ศิลปะแห่งการหยิบท่อที่มีระบบกลไก: สิ่งที่พวกเขาไม่ได้บอกคุณในโบรชัวร์
ดู, ฉันอยู่ในเกมนี้มาเพื่อ 22 ปี. เริ่มเป็นสารวัตรหน้าร้านกลับเข้ามา ’02, ก้าวไปสู่การควบคุมคุณภาพ, ใช้เวลาหนึ่งทศวรรษในการวิเคราะห์ความล้มเหลว, และตอนนี้ฉันคือคนที่พวกเขาเรียกเมื่อโครงการมูลค่าพันล้านดอลลาร์กำลังจะระบุท่อผิด. ฉันเคยเห็นเครื่องจักร ท่อเรียงราย save budgets, และฉันได้ดูมันล้มเหลวอย่างหายนะเพราะมีคนในสำนักงานจัดซื้อเลือกตัวเลือกที่ถูกที่สุดโดยไม่เข้าใจว่าพวกเขาซื้ออะไรจริงๆ.
ฉันจะบอกคุณบางอย่างตรงไปตรงมา. ความแตกต่างระหว่างกลไก ท่อเรียงราย นั่นคงอยู่ 30 ปีและปีหนึ่งที่เริ่มทำลายล้างหลังจากนั้น 18 เดือน? ไม่ค่อยเกี่ยวกับวัตถุดิบ. มันเกี่ยวกับการทำความเข้าใจสิ่งที่คุณขอให้ไปป์ทำจริงๆ.
เหตุใดจึงมีท่อเรียงรายด้วยกลไก
ย้อนกลับไปในช่วงกลางทศวรรษที่ 90, ฉันกำลังทำงานในโครงการทะเลเหนือ. เรามีโฟลว์ไลน์ขนาด 16 นิ้วนี้, ดูเพล็กซ์ที่เป็นของแข็ง, เสียค่าใช้จ่ายโชคลาภอย่างแน่นอน. ลูกค้าก็มีความสุข, พวกเรามีความสุข, ทุกคนกลับบ้านพร้อมโบนัส. จากนั้นราคานิกเกิลก็ทะลุหลังคา, และทันใดนั้นท่อ CRA ที่เป็นของแข็งก็กลายเป็นความเสียสติทางเศรษฐกิจสำหรับการขนส่งทางไกล.
นี่คือสิ่งที่. คุณไม่จำเป็นต้องมีความหนาของผนังทั้งหมดเพื่อทนต่อการกัดกร่อน. คุณเพียงแค่ต้องมีสิ่งกีดขวาง. เหล็กกล้าคาร์บอนให้ความแข็งแรงและกักเก็บแรงกด. ไลเนอร์ CRA แบบบาง—ปกติ 2 มม. ถึง 3 มม.—รองรับสิ่งที่น่ารังเกียจ. นั่นคือหลักฐานทั้งหมด. แต่ในทางกลไก ท่อเรียงราย ไม่ได้หุ้มท่อ, และถ้าคุณไม่เข้าใจความแตกต่างนั้น, คุณจะมีวันที่แย่.
ท่อหุ้ม? นั่นคือพันธะทางโลหะวิทยา. ฟิวชั่น. คุณกำลังพูดถึงการยึดติดแบบม้วนหรือการหุ้มด้วยการระเบิด โดยที่ไลเนอร์และเหล็กรองรับกลายเป็นวัสดุต่อเนื่องกันที่ส่วนต่อประสาน. มันสวยงามเมื่อทำถูกต้อง, แต่มีราคาแพงและใช้เวลานานในการผลิต.
ท่อที่มีการบุด้วยกลไกนั้นแตกต่างกัน. เรากำลังใช้ท่อ CRA, เลื่อนเข้าไปในท่อด้านนอกที่ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน, แล้วจึงขยายชุดประกอบทั้งหมดเพื่อให้ไลเนอร์กดทับท่อด้านนอกโดยมีแรงกดสัมผัสตกค้างเพียงพอให้คงอยู่. มันเป็นการรบกวนทางกลพอดี. ไม่มีฟิวชั่น. แค่ฟิสิกส์.
และนี่คือจุดที่วิศวกรส่วนใหญ่เข้าใจผิด. พวกเขาดูแผ่นข้อมูลจำเพาะ, ดู “ท่อเรียงราย,” และคิดว่ามันมีพฤติกรรมเหมือน CRA ที่เป็นของแข็ง. มันไม่ได้. ไม่แม้แต่จะใกล้3
คำถามพื้นฐานที่ไม่มีใครถาม
When a project manager comes to me and says “เราต้องการท่อเรียงรายสำหรับแอปพลิเคชันบริการที่มีรสเปรี้ยว,” คำถามแรกของฉันก็เหมือนเดิมเสมอ.
อุณหภูมิเท่าไร?
ไม่ใช่อุณหภูมิการออกแบบจากแผนภาพผังกระบวนการ. อุณหภูมิในการทำงานจริง. อุณหภูมิชั่วคราว. อุณหภูมิการปิดเครื่อง. อัตราคูลดาวน์.
เนื่องจากท่อที่เรียงรายด้วยกลไกจะมีชีวิตและตายโดยการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกัน.
นี่คือคณิตศาสตร์ที่ทำให้ฉันนอนไม่หลับตอนกลางคืน. เหล็กกล้าคาร์บอนมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนโดยรอบ 11.7 × 10⁻⁶ /°ซ. ไลเนอร์ 316L ทั่วไปของคุณ? นั่นเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 16.0 × 10⁻⁶ /°ซ. ดังนั้นเมื่อคุณทำให้ท่อร้อนขึ้น, ไลเนอร์ต้องการขยายมากกว่าท่อด้านนอก. นั่นจะเป็นการเพิ่มแรงกดสัมผัสของคุณ. สิ่งที่ดี, ขวา?
แต่เมื่อคุณทำให้เครื่องเย็นลง เช่น ระหว่างการปิดเครื่องในทะเลเหนือในฤดูหนาวหรือในการดำเนินงานทรายน้ำมันของแคนาดา เรือซับจะหดตัวมากขึ้น. หากลดอุณหภูมิลงไกลพอ, การรบกวนนั้นจะหายไป. ตอนนี้คุณมีซับหลวมแล้ว. และซับที่หลวมก็คือซับที่ตายแล้ว.
ฉันมีงานในคาซัคสถานกลับมา ’08. การออกแบบที่สวยงาม, ทุกอย่างระบุไว้บนกระดาษอย่างสมบูรณ์แบบ. แต่ไม่มีใครคิดถึงการปิดเครื่องในฤดูหนาวที่มีอุณหภูมิ -40°C ตามมาด้วยการฉีดอย่างรวดเร็วที่ 80°C ทำให้เกิดของเหลว. รอบความร้อนครั้งแรก, ซับงอ. ย่นเหมือนเข่าช้าง. ต้องตัดออก 3 กิโลเมตรของท่อแล้วเริ่มต้นใหม่.
บทเรียน? คุณต้องคำนวณแรงกดสัมผัสขั้นต่ำในทุกอุณหภูมิที่คาดหวัง. ไม่ใช่แค่สภาวะคงตัวเท่านั้น. ทุกสภาวะชั่วคราว.
ผมขอแสดงการคำนวณคร่าวๆ ที่เราใช้ในการคัดกรองเบื้องต้น. ความดันสัมผัสคงเหลือที่อุณหภูมิ T คือ:
ป_ค(T) = P_0 + [ (a_liner – α_cs) × (T – T_ติดตั้ง) × อี_ไลเนอร์ × t_ไลเนอร์ ] / D
ที่ไหน:
-
P_0 คือแรงกดสัมผัสเริ่มต้นของคุณหลังการผลิต
-
α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน
-
E_liner คือโมดูลัสของวัสดุซับ
-
t_liner คือความหนาของไลเนอร์
-
D คือเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ
หากตัวเลขดังกล่าวติดลบ ณ จุดใดก็ตามในขอบเขตปฏิบัติการของคุณ, คุณมีปัญหา. หยุดเต็ม. อย่าผ่านไป, อย่ารวบรวม $200.
ตัวแปรการผลิตที่เปลี่ยนแปลงทุกสิ่ง
นี่คือสิ่งที่คุณจะไม่เห็นในโบรชัวร์การขาย. พวกเขาจะขยายท่อได้อย่างไร?
โดยพื้นฐานแล้วมีโรงเรียนแห่งความคิดสองแห่งในอุตสาหกรรม. การขยายตัวทางไฮดรอลิกและการขยายตัวทางกล. ฉันเคยร่วมงานกับทั้งสองคนแล้ว. ฉันได้แก้ไขความล้มเหลวจากทั้งสองอย่างแล้ว. และฉันมีความคิดเห็นที่แข็งแกร่ง.
การขยายระบบไฮดรอลิกคือสิ่งที่เราใช้ในโรงงานของเรา. คุณปิดผนึกส่วนปลายของชุดประกอบที่มีเส้นเรียงราย, เติมน้ำลงในวงแหวน (หรือบางครั้งก็มีน้ำมัน), และกดดันมันให้สุดๆ. เรากำลังพูดอยู่ 400 ถึง 900 แถบขึ้นอยู่กับขนาดและความหนาของผนัง. ท่อขยายตัวแบบพลาสติก, และเมื่อคุณคลายความกดดัน, เหล็กคาร์บอนสปริงกลับมากกว่าซับใน, ทิ้งแรงกดสัมผัสที่เหลือไว้ดังที่กล่าวไปแล้ว.
ข้อได้เปรียบ? การขยายตัวที่สม่ำเสมอ. ความยาวทั้งหมดของท่อเห็นแรงดันเท่ากันในเวลาเดียวกัน. การกระจายแรงกดสัมผัสของคุณมีความสม่ำเสมออย่างไม่น่าเชื่อ.
ข้อเสีย? เอฟเฟกต์ปลาย. ระยะ 100 มม. สุดท้ายที่ปลายแต่ละด้านของท่อไม่ขยายตัวค่อนข้างเท่ากันเนื่องจากการจัดเตรียมการซีล. คุณจะตัดส่วนปลายเหล่านั้นออกหรือคุณคำนึงถึงมันในการออกแบบของคุณ.
การขยายเชิงกลใช้หมูหรือแกนหมุนที่ดึงหรือดันผ่านชุดประกอบ, ยืดท่อโดยอัตโนมัติขณะเดิน. คู่แข่งของเราบางรายสาบานต่อสิ่งนี้. รอบเวลาเร็วขึ้น, อุปกรณ์น้อยลง, ไม่มีการจัดการน้ำ.
แต่นี่คือสิ่งที่ฉันเห็นในการวิเคราะห์ความล้มเหลว. การขยายตัวทางกลอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเส้นรอบวงได้. ท่อจะขยายตัว, ผ่อนคลาย, และบางครั้งคุณอาจพบระลอกคลื่นเล็กๆ เหล่านี้—ความแปรผันของแรงกดสัมผัสรอบเส้นรอบวงด้วยกล้องจุลทรรศน์ด้วยกล้องจุลทรรศน์. ภายใต้การทำงานปกติ, ดี. แต่ถ้าคุณปั่นจักรยานด้วยอุณหภูมิหรือความดัน, รูปแบบเหล่านั้นกลายเป็นจุดเริ่มต้นของความเหนื่อยล้าหรือความวิตกกังวล.
ฉันไม่ได้บอกว่าการขยายตัวทางกลเป็นสิ่งที่ผิด. เพื่อนรักของฉันบางคนสร้างท่อแบบขยายด้วยเครื่องจักร. แต่สำหรับการบริการที่สำคัญ—น้ำลึก, อุณหภูมิสูง, เปรี้ยวจัด—ฉันสเป็คไฮดรอลิกทุกครั้ง.
ตารางที่ไม่มีใครแสดงให้คุณเห็น
ฉันเก็บสเปรดชีตไว้ในแล็ปท็อป. อัปเดตเมื่อสัปดาห์ที่แล้วหลังจากตรวจสอบข้อมูลความล้มเหลวบางส่วนจากตะวันออกกลาง. นี่เป็นวิธีคิดแบบเรียบง่ายของฉันเกี่ยวกับการเลือกใช้วัสดุไลเนอร์.
| เงื่อนไขการให้บริการ | วัสดุซับ | ความหนาขั้นต่ำ | อุณหภูมิสูงสุด | ต้นทุนสัมพัทธ์ | การจับ |
|---|---|---|---|---|---|
| เปรี้ยวเล็กน้อย, บริการอันแสนหวาน, การฉีดน้ำ | 316L | 2.5มม. | 250° C | 1.0 | คลอไรด์จะฆ่ามันที่อุณหภูมิสูงกว่า 60°C |
| เปรี้ยวปานกลาง, คลอไรด์บางส่วน | 904L | 2.5มม. | 300° C | 1.8 | การเชื่อมเป็นเรื่องจุกจิก, ต้องการขั้นตอนที่รอบคอบ |
| H₂S สูง, คลอไรด์สูง, อุณหภูมิปานกลาง | 825 | 2.5มม. | 350° C | 2.4 | ความพร้อมใช้งานเริ่มแย่ลงทุกปี |
| เปรี้ยวสุดๆ, อุณหภูมิสูง, ธาตุกำมะถัน | 625 | 3.0มม. | 400° C | 3.2 | ความกังวลเรื่องการเปราะของไฮโดรเจนในไลเนอร์ |
| พื้นที่แคบ, ไวต่อน้ำหนัก | 2205 | 2.0มม. | 200° C | 1.5 | ความเหนียวน้อยลงระหว่างการขยายตัว |
| การฉีดน้ำทะเล, อุณหภูมิต่ำ | 316L | 3.0มม. | 80° C | 1.0 | MIC อาจเป็นปัญหาได้, พิจารณาเพิ่ม Cu |
ที่ “จับ” คอลัมน์? นั่นคือสิ่งที่คุณเรียนรู้จากการเฝ้าดูท่อที่ล้มเหลวเท่านั้น. ให้ฉันแกะคู่ออก.
กับดักคลอไรด์ 316L
ใครๆ ก็รัก 316L. มันราคาถูก, มันใช้ได้, ช่างประกอบทุกคนรู้วิธีการเชื่อมมัน. แต่ฉันสูญเสียการนับจำนวนความล้มเหลวที่ฉันเคยเห็นว่ามีคนใส่ท่อที่มีเส้น 316L ลงในบริการคลอไรด์ร้อนเพราะว่า “อุณหภูมิเพียง 80°C”
นี่คือปัญหา. อุณหภูมิ 80°C คืออุณหภูมิของเหลวเทกอง. แต่อยู่ตรงผนังท่อ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคุณมีคราบสกปรกหรือคราบสกปรกใดๆ, อุณหภูมิพื้นผิวอาจสูงขึ้นได้. และถ้าคุณเคยทำไอน้ำออกมาเพื่อทำความสะอาด? จู่ๆ คุณก็อยู่ที่ 130°C หรือมากกว่า. การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดจากคลอไรด์ไม่ได้สนใจพื้นฐานการออกแบบของคุณ. มันใส่ใจกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริง.
ฉันมีเรื่องในโรงกลั่น东南亚—ขอโทษด้วย, ไม่สามารถตั้งชื่อลูกค้าได้ เนื่องจากพวกเขาใช้ท่อบุ 316L สำหรับบริการน้ำที่ผลิตได้. การออกแบบกล่าวว่าสูงสุด 75°C. แต่มีส่วนหนึ่งส่วนท้ายของวาล์วระบายซึ่งการกระพริบทำให้เกิดความร้อนเฉพาะที่. ไม่มีอะไรสำคัญ, อาจเป็น 95°C ที่ผนัง. หกเดือนต่อมา, เรากำลังดึงรอยแตกของเส้นผมออกจากข้อต่อทุกวินาที. ต้องทิ้งทั้งชุด.
หากคุณมีคลอไรด์และมีอุณหภูมิสูงกว่า 60°C, ฉันจะผลักคุณไปทาง 904L หรือ 825. ใช่, มันมีค่าใช้จ่ายมากขึ้น. แต่มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการเปลี่ยน 5 ท่อกิโลเมตร.
สิ่งที่มาตรฐานไม่ได้บอกคุณเกี่ยวกับไฮโดรเจน
ในช่วงนี้มีการพูดคุยกันมากมายในอุตสาหกรรมเกี่ยวกับการขนส่งไฮโดรเจน. การเปลี่ยนท่อส่งก๊าซที่มีอยู่สำหรับไฮโดรเจน, การสร้างโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจนใหม่. และใครๆ ก็ถามถึงท่อเรียงรายสำหรับบริการไฮโดรเจน.
นี่คือสิ่งที่ทำให้ฉันตื่นตัว. การเปราะของไฮโดรเจนในวัสดุ CRA มีความซับซ้อน, และมาตรฐานยังไม่ทัน. เรามี NACE MR0175/ISO 15156 สำหรับบริการเปรี้ยว, แต่บริการไฮโดรเจนแตกต่างออกไป. แรงดันสูง, กลไกความเสียหายที่แตกต่างกัน.
ตอนนี้ฉันเกี่ยวข้องกับโครงการอุตสาหกรรมร่วม - ไม่สามารถบอกได้ว่าโครงการไหน - กำลังดูท่อเรียงรายสำหรับไฮโดรเจนบริสุทธิ์ที่ 100 บาร์มากขึ้น. ข้อบ่งชี้เบื้องต้นคือสมมติฐานบางประการของเราเกี่ยวกับวัสดุซับในนั้นไม่ถูกต้อง. โดยเฉพาะ, โลหะผสมนิกเกิลที่เราคิดว่ามีภูมิคุ้มกัน? ไม่มาก. มีผลกระทบต่อไฮโดรเจนต่อส่วนต่อประสานของพันธะซึ่งเราไม่ได้คาดการณ์ไว้.
หากคุณกำลังระบุท่อเรียงรายสำหรับไฮโดรเจน, และมีคนบอกคุณอย่างมั่นใจว่า “มาตรฐานทั้งหมดบอกว่าไม่เป็นไร,” ต้องสงสัย. เรายังคงเรียนรู้อยู่. ขอข้อมูลการทดสอบ. ขอข้อมูลอ้างอิง. และสร้างในระยะปลอดภัย.
ฝันร้ายในการเตรียมปลายเชื่อม
นี่คือสิ่งที่ทำให้เกิดปัญหาภาคสนามมากกว่าสิ่งอื่นใด. How do you terminate the lined pipe?
คุณมีท่อที่สวยงามนี้, พอดีการรบกวนที่สมบูรณ์แบบ, เจาะเรียบน่ารัก. จากนั้นคุณจะต้องเชื่อมเข้ากับข้อต่อถัดไปหรือข้อต่อ. และทันใดนั้น คุณจะต้องจัดการกับไลเนอร์ที่ปลายเชื่อม.
โดยพื้นฐานแล้วมีสี่แนวทาง, และฉันเห็นพวกเขาทั้งหมดล้มเหลวเมื่อทำผิด.
วิธี 1: ซับสัมผัส. คุณตัดท่อทั้งสองกลับ, ปล่อยให้ไลเนอร์ยื่นออกมา. จากนั้นคุณเชื่อมท่อด้านนอกของเหล็กคาร์บอนเข้าด้วยกัน, จากนั้นคุณเชื่อมชิ้นส่วนปิดระหว่างซับ. ทำให้คุณมีพื้นผิว CRA ต่อเนื่อง. มันสวยงามเมื่อทำถูกต้อง. แต่มันช้า, ต้องใช้ช่างเชื่อมที่มีทักษะสูง, และคุณต้องจัดการความฟิตให้สมบูรณ์แบบ. ฉันเคยเห็นความล้มเหลวของสนามมาแล้วหลายครั้งที่รอยเชื่อมปิดแตกเพราะมีคนทำช่องว่างผิด.
วิธี 2: ซ้อนทับเชื่อม. คุณเชื่อมข้อต่อเหล็กคาร์บอนก่อน, จากนั้นคุณเข้าไปข้างในและเชื่อมเหล็กคาร์บอนที่ปิดทับด้วยโลหะเติม CRA. นี่เร็วกว่า, ให้อภัยปัญหาเรื่องความฟิตมากขึ้น. แต่ตอนนี้คุณได้เปลี่ยนจากไลเนอร์เดิมไปเป็นโอเวอร์เลย์เชื่อมแล้ว. หากการเปลี่ยนแปลงนั้นไม่ราบรื่น, คุณมีรอยแยก. และรอยแยกคือจุดที่การกัดกร่อนเริ่มต้นขึ้น.
วิธี 3: ปลายเชื่อมหุ้ม. ผู้ผลิตบางรายจัดหาท่อที่มีการเปลี่ยนแบบหุ้มรวมที่ส่วนปลาย. ท่อประมาณ 50 มม. สุดท้ายถูกหุ้มด้วยโลหะมากกว่าการบุด้วยกลไก. คุณเชื่อมเหล็กคาร์บอน, และปลายหุ้มช่วยปกป้องพื้นที่เชื่อม. นี่เป็นแนวทางที่ฉันชอบสำหรับบริการที่สำคัญ. มีค่าใช้จ่ายล่วงหน้ามากขึ้น, แต่จะช่วยประหยัดเวลาในการเชื่อมภาคสนาม.
วิธี 4: แขนเสื้อด้านใน. คุณเชื่อมเหล็กคาร์บอน, จากนั้นคุณใส่ปลอก CRA แยกต่างหากที่ขยายข้อต่อและเชื่อมซีลที่ปลายทั้งสองข้าง. นี่เป็นเรื่องปกติในสถานการณ์การติดตั้งเพิ่มเติม. แต่ตอนนี้คุณมีรอยเชื่อมซีลเส้นรอบวงสองอันต่อข้อต่อ, และแต่ละอันก็เป็นทางรั่วที่อาจเกิดขึ้นได้.
ฉันมีโครงการในทะเลเหนือที่ผู้รับเหมาตัดสินใจประหยัดเงินโดยใช้สมุทรเปลือยกับช่างเชื่อมที่ไม่ชำนาญ. การทดสอบแรงดันครั้งแรก, เรามีรอยรั่วที่ 30% ของข้อต่อ. การทำงานซ้ำมีค่าใช้จ่ายสามเท่าของการเชื่อมแบบซ้อนทับที่เหมาะสมซึ่งมีค่าใช้จ่ายล่วงหน้า.
The Inspection Trap
นี่เป็นอีกอันหนึ่ง. คุณจะตรวจสอบท่อที่มีการบุด้วยเครื่องจักรอย่างไรหลังการติดตั้ง?
คุณไม่สามารถควบคุมหมูอัจฉริยะมาตรฐานได้. เครื่องมือตรวจสอบส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบสำหรับท่อผนังทึบ. โดยจะวัดความหนาของผนังหรือมองหาการสูญเสียของโลหะ. แต่อยู่ในท่อเรียงราย, คุณมีสองชั้น, และพันธะระหว่างพวกมันไม่ใช่แม่เหล็กหรืออัลตราโซนิกด้วยวิธีง่ายๆ.
ฉันเคยร่วมงานกับพนักงานควบคุมท่อเมื่อไม่กี่ปีก่อน โดยใช้เครื่องมือรั่วไหลด้วยฟลักซ์แม่เหล็กมาตรฐานผ่านท่อที่มีท่อเรียงราย. เครื่องมือรายงาน “การสูญเสียกำแพง” ในหลายสถานที่. พวกเขาขุดท่อขึ้นมา, ตัดส่วนต่างๆ ออก, และไม่พบอะไรเลย. เครื่องมือพบว่าส่วนต่อประสานระหว่างไลเนอร์กับท่อด้านนอกเป็นข้อบกพร่อง.
สิ่งที่คุณต้องการจริงๆ คือเครื่องมืออัลตราโซนิกเฉพาะที่สามารถแยกแยะระหว่างชั้นต่างๆ ได้. และถึงอย่างนั้น, คุณส่วนใหญ่กำลังมองหาการหลุดออกจากซับหรือการโก่งงอ, ไม่ใช่การกัดกร่อนแบบดั้งเดิม. โลกแห่งการตรวจสอบยังตามทันเทคโนโลยีท่อเรียงรายไม่เต็มที่.
หากคุณกำลังวางท่อแบบมีเส้นในตำแหน่งสำคัญซึ่งคุณจะต้องมีการตรวจสอบความสมบูรณ์อย่างต่อเนื่อง, คิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ล่วงหน้า. คุณสามารถเรียกใช้เครื่องมือตรวจสอบที่คุณต้องการได้หรือไม่? เป็นไปป์ไลน์ที่ออกแบบมาสำหรับการเข้าถึงเครื่องมือ? หรือจะคาดเดาสภาพของไลเนอร์ค่ะ 10 ปี?
เรื่องราวส่วนตัวที่เปลี่ยนความคิดของฉัน
ฉันจะเล่าให้คุณฟังเกี่ยวกับงานในแอฟริกาตะวันตก. โครงการน้ำลึก, ผู้ดำเนินการชื่อใหญ่, ทรัพยากรทางวิศวกรรมทั้งหมดที่คุณสามารถจินตนาการได้. พวกเขาระบุท่อที่มีเส้นเรียงราย 825 สำหรับท่อไหลที่มีความร้อน, การผลิตที่มีรสเปรี้ยว. ทุกอย่างดูถูกต้องบนกระดาษ.
แต่เมื่อท่อชุดแรกมาถึง, ทีมตรวจสอบของเราสังเกตเห็นบางสิ่งที่แปลก. พื้นผิวซับมีรูปแบบการเปลี่ยนสีเล็กน้อย. เกือบจะเหมือนลายน้ำ. ผู้ผลิตบอกว่าเป็นเพียงการจัดการเครื่องหมายเท่านั้น, ไม่ใช่เรื่องใหญ่.
ฉันบินออกไปดูด้วยตัวเอง. นำเครื่องทดสอบความแข็งแบบพกพาไปที่ซับในประมาณ 50 สถานที่. ความแข็งมีความสม่ำเสมอ, ซึ่งเป็นสิ่งที่ดี. แต่ฉันก็ยังไม่ชอบเครื่องหมายเหล่านั้น.
เราลงเอยด้วยการตัดตัวอย่างจากหนึ่งในนั้น “สงสัย” ท่อและส่งไปตรวจโลหะวิทยา. สิ่งที่เราพบก็น่าประหลาดใจ. ในระหว่างกระบวนการขยายไฮดรอลิก, มีการปนเปื้อนอยู่ในของเหลวอัดแรงดัน. อนุภาคขนาดเล็กที่ฝังอยู่ในพื้นผิวซับ. ไม่มีสิ่งใดที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการกัดกร่อนในระยะสั้น. แต่อยู่ในที่มีคลอไรด์สูง, สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง? อนุภาคที่ฝังอยู่เหล่านั้นอาจกลายเป็นจุดเริ่มต้นของการเกิดหลุมได้.
เราปฏิเสธทั้งชุด. ผู้ผลิตโกรธมาก. ตารางโครงการได้รับความนิยม. แต่สามปีต่อมา, เมื่อสาขานั้นออนไลน์และเริ่มผลิต, ฉันได้รับโทรศัพท์จากผู้จัดการฝ่ายความสมบูรณ์ของผู้ปฏิบัติงาน. พวกเขามีปัญหาการกัดกร่อนในส่วนอื่นๆ ของโรงงาน, แต่เป็นท่อเรียงราย? สมบูรณ์แบบ. ไม่ใช่หลุมเดียว.
ประสบการณ์นั้นสอนฉันบางอย่าง. ความแตกต่างระหว่างท่อมีเส้นดีและท่อมีเส้นใหญ่ไม่ได้ระบุไว้ในข้อกำหนดเสมอไป. อยู่ในการควบคุมกระบวนการ. มันอยู่ที่ความสะอาด. มันอยู่ในความใส่ใจในรายละเอียดระหว่างการผลิต.
คำถามต้นทุนที่ไม่มีใครตอบได้อย่างตรงไปตรงมา
มีคนถามฉันตลอดเวลา: “ท่อที่มีเส้นกลไกราคาถูกกว่า CRA ที่เป็นของแข็งมากแค่ไหน?”
คำตอบที่ซื่อสัตย์คือ: มันขึ้นอยู่กับ, และใครก็ตามที่ให้คุณเลขเดียวก็โกหก.
สำหรับตารางมาตรฐานขนาด 12 นิ้ว 40 ท่อ 316L, ท่อเรียงรายอาจเป็น 40% ราคาถูกกว่าของแข็ง 316L. แต่สำหรับผนังหนา ท่อ 20 นิ้วค่ะ 625, ประหยัดได้ 70% หรือมากกว่านั้น. ยิ่งแผ่นรองเหล็กคาร์บอนหนาขึ้น, ยิ่งคุณประหยัดมากเท่าไร, เพราะคุณกำลังเปลี่ยนโลหะผสมราคาแพงด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนราคาถูก.
แต่นี่คือกับดัก. ค่าติดตั้งก็ต่างกัน. การเชื่อมท่อเรียงรายใช้เวลานานกว่า. การตรวจสอบมีความซับซ้อนมากขึ้น. ข้อต่อและหน้าแปลนต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ. ดังนั้นอัตราส่วนต้นทุนการติดตั้งของคุณอาจแตกต่างจากอัตราส่วนต้นทุนวัสดุของคุณ.
ฉันมักจะบอกลูกค้าให้เปรียบเทียบต้นทุนการติดตั้งทั้งหมด, ไม่ใช่แค่การเปรียบเทียบต้นทุนวัสดุเท่านั้น. และคำนึงถึงต้นทุนของความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้น. สำหรับผู้ที่มีความเสี่ยงต่ำ, สายฉีดน้ำอุณหภูมิต่ำ, ท่อเรียงรายเป็นเรื่องง่าย. สำหรับอุณหภูมิที่สูง, ท่อก๊าซเปรี้ยวแรงดันสูงที่มีการจำกัดการเข้าถึงเพื่อซ่อมแซม, บางที CRA ที่แข็งแกร่งก็เริ่มดูน่าดึงดูดอีกครั้ง.
อนาคตและสาเหตุที่ฉันกังวล
ฉันจะซื่อสัตย์กับคุณ. อุตสาหกรรมท่อเรียงรายกำลังเผชิญกับความท้าทายบางประการในขณะนี้.
อันดับแรก, ความพร้อมของวัตถุดิบ. ตลาดโลหะผสมนิกเกิลมีความผันผวนมานานหลายปี. ระยะเวลารอคอยสำหรับ 825 และ 625 กำลังยืดออก. บางโครงการกำลังรออยู่ 12 เดือนขึ้นไปสำหรับวัสดุซับ. นั่นเป็นการผลักดันผู้คนไปสู่ทางเลือกที่เหมาะสมน้อยกว่าหรือหันไปหาซัพพลายเออร์ที่มีคุณภาพที่น่าสงสัย.
ที่สอง, ทักษะการขาดแคลน. คนที่เข้าใจท่อเส้นอย่างแท้จริง—โลหะวิทยา, การผลิต, โหมดความล้มเหลว—กำลังจะเลิกใช้งาน. ฉัน 58, และฉันเป็นหนึ่งในเด็กหนุ่มในชุมชนการวิเคราะห์ความล้มเหลว. ความรู้เชิงสถาบันกำลังเดินออกไปนอกประตู, และฉันไม่แน่ใจว่าคนรุ่นต่อไปจะพร้อมจะจับมันหรือไม่.
ที่สาม, คำถามไฮโดรเจน. หากการขนส่งไฮโดรเจนเป็นไปตามที่ทุกคนคาดการณ์ไว้, เราต้องการท่อเรียงรายจำนวนมหาศาล. แต่เรายังไม่เข้าใจผลการดำเนินงานในระยะยาวอย่างถ่องแท้. มีโครงการวิจัยเกิดขึ้น, แต่พวกเขาต้องใช้เวลา. ฉันกังวลว่าแรงกดดันทางการค้าจะเกินความเข้าใจทางเทคนิค.
และประการที่สี่, บีบคุณภาพ. มีผู้ผลิตหลายรายกำลังตัดมุม. ใช้วัสดุซับเกรดต่ำ, ลดแรงกดดันในการขยายตัว, ข้ามการตรวจสอบคุณภาพ. พวกเขาหนีไปได้เพราะท่อผ่านการตรวจสอบเบื้องต้นแล้ว. แต่ 5 หลายปีข้างหน้า, บางคนจะมีปัญหาราคาแพงมาก.
กฎข้อนิ้วหัวแม่มือของฉัน
หลังจาก 22 ปี, ฉันสรุปกฎง่ายๆ สองสามข้อนี้. พวกเขาจะไม่แทนที่วิศวกรรมที่เหมาะสม, แต่จะทำให้คุณหมดปัญหาในขณะที่คุณกำลังทำวิศวกรรมที่เหมาะสม.
กฎ 1: หากคุณไม่สามารถคำนวณแรงกดสัมผัสขั้นต่ำในทุกสภาวะที่คาดหวังได้, คุณยังออกแบบไม่เสร็จ.
กฎ 2: ความหนาของซับคือค่าเผื่อการกัดกร่อนของคุณ. ถ้าสเปก 2.5mm, นั่นคือสิ่งที่คุณได้รับ. อย่าถือว่าคุณมีมาร์จิ้น.
กฎ 3: ปลายเชื่อมคือจุดอ่อน. ใช้จ่ายเงินที่นั่น.
กฎ 4: ถ้าราคาดีเกินจริง, มีคนข้ามบางสิ่งบางอย่าง.
กฎ 5: พูดคุยกับคนทำท่อ, ไม่ใช่แค่ตัวแทนฝ่ายขาย. ถามเกี่ยวกับการควบคุมกระบวนการของพวกเขา. ถามเกี่ยวกับอัตราการปฏิเสธของพวกเขา. ถามเกี่ยวกับการสอบสวนความล้มเหลวครั้งล่าสุด.
กฎ 6: สำหรับการบริการที่สำคัญ, ตัดและทดสอบข้อต่อการผลิตอย่างน้อยหนึ่งข้อต่อก่อนที่คุณจะยอมรับทั้งชุด. เป็นประกันราคาถูก.
ตัวอย่างล่าสุดที่ทำให้ฉันถ่อมตัว
ปีที่แล้ว, ฉันปรึกษาเกี่ยวกับโครงการในตะวันออกกลาง. แหล่งก๊าซขนาดยักษ์, CO₂สูง, H₂S ปานกลาง, อุณหภูมิประมาณ 120°C. ลูกค้าระบุไปป์ที่มีเส้นเรียงราย 825, 3มม. ไลเนอร์, ทุกอย่างดูดี.
แต่ระหว่างการทบทวนการออกแบบโดยละเอียด, ฉันสังเกตเห็นบางสิ่งบางอย่าง. ไปป์ไลน์มีหลายส่วนที่จะถูกติดตั้งโดยใช้การหมุน. ท่อจะถูกม้วนลงบนถังขนาดใหญ่, ขนส่ง, แล้วยืดให้ตรงระหว่างการติดตั้ง.
ไม่มีใครตรวจสอบได้ว่าการดัดงอนั้นส่งผลต่อแรงกดสัมผัสของไลเนอร์อย่างไร.
เราดำเนินการ FEA อย่างรวดเร็ว. ระหว่างที่กำลังเหวี่ยง, แรงอัดที่ด้านในของส่วนโค้งสูงพอที่จะทำให้ไลเนอร์ในท้องถิ่นโก่งงอในสภาพที่ผลิตขึ้นมา. ไม่ใช่ระหว่างการทำงาน—ระหว่างการติดตั้ง.
เราลงเอยด้วยการปรับคุณสมบัติท่อใหม่ด้วยซับที่หนาขึ้น และกระบวนการขยายที่ปรับเปลี่ยนเพื่อเพิ่มแรงกดสัมผัสเริ่มต้น. มันเพิ่มต้นทุนและกำหนดการ. แต่ถ้าเราจับมันไม่ได้, ท่อนั้นน่าจะมีท่อหลวมก่อนที่จะถึงก้นทะเลด้วยซ้ำ.
ประเด็นก็คือ, ท่อบุนวมไม่ได้เป็นเพียงการเลือกใช้วัสดุเท่านั้น. มันเป็นระบบ. คุณต้องคิดถึงทุกช่วงของชีวิต: การผลิต, การขนส่ง, การติดตั้ง, การดำเนินการ, การตรวจสอบ. แต่ละเฟสจะรับภาระที่แตกต่างกันบนพันธะทางกลนั้น.
บรรทัดล่าง
ท่อที่มีการบุด้วยเครื่องจักรเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ยอดเยี่ยมเมื่อใช้อย่างถูกต้อง. ช่วยประหยัดเงินในอุตสาหกรรมได้หลายพันล้านดอลลาร์เมื่อเทียบกับ CRA ที่แข็งแกร่ง. มันเปิดใช้งานโครงการที่เป็นไปไม่ได้ในเชิงเศรษฐกิจอย่างอื่น.
แต่มันไม่ใช่เวทย์มนตร์. มันไม่ได้ทดแทนการทำความเข้าใจสิ่งที่คุณกำลังทำอยู่. พันธะระหว่างซับในและท่อด้านนอกเป็นแบบกลไก, ไม่ใช่โลหะวิทยา. มันมีข้อจำกัด. มีโหมดความล้มเหลว. มันต้องการความเคารพ.
แผนภาพการวิเคราะห์ทางเทคนิคสำหรับการเลือกท่อที่มีกลไก
การวางแนวที่ไม่ตรงของ Anchor Cage: ก่อน vs หลังเท
นี่คือสิ่งที่จะเกิดขึ้นเมื่อคุณไม่ได้ใช้เทมเพลตยอดนิยม. กรงจะเลื่อนระหว่างการวางคอนกรีต.
มุมมองแผน - ด้านบนของมูลนิธิ
(มองลงไป)
ตำแหน่งที่ต้องการ ตำแหน่งจริง
(Spec: ±1/8" เสริมความปรองดอง) (สิ่งที่เราพบใน SC: 1.5" กะ)
เอ็น เอ็น
| |
| |
W-----+-----E W-----+-----E
| | X
| | X
S S X
XXX
Cage shifted SE
ANCHOR BOLT CIRCLE
(12 รูปแบบสลักเกลียวที่แสดงอย่างง่าย)
ต้องการ: ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
Found: ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ X X X X
(3 สลักเกลียวออกจากตำแหน่ง)
คณิตศาสตร์เกี่ยวกับเรื่องนี้? ความเยื้องศูนย์ e = 1.5 นิ้ว. บนโมโนโพล 120 ฟุต, ความเยื้องศูนย์นั้นทำให้เกิดช่วงเวลาเพิ่มเติม:
โดยที่ P คือภาระในแนวตั้ง. สำหรับหอน้ำหนัก 50 กีบ, นั่นเป็นสิ่งที่พิเศษ 6,250 ft-lbs ของการดัดงอที่ฐานซึ่งไม่มีใครออกแบบไว้. หอคอยไม่เคยยืนตรง. It’s born leaning.
การวัดความอวบอิ่ม: การตรวจสอบ 3 ใบหน้า
ทีมงานส่วนใหญ่ตรวจสอบจากทั้งสองด้าน. บนหอคอยทรงสามเหลี่ยม, นั่นยังไม่เพียงพอ. นี่คือเหตุผล:
ส่วน A-A ผ่านอาคาร
(มองลงมาจากด้านบน)
ใบหน้า ก
/\
/ \
/ \
/ \
/ \
/ \
/ \
/ \
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
\/
Face C Face B
MEASUREMENT POINTS:
กล้องสำรวจวางตำแหน่งเป็นระยะ 120°:
ตำแหน่ง 1: Sight along Face A
Position 2: หมุน 120°, sight along Face B
Position 3: หมุน 120°, sight along Face C
DEFLECTION READINGS (นิ้วที่ด้านบน):
ทาวเวอร์ "A" (มองตรงจากสองด้าน):
ใบหน้า ก: +1.0" (เอนไปทางเหนือ)
ใบหน้าบี: +0.5" (เอนเอียงไปทาง NE)
ใบหน้าซี: -1.5" (โน้มตัว SW) ← ปัญหา!
การโก่งตัวเฉลี่ย = (1.0 + 0.5 - 1.5)/3 = 0.0
แต่ค่าเบี่ยงเบนสูงสุด = 1.5" → Twist present
Tower "b" (จริงๆแล้วตรงไปตรงมา):
ใบหน้า ก: +0.2"
ใบหน้าบี: +0.1"
ใบหน้าซี: -0.3"
เฉลี่ย = 0.0, สูงสุด = 0.3" ✓
การบิดตัวของ Tower A ทำให้เกิดแรงบิดในทุกการเชื่อมต่อ. สลักเกลียวที่หน้า C รับแรงเฉือนมากกว่าที่ออกแบบไว้. นั่นคือความล้มเหลวอันเหนื่อยล้าที่รอคอยที่จะเกิดขึ้น.
วิธีเทิร์นออฟนัท: ความก้าวหน้าของความตึงเครียดโบลต์
นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นภายในสลักเกลียวเมื่อคุณขันให้แน่นอย่างถูกต้อง:
ความตึงเครียดของสายฟ้าเทียบกับ. การหมุนน็อต (สำหรับโบลต์ A325, 3/4" เส้นผ่านศูนย์กลาง x 4" ยาว) Tension ^ | X <-- สุดท้าย: 1/3 เปลี่ยน | X (~28,000 ปอนด์) | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X | X |X <-- แนบสนิท (~1,000 ปอนด์) +------------------------------------> การหมุน 0 1/8 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 (เปลี่ยน) ประแจรู้สึกอย่างไร: แนบสนิท: "ติดต่อ... อีกหน่อย..." 1/8 เปลี่ยน: "เริ่มมั่นคง..." 1/4 เปลี่ยน: "นี่มันต้องใช้ความพยายาม..." 1/3 เปลี่ยน: "เสียงฮึดฮัด. ตกลง, that's done." โซนอันตราย (แรงบิดเกิน): 1/2 เปลี่ยน: "ทำไมมันถึงง่ายขึ้น.? โอ้ ซ--" (อัตราผลตอบแทนโบลต์, ยืดถาวร, แรงหนีบลดลง)
ประแจทอร์คอยู่. อุณหภูมิ, การหล่อลื่น, สภาพเกลียว—ล้วนส่งผลต่อแรงบิด. แต่การยืดก็คือการยืด. วิธีหมุนน็อตไม่สนใจเรื่องแรงเสียดทาน.
การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของสายเคเบิล: ทำไมคุณถึงต้องการ Service Loop
การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทำให้สายเคเบิลขยายและหดตัว. นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณไม่อนุญาต:
การเดินสายเคเบิลแนวตั้ง - 100 ฟุตสูง
(ตำแหน่งฤดูหนาวและฤดูร้อน)
ตัวเชื่อมต่อด้านบน ตัวเชื่อมต่อด้านบน
| |
| |
| ฤดูหนาว (-20° F) | ฤดูร้อน (+100° F)
| สายเคเบิลสั้นลง | สายเคเบิลยาวขึ้น
| |
| |
| |
| ___/ บริการ
| / วนซ้ำ
| / ใช้เวลาขึ้น
| / หย่อน
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
| /
|/
Bottom Connector Bottom Connector
CABLE LENGTH CHANGE:
ΔL = L × α × ΔT
For L = 100 ฟุต = 1200 inches
α (ทองแดง) ≈ 9.4 × 10⁻⁶ /°F
ΔT = 120°F (ตั้งแต่ -20°F ถึง +100°F)
∆L = 1200 × 9.4e-6 × 120 = 1.35 inches
Without service loop: ที่ 1.35 นิ้วดึงขั้วต่อ.
พร้อมห่วงบริการ: ห่วงเปิด/ปิด, ขั้วต่อยังคงอยู่.
เว็บไซต์แอริโซนาที่ฉันพูดถึง? พวกเขาไม่มีลูป. คืนฤดูหนาว, -20°F สแน็ปเย็น (หายาก, แต่เกิดขึ้น). สายเคเบิลหดตัว 1.5 นิ้ว. ดึงขั้วต่อสามตัวออกจากแจ็ค. วิทยุเงียบที่ 3 เช้า. ลูกค้าไม่พอใจ.
คุณจะต้องเป็น เข้าสู่ระบบ แสดงความคิดเห็น.