การใช้ท่อเหล็กหุ้มในการขนส่งน้ำมันและก๊าซใต้ทะเล

การประยุกต์ใช้ท่อเหล็กผสมแบบมีเส้นในการขนส่งน้ำมันและก๊าซใต้ทะเล

การพัฒนาแหล่งน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่งควรมีบทบาทสำคัญในการผลิตภาคอุตสาหกรรมและการพัฒนาเศรษฐกิจในฐานะการรับประกันพลังงานที่สำคัญสำหรับประเทศจีน. เป็นกระบวนการสำคัญของการพัฒนาแหล่งน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง, การขนส่งน้ำมันและก๊าซเกี่ยวข้องกับการใช้ทรัพยากรน้ำมันและก๊าซ. เนื่องจากมีคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น, ไฮโดรเจนซัลไฟด์และก๊าซอื่นๆ ในตัวกลางน้ำมันและก๊าซ, เหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาและวัสดุโลหะผสมที่เลือกโดยท่อมักจะเป็นสนิม, ส่งผลกระทบต่องานขนส่งน้ำมันและก๊าซและส่งผลต่อความปลอดภัยในการขนส่ง; และขึ้นอยู่กับลักษณะของการขนส่งน้ำมันและก๊าซ, ไปป์ไลน์ที่เลือกโดยทั่วไปควรสามารถมั่นใจได้ว่าไม่มีการกัดกร่อนและการรั่วไหลเกิดขึ้นภายใน 20 ปี, และสามารถมั่นใจได้ว่ามีการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีการบำรุงรักษาเท่าที่เป็นไปได้ระหว่างการใช้งาน. เพราะฉะนั้น, การเลือกการใช้งานท่อที่เหมาะสมกับการขนส่งน้ำมันและก๊าซ ร่วมกับวัสดุและกระบวนการที่มีอยู่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อให้ได้ปัญหาการกัดกร่อนและปัญหาการใช้งานที่ปลอดภัยในระยะยาว. ผสานกับข้อดีของท่อเหล็กคาร์บอนและท่อโลหะผสม, การใช้งานของ ท่อเรียงราย เป็นทางออกที่ดีสำหรับปัญหาข้างต้น, และเป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปทั้งในและต่างประเทศว่าท่อชนิดนี้เป็นวัสดุที่ดีเยี่ยมในการแก้ปัญหาการกัดกร่อนของการขนส่งน้ำมันและก๊าซและการใช้งานในระยะยาว, และการวิจัยเฉพาะและความคืบหน้ามีดังนี้.

1 ความคืบหน้าการวิจัยและวิเคราะห์กระบวนการผลิตหลักของท่อเหล็กหุ้ม

ท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงรายส่วนใหญ่ประกอบด้วยท่อฐานและท่อภายใน. ในหมู่พวกเขา, ท่อฐานส่วนใหญ่ประกอบด้วยท่อเหล็กคาร์บอนหรือท่อเหล็กโลหะผสมต่ำ, และหน้าที่หลักของมันคือเพื่อรองรับยางในและความต้านทานแรงอัด, ในขณะที่วัสดุหลักของซับในประกอบด้วยสแตนเลส, โลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลและวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนอื่นๆ, และหน้าที่หลักของมันคือการต้านทานการกัดกร่อนของท่อโดยสารกัดกร่อนที่มีอยู่ในน้ำมันและก๊าซตัวกลางเพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานของท่อ; สำหรับซับใน, ตามลักษณะของเทคโนโลยีการประมวลผล, นอกจากนี้ยังสามารถเรียกได้ว่าเป็นชั้นหุ้มด้านในหรือซับใน, และโครงสร้างเฉพาะแสดงในรูปที่ 1.

สถานการณ์ปัจจุบันที่ครอบคลุม, ท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงรายตามท่อฐานและชั้นในของโหมดคอมโพสิตวัสดุสามารถแบ่งออกเป็นคอมโพสิตเชิงกล (ท่อคอมโพสิตซับ) และโลหะคอมโพสิต (ท่อคอมโพสิตภายใน), ตามมาตรฐาน American Petroleum Institute, เทคโนโลยีการประมวลผลหลักของคอมโพสิตเชิงกลและการขึ้นรูปคือคอมโพสิตไฮดรอลิก, คอมโพสิตการวาดภาพเย็น, คอมโพสิท deflagration, เป็นต้น, และคอมโพสิตโลหะส่วนใหญ่มีคอมโพสิตรีดร้อน, คอมโพสิตรีดร้อน, คอมโพสิตหล่อแรงเหวี่ยง, ฯลฯ. กระบวนการเฉพาะและข้อดีและข้อเสียแสดงในตาราง 1.

ตาราง 1 ตารางเปรียบเทียบเทคโนโลยีการประมวลผลท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงรายทั่วไป

ประกอบกับคุณสมบัติข้างต้น, ประเทศจีนมีความก้าวหน้าอย่างมากในการวิจัยและการผลิตท่อเหล็กคอมโพสิตที่มีเส้น s. กว่าปี, ผู้ผลิตท่อต่าง ๆ ได้ทำการวิจัยมากมาย, เช่น การเพิ่มธาตุผสมจำนวนมากลงในท่อโลหะ, เพื่อให้สามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอของท่อได้อย่างมาก. พูด, พูดแบบทั่วไป, พูดทั่วๆไป, เช่น ญี่ปุ่น, สหรัฐอเมริกาและเทคโนโลยีและมาตรฐานขั้นสูงอื่นๆ, ได้นำการผลิตท่อเหล็กผสมแบบมีเส้นในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและอุตสาหกรรมนิวเคลียร์มาใช้แล้ว, และเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของโรงไฟฟ้า เหมืองแร่ และสภาพแวดล้อมที่มีการสึกหรอสูงอื่นๆ. ในเวลาเดียวกัน, ตามรายงานวรรณกรรม, กลิ้งร้อน + กระบวนการขึ้นรูปเย็นที่พัฒนาและวิจัยในญี่ปุ่นได้ตระหนักถึงการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพของท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงราย s, ด้วยเทคโนโลยีชั้นยอด, คุณภาพที่เชื่อถือได้, ความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งและความต้านทานแรงอัด, และได้เล่นคุ้มในเคมี, แหล่งน้ำมันและก๊าซ.

2 ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงรายและการวิเคราะห์การใช้งาน

2.1 การวิจัยความต้องการวัสดุและคุณสมบัติทางกลของท่อฐาน

ตามความต้องการของ API 5LD-2015 มาตรฐาน, เหล็กกล้าคาร์บอนหรือท่อเหล็กไร้ตะเข็บผสมต่ำถูกเลือกสำหรับการผลิตท่อเหล็กคอมโพสิตที่มีเส้น s, และทำโดยการอบชุบด้วยความร้อน, ยืดเหยียด, บีบและกระบวนการอื่นๆ. สำหรับท่อคอมโพสิตเรียงราย, พบว่าการทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปีบนพื้นผิวก่อนประกอบท่อซับสามารถรับรู้ถึงการตรวจสอบท่อฐานและรับรองความแข็งแรงของท่อ. วิธีนี้สอดคล้องกับวัตถุประสงค์ของการทดสอบค้อนกระแทกของท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 508 มม. และเกรดเหล็ก X52 หรือสูงกว่าที่กำหนดโดยมาตรฐาน API5LD-2015, และการใช้วิธีทดสอบนี้สามารถรับรองประสิทธิภาพของท่อได้อย่างมีประสิทธิภาพ. ยังไงก็ตา, สำหรับการใช้งานบางประเภทที่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งกว่าและระดับแรงดันที่สูงขึ้น, สหรัฐอเมริกาได้หยิบยกข้อกำหนดการทดสอบสมรรถนะแรงดึงที่อุณหภูมิสูงในการศึกษานี้, และจีนก็ประยุกต์ใช้สิ่งนี้. ตัวอย่างเช่น, ในการเลือกท่อของกวางโจว Panyu 35-1/35-2 แหล่งน้ำมันและก๊าซ, เสนอการทดสอบสมรรถนะแรงดึงที่อุณหภูมิสูง, และท่อไร้รอยต่อ X65 ที่เลือกในแหล่งน้ำมันและก๊าซนั้นต้องทนต่อข้อกำหนดของการไม่แตกหักที่ 419MPa ที่ 103 ° C. จะเห็นได้ว่าการเลือกท่อในแหล่งน้ำมันและก๊าซของจีนและแหล่งที่ทนต่อการกัดกร่อนและแรงดันสูงอื่น ๆ ได้เสริมข้อจำกัดเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านวัสดุของท่อฐาน, มั่นใจในคุณภาพของท่อและความปลอดภัยของการขนส่งสื่อ.

2.2 วิเคราะห์และศึกษาการใช้วัสดุท่อและความต้านทานการกัดกร่อนของเปลือกหุ้มด้านในของท่อฐาน

ชั้นซับในท่อเหล็กผสมแบบมีเส้นสัมผัสโดยตรงกับตัวกลางในการลำเลียง, และประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อนเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญ, ซึ่งควรพิจารณาอย่างเต็มที่ในการเลือกใช้วัสดุ. ตัวอย่างเช่น, ข้อกำหนดมาตรฐาน API5LD-2015 กำหนดวัสดุที่ใช้สำหรับชั้นเยื่อบุของท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงราย s, รวมถึงสแตนเลสและวัสดุโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน, เช่น สเตนเลส ออสเทนนิติก, โลหะผสมเฟอโรนิกเคลและอื่น ๆ. สำหรับการเลือกใช้วัสดุดังกล่าว, ผู้ผลิตและผู้ผลิตท่อแต่ละรายควรเลือกวัสดุที่เหมาะสมร่วมกับสภาวะเฉพาะของตัวกลางในการลำเลียงเพื่อให้แน่ใจว่าคุณสมบัติทางเคมีและคุณสมบัติทางกลเป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐาน API5LD-2015. ตัวอย่างเช่น, ชั้นบุภายในที่คัดเลือกโดยบริษัท Yacheng Oil and Gas Field เป็นท่อเหล็กผสมที่มีส่วนผสมของเหล็ก-นิกเกิล, ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงการกัดกร่อนของท่อโดยสาร CO2 และ H2S ที่มีอยู่ในน้ำมันและก๊าซตัวกลางอย่างมีประสิทธิภาพ.

จากการพิจารณาข้างต้น, การเลือกชั้นซับตามชนิดของสื่อการลำเลียงและระดับความรุนแรงของการกัดกร่อนเป็นกุญแจสำคัญ, เช่นความต้องการวัสดุของชั้นเยื่อบุใน SY/T 6855-2012 มาตรฐาน, เช่นข้อกำหนดที่กำหนดให้โลหะฐานของชั้นเยื่อบุและการเชื่อมควรปฏิบัติตามข้อกำหนดของ ISO 15156-2015, และควรจะมีคุณสมบัติของการแตกร้าวความเค้นของกำมะถันและการแตกร้าวจากการกัดกร่อน; ในเวลาเดียวกัน, ชี้ให้เห็นว่าควรพิจารณาการเลือกวัสดุตามพารามิเตอร์ของสื่อ, อุณหภูมิและความดันเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและข้อกำหนด.

2.3 ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพอื่น ๆ และความคืบหน้าการวิจัยของท่อเหล็กหุ้มฉนวน s

สำหรับท่อคอมโพสิต, แรงยึดเหนี่ยวระหว่างชั้นในและชั้นนอกเป็นกุญแจสำคัญ, แต่ยังเป็นของตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญของท่อคอมโพสิต, การใช้งานจริงและการประมวลผลควรวัดด้วยวิธีที่เหมาะสม, เช่นมาตรฐาน API5LD-2015 เพื่อชี้แจงข้อกำหนดของความแข็งแรงในการยึดติด, ชี้ให้เห็นถึงการใช้การทดสอบแรงเฉือนมาตรฐาน ASTM A264-2012, เพื่อให้แน่ใจว่าแรงยึดเกาะตรงตามข้อกำหนด. ตามข้อกำหนดมาตรฐาน, ควรทำการทดสอบในชุดของ 50 ท่อเหล็กเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพ. ยังไงก็ตา, สำหรับท่อที่ผ่านกรรมวิธีผสมทางกล, มีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างชั้นเยื่อบุและท่อฐาน, เช่นถ้าช่องว่างผสมกับอากาศหรือสิ่งเจือปน, จะส่งผลอย่างมากต่อความรัดกุม. ตัวอย่างเช่น, จากการศึกษาพบว่าเมื่ออุณหภูมิของตัวกลางลำเลียงสูงเกินไป, ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของท่อฐานและซับต่างกัน, ซึ่งทำให้เกิดความไม่เสถียรของไลเนอร์ได้ง่าย, เป็นต้น, ซึ่งอาจทำให้ยุบและโปนได้ในกรณีที่รุนแรง, ซึ่งจะส่งผลต่อการขนส่งสื่อ. สำหรับปัญหาข้างต้น, นักวิชาการใช้การคำนวณองค์ประกอบไฟไนต์เพื่อปรับพารามิเตอร์กระบวนการประกอบในการศึกษา, ซึ่งแก้ปัญหาการแยกตัวของวัวและซับที่อุณหภูมิสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ. นอกจากนี้, เมื่อใช้โลหะประเภทต่าง ๆ สำหรับท่อฐานและซับ, กระบวนการเชื่อมควรให้ความต้านทานการกัดกร่อนของชั้นซับและรอยเชื่อมหุ้มด้านใน, และควรพิจารณาคุณสมบัติทางกลของท่อฐานด้วย, และมีความยากในการเชื่อมมากกว่า. สำหรับสิ่งนี้, นักวิชาการใช้ลวดเชื่อมโลหะผสมต่ำในการศึกษา, เพราะโดยพื้นฐานแล้วศักย์ไฟฟ้าเคมีก็เหมือนกัน, รอยเชื่อมได้รับผลกระทบจากการกัดกร่อนน้อยกว่า, ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนการเชื่อม, แต่ยังหลีกเลี่ยงรอยร้าวของรอยเชื่อมของชั้นทรานซิชัน, ซึ่งมีค่าการใช้งานที่แน่นอนในการผลิตจริง.

3 การประยุกต์ใช้และการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ของท่อเหล็กหุ้มฉนวนในการขนส่งน้ำมันและก๊าซใต้ทะเล

3.1 งานวิจัยเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ท่อเหล็กผสมแบบมีเส้นในการขนส่งน้ำมันและก๊าซใต้ทะเล

ท่อเหล็กเคลือบคอมโพสิตมีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยมและทนต่อการกัดกร่อน, และควรเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมในการเลือกท่อร่วมกับเงื่อนไขเฉพาะเพื่อให้ประหยัดเนื้อโลหะและลดต้นทุน, และปรับปรุงความหนาแน่นของประสิทธิภาพ. วัสดุท่อเหล็กผสมเรียงรายที่เลือกในแหล่งน้ำมันและก๊าซต่างประเทศได้มาถึงแล้ว 200,000 ตั, เช่น ท่อคอมโพสิตโลหะผสม Cu-Ni ที่ใช้โดยบริษัท NKK ของญี่ปุ่น มีความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งและความสามารถในการเชื่อมสำหรับน้ำทะเล, และใช้กันอย่างแพร่หลายในท่อนำระบบแยกเกลือออกจากน้ำทะเล. ในเวลาเดียวกัน, การใช้ 316L เป็นท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงรายในบ่อน้ำมันทาริมของจีนมีบทบาทเชิงบวกในการสร้างความมั่นใจในการขนส่งน้ำมันและก๊าซ, ลดจำนวนการซ่อมแซมและบำรุงรักษา, และรับรองผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจขององค์กร. ยังไงก็ตา, โดยทั่วไป, ยังมีข้อบกพร่องในการใช้งาน, เช่นท่อฐาน, มาตรฐาน API 5LD-2015 ปัจจุบันกำหนดข้อกำหนดขั้นต่ำที่ท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงรายควรเป็นไปตาม, แต่เนื่องจากสารกัดกร่อนและความเข้มข้นต่าง ๆ ที่มีอยู่ในสื่อการขนส่งอื่น ๆ เช่นน้ำมันและก๊าซ, ระดับการกัดกร่อนแตกต่างกัน, และการขนส่งสารบางชนิดไม่สามารถรับประกันความปลอดภัยได้; นอกจากนี้, ดัชนีความเหนียวของท่อฐานเป็นข้อกำหนดที่สำคัญของท่อฐาน, และมาตรฐานปัจจุบันไม่ได้กำหนดไว้อย่างชัดเจน, และอาจมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยบางอย่าง. ในส่วนของซับใน, มาตรฐานปัจจุบันไม่แสดงรายการวัสดุที่ใช้ในสภาพแวดล้อม CO2 และ H2S, และการกัดกร่อนเป็นหัวใจสำคัญของอายุการใช้งานของวัสดุดังกล่าว; เพราะฉะนั้น, การเลือกจริงควรเป็นการวิเคราะห์สภาพการทำงานและสภาพแวดล้อมที่ครอบคลุมเพื่อให้แน่ใจว่าการเลือกวัสดุและความปลอดภัยในการใช้งาน.

3.2 การวิเคราะห์ข้อดีทางเศรษฐกิจของท่อเหล็กคอมโพสิตแบบมีเส้นในการใช้งานการขนส่งน้ำมันและก๊าซใต้ทะเล

จากการขนส่งน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่งในปัจจุบัน, มาตรการควบคุมสารกัดกร่อนของท่อส่วนใหญ่ประกอบด้วยประเภทต่อไปนี้: อันดับแรก, สารยับยั้งการกัดกร่อนถูกเพิ่มเข้าไปในท่อเหล็กคาร์บอน; ที่สอง, การใช้วัสดุเคลือบด้านใน; ที่สาม, การใช้สแตนเลสและวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน; ที่สี่, การใช้งานของ หุ้มด้วยผ้า ท่อเหล็กคอมโพสิต. ด้วยวิธีข้างต้น, สารยับยั้งการกัดกร่อนจะส่งผลต่อประสิทธิภาพเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในตัวกลางในหลอด, และค่าวัสดุและค่าแรงสูง; เทคโนโลยีการยึดที่จุดเชื่อมของสารเคลือบด้านในนั้นไม่สมบูรณ์, และมีความเสี่ยงอยู่บ้าง; เหล็กกล้าไร้สนิมมีราคาแพงและมีความเสี่ยงทางเศรษฐกิจสูงในการใช้งานแหล่งน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง. ท่อเหล็กคอมโพสิตที่มีเส้นมีความแข็งแรงทางกลที่แข็งแกร่งและประสิทธิภาพการกัดกร่อน, มีข้อดีชัดเจน, และมีค่าสมัครที่แน่นอน. ในแง่ของการวิเคราะห์ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ, แม้ว่าต้นทุนการใช้ท่อเหล็กผสมแบบมีเส้นจะสูงกว่า, ค่าบำรุงรักษาจะน้อยลงในระยะหลัง, และมีความปลอดภัยและเชื่อถือได้, เทียบกับสามแผนข้างต้น, ต้นทุนการลงทุนน้อยกว่า, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจชัดเจนมากขึ้นหลังจากระยะเวลาการใช้งานเกิน 10 ปี. ในเวลาเดียวกัน, กระบวนการผลิตและวัสดุของท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงรายแตกต่างกัน, และค่าความแตกต่างก็มีมากเช่นกัน, เช่นราคาท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงรายทั่วไปในปัจจุบันของ 7000 ~ 25000 ดอลลาร์สหรัฐ / ข้อมูล, ความแตกต่างของราคามีขนาดใหญ่ขึ้น. เพราะฉะนั้น, ในการขนส่งทางท่อของแหล่งน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่งแต่ละแห่ง, ควรรวมสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนที่สอดคล้องกันเพื่อให้แน่ใจว่าการใช้งานที่เชื่อถือได้ในระยะยาว, และควรเลือกชั้นซับที่ประหยัดเพื่อให้แน่ใจว่ามีความทนทานต่อการกัดกร่อนและตรงตามข้อกำหนดทางเศรษฐกิจ, และเพื่อให้แน่ใจว่าการขนส่งของสื่อปลอดภัย.

4 บทสรุป

สรุป, ท่อเหล็กคอมโพสิตเรียงรายมีความสำคัญในการขนส่งน้ำมันและก๊าซทางทะเล. ในปัจจุบัน, เทคโนโลยีท่อเหล็กคอมโพสิต Lined ของจีนมีความก้าวหน้าอย่างมาก, แต่ก็ยังมีช่องว่างระหว่างบางสาขากับระดับนานาชาติ. เพื่อให้แน่ใจว่าการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตท่อเหล็กคอมโพสิต Lined ของจีน, รัฐและรัฐวิสาหกิจควรใช้มาตรการที่มีประสิทธิภาพในการรับมือ, เพิ่มการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนา, และปรับปรุงผลิตภัณฑ์สนับสนุน, เช่นการพัฒนาอุปกรณ์เสริมประเภทต่างๆ, เป็นต้น, เพื่อให้บรรลุความเป็นชาติของวัสดุที่เกี่ยวข้อง, ลดการผูกขาดสินค้าต่างประเทศ, เพื่อให้แน่ใจว่าการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการผลิตท่อเหล็กคอมโพสิต Lined ของจีน.