos, como rachaduras internas, poros, inclusões e descascamento de interface de tubos de aço compósitos. O princípio do teste é usar ondas ultrassônicas para transmitir através do tubo de aço composto, e os defeitos irão refletir e refratar as ondas ultrassônicas, para julgar a posição, tamanho e forma dos defeitos. A detecção radiográfica de falhas é usada principalmente para detectar defeitos internos de tubos de aço composto de paredes espessas, e pode mostrar claramente o estado do defeito interno do tubo. O princípio do teste é usar raios X ou raios γ para penetrar no tubo de aço composto, e os defeitos afetarão a capacidade de penetração dos raios, formando diferentes imagens em escala de cinza no filme, de modo a julgar os defeitos internos. De acordo com o padrão nacional, os defeitos internos dos tubos de aço compostos não devem exceder o requisito de nível II de GB/T 31940-2025. Durante meu estágio, Observei o processo de detecção de falhas ultrassônicas e radiográficas de tubos de aço composto, e aprendeu a identificar imagens simples de detecção de falhas sob a orientação de pessoal técnico.

O quarto item do teste de integridade estrutural é o teste de concentricidade, que se destina principalmente a tubos de aço composto revestidos. A concentricidade da camada base e da camada revestida refere-se ao grau de coincidência da linha central do tubo de aço base e do FORRADA CANO. Se a concentricidade for ruim, a camada revestida será tensionada de forma desigual durante o processo de expansão do tubo, e a parte fina da camada forrada será facilmente danificada durante a operação, levando à falha por corrosão. O método de teste consiste em usar um medidor de concentricidade ou um relógio comparador para medir a distância entre a linha central da camada de base e a camada revestida em diferentes posições do tubo de aço composto, e calcule o desvio de concentricidade. De acordo com os padrões internos da empresa, o desvio de concentricidade dos tubos de aço composto revestidos não deve exceder 0,5 mm/m. Durante meu estágio, Ajudei o pessoal de teste a medir a concentricidade de tubos de aço composto revestidos, e descobriu que o desvio de concentricidade de tubos de aço compósitos preparados por equipamento de inserção automática era menor do que o de equipamento de inserção manual.

Resumindo, o teste de integridade estrutural de tubos de aço composto é um trabalho de teste abrangente, que cobre vários aspectos, como precisão dimensional, uniformidade da espessura da camada revestida/revestida, defeitos superficiais e internos, e concentricidade. Somente através de testes sistemáticos de integridade estrutural podemos garantir que o tubo de aço composto tenha uma estrutura completa e uniforme, e estabelecer uma base para a operação segura do gasoduto. Durante meu estágio, Percebi profundamente que a integridade estrutural dos tubos de aço compósitos está intimamente relacionada ao processo de preparação. Por exemplo, a precisão dimensional dos tubos de aço compostos preparados por equipamentos de produção automáticos é maior do que a da operação manual, e a uniformidade da espessura da camada revestida preparada pelo processo de pulverização térmica é facilmente afetada pela velocidade de movimento da pistola de pulverização e pela velocidade de alimentação do pó.

Com a melhoria contínua do nível de exploração e desenvolvimento de petróleo e gás da China, as condições de operação dos oleodutos e gasodutos estão se tornando cada vez mais severas, e a demanda por dutos anticorrosivos de alto desempenho está crescendo dia a dia. Tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente, com suas vantagens exclusivas de alta resistência, excelente resistência à corrosão e custo razoável, têm sido amplamente utilizados em vários projetos importantes de oleodutos e gasodutos, incluindo dutos de transmissão de alta pressão e longa distância em terra, dutos de coleta e transmissão de campos de gás com enxofre ultra-alto, oleodutos e gasodutos offshore e outros campos. Com base na minha experiência de estágio e na coleta de dados de engenharia relevantes, esta seção irá elaborar sobre a aplicação de tubos de aço compostos em diferentes campos de petróleo e gás, analisar os efeitos da aplicação e os problemas existentes, e fornecer referências práticas para a promoção e aplicação de tubos de aço compostos.

Durante meu estágio na empresa de fabricação de materiais para oleodutos e gasodutos, Aprendi que a empresa forneceu um grande número de tubos de aço composto de liga resistente à corrosão, revestidos ou revestidos internamente, para muitos projetos importantes de petróleo e gás no país e no exterior., e acumulou rica experiência em aplicações de engenharia. O pessoal técnico da empresa formulará esquemas de produtos direcionados e processos de preparação de acordo com as diferentes condições de trabalho e requisitos de cada projeto, garantindo que o desempenho dos tubos de aço composto atenda às necessidades de engenharia. Através da compreensão desses projetos, Tenho uma compreensão mais profunda do valor e do escopo da aplicação de tubos de aço compostos.

Onshore high-pressure long-distance oil and gas transmission pipelines are the main part of China’s oil and gas transmission network, which are usually in service under the conditions of high pressure, long distance and complex geological environment. The transportation medium usually contains corrosive components such as carbon dioxide, hydrogen sulfide and chloride ions, and the pipeline is easily corroded. Ao mesmo tempo, the pipeline needs to bear large medium pressure and environmental loads (such as soil pressure, temperature change), so it has high requirements on the strength and toughness of the pipeline. Inner clad or lined corrosion-resistant alloy composite steel pipes can well meet these requirements, e tornaram-se o material de gasoduto preferido para projetos de transmissão terrestre de alta pressão e longa distância.

Os tubos de aço composto usados ​​em tubulações de transmissão de longa distância de alta pressão em terra são principalmente tubos de aço composto revestidos internamente preparados por soldagem de superfície ou processo de revestimento por explosão, e a camada base geralmente adota aço de baixa liga Q355 ou X80 (alta resistência e boa tenacidade), e a camada revestida adota aço inoxidável 316L ou Inconel 625 liga à base de níquel (Excelente resistência à corrosão). O diâmetro nominal da tubulação é geralmente 800-1400 mm, e a espessura da parede é de 12-25 mm, que pode atender aos requisitos de transmissão de alta pressão (pressão ≥10MPa). Durante meu estágio, Fiquei sabendo de um importante projeto de transmissão de gás natural em terra de longa distância no oeste da China, which adopted a total length of 1200km inner clad composite steel pipes prepared by surfacing welding process. A camada base do tubo de aço composto é de aço de baixa liga X80, e a camada revestida é de aço inoxidável 316L (espessura da camada revestida 3-5mm). O meio de transporte contém 5% dióxido de carbono e vestígios de sulfeto de hidrogênio, e a pressão de transmissão é 12MPa. O projeto está em serviço há 5 anos, e a operação do gasoduto é estável. Sem corrosão, defeitos de descascamento ou vazamento foram encontrados na inspeção regular.

As vantagens de aplicação de tubos de aço compostos em dutos de transmissão de alta pressão e longa distância em terra refletem-se principalmente em três aspectos: Primeiro, a camada base de aço de baixa liga garante a alta resistência e tenacidade do gasoduto, que pode suportar grandes pressões médias e cargas ambientais, e evitar ruptura da tubulação causada por flutuação de pressão ou impacto ambiental; Segundo, a camada revestida de liga resistente à corrosão isola efetivamente o meio corrosivo da camada base, evitando a corrosão do gasoduto e prolongando a vida útil do gasoduto (a vida útil pode chegar a mais de 30 anos, qual é 2-3 vezes maior que os tradicionais tubos de aço carbono com revestimentos); Terceiro, em comparação com todo o tubo de liga resistente à corrosão, o tubo de aço composto tem menor custo, o que pode reduzir o investimento total do projeto em 30%-50%, e tem benefícios económicos óbvios. Por exemplo, no projeto de transmissão de gás natural ocidental acima mencionado, o uso de tubos de aço composto com revestimento interno em vez de tubos inteiros de aço inoxidável 316L reduziu o investimento do projeto em cerca de 40%.

no entanto, há também alguns problemas na aplicação de tubos de aço compostos em dutos de transmissão terrestre de alta pressão e longa distância: Primeiro, o processo de preparação de soldagem de superfície e revestimento por explosão é complexo, a eficiência da produção é baixo, e é difícil atender à demanda urgente de projetos de grande escala; Segundo, a soldagem de tubos de aço composto é difícil. A camada base e a camada revestida são materiais diferentes, e o processo de soldagem precisa ser rigorosamente controlado para evitar defeitos de soldagem (como fusão incompleta, rachaduras); Terceiro, o custo de manutenção de tubos de aço compostos é alto. Se a camada revestida estiver danificada, é difícil reparar, e é necessário substituir todo o trecho do gasoduto, o que aumenta o custo de manutenção. Diante desses problemas, a empresa onde estagiei está constantemente otimizando o processo de preparação e a tecnologia de soldagem, melhorando a eficiência da produção, e desenvolvendo um conjunto de tecnologia madura de reparo de tubos de aço composto, o que efetivamente reduz o custo de manutenção.

Campos de gás com enxofre ultra-alto referem-se a campos de gás com teor de sulfeto de hidrogênio ≥15% (fração volumétrica), que são ambientes típicos de corrosão severa. O sulfeto de hidrogênio no gás natural é altamente corrosivo para o gasoduto, e é fácil causar rachaduras por corrosão sob tensão (SSC) e rachaduras induzidas por hidrogênio (ESTE) do gasoduto, levando à falha repentina do pipeline, que traz grandes riscos à segurança da produção e transporte de gás natural. Portanto,, os dutos usados ​​em campos de gás com alto teor de enxofre têm requisitos extremamente elevados de resistência à corrosão, especialmente a resistência à corrosão sob tensão e à fissuração induzida por hidrogênio. Tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente, especialmente aqueles com camada revestida/revestida de liga à base de níquel, têm excelente resistência à corrosão e podem resistir eficazmente à corrosão de sulfeto de hidrogênio de alta concentração, portanto, eles são amplamente utilizados em dutos de coleta e transmissão de campos de gás com alto teor de enxofre.

Os tubos de aço composto usados ​​​​em tubulações de coleta e transmissão de campos de gás com alto teor de enxofre são principalmente tubos de aço composto revestidos internamente, preparados por soldagem de superfície ou processo de revestimento por explosão., e a camada revestida é principalmente Inconel 625 liga à base de níquel (o material de liga mais resistente à corrosão no atual ambiente de enxofre ultra-alto). A camada base geralmente adota aço de baixa liga Q355, que garante a resistência e a capacidade de suporte de pressão do gasoduto. O diâmetro nominal da tubulação é geralmente 100-500 mm, e a espessura da parede é de 8-15mm, que é adequado para a coleta e transmissão de gás natural em campos de gás (pressão 3-8MPa). Durante meu estágio, Participei do trabalho auxiliar de produção de tubos de aço compósitos para um projeto de campo de gás com alto teor de enxofre em Sichuan, China. O projeto adotou tubos de aço composto revestidos internamente preparados pelo processo de revestimento por explosão, a camada base era aço de baixa liga Q355, a camada revestida era Inconel 625 liga à base de níquel (espessura da camada revestida 2-3mm), e o comprimento total do gasoduto era de 350 km. O teor de sulfeto de hidrogênio no meio de transporte foi 18%, e o projeto está em serviço há 3 anos. Os resultados da inspeção regular mostram que a tubulação não apresenta corrosão, fissuração por corrosão sob tensão ou defeitos de fissuração induzidos por hidrogênio, e a operação é segura e estável.

A principal vantagem dos tubos de aço composto na aplicação de dutos de coleta e transmissão de campos de gás com alto teor de enxofre é sua excelente resistência à corrosão., especialmente a resistência à corrosão sob tensão e à fissuração induzida por hidrogênio. O Inconel 625 camada revestida de liga à base de níquel tem boa resistência à corrosão por sulfeto de hidrogênio, e pode prevenir eficazmente a penetração de átomos de hidrogênio, evitando rachaduras induzidas por hidrogênio da camada de base. Ao mesmo tempo, a liga à base de níquel tem boa tenacidade e pode resistir à corrosão sob tensão sob alto teor de enxofre e condições de alto estresse. Além disso, o tubo de aço composto tem alta resistência e capacidade de suporte de pressão, que pode atender aos requisitos de coleta de campo de gás e pressão de transmissão. Comparado com medidas anticorrosivas tradicionais (como tubos de aço carbono com revestimentos anticorrosivos), o tubo de aço composto tem vida útil mais longa (Mais que 25 anos) e menor taxa de falha, o que pode reduzir o número de manutenção e substituição de tubulações, e garantir a produção contínua e estável do campo de gás.

Os principais problemas na aplicação de tubos de aço composto em campos de gás com alto teor de enxofre são o alto custo de produção e os rigorosos requisitos de controle de qualidade.. O preço do Inconel 625 liga à base de níquel é muito alta, o que leva ao alto custo de produção de tubos de aço compostos (o custo é 2-3 vezes maior do que tubos de aço composto com camada revestida de aço inoxidável). Ao mesmo tempo, o processo de preparação de tubos de aço composto para campos de gás com alto teor de enxofre é muito rigoroso, e qualquer defeito de qualidade (como lacuna de interface, irregularidade na espessura da camada revestida) levará à falha de corrosão do gasoduto. Portanto,, a empresa precisa controlar rigorosamente cada elo do processo de preparação, desde a seleção da matéria-prima até o pós-tratamento e inspeção, para garantir a qualidade do produto. Durante meu estágio, Descobri que a empresa criou uma equipe especial de controle de qualidade para tubos de aço compostos para campos de gás com alto teor de enxofre, e adotou um modo de inspeção completo para links principais, o que garante a taxa de qualificação dos produtos.

Os oleodutos e gasodutos offshore são uma parte importante da exploração e desenvolvimento offshore de petróleo e gás, que estão em serviço no ambiente marinho hostil. O ambiente marinho é complexo, incluindo corrosão da água do mar, corrosão atmosférica marinha, corrosão de organismos marinhos, e o gasoduto também está sujeito ao impacto das ondas de vento, lavagem da corrente oceânica, pressão do solo no fundo do mar e outras cargas ambientais. Ao mesmo tempo, o meio de transporte offshore de petróleo e gás geralmente contém componentes corrosivos, como sal, dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio, o que faz com que o gasoduto offshore enfrente desafios de corrosão mais severos. Portanto,, Os oleodutos e gasodutos offshore têm altos requisitos de resistência à corrosão, Resistência ao Impacto, resistência à fadiga e integridade estrutural. Tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente podem atender a esses requisitos e têm sido amplamente utilizados em tubulações de coleta e transmissão de petróleo e gás offshore., oleodutos submarinos de transmissão de petróleo e gás e outros campos.

Os tubos de aço compósitos usados ​​em oleodutos e gasodutos offshore são principalmente tubos de aço compósitos revestidos internamente preparados por revestimento de explosão ou processo de revestimento de laminação a quente, e os tubos de aço composto revestidos preparados pelo processo de expansão de tubos hidráulicos. A camada base geralmente adota aço de baixa liga de alta resistência (como X65, X80) com boa resistência ao impacto e resistência à fadiga, e a camada revestida/revestida adota aço inoxidável 316L ou Inconel 625 liga à base de níquel com excelente resistência à corrosão. O diâmetro nominal da tubulação é geralmente 200-1000 mm, e a espessura da parede é de 10-20 mm, que pode atender aos requisitos de transmissão offshore de alta pressão (pressão 8-15MPa). Durante meu estágio, Fiquei sabendo de um projeto de campo petrolífero offshore no Mar da China Meridional, que adotou um comprimento total de 800 km de tubos de aço composto, incluindo tubos de aço composto com revestimento interno preparados pelo processo de revestimento por explosão (usado para dutos de transmissão submarina) e tubos de aço composto revestidos preparados pelo processo de expansão de tubos hidráulicos (usado para tubulações de coleta e transmissão na plataforma). A camada base do tubo de aço composto é de aço de baixa liga X80, e a camada revestida/revestida é de aço inoxidável 316L. O gasoduto está em serviço há 4 anos, e a operação é estável. Sem corrosão, defeitos de descascamento ou vazamento foram encontrados na inspeção regular.

As vantagens de aplicação de tubos de aço compostos em oleodutos e gasodutos offshore refletem-se principalmente em quatro aspectos: Primeiro, a camada revestida/revestida de liga resistente à corrosão pode resistir eficazmente à corrosão da água do mar, corrosão atmosférica marinha e corrosão de organismos marinhos, E evitar que o gasoduto seja corroído e danificado; Segundo, a camada base de aço de baixa liga de alta resistência tem boa resistência ao impacto e resistência à fadiga, que pode resistir ao impacto das ondas de vento, erosão das correntes oceânicas e outras cargas ambientais, e evitar a ruptura da tubulação causada por danos por fadiga; Terceiro, o tubo de aço composto tem alta integridade estrutural e boa concentricidade, o que é conveniente para instalação e soldagem de tubulações offshore; Quarto, em comparação com todo o tubo de liga resistente à corrosão, o tubo de aço composto tem menor custo e peso mais leve, o que pode reduzir o custo de transporte e instalação de dutos offshore (o custo de transporte e instalação offshore é muito alto, e reduzir o peso do gasoduto pode reduzir significativamente o custo de instalação). Por exemplo, no projeto de campo petrolífero offshore do Mar da China Meridional acima mencionado, o uso de tubos de aço composto em vez de tubos inteiros de aço inoxidável reduziu o custo de transporte e instalação em cerca de 35%.

no entanto, a aplicação de tubos de aço compósitos em oleodutos e gasodutos offshore também enfrenta alguns desafios: Primeiro, o ambiente marinho é severo, e o gasoduto está sob imersão de longo prazo e impacto das ondas de vento, que tem altos requisitos no desempenho de ligação do tubo de aço composto. Se o desempenho da colagem for ruim, a camada revestida/forrada irá descascar da camada base, levando à falha de corrosão na tubulação; Segundo, a instalação e manutenção do gasoduto offshore são difíceis, e o custo é alto. Uma vez que o tubo de aço composto esteja danificado, é difícil reparar, e é necessário utilizar equipamentos profissionais de operação offshore, o que aumenta o custo de manutenção; Terceiro, a corrosão dos organismos marinhos é difícil de evitar. Embora a camada revestida/revestida de liga resistente à corrosão tenha boa resistência à corrosão, alguns organismos marinhos (como cracas) irá anexar à superfície do gasoduto, levando à corrosão local. Diante desses problemas, a empresa onde estagiei está desenvolvendo um tubo de aço compósito com função de fixação anti-organismos marinhos, e otimizar o processo de ligação para melhorar a resistência de ligação do tubo de aço composto, para se adaptar ao ambiente marinho hostil.

Através da prática de aplicação de tubos de aço composto de liga resistente à corrosão com revestimento interno ou revestimento interno em diferentes campos de petróleo e gás, pode-se descobrir que os tubos de aço composto têm vantagens óbvias na resistência à corrosão, força, robustez e economia, e pode se adaptar bem às duras condições de trabalho da indústria de petróleo e gás. O efeito da aplicação é notável, refletido principalmente nos seguintes aspectos: Primeiro, a vida útil do gasoduto é significativamente estendida, que pode atingir mais de 25-30 anos, qual é 2-3 vezes maior que os tradicionais tubos de aço carbono com revestimentos; Segundo, a taxa de falhas do pipeline é significativamente reduzida, evitando perdas econômicas e riscos à segurança causados ​​pela corrosão da tubulação, descascamento e vazamento; Terceiro, o benefício econômico abrangente é bom. Embora o investimento inicial em tubos de aço compósitos seja superior ao dos dutos tradicionais, a longa vida útil e o baixo custo de manutenção tornam o benefício econômico abrangente dos tubos de aço compostos melhor do que o dos dutos tradicionais; Quarto, o escopo da aplicação é amplo, que pode ser aplicado em terra, No mar, enxofre ultra-alto e outros ambientes agressivos diferentes, e pode atender aos requisitos de diferentes especificações e níveis de pressão de tubulações.

Durante meu estágio, Percebi profundamente que a aplicação de engenharia de tubos de aço compostos está intimamente relacionada ao processo de preparação, qualidade do produto e design de engenharia. Somente selecionando o processo de preparação apropriado de acordo com as condições de trabalho da engenharia, controlando rigorosamente a qualidade do produto, e realizando projeto e instalação de engenharia científica, o excelente desempenho dos tubos de aço compostos pode ser levado em consideração. Por exemplo, em campos de gás com enxofre ultra-alto, é necessário selecionar o processo de revestimento por explosão com alta resistência de colagem e Inconel 625 camada revestida de liga à base de níquel; em dutos de transmissão terrestre de longa distância, é possível selecionar o processo de soldagem de superfície com custo relativamente baixo e camada revestida de aço inoxidável 316L; em oleodutos offshore, é necessário selecionar o tubo de aço composto com bom desempenho de ligação e resistência ao impacto.

Ao mesmo tempo, ainda existem alguns problemas na aplicação de engenharia de tubos de aço compostos, como alto custo de produção (especialmente tubos de aço composto de liga à base de níquel), processo de preparação complexo, soldagem e manutenção difíceis, etc. Estes problemas restringem a promoção e aplicação de tubos de aço compostos. Portanto,, é necessário otimizar ainda mais o processo de preparação, reduzir o custo de produção, melhorar a tecnologia de soldagem e manutenção, e desenvolver novos equipamentos de alto desempenho, materiais compostos de tubos de aço de baixo custo, de modo a expandir o escopo de aplicação de tubos de aço compostos na indústria de petróleo e gás.

Com o aprofundamento contínuo da exploração e desenvolvimento de petróleo e gás da China para águas profundas, áreas de camada profunda e com alto teor de enxofre, o grau severo das condições de operação do oleoduto está aumentando, e os requisitos para o desempenho dos materiais dos oleodutos e gasodutos também estão ficando cada vez mais altos. Ao mesmo tempo, com o rápido desenvolvimento da ciência dos materiais, tecnologia de fabricação e tecnologia de teste, Tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente, como um produto de alto desempenho, material de tubulação econômico e ecologicamente correto, estão enfrentando novas oportunidades e desafios de desenvolvimento. Com base no nível técnico atual, prática de aplicação de engenharia e minha experiência de estágio, esta seção discutirá as tendências e perspectivas de desenvolvimento de tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente, com foco nas tendências de desenvolvimento da tecnologia de preparação, pesquisa e desenvolvimento de materiais, otimização de desempenho e desenvolvimento inteligente, e aguardamos com expectativa a perspectiva de aplicação de tubos de aço compostos na indústria de petróleo e gás.

A tecnologia de preparação de tubos de aço composto de liga resistente à corrosão com revestimento interno ou revestimento interno é o principal fator que afeta a qualidade do produto, eficiência de produção e custo de produção. Atualmente, as principais tecnologias de preparação (Pulverização Térmica, soldagem de superfície, revestimento de explosão, revestimento de laminação a quente, expansão do tubo, etc.) têm suas próprias vantagens e desvantagens. No futuro, a tendência de desenvolvimento da tecnologia de preparação se concentrará na alta eficiência, baixo custo, alta qualidade e proteção ambiental, e continuará a otimizar a tecnologia existente e a desenvolver novas tecnologias de preparação.

A primeira tendência de desenvolvimento é a automação e inteligência da tecnologia de preparação existente. Atualmente, alguns processos de preparação (como pulverização térmica, soldagem de superfície) ainda dependem da operação manual, which has low production efficiency, large labor intensity and unstable product quality. No futuro, with the development of industrial automation and intelligent technology, the existing preparation technology will gradually realize full automation and intelligence. Por exemplo, the thermal spraying process will adopt intelligent spray gun control system, which can automatically adjust the flame temperature, spraying distance, powder feeding speed and other parameters according to the size of the base steel pipe and the requirements of the clad layer, ensuring the uniformity and stability of the clad layer; the surfacing welding process will adopt robot automatic welding technology, which can improve the welding efficiency and welding quality, reduce the manual operation error, e realizar a produção contínua de tubos de aço composto de grande diâmetro. Durante meu estágio, Eu vi que a empresa está tentando introduzir equipamentos robóticos de soldagem de superfície automática, que pode melhorar a eficiência da produção em mais de 50% e reduzir a taxa de defeito do produto em mais de 30% em comparação com soldagem de superfície manual.

A segunda tendência de desenvolvimento é a otimização e integração das tecnologias de preparação existentes. As tecnologias de preparação existentes têm as suas próprias limitações. Por exemplo, o processo de pulverização térmica tem baixa resistência de ligação, o processo de revestimento explosivo é perigoso e tem alto custo, e o processo de revestimento de laminação a quente tem escopo aplicável restrito. No futuro, a empresa integrará as vantagens de diferentes tecnologias de preparação para desenvolver novas tecnologias de preparação de compósitos. Por exemplo, a combinação de pulverização térmica e processo de soldagem de superfície: Primeiro, use pulverização térmica para preparar uma fina camada revestida de liga resistente à corrosão (como a camada inferior), e, em seguida, use soldagem de superfície para preparar uma camada espessa de revestimento (como a camada de trabalho). Esta combinação pode não só melhorar a resistência de ligação da camada revestida, mas também melhorar a eficiência da produção e reduzir o custo de produção; a combinação de revestimento de laminação a quente e processo de expansão de tubo hidráulico: Primeiro, use revestimento de laminação a quente para preparar a placa composta, e, em seguida, use a expansão hidráulica do tubo para melhorar a estanqueidade da ligação entre a camada base e a camada revestida, garantindo a qualidade do produto. Durante meu estágio, o mestre técnico me disse que a empresa está realizando pesquisas sobre a combinação de pulverização térmica e processo de soldagem de superfície, e alcançou resultados iniciais. Os tubos de aço composto preparados por esta tecnologia possuem alta resistência de ligação e alta eficiência de produção.

A terceira tendência de desenvolvimento é o desenvolvimento de novas tecnologias de preparação amigas do ambiente. Atualmente, alguns processos de preparação (como revestimento de explosão, Pulverização Térmica) produzirá ruído, poeira e gases nocivos durante o processo de produção, que poluirá o meio ambiente e afetará a saúde dos operadores. No futuro, com a melhoria dos requisitos de proteção ambiental, o desenvolvimento de novas tecnologias de preparação amigas do ambiente tornar-se-á uma direção importante. Por exemplo, o desenvolvimento de baixo ruído, tecnologia de revestimento de explosão com baixo teor de poeira, o uso de explosivos ecológicos e equipamentos de remoção de poeira para reduzir a poluição ambiental; o desenvolvimento da tecnologia de pulverização térmica a vácuo, o que pode evitar a oxidação da camada revestida durante o processo de pulverização, melhorar a qualidade do produto, e reduzir a emissão de gases nocivos. Além disso, o desenvolvimento de tecnologias de preparação que economizam energia (como tecnologia de revestimento de laminação a quente de baixo consumo de energia) também se tornará uma tendência importante, o que pode reduzir o consumo de energia e o custo de produção.

O material dos tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente determina diretamente o desempenho do produto. Atualmente, o material da camada base é principalmente aço carbono/aço de baixa liga, e o material da camada revestida/revestida é principalmente aço inoxidável e liga à base de níquel. No futuro, com as condições de trabalho cada vez mais duras dos oleodutos e gasodutos e o desenvolvimento contínuo da ciência dos materiais, a pesquisa e desenvolvimento de materiais compostos para tubos de aço se concentrarão em alto desempenho, baixo custo e multifuncional, e desenvolverá novos materiais de camada base e camadas revestidas/revestidas de alto desempenho.

A primeira tendência de desenvolvimento é a pesquisa e desenvolvimento de alta resistência, materiais de camada base de alta resistência. Com o aumento da pressão de transmissão de petróleo e gás e a expansão da distância de transmissão, os requisitos de resistência e tenacidade da camada de base dos tubos de aço compostos estão cada vez mais elevados. Atualmente, o material da camada base é principalmente Q355, Aço de baixa liga X80. No futuro, a pesquisa e desenvolvimento de aço de baixa liga de alta resistência (como X90, X100) com maior resistência e tenacidade se tornará o foco. Os aços de baixa liga X90 e X100 têm maior resistência ao escoamento e resistência à tração, o que pode reduzir a espessura da parede do tubo de aço composto sob a mesma pressão de transmissão, reduzir o peso do gasoduto, e reduzir o custo de transporte e instalação. Ao mesmo tempo, a alta tenacidade desses materiais pode melhorar o desempenho anti-impacto e anti-fadiga do gasoduto, adaptando-se às cargas ambientais complexas. Durante meu estágio, Aprendi que a empresa está cooperando com universidades para realizar pesquisas sobre tubos de aço composto de camada base de aço de baixa liga X90, e preparou amostras de pequenos lotes, que passaram no teste de desempenho e atendem aos requisitos de transmissão de alta pressão.

A segunda tendência de desenvolvimento é a pesquisa e desenvolvimento de produtos de baixo custo, materiais de camada revestida/revestida de alta resistência à corrosão. Atualmente, os materiais de camada revestida/revestida de alta resistência à corrosão (como Inconel 625 liga à base de níquel) tem preço alto, o que leva ao alto custo de produção de tubos de aço compostos, restringindo sua ampla aplicação. No futuro, pesquisa e desenvolvimento de produtos de baixo custo, materiais de liga de alta resistência à corrosão se tornarão uma direção importante. Por exemplo, a pesquisa e desenvolvimento de aço inoxidável com baixo teor de níquel (como 2205 Aço inoxidável duplex) e ligas compostas resistentes à corrosão (como materiais compósitos de liga à base de aço inoxidável e níquel) pode reduzir o conteúdo de metais preciosos (como níquel, Molibdênio) com a premissa de garantir resistência à corrosão, reduzindo assim o custo do material. 2205 o aço inoxidável duplex possui estruturas austeníticas e ferríticas, que tem boa resistência à corrosão (perto de aço inoxidável 316L) e alta força, e o custo é 20%-30% inferior ao do aço inoxidável 316L. Atualmente, a empresa onde estagiei começou a utilizar 2205 aço inoxidável duplex como material de camada revestida/revestida para alguns projetos de ambiente de corrosão média, e o efeito da aplicação é bom.

A terceira tendência de desenvolvimento é a pesquisa e desenvolvimento de materiais compósitos multifuncionais. No futuro, os tubos de aço composto não terão apenas resistência à corrosão e alta resistência, mas também desenvolver na direção de multifunções, como fixação de organismos anti-marinhos, anti-fadiga, anti-alta temperatura e outras funções. Por exemplo, adição de agentes anti-incrustantes à camada revestida/revestida de liga resistente à corrosão para evitar que organismos marinhos se fixem na superfície da tubulação, reduzindo a corrosão local; adição de elementos de terras raras ao material da camada base para melhorar o desempenho antifadiga do gasoduto, prolongando a vida útil do gasoduto no ambiente de carga alternada; desenvolvimento de materiais de liga resistentes à corrosão em alta temperatura (como liga Hastelloy) para se adaptar às condições de trabalho de alta temperatura da transmissão de petróleo e gás em camadas profundas (temperatura ≥150℃). Durante meu estágio, Fiquei sabendo que a empresa está realizando pesquisas sobre tubos de aço compostos anti-organismos marinhos, e adicionou um componente antiincrustante especial à camada revestida de aço inoxidável 316L, que pode prevenir eficazmente a fixação de cracas e outros organismos marinhos.

Com as crescentes exigências da indústria de petróleo e gás para a segurança e confiabilidade dos oleodutos, a otimização do desempenho de tubos de aço composto de liga resistente à corrosão com revestimento interno ou revestimento interno e a detecção inteligente da qualidade do produto se tornarão importantes tendências de desenvolvimento. A otimização do desempenho se concentrará em melhorar o desempenho da colagem, resistência à corrosão e integridade estrutural de tubos de aço composto, enquanto a detecção inteligente se concentrará em melhorar a eficiência da detecção, precisão e não destrutividade, realizando o controle de qualidade de todo o processo de tubos de aço composto.

Em termos de otimização de desempenho, o primeiro foco é melhorar o desempenho de ligação entre a camada base e a camada revestida/revestida. O desempenho da ligação é a chave para garantir o desempenho geral dos tubos de aço composto. No futuro, através da otimização da tecnologia de pré-tratamento, controle de parâmetros de processo e tecnologia de pós-tratamento, a resistência e a integridade da ligação dos tubos de aço compostos serão melhoradas ainda mais. Por exemplo, otimizando o processo de pré-tratamento de jato de areia, ajustando a pressão do jato de areia e o tamanho das partículas de areia para melhorar a rugosidade e a limpeza da superfície da camada base, aumentando a força de ligação entre a camada de base e a camada revestida/revestida; otimizando os parâmetros do processo de soldagem de superfície e revestimento por explosão, ajustando a corrente de soldagem, velocidade de detonação e outros parâmetros para formar uma interface de ligação mais densa e contínua; desenvolvimento de novas tecnologias de pós-tratamento (como tecnologia de refusão a laser), which can remelt the bonding interface, eliminate interface defects (such as gaps, oxide layers), and improve the bonding strength. Durante meu estágio, the technical personnel used laser remelting technology to treat the bonding interface of composite steel pipes prepared by thermal spraying process, and the shear bonding strength was improved by more than 40%.

The second focus of performance optimization is to improve the corrosion resistance and service life of composite steel pipes. On the basis of developing new corrosion-resistant materials, a resistência à corrosão dos tubos de aço compostos será melhorada através da tecnologia de modificação de superfície e medidas de proteção contra corrosão. Por exemplo, adotando tecnologia de endurecimento de superfície a laser para melhorar a dureza e a resistência à corrosão da superfície da camada revestida/revestida, aumentando a resistência ao desgaste e à corrosão da parede interna do gasoduto; aplicação de um revestimento anticorrosivo especial na superfície da camada revestida/revestida (como revestimento PTFE), que pode formar um sistema duplo de proteção anticorrosiva com a camada revestida/revestida de liga resistente à corrosão, melhorando ainda mais a resistência à corrosão do gasoduto; otimizando a estrutura da camada revestida/revestida, adotando a estrutura composta gradiente (a resistência à corrosão da camada revestida/revestida aumenta gradualmente da camada de base para a superfície), que pode não só garantir o desempenho de ligação com a camada base, mas também melhorar a resistência à corrosão da superfície. Por exemplo, a camada revestida de composto gradiente com “camada interna de aço inoxidável com baixo teor de níquel + camada externa de aço inoxidável com alto teor de níquel” pode reduzir o custo garantindo ao mesmo tempo a resistência à corrosão da superfície.

O terceiro foco da otimização de desempenho é melhorar a integridade estrutural e a precisão dimensional dos tubos de aço composto. Através da otimização do processo de preparação e da melhoria dos equipamentos de produção, a uniformidade da espessura, a concentricidade e a precisão dimensional dos tubos de aço compostos serão melhoradas ainda mais, evitando defeitos estruturais, como espessura irregular, excentricidade e rachaduras internas. Por exemplo, adotando equipamento de laminação automática e sistema de controle inteligente para melhorar a uniformidade de espessura do tubo de aço composto de revestimento de laminação a quente; adotando equipamento de inserção de alta precisão e sistema de detecção de concentricidade para melhorar a concentricidade do tubo de aço composto revestido; desenvolvimento de tecnologia de detecção de defeitos on-line para detectar defeitos estruturais de tubos de aço compostos em tempo real durante o processo de preparação, e eliminar os defeitos a tempo.

Em termos de detecção inteligente, a primeira tendência de desenvolvimento é a inteligência e automação de equipamentos de detecção. Atualmente, alguns métodos de detecção (como detecção manual de falhas ultrassônicas) têm baixa eficiência de detecção e alta intensidade de trabalho, e são facilmente afetados por fatores humanos. No futuro, com o desenvolvimento da inteligência artificial, big data e tecnologia da Internet das Coisas, o equipamento de detecção de tubos de aço composto irá gradualmente realizar inteligência e automação. Por exemplo, desenvolvendo equipamento inteligente de detecção de falhas ultrassônicas com função de reconhecimento de inteligência artificial, que pode digitalizar automaticamente o tubo de aço composto, identificar o tipo, tamanho e posição dos defeitos, e gerar relatórios de detecção automaticamente, melhorando a eficiência e a precisão da detecção; adotando tecnologia de detecção on-line em tempo real, instalação de sensores de detecção na linha de produção, detectando a espessura da camada revestida/revestida, desempenho de ligação e defeitos estruturais de tubos de aço composto em tempo real durante o processo de preparação, realizando o controle de qualidade de todo o processo. Durante meu estágio, I saw that the enterprise is trying to introduce intelligent ultrasonic flaw detection equipment, which can improve the detection efficiency by more than 60% and reduce the missed detection rate by more than 25% compared with manual detection.

A segunda tendência de desenvolvimento da detecção inteligente é a integração e rede da tecnologia de detecção. No futuro, a detecção de tubos de aço compostos não será mais um método de detecção único, mas integrará vários métodos de detecção (como detecção ultrassônica de falhas, detecção de falhas radiográficas, observação metalográfica) para formar um sistema de detecção abrangente, que pode avaliar de forma abrangente a qualidade do produto. Ao mesmo tempo, através da rede de equipamentos de detecção, os dados de detecção de tubos de aço compostos podem ser transmitidos para a plataforma em nuvem em tempo real, realizando o compartilhamento e análise de dados de detecção. O pessoal técnico pode monitorar a qualidade do produto em tempo real através da plataforma em nuvem, e ajuste o processo de preparação a tempo de acordo com os dados de detecção, garantindo a estabilidade da qualidade do produto. Além disso, os dados de detecção podem ser usados ​​para rastreamento de qualidade, que pode encontrar rapidamente as causas dos defeitos de qualidade e tomar medidas de melhoria direcionadas.

A terceira tendência de desenvolvimento da detecção inteligente é a detecção não destrutiva e precisa de microdefeitos. Com as crescentes exigências da indústria de petróleo e gás para segurança de oleodutos, detecção de microdefeitos (como microfissuras, pequenas lacunas) de tubos de aço compósitos se tornará cada vez mais importante. No futuro, novas tecnologias de detecção não destrutiva (como detecção ultrassônica a laser, detecção de terahertz) será desenvolvido e aplicado, que têm maior precisão de detecção e podem detectar microdefeitos com tamanho inferior a 0,1 mm. Essas tecnologias podem não apenas detectar microdefeitos superficiais e internos de tubos de aço composto, mas também evitar danos às amostras, realizando a detecção não destrutiva e precisa da qualidade do produto. Durante meu estágio, o mestre de testes me disse que a tecnologia de detecção ultrassônica a laser tem amplas perspectivas de aplicação, que pode detectar efetivamente as microfissuras na interface de ligação de tubos de aço composto, e tem sido usado na detecção de produtos em pequenos lotes.

Resumindo, os tubos de aço composto de liga resistente à corrosão revestidos ou revestidos internamente se desenvolverão na direção de alta eficiência, baixo custo, Alta performance, multifuncional e inteligência no futuro. Com a otimização contínua da tecnologia de preparação, o desenvolvimento contínuo de novos materiais e a melhoria contínua da tecnologia de detecção inteligente, o desempenho dos tubos de aço compostos será melhorado ainda mais, o custo de produção será ainda mais reduzido, e o escopo da aplicação será ainda mais ampliado. Acredita-se que no futuro, tubos de aço composto se tornarão o principal material de dutos na indústria de petróleo e gás, fornecendo uma forte garantia para a segurança, desenvolvimento estável e eficiente da indústria de petróleo e gás.