Применение стальных труб с плакированной футеровкой в ​​подводной транспортировке нефти и газа

Применение футерованных композитных стальных труб в подводной транспортировке нефти и газа

Разработка морских нефтегазовых месторождений должна сыграть важную роль в промышленном производстве и экономическом развитии как важная энергетическая гарантия Китая.. Как важный процесс разработки морских нефтегазовых месторождений, транспортировка нефти и газа связана с использованием ресурсов нефти и газа. Из-за присутствия большего количества углекислого газа, сероводород и другие газы в нефтегазовой среде, обычная углеродистая сталь и легированные материалы, выбранные для трубопровода, часто подвергаются коррозии, влияющие на работу по транспортировке нефти и газа и влияющие на безопасность транспортировки; И исходя из особенностей транспортировки нефти и газа, обычно выбранный трубопровод должен обеспечивать отсутствие коррозии и утечек внутри 20 лет, и может обеспечить минимальное техническое обслуживание или отсутствие технического обслуживания во время работы. Следовательно, особенно важно выбрать подходящие трубы для транспортировки нефти и газа в сочетании с существующими материалами и процессами для решения проблем с коррозией и проблем с долгосрочным безопасным использованием.. В сочетании с преимуществами трубы из углеродистой стали и трубы из сплава, использование ВЫСТРОИЛИСЬ ТРУБЫ хорошее решение вышеуказанных проблем, и в стране и за рубежом обычно считается, что этот вид труб является отличным материалом для решения проблемы коррозии при транспортировке нефти и газа и долгосрочного использования., и конкретные исследования и прогресс заключаются в следующем.

1 Ход исследований и анализ основного производственного процесса стальных труб с футеровкой

Композитная стальная труба с футеровкой в ​​основном состоит из основной трубы и внутренней трубы.. Среди них, основная труба в основном состоит из трубы из углеродистой стали или трубы из низколегированной стали, и его функция заключается в основном в поддержке внутренней трубы и сопротивлении сжатию, в то время как основной материал внутреннего вкладыша состоит из нержавеющей стали, железо-никелевый сплав и другие коррозионно-стойкие материалы, и его основная функция состоит в том, чтобы противостоять коррозии трубопровода коррозионными веществами, содержащимися в нефтяной и газовой среде, для увеличения срока службы трубопровода.; Для внутренней подкладки, по особенностям технологии его обработки, его также можно назвать внутренним облицовочным слоем или вкладышем, и конкретная структура показана на рисунке 1.

Полная текущая ситуация, Футерованные композитные стальные трубы в соответствии с базовой трубой и внутренним слоем композитного материала можно разделить на механические композитные. (футеровка композитной трубы) и металлургический композит (внутренняя композитная труба), по стандартам Американского института нефти, механическая композитная основная технология обработки и формования - гидравлическая композитная, композит холодного волочения, дефлаграционный композит, и т.п., и металлургический композит в основном имеет композит горячей экструзии, горячекатаный композит, композит центробежного литья, и т.д.. Конкретный процесс, преимущества и недостатки показаны в таблице. 1.

Таблица 1 Сравнительная таблица технологий обработки композитных стальных труб с общей облицовкой

В сочетании с вышеперечисленными характеристиками, Китай добился больших успехов в исследованиях и производстве футерованных композитных стальных труб.. На протяжении многих лет, различные производители труб провели много исследований, таких как добавление большого количества легирующих элементов в металлические трубы, чтобы можно было значительно повысить прочность и износостойкость труб. Вообще говоря, такие как Япония, США и другие передовые технологии и стандарты, производство футерованных композитных стальных труб в нефтехимической и атомной промышленности., и для удовлетворения требований электростанций и шахт и других сред с высоким износом. В то же время, по литературным данным, горячая прокатка + Процесс холодной штамповки, разработанный и исследованный в Японии, позволил реализовать эффективную обработку футерованных композитных стальных труб., с отличной технологией, надежное качество, сильная коррозионная стойкость и сопротивление сжатию, и сыграл большую роль в химической, нефтяные и газовые месторождения.

2 Требования к эксплуатационным характеристикам футерованных композитных стальных труб и анализ применения

2.1 Исследование требований к материалам и механических свойств базовых труб

В соответствии с требованиями API 5LD-2015 Стандарт, Для изготовления футерованных композитных стальных труб выбирают трубы из углеродистой или низколегированной бесшовной стали., и изготовлены путем термической обработки, растяжение, раздавливание и другие процессы. Для облицованных композитных труб, обнаружено, что испытание на удар по Шарпи на подложке перед сборкой футеровки позволяет провести проверку базовой трубы и обеспечить прочность трубы.. Этот метод соответствует цели испытания трубопровода с ударным молотом диаметром более 508 мм и маркой стали X52 или выше, требуемой стандартом API5LD-2015., и использование этого метода испытаний может эффективно обеспечить производительность трубы. однако, для некоторых приложений с более высокой коррозионной стойкостью и более высокими характеристиками давления, Соединенные Штаты выдвинули в исследовании требования к испытаниям на растяжение при высоких температурах., и Китай тоже применил это. Например, в выборе трубы Гуанчжоу Паньюй 35-1/35-2 месторождение нефти и газа, предлагается испытание на высокотемпературное растяжение, а бесшовная труба X65, выбранная для нефтегазового месторождения, требует, чтобы она выдерживала требование отсутствия трещин при 419 МПа при 103 ° C. Видно, что выбор труб для нефтегазовых месторождений Китая и других коррозионно-стойких месторождений и месторождений высокого давления ужесточил ограничения на требования к материалам базовой трубы., обеспечение качества трубы и безопасности транспортировки сред.

2.2 Анализ и исследование использования трубных материалов и коррозионной стойкости внутренней облицовки базовой трубы

Слой футеровки композитной стальной трубы находится в непосредственном контакте с транспортируемой средой., и его антикоррозийные характеристики являются важным показателем, которые следует полностью учитывать при выборе материала. Например, Требования стандарта API5LD-2015 четко определяют материалы, используемые для футеровки стальных композитных труб с футеровкой., в том числе из нержавеющей стали и коррозионно-стойких сплавов, например, аустенитная нержавеющая сталь, ферроникелевый сплав и так далее. Для подбора таких материалов, каждый производитель и производитель труб должен выбрать соответствующий материал в сочетании с конкретными условиями транспортируемой среды, чтобы гарантировать, что его химические свойства и механические свойства соответствуют требованиям стандарта API5LD-2015.. Например, внутренний слой футеровки, выбранный компанией Yacheng Oil and Gas Field Company, представляет собой облицованную композитную стальную трубу из железоникелевого сплава., что эффективно обеспечивает коррозию трубопровода веществами CO2 и H2S, содержащимися в нефтегазовой среде.

На основании изложенных выше соображений, выбор слоя футеровки в зависимости от типа транспортируемой среды и степени коррозионной жесткости является ключевым, например, требования к материалам облицовочного слоя в SY/T 6855-2012 Стандарт, такие положения требуют, чтобы основной металл футеровочного слоя и сварка соответствовали положениям ISO. 15156-2015, и должен обладать свойствами серного растрескивания под напряжением и коррозионного растрескивания.; В то же время, Отмечается, что выбор материала следует учитывать по параметрам среды., температура и давление для обеспечения его производительности и требований.

2.3 Другие требования к характеристикам и результаты исследований стальных труб с плакированной футеровкой.

Для композитных труб, прочность связи между внутренним слоем и внешним слоем является ключевым моментом, но также относится к важным показателям производительности композитной трубы, фактическое применение и обработка должны измеряться соответствующим образом., например, стандарт API5LD-2015 для уточнения требований к прочности сцепления., указание на использование стандартного испытания прочности на сдвиг ASTM A264-2012, чтобы прочность соединения соответствовала требованиям. По стандартным требованиям, испытание следует проводить в партии 50 стальные трубы для обеспечения его работоспособности. однако, для труб, обработанных механическим композитным процессом, между слоем футеровки и основной трубой имеется макроскопический зазор, например, если зазор смешивается с воздухом или загрязнениями, это сильно повлияет на герметичность. Например, в исследовании обнаружено, что когда температура транспортной среды слишком высока, коэффициент расширения базовой трубы и вкладыша отличается, что легко может привести к нестабильности гильзы, и т.п., что может вызвать коллапс и выпячивание в тяжелых случаях, что повлияет на транспортировку медиа. Для вышеуказанных проблем, ученые использовали расчет конечных элементов для настройки параметров составного процесса в исследовании., который эффективно решил разделение высокотемпературного быка и вкладыша. В дополнение, когда для основной трубы и вкладыша используются разные типы металлов, процесс сварки должен обеспечивать коррозионную стойкость футеровочного слоя и внутреннего шва плакирования, следует учитывать механические свойства базовой трубы., и сложность сварки больше. Для этого, ученые используют низколегированную сварочную проволоку в исследовании, потому что электрохимический потенциал в основном тот же, сварной шов меньше подвержен коррозии, что не только снижает стоимость сварки, но также предотвращает растрескивание сварного шва переходного слоя, который имеет определенную прикладную ценность в реальном производстве.

3 Применение и экономический анализ стальных труб с плакированной футеровкой при подводной транспортировке нефти и газа

3.1 Исследования по применению футерованных композитных стальных труб в подводной транспортировке нефти и газа

Композитная стальная труба с футеровкой обладает превосходными механическими свойствами и коррозионной стойкостью., и соответствующий материал должен быть выбран при выборе труб в сочетании с конкретными условиями, чтобы обеспечить экономию драгоценных металлов и снижение затрат., и улучшить плотность эффективности. Материал футерованных композитных стальных труб, выбранный для зарубежных нефтегазовых месторождений, достиг 200,000 тонн, например, композитная труба из сплава Cu-Ni, используемая японской компанией NKK, обладает высокой коррозионной стойкостью и свариваемостью в морской воде., и широко используется во вводной трубе системы опреснения морской воды.. В то же время, Применение 316L в качестве облицованной композитной стальной трубы на нефтяном месторождении Тарим в Китае сыграло положительную роль в обеспечении транспортировки нефти и газа., сокращение количества ремонтов и обслуживания, и обеспечение экономической выгоды предприятий. однако, В целом, в его применении все еще есть недостатки, например, основная труба, действующий стандарт API 5LD-2015 устанавливает минимальные требования, которым должны соответствовать футерованные композитные стальные трубы., но из-за различных коррозионных веществ и концентраций, содержащихся в других транспортных средах, таких как нефть и газ., степень коррозии разная, а перевозка некоторых веществ не может гарантировать его сохранность; В дополнение, индекс ударной вязкости базовой трубы является важным требованием к базовой трубе, а в действующем стандарте четко не оговорено, и могут быть определенные риски безопасности. С точки зрения подкладки, в действующем стандарте не указаны материалы, используемые в средах с CO2 и H2S., а коррозийность - залог долговечности таких материалов; Следовательно, фактический выбор должен быть всесторонним анализом условий труда и окружающей среды, чтобы обеспечить выбор материала и безопасность использования..

3.2 Анализ экономических преимуществ композитных стальных труб с футеровкой для подводной транспортировки нефти и газа

От существующей морской транспортировки нефти и газа, меры по борьбе с коррозионными средами трубопроводов в основном включают следующие категории: Первый, ингибиторы коррозии добавляются в трубы из углеродистой стали; Второй, использование материала внутреннего покрытия; В третьих, использование нержавеющей стали и коррозионностойких материалов; Четвертый, использование одетый композитные стальные трубы. Вышеуказанными способами, ингибиторы коррозии повлияют на эффективность из-за изменения среды в трубе, а материальные и трудовые затраты высоки; Технология крепления в месте сварки внутреннего покрытия не совершенна, и есть определенный риск; Нержавеющая сталь стоит дорого и сопряжена с большими экономическими рисками при использовании на морских нефтегазовых месторождениях.. Композитная стальная труба с облицовкой обладает высокой механической прочностью и устойчивостью к коррозии., имеет очевидные преимущества, и имеет определенную прикладную ценность. С точки зрения анализа экономической выгоды, хотя стоимость использования футерованной композитной стальной трубы выше, стоимость обслуживания меньше на более позднем этапе, и это безопасно и надежно, по сравнению с тремя вышеперечисленными схемами, его инвестиционная стоимость меньше, особенно когда экономические выгоды становятся более очевидными после того, как период использования превышает 10 лет. В то же время, Процесс изготовления футерованной композитной стальной трубы и материал отличаются, и его разница в стоимости также велика, такие как текущая общая цена композитной стальной трубы с футеровкой 7000 ~ 25000 Доллары США / Тонна, разница в цене больше. Следовательно, при трубопроводном транспорте каждого морского нефтегазового месторождения, соответствующая коррозионная среда должна быть объединена для обеспечения долгосрочного надежного использования, и экономичный слой футеровки должен быть выбран для обеспечения его коррозионной стойкости и удовлетворения экономических требований., и обеспечить безопасную транспортировку среды.

4 Заключение

В итоге, Композитные стальные трубы с футеровкой имеют важное значение для морской транспортировки нефти и газа.. В настоящий момент, Китайская технология футерованных композитных стальных труб достигла больших успехов, но все еще существует определенный разрыв между некоторыми областями и международным уровнем. В целях обеспечения развития технологии производства футерованных композитных стальных труб в Китае., государство и предприятия должны принять действенные меры по реагированию, увеличить инвестиции в исследования и разработки, и улучшить вспомогательные продукты, например, разработка различных видов аксессуаров, и т.п., добиться национализации связанных материалов, уменьшить монополию на иностранную продукцию, обеспечить разработку и применение китайской технологии производства футерованных композитных стальных труб..