вступ: З безперервним поглибленням стратегії розвідки та розробки нафти та газу Китаю, сфера експлуатації поступово розширюється до глибоководних, глибоководні та високосірчані ділянки, умови експлуатації нафто- і газопроводів ставали все більш суворими. Корозія трубопроводу, як ключовий фактор, що обмежує безпечну та стабільну роботу нафтогазової галузі, щорічно спричиняє величезні економічні втрати та потенційну загрозу безпеці галузі. Традиційні засоби захисту від корозії, такі як звичайні труби з вуглецевої сталі з покриттями, важко задовольнили довгострокові потреби захисту від корозії в суворих умовах роботи. корозійно-стійкі композитні сталеві труби з внутрішнім покриттям або футеруванням, які поєднують високу міцність вуглецевої сталі/низьколегованої сталі та чудову стійкість до корозії корозійностійких сплавів, виникли, як того вимагає час, і широко використовувалися в різних ключових проектах нафто- і газопроводів. На основі мого трирічного професійного навчання в галузі матеріалознавства та інженерії та мого чотиримісячного досвіду стажування на підприємстві з виробництва матеріалів для нафто- і газопроводів, ця стаття зосереджена на дослідженні корозійно-стійких композитних сталевих труб із внутрішнім покриттям або футеруванням, систематично обговорює їх характеристики, процеси підготовки, Тестування продуктивності, випадки застосування та тенденції розвитку, з метою надання практичних довідок для інженерного застосування та технічного вдосконалення таких композитних сталевих труб у нафтовій і газовій промисловості.

Тестування продуктивності труб із корозійно-стійкого композитного сплаву з внутрішнім покриттям або футеруванням є важливою ланкою для перевірки продукту якість і гарантувати, що він може адаптуватися до суворих умов роботи в нафтовій і газовій промисловості. Характеристики композитних сталевих труб в основному включають механічні властивості, стійкість до корозії, ефективність склеювання та структурна цілісність. Лише шляхом систематичного та всебічного тестування продуктивності ми можемо визначити, чи відповідає композитна сталева труба вимогам інженерного застосування. Під час моєї практики, У мене була можливість потрапити в тестовий центр підприємства, брати участь у допоміжній роботі різноманітних тестів, та дізнайтеся про методи тестування, стандарти випробування та випробувальне обладнання композитних сталевих труб. У поєднанні з останнім GB/T 31940-2025 національного стандарту та специфікацій внутрішнього тестування підприємства, цей розділ буде зосереджений на основних елементах тестування продуктивності, методи випробувань і стандарти випробувань композитних сталевих труб, і поділюся власним досвідом тестування.

Механічні характеристики корозійностійких композитних сталевих труб з внутрішнім покриттям або футеруванням є важливою гарантією безпечної експлуатації трубопроводу, яка в основному включає міцність на розрив, Плинності, Відносне подовження, ударна в'язкість і твердість. Ці механічні властивості пов'язані не тільки з властивостями матеріалу базового шару та шару з покриттям/підкладкою, але також впливає процес підготовки. Випробування механічних характеристик має забезпечити достатню міцність композитної сталевої труби, в'язкість і твердість витримувати середній тиск, механічний вплив та інші навантаження в процесі транспортування та експлуатації.

Першим предметом випробування механічних характеристик є випробування на міцність на розрив і міцність. Міцність на розрив - це максимальне навантаження, яке може витримати композитна сталева труба перед розривом, а межа текучості - це напруга, коли композитна сталева труба виробляє певну пластичну деформацію. Метод випробування в основному приймає випробування на розтяг, який здійснюється за допомогою універсальної випробувальної машини на розтяг. Під час випробування, композитна сталева труба розрізається на стандартні зразки на розтяг відповідно до національного стандарту, і зразки затискаються на машині для випробування на розтяг. Потім, випробувальна машина застосовує до зразків рівномірне розтягуюче навантаження з певною швидкістю, поки зразки не зруйнуються. Випробувальна машина автоматично записує дані про силу розтягування та деформацію під час випробування, і розраховує міцність на розрив і межу текучості відповідно до даних. Відповідно до вимог GB/T 31940-2025 Національний стандарт, міцність на розрив внутрішньої плакованої або футерованої композитної сталевої труби не повинна бути меншою за міцність на розрив матеріалу основного шару, і межа текучості повинна бути не менше ніж 80% межі текучості матеріалу основного шару. Наприклад, якщо базовий шар використовує низьколеговану сталь Q355 (міцність на розрив 470-630МПа, межа текучості 355 МПа), міцність на розрив композитної сталевої труби повинна бути не менше 470 МПа, і межа текучості не повинна бути менше 284 МПа. Під час моєї практики, Я допомагав випробувальному персоналу підготувати зразки на розтяг, затисніть зразки на випробувальній машині, і запишіть дані тесту. Я виявив, що міцність на розрив сталевих композитних труб, які випускає підприємство, зазвичай становить 5%-10% вище міцності на розрив матеріалу основного шару, що зумовлено синергетичним ефектом плакованого/підкладеного шару та базового шару.

Другим пунктом перевірки механічних характеристик є випробування на подовження. Подовження - це відсоток загальної деформації зразка до розриву, що відображає здатність композитної сталевої труби до пластичної деформації. Чим вище подовження, тим краще міцність композитної сталевої труби, і тим менша ймовірність його руйнування під дією ударних та інших навантажень. Випробування на подовження проводять разом із випробуванням на розтяг. Після випробування на розтяг, випробувальний персонал вимірює довжину зразка до і після розриву, і розрахувати подовження за формулою: подовження δ=(L1-L0)/L0×100%, де L0 – вихідна довжина вибірки, L1 – довжина зразка після розриву. Відповідно до національного стандарту, відносне подовження композитної сталевої труби має бути не менше ніж 15%. Для композитної сталевої труби з покриттям/футеруванням із сплаву на основі нікелю, відносне подовження має бути не менше ніж 20% завдяки хорошій міцності сплаву на основі нікелю. Під час випробування, Я виявив, що подовження композитної сталевої труби, виготовленої за допомогою процесу наплавлення, зазвичай вище, ніж у процесі термічного напилення., це тому, що процес зварювання поверхнею утворює металургійний зв'язок між плакованим шаром і базовим шаром, і міцність композиту краща.

Третім пунктом перевірки механічних характеристик є випробування на ударну в'язкість. Ударна в'язкість - це здатність композитної сталевої труби поглинати енергію під дією раптового ударного навантаження, що відображає протиударну здатність композитної сталевої труби. Під час транспортування нафтогазопровід зазнає механічного впливу, монтаж і експлуатація (наприклад зіткнення під час транспортування, вплив вітрової хвилі на морські трубопроводи), тому необхідно мати хорошу ударну в'язкість. Випробування на ударну в'язкість проводять за допомогою ударної випробувальної машини, а метод випробування в основному використовує ударний тест Шарпі. Під час випробування, композитну сталеву трубу розрізають на стандартні ударні зразки (V-подібний або U-подібний виріз), і зразки поміщаються в машину для випробувань на удар. Ударний молоток випробувальної машини вдаряє по зразку з певною швидкістю, і випробувальна машина записує енергію удару, поглинену зразком. Ударна в'язкість виражається енергією удару на одиницю площі поперечного перерізу зразка. Відповідно до національного стандарту, ударна в'язкість композитної сталевої труби при кімнатній температурі повинна бути не менше 34 Дж/см². Для композитної сталевої труби, що використовується в умовах низькотемпературної роботи (наприклад, морські трубопроводи в холодних зонах), ударна в'язкість при низькій температурі (-20℃ або -40 ℃) має бути не менше 27 Дж/см². Під час моєї практики, Я брав участь у випробуванні на ударну в’язкість композитних сталевих труб, які використовуються на морських платформах. Температура випробувань була -20 ℃, і енергія удару всіх зразків відповідала вимогам, який показав, що композитна сталева труба мала хорошу ударну в'язкість при низьких температурах.

Четвертим пунктом перевірки механічних характеристик є перевірка твердості. Твердість - це здатність композитної сталевої труби протистояти вдавленню зовнішніх предметів, що відображає зносостійкість і стійкість до деформації композитної сталевої труби. Внутрішня стінка нафто- і газопроводу буде розмита транспортним середовищем, тому плакований/підкладений шар повинен мати певну твердість, щоб протистояти зносу. Перевірка твердості проводиться за допомогою твердомера, і загальні методи тестування включають тест на твердість за Брінеллем, Випробування на твердість за Роквеллом і твердість за Віккерсом. Для плакованого/футерованого шару композитних сталевих труб, випробування на твердість за Віккерсом зазвичай використовується через його високу точність і невелике пошкодження зразка. Під час випробування, персонал, що проводить випробування, використовує твердомір за Віккерсом, щоб застосувати певне навантаження до поверхні плакованого/облицьованого шару, і виміряйте довжину діагоналі відступу, потім розрахувати значення твердості за Віккерсом (HV). Відповідно до внутрішніх стандартів підприємства, Твердість за Віккерсом шару з нержавіючої сталі 316L має бути між 180-220HV, твердість інконеля за Віккерсом 625 шар сплаву на основі нікелю має бути між 220-260 HV, і твердість за Віккерсом основного шару (Низьколегована сталь Q355) має бути між 140-180HV. Під час випробування, Я виявив, що твердість плакованого шару, отриманого в процесі термічного напилення, дещо вища, ніж у процесі наплавлення., це тому, що процес термічного напилення утворює щільну структуру після швидкого охолодження розплавленого порошку, що призводить до підвищення твердості.

Слід зазначити, що при випробуванні механічних характеристик композитних сталевих труб необхідно звернути увагу на положення та метод відбору зразків.. Зразки слід брати з різних позицій композитної сталевої труби (наприклад середня частина, кінцева частина) забезпечити репрезентативність вибірок. В той самий час, метод відбору зразків повинен уникати пошкодження шару з покриттям/підкладкою та межі між шаром із покриттям/підкладкою та базовим шаром, щоб не вплинути на результати тесту. Під час моєї практики, персонал, який проводив тестування, сказав мені, що відбір зразків дуже важливий. Якщо місце відбору зразка неправильне або метод відбору неправильний, це призведе до неточних результатів тесту, що вплине на оцінку продукту якість.

Стійкість до корозії є основною характеристикою корозійно-стійких композитних сталевих труб з внутрішнім покриттям або футеруванням., що безпосередньо визначає термін служби композитної сталевої труби в важких умовах роботи нафтогазової промисловості. Випробування на корозійну стійкість призначене для імітації фактичних робочих умов середовища та середовища, перевірте швидкість корозії та форму корозії композитної сталевої труби, і перевірте, чи може він протистояти ерозії корозійного середовища. Відповідно до різних механізмів корозії та умов роботи, випробування на корозійну стійкість композитних сталевих труб в основному включають електрохімічні випробування на корозію, випробування на корозію зануренням, випробування на корозійне розтріскування під напругою та випробування на розтріскування, спричинене воднем. Під час моєї практики, Я брав участь у допоміжних роботах з випробувань на корозію зануренням та електрохімічних випробувань на корозію, і дізнався про принципи та методи випробувань на корозійне розтріскування під напругою та водневе розтріскування.

Першим пунктом випробування на корозійну стійкість є електрохімічне випробування на корозію. Електрохімічна корозія є найпоширенішим видом корозії нафто- і газопроводів, тому електрохімічне випробування на корозію є важливим методом оцінки корозійної стійкості композитних сталевих труб. Електрохімічне випробування на корозію в основному включає випробування поляризаційної кривої та спектроскопію електрохімічного опору (Ейс) тестування, які проводяться за допомогою електрохімічної робочої станції. Основним принципом тестування поляризаційної кривої є застосування певного потенціалу до зразка композитної сталевої труби (робочий електрод) в імітованому середовищі корозії, виміряти відповідну густину струму, і намалюйте поляризаційну криву. Поляризаційна крива може відображати швидкість корозії та тенденцію до корозії зразка. Менша щільність струму корозії, тим краще стійкість зразка до корозії. Тестування електрохімічної імпедансної спектроскопії полягає в застосуванні змінного струму малої амплітуди до робочого електрода, виміряти імпеданс зразка на різних частотах, і проаналізуйте процес корозії та корозійну стійкість зразка за допомогою спектру імпедансу. Під час випробування, зразок композитної сталевої труби розрізають на певний розмір, і поверхню зразка обробляють (полірований, очищений), потім зразок занурюють у моделюване корозійне середовище (наприклад розчин, що містить сірководень, вуглекислий газ, іони хлориду, і т.д.). Електрод порівняння та допоміжний електрод вставляють у середовище, і три електроди підключаються до електрохімічної робочої станції для тестування. Відповідно до внутрішніх стандартів підприємства, Щільність струму корозії зразка композитної сталевої труби в середовищі змодельованого газового родовища з надвисоким вмістом сірки не повинна перевищувати 1,0×10⁻⁶A/см². Під час моєї практики, Я допомагав випробувальному персоналу підготувати імітацію корозійного середовища, відполіруйте поверхню зразка, і підключіть електрод, спостерігав за процесом тестування електрохімічної робочої станції. Результати випробувань показали, що щільність струму корозії композитної сталевої труби з інконелем 625 сплав на основі нікелю був значно меншим за стандартні вимоги, що вказує на відмінну стійкість до електрохімічної корозії.

Другим пунктом випробування на корозійну стійкість є випробування на корозію зануренням. Випробування на корозію зануренням — це простий та інтуїтивно зрозумілий метод перевірки стійкості до корозії, який полягає в зануренні зразка композитної сталевої труби в моделюване корозійне середовище, помістіть його в середовище постійної температури на певний час, а потім спостерігайте за формою корозії зразка та обчислюйте швидкість корозії. Цей метод може імітувати тривалий процес корозії композитної сталевої труби в реальному робочому середовищі. Під час випробування, зразок композитної сталевої труби розрізають на стандартні зразки, і площа поверхні, вага та інші параметри зразка вимірюються перед зануренням. Потім, зразок занурюють у моделюване корозійне середовище (склад середовища і температура відповідають фактичним умовам роботи), і середовище регулярно замінюється для забезпечення стабільності складу середовища. Після занурення на певний час (зазвичай 720 години або 1000 години), зразок виймається, очищається продукт корозії на поверхні, і вимірюється вага зразка після корозії. Швидкість корозії розраховується за формулою: швидкість корозії v=(m0-m1)/(S×t), де m0 – маса зразка до корозії, m1 – маса зразка після корозії, S – площа поверхні зразка, t – час занурення. Відповідно до національного стандарту, рівномірна швидкість корозії композитної сталевої труби в імітованому корозійному середовищі не повинна перевищувати 0,01 мм/год.. Для композитної сталевої труби, яка використовується на родовищах із надвисоким вмістом сірки, рівномірна швидкість корозії не повинна перевищувати 0,005 мм/год. Під час моєї практики, Я брав участь у випробуванні на корозію зануренням труб із композитної сталі 316L, футерованої з нержавіючої сталі. Час занурення був 720 години, симульованим середовищем був розчин, що містив вуглекислий газ та іони хлориду, і температура випробування становила 80 ℃. Після тесту, поверхня зразка була гладкою без слідів корозії, і швидкість корозії була набагато нижчою за стандартні вимоги, що вказує на те, що композитна сталева труба має гарну стійкість до корозії під час занурення.

Третім пунктом випробувань на корозійну стійкість є корозійне розтріскування під напругою (SSC) тестування. Як згадувалося раніше, Корозійне розтріскування під напругою є дуже небезпечною формою корозії, що легко спричинити раптовий вихід з ладу трубопроводу. Тому, Випробування на корозійне розтріскування під напругою є важливим елементом випробувань для композитних сталевих труб, що використовуються у високосірчаному, умови роботи з високим вмістом хлорид-іонів. Випробування на корозійне розтріскування під напругою проводяться відповідно до вимог стандарту NACE TM0177 (міжнародний авторитетний стандарт для випробувань на корозійне розтріскування під напругою), і метод випробування в основному використовує метод зігнутої балки або метод навантаження на розтяг. Під час випробування, зразок композитної сталевої труби обробляється в стандартний зразок зігнутої балки або зразок на розтяг, і до зразка прикладається певна розтягуюча напруга (стрес зазвичай 80% межі текучості зразка). Потім, зразок занурюється в середовище імітованої корозії під напругою (наприклад рішення NACE A, який є розчином, що містить сірководень і хлорид-іони) при певній температурі і тиску. Зразок витримують у середовищі певний час (зазвичай 720 години), а потім зразок виймають, щоб спостерігати, чи є тріщини на поверхні та всередині зразка. Якщо немає тріщин, це вказує на те, що композитна сталева труба має гарну стійкість до корозійного розтріскування під напругою. Під час моєї практики, Я дізнався, що підприємство проводить випробування на корозійне розтріскування всіх композиційних сталевих труб, які використовуються на родовищах із надвисоким вмістом сірки.. Результати випробувань показали, що композитна сталева труба з інконелем 625 шар сплаву на основі нікелю не мав тріщин після 720 годин тестування, що показало, що він може ефективно протистояти корозійному розтріскуванню під напругою.

Четвертий пункт тестування на стійкість до корозії – розтріскування, спричинене воднем (ЕТА) тестування. Розтріскування, спричинене воднем, також є поширеною небезпечною формою корозії нафто- і газопроводів, що часто супроводжується корозійним розтріскуванням під напругою. Випробування на розтріскування, спричинене воднем, проводиться відповідно до вимог стандарту NACE TM0284, а метод тестування в основному використовує метод занурення. Під час випробування, зразок композитної сталевої труби розрізають на стандартні зразки, і зразок занурюється в імітаційне середовище розтріскування, спричинене воднем (наприклад розчин, що містить сірководень і вологу) при певній температурі і тиску. Зразок витримують у середовищі певний час (зазвичай 96 години), а потім зразок виймають, щоб спостерігати, чи є опуклості, тріщини та інші дефекти на поверхні та всередині зразка. В той самий час, зразок вирізають і полірують для спостереження внутрішніх дефектів під мікроскопом. Відповідно до стандарту, зразок композитної сталевої труби не повинен мати явних дефектів розтріскування, спричинених воднем, після випробування. Під час моєї практики, Я спостерігав випробування композитних сталевих труб на розтріскування, викликане воднем. Тестовим середовищем був розчин, що містить сірководень високої концентрації, і температура випробування становила 25 ℃. Після тесту, зразки вирізали та спостерігали, і не було виявлено дефектів розтріскування, спричинених воднем, що показало, що композитна сталева труба мала гарну стійкість до розтріскування, спричиненого воднем.

Крім цього, для композитних сталевих труб, які використовуються на морських нафтогазових платформах, підприємство також проводить суднові корозійні випробування, який імітує морське середовище (занурення в морську воду, морська атмосферна корозія) перевірити корозійну стійкість композитної сталевої труби. Випробування морської корозії проводять шляхом занурення зразка в природну морську воду або імітацію морської води., і помістити його в морське атмосферне середовище на тривалий час (зазвичай 6 місяців до 1 РІК), потім спостереження за формою корозії та обчислення швидкості корозії. Цей тест може більш точно відобразити корозійну стійкість композитної сталевої труби в морському середовищі. Під час моєї практики, Я бачив, що на підприємстві є спеціальний полігон для морської корозії, і велика кількість зразків композитних сталевих труб випробовувалася в симульованому морському середовищі.

Слід підкреслити, що випробування на корозійну стійкість композитних сталевих труб повинні суворо контролювати умови випробувань (середній склад, температура, тиск, час), що безпосередньо впливає на результати тесту. Умови випробувань повинні відповідати фактичним умовам роботи трубопроводу, щоб результати випробувань справді відображали корозійну стійкість композитної сталевої труби в процесі фактичного застосування. Під час моєї практики, випробувальний персонал сказав мені, що кожен параметр випробування на корозійну стійкість повинен суворо контролюватися, і будь-яке відхилення призведе до неточних результатів тесту, що вплине на вибір і застосування композитних сталевих труб у машинобудуванні. Крім цього, Випробування на корозійну стійкість композитних сталевих труб також повинні звернути увагу на захист досліджуваних зразків. Під час підготовки зразка та процесу тестування, необхідно уникати штучного пошкодження плакованого/облицьованого шару, щоб не вплинути на результати тесту. Наприклад, під час полірування зразка, необхідно контролювати силу полірування, щоб уникнути подряпин на покритому/підкладеному шарі або оголення базового шару, що призведе до неточної оцінки корозійної стійкості.

Ефективність зчеплення між базовим шаром (вуглецева сталь/низьколегована сталь) і плакований/підкладений шар (Корозійне стійкий сплав) є основною гарантією загальної продуктивності композитних сталевих труб з внутрішнім покриттям або футеруванням. Якщо ефективність склеювання погана, плакований/підкладений шар відшаровується від основного шару під час транспортування, встановлення або експлуатації, піддаючи базовий шар впливу корозійних середовищ і призводячи до швидкої корозії та виходу з ладу трубопроводу. Тому, Тестування ефективності з’єднання є невід’ємною частиною комплексного тестування ефективності композитних сталевих труб. Під час моєї практики, Я брав участь у допоміжних роботах з тестування ефективності склеювання, та дізналися про основні методи тестування, стандарти та ключові моменти уваги, які поєднуються з фактичним досвідом тестування підприємства та GB/T 31940-2025 національний стандарт для детальної розробки.

Випробування ефективності з’єднання композитних сталевих труб в основному оцінює міцність з’єднання між базовим шаром і шаром з покриттям/футеруванням., а також цілісність інтерфейсу з’єднання. Основні методи випробувань включають випробування на зсув при розтягуванні, тест на відшарування та металографічне спостереження, серед яких випробування на зсув на розтяг і випробування на відрив є найбільш часто використовуваними кількісними методами випробування, а металографічне спостереження є якісним методом тестування для доповнення та перевірки стану з’єднання. Різні процеси підготовки відповідають різним вимогам до міцності з’єднання, і підприємство сформулює цільові стандарти тестування відповідно до типу продукції.

Першим поширеним методом перевірки ефективності з’єднання є тест на зсув при розтягуванні, який в основному використовується для перевірки міцності зчеплення на зсув між базовим шаром і плакованим/облицьованим шаром. Цей метод підходить для всіх типів композитних сталевих труб з внутрішнім покриттям або футеруванням, особливо для композитних сталевих труб, виготовлених за допомогою процесів металургійного з’єднання (наприклад зварювання поверхонь, вибухове покриття, гарячого прокату). Принцип випробування полягає в розрізанні композитної сталевої труби на стандартні зразки на розтягнення, який може повністю відображати зв'язувальний інтерфейс між базовим шаром і шаром з покриттям/підкладкою. Потім, зразок затискають на універсальній машині для випробувань на розтяг, і рівномірне зсувне навантаження прикладається вздовж напрямку, паралельного межі з’єднання, доки межа з’єднання не від’єднається або зразок не пошкодиться. Випробувальна машина автоматично фіксує максимальне навантаження на зсув, а міцність з’єднання на зсув розраховується відповідно до площі поперечного перерізу межі з’єднання. Відповідно до вимог GB/T 31940-2025 Національний стандарт, Міцність з’єднання на зсув композитних сталевих труб з внутрішнім покриттям, виготовлених за допомогою металургійних процесів з’єднання, має бути не менше 200 МПа, і міцність з’єднання на зсув футерованих композитних сталевих труб, виготовлених за допомогою процесів механічного з’єднання (наприклад гідравлічне розширення труб) має бути не менше 150 МПа. Під час моєї практики, Я допомагав випробувальному персоналу вирізати та обробляти зразки на зсув при розтягуванні, та спостерігали за процесом тестування. Я виявив, що міцність з’єднання на зсув композитних сталевих труб, виготовлених за допомогою процесу плакування вибухом, була найвищою, зазвичай досягає понад 300 МПа, в той час як міцність на зсув композитних сталевих труб, виготовлених за допомогою процесу гідравлічного розширення труб, становила приблизно 160-180 МПа, які всі відповідали стандартним вимогам.

Другим поширеним методом перевірки ефективності зчеплення є тест на відрив, який в основному використовується для перевірки міцності на відрив між базовим шаром і шаром з покриттям/підкладкою. Цей метод більше підходить для композитних сталевих труб, виготовлених шляхом механічного з’єднання або процесів склеювання (наприклад гідравлічне розширення труб, метод скріплення підкладкою), а також застосовний до тонкоплакованих/футерованих композитних сталевих труб. Принцип випробування полягає в тому, щоб розрізати композитну сталеву трубу на стандартні зразки, і заздалегідь відокремте один кінець плакованого/підкладеного шару від базового шару. Потім, затисніть основний шар і плакований/підкладений шар зразка на двох затискачах універсальної машини для випробування на розтяг відповідно, і прикладіть рівномірне розтягувальне навантаження вздовж напрямку, перпендикулярного межі з’єднання, щоб відшарувати плакований/підкладений шар від основного шару. Випробувальна машина фіксує навантаження від відшаровування протягом усього процесу віддирання, а середнє навантаження на відрив на одиницю ширини є міцністю на відрив. Відповідно до внутрішніх стандартів підприємства, міцність на відрив футерованих композитних сталевих труб, виготовлених за допомогою процесу гідравлічного розширення труб, не повинна бути меншою за 15 Н/мм, і міцність на відрив композитних сталевих труб, виготовлених методом склеювання, має бути не менше 10 Н/мм. Під час випробування, Я виявив, що якщо попередня обробка основного шару та шару з покриттям/підкладкою не виконана, міцність на розрив буде значно знижена, і навіть плакований/підкладений шар можна зняти вручну, що повністю вказує на те, що попередня обробка є ключем до забезпечення ефективності склеювання.

Третім методом перевірки ефективності з’єднання є металографічне спостереження, який є якісним методом тестування, який використовується для спостереження за станом межі з’єднання композитних сталевих труб. Цей метод може безпосередньо спостерігати, чи є дефекти, такі як прогалини, пори, тріщини та оксидні шари на межі з’єднання, а також може спостерігати однорідність товщини плакованого/футерованого шару та стан металургійної реакції на межі розділу (для металургійних процесів склеювання). Етапи тестування такі: розріжте композитну сталеву трубу на невеликі металографічні зразки, відшліфуйте та відполіруйте зразки, щоб зробити поверхню зв’язку чіткою, потім протравіть зразки спеціальним травилом (різні травилки вибираються відповідно до базового шару та матеріалів шару з покриттям/підкладкою), і, нарешті, спостерігайте за поверхнею зв’язку під оптичним мікроскопом або скануючим електронним мікроскопом (ВООЗ). Під час моєї практики, Навчився шліфувати та полірувати металографічні зразки під керівництвом майстра-випробувача, і спостерігали під мікроскопом за межі з’єднання композитних сталевих труб, виготовлених різними процесами. Наприклад, межа з’єднання композитних сталевих труб, підготовлених процесом наплавлення, була безперервною та щільною, без явних дефектів, і тонкий шар металургійної реакції утворився на межі розділу; інтерфейс з’єднання композитних сталевих труб, підготовлених за допомогою процесу гідравлічного розширення труб, був щільно підігнаний, без зазорів, але шар металургійної реакції не утворився.

На додаток до трьох основних методів тестування, на підприємстві також проводиться перевірка якості склеювання за допомогою ультразвукового контролю. Ультразвуковий контроль є неруйнівним методом контролю, який може виявити внутрішні дефекти з’єднання композитних сталевих труб (наприклад прогалини в інтерфейсі, пілінг, і т.д.) не пошкоджуючи зразки. Цей метод підходить для перевірки партії готових композитних сталевих труб, і може швидко відсіювати некваліфіковані продукти з дефектами склеювання. Під час моєї практики, Я спостерігав, як технічний персонал використовує ультразвукове дефектоскопічне обладнання для визначення ефективності з’єднання композитних сталевих труб. Обладнання може відображати стан інтерфейсу з’єднання за допомогою зображень, і технічний персонал може судити про наявність дефектів склеювання відповідно до характеристик зображення. Цей метод має переваги високої ефективності виявлення, неруйнівність і широка застосовність, і став важливим допоміжним методом для тестування ефективності склеювання.

Слід зазначити, що при перевірці ефективності з’єднання композитних сталевих труб також необхідно звернути увагу на місце відбору зразка та метод відбору зразка., що узгоджується з випробуванням механічних характеристик. Зразки слід брати з різних позицій композитної сталевої труби, щоб забезпечити репрезентативність результатів випробувань. В той самий час, процес відбору та обробки зразків повинен уникати пошкодження з’єднувальної поверхні, щоб не вплинути на точність результатів тесту. Під час моєї практики, Майстер-випробувач підкреслив, що на ефективність з’єднання композитних сталевих труб впливає багато факторів, включаючи якість сировини, ефект попередньої обробки, контроль параметрів процесу та якості післяобробки. Тому, лише завдяки суворому контролю кожної ланки в процесі підготовки можна гарантувати, що ефективність з’єднання композитних сталевих труб відповідає вимогам.

Структурна цілісність корозійностійких композитних сталевих труб із внутрішнім покриттям або футеруванням відноситься до повноти та однорідності загальної структури композитної сталевої труби, включаючи точність розмірів труби, рівномірність товщини плакованого/облицьованого шару, відсутність внутрішніх і поверхневих дефектів, і концентричність базового шару та шару з покриттям/підкладкою. Структурна цілісність є важливою передумовою для безпечної експлуатації композитних сталевих труб. Якщо є конструктивні дефекти (наприклад, нерівномірна товщина плакованого/підкладеного шару, внутрішні тріщини, Ексцентриситет, і т.д.), це призведе до нерівномірного розподілу напруги трубопроводу в процесі експлуатації, прискорюють корозію та пошкодження, і навіть викликати витік трубопроводу. Тому, Тестування структурної цілісності є важливою частиною випробування продуктивності композитних сталевих труб. У поєднанні з моїм досвідом стажування та специфікаціями тестування підприємства, у цьому розділі детально описано основні елементи тестування, методи та стандарти перевірки цілісності конструкції.

Першим пунктом перевірки структурної цілісності є перевірка точності розмірів, який в основному включає випробування діаметра труби, Товщина стінки, Довжина, овальність і концентричність. Ці розмірні параметри безпосередньо впливають на встановлення та ефективність узгодження композитних сталевих труб у машинобудуванні, а також впливають на несучу здатність і термін служби трубопроводу. Методи тестування в основному проводяться за допомогою професійних вимірювальних інструментів, такі як супорти, мікрометрів, рулетки, вимірювачі овальності та вимірювачі концентричності. Для перевірки діаметра, зовнішній і внутрішній діаметр композитної сталевої труби вимірюються в різних місцях (зазвичай на обох кінцях і середній частині труби), і береться середнє значення, щоб переконатися, що відхилення діаметра знаходиться в межах стандартного діапазону. Відповідно до GB/T 31940-2025 Національний стандарт, відхилення діаметра композитних сталевих труб не повинно перевищувати ±1% від номінального діаметра. Для перевірки товщини стінок, товщина стінки труби вимірюється в кількох точках уздовж кола та довжини труби, щоб забезпечити однорідність товщини стінки. Відхилення товщини стінки не повинно перевищувати ±5% від номінальної товщини стінки. Під час моєї практики, Я відповідав за допомогу випробувальному персоналу для вимірювання товщини стінок композитних сталевих труб за допомогою мікрометра, і записав дані вимірювання. Я виявив, що однорідність товщини стінок композитних сталевих труб, виготовлених методом гарячої прокатки, була найкращою, і відхилення було в основному в межах ±3%.

Другим пунктом перевірки структурної цілісності є перевірка рівномірності товщини плакованого/облицьованого шару. Рівномірність товщини плакованого/футерованого шару безпосередньо впливає на корозійну стійкість композитної сталевої труби. Якщо товщина шару покриття/підкладки нерівномірна, тонка частина швидко піддається корозії, оголення базового шару, що призводить до повного виходу з ладу трубопроводу. Методи тестування в основному включають ультразвукове вимірювання товщини, радіографічне вимірювання товщини та металографічне спостереження. Серед них, Ультразвукове вимірювання товщини є найпоширенішим методом, яка має переваги неруйнівності, висока ефективність і висока точність. Принцип тестування полягає у використанні ультразвукових хвиль для проходження через шар покриття/підкладки, і розрахувати товщину шару з покриттям/підкладкою відповідно до різниці в часі між ультразвуковою хвилею, відбитою від поверхні шару з покриттям/підкладкою, і поверхнею зв’язку. Під час випробування, випробувальний персонал вимірює товщину шару покриття/підкладки в кількох точках (принаймні 20 точок на метр) по колу і довжині композитної сталевої труби, і розрахувати відхилення товщини. Відповідно до внутрішніх стандартів підприємства, відхилення товщини плакованого/облицьованого шару не повинно перевищувати ±10% від номінальної товщини, і мінімальна товщина плакованого/облицьованого шару не повинна бути менше ніж 80% від номінальної товщини. Під час моєї практики, Я навчився використовувати ультразвуковий товщиномір для вимірювання товщини плакованого шару під керівництвом випробувального персоналу, та опанували основні навички роботи з інструментом.

Третім пунктом перевірки цілісності конструкції є виявлення поверхневих і внутрішніх дефектів, який в основному використовується для виявлення наявності таких дефектів, як тріщини, пори, включення, відшарування та подряпини на внутрішній та зовнішній поверхнях композитної сталевої труби та всередині труби. Методи виявлення поділяються на виявлення поверхневих дефектів і виявлення внутрішніх дефектів. Виявлення дефектів поверхні в основному включає візуальний огляд, магнітно-порошкова дефектоскопія та проникаюча дефектоскопія. Візуальний огляд є основним методом виявлення, який використовується для перевірки очевидних дефектів поверхні (наприклад подряпини, задирки, пілінг) композитної сталевої труби. Під час моєї практики, Я брав участь у візуальному огляді композитних сталевих труб, і перевірив внутрішню і зовнішню поверхні труби за допомогою ендоскопа (для внутрішньої поверхні). Для виявлення поверхневих і приповерхневих дефектів використовуються магнітно-порошкова дефектоскопія і проникаюча дефектоскопія. (наприклад мікротріщини) які непросто знайти візуальним оглядом. Ці два методи придатні для виявлення поверхневих дефектів феромагнітних матеріалів (наприклад базовий шар з вуглецевої сталі та шар з покриттям/підкладкою з нержавіючої сталі).

Виявлення внутрішніх дефектів в основному включає ультразвукову дефектоскопію та радіографічну дефектоскопію, які є найважливішими методами неруйнівного виявлення композитних сталевих труб. Ультразвукова дефектоскопія в основному використовується для виявлення внутрішніх дефектів, таких як внутрішні тріщини, пори, вкраплень і відшарування композитних сталевих труб. Принцип тестування полягає у використанні ультразвукових хвиль для передачі через композитну сталеву трубу, і дефекти будуть відбивати і заломлювати ультразвукові хвилі, щоб судити про позицію, розмір і форма дефектів. Радіографічна дефектоскопія в основному використовується для виявлення внутрішніх дефектів товстостінних композитних сталевих труб, і може чітко показати стан внутрішнього дефекту труби. Принцип тестування полягає у використанні рентгенівських або γ-променів для проникнення в композитну сталеву трубу, і дефекти вплинуть на здатність проникнення променів, формування різних сірих зображень на плівці, щоб судити про внутрішні дефекти. Відповідно до національного стандарту, внутрішні дефекти композитних сталевих труб не повинні перевищувати вимоги рівня II GB/T 31940-2025. Під час моєї практики, Я спостерігав за процесом ультразвукової та радіографічної дефектоскопії композитних сталевих труб, та навчився визначати прості дефектоскопічні зображення під керівництвом технічного персоналу.

Четвертим пунктом перевірки структурної цілісності є перевірка концентричності, який в основному спрямований на футеровані композитні сталеві труби. Концентричність основного шару та облицьованого шару відноситься до ступеня збігу центральної лінії основної сталевої труби та ОБЛИЦЬОВАНА ТРУБИ. Якщо концентричність погана, футерований шар буде нерівномірно навантажений під час процесу розширення труби, а тонку частину облицьованого шару легко пошкодити під час експлуатації, що призводить до корозійного руйнування. Метод випробування полягає у використанні вимірювача концентричності або циферблатного індикатора для вимірювання відстані між центральною лінією основного шару та облицьованого шару в різних положеннях композитної сталевої труби., і розрахувати відхилення концентричності. Відповідно до внутрішніх стандартів підприємства, відхилення концентричності футерованих композитних сталевих труб не повинно перевищувати 0,5 мм/м. Під час моєї практики, Я допомагав випробувальному персоналу вимірювати концентричність футерованих композитних сталевих труб, і виявили, що відхилення від концентричності композитних сталевих труб, виготовлених за допомогою автоматичного обладнання для введення, було меншим, ніж у обладнання для ручного введення..

Підводячи підсумок, випробування структурної цілісності композитних сталевих труб є всебічним тестуванням, який охоплює кілька аспектів, таких як точність розмірів, рівномірність товщини плакованого/облицьованого шару, поверхневі та внутрішні дефекти, і концентричність. Лише шляхом систематичного тестування структурної цілісності ми можемо гарантувати, що композитна сталева труба має повну та однорідну структуру, і закласти основу для безпечної експлуатації трубопроводу. Під час моєї практики, Я глибоко усвідомив, що структурна цілісність композитних сталевих труб тісно пов’язана з процесом підготовки. Наприклад, точність розмірів композитних сталевих труб, виготовлених на автоматичному виробничому обладнанні, вища, ніж при ручній роботі, і рівномірність товщини покритого шару, отриманого процесом термічного напилення, легко залежить від швидкості руху пістолета та швидкості подачі порошку.

З постійним підвищенням рівня розвідки та розробки нафти та газу в Китаї, умови експлуатації нафто- і газопроводів стають все більш жорсткими, і попит на високоефективні антикорозійні трубопроводи зростає з кожним днем. корозійно-стійкі композитні сталеві труби з внутрішнім покриттям або футеруванням, з їх унікальними перевагами високої міцності, чудова стійкість до корозії та прийнятна вартість, широко використовувалися в різних ключових проектах нафто- та газопроводів, включаючи наземні магістральні трубопроводи високого тиску, трубопроводи збору та транспортування родовищ із надвисоким вмістом сірки, морські нафто- і газопроводи та інші родовища. На основі мого досвіду стажування та збору відповідних інженерних даних, У цьому розділі буде докладно розглянуто застосування композитних сталевих труб на різних нафтових і газових родовищах, аналіз ефектів застосування та існуючих проблем, і надати практичні рекомендації для подальшого просування та застосування композитних сталевих труб.

Під час проходження практики на підприємстві з виробництва нафтогазових матеріалів, Я дізнався, що підприємство постачає велику кількість корозійностійких композитних сталевих труб з внутрішнім покриттям або футеруванням для багатьох ключових нафтогазових проектів у країні та за кордоном, і накопичив багатий досвід інженерного застосування. Технічний персонал підприємства сформулює цільові схеми продукту та процеси підготовки відповідно до різних умов праці та вимог кожного проекту, забезпечення того, щоб характеристики композитних сталевих труб відповідали інженерним потребам. Через розуміння цих проектів, Я глибше розумію значення застосування та сферу застосування композитних сталевих труб.

Сухопутні нафто- та газопроводи високого тиску є основною частиною нафто- та газотранспортної мережі Китаю, які зазвичай експлуатуються в умовах високого тиску, велика відстань і складне геологічне середовище. Транспортне середовище зазвичай містить корозійні компоненти, такі як вуглекислий газ, іони сірководню та хлориду, і трубопровід легко піддається корозії. В той самий час, трубопровід повинен витримувати великі навантаження середнього тиску та навколишнього середовища (наприклад тиск на грунт, зміна температури), тому він пред'являє високі вимоги до міцності і в'язкості трубопроводу. Труби з корозійно-стійкого композитного сплаву з внутрішнім покриттям або футеруванням цілком відповідають цим вимогам, і стали кращим матеріалом трубопроводів для наземних проектів транспортування високого тиску на великі відстані.

Композитні сталеві труби, які використовуються в наземних магістральних магістральних трубопроводах високого тиску, в основному є композитними сталевими трубами з внутрішнім покриттям, виготовленими за допомогою зварювання поверхні або процесу плакування вибухом., а базовий шар зазвичай використовує низьколеговану сталь Q355 або X80 (висока міцність і хороша міцність), а плакований шар використовує нержавіючу сталь 316L або інконель 625 сплав на основі нікелю (Чудова стійкість до корозії). Номінальний діаметр трубопроводу зазвичай становить 800-1400 мм, а товщина стінки 12-25мм, який може відповідати вимогам передачі високого тиску (тиск ≥10MPa). Під час моєї практики, Я дізнався про ключовий наземний проект транспортування природного газу на великі відстані в західному Китаї, який використав загальну довжину 1200 км внутрішніх покритих композитних сталевих труб, підготовлених процесом зварювання поверхні. Основним шаром композитної сталевої труби є низьколегована сталь Х80, а шар покриття - нержавіюча сталь 316L (товщина плакованого шару 3-5 мм). Транспортне середовище містить 5% вуглекислий газ і сліди сірководню, і тиск трансмісії становить 12 МПа. Проект експлуатується протягом 5 років, і робота трубопроводу стабільна. Відсутність корозії, під час регулярного огляду були виявлені дефекти відшарування або протікання.

Переваги застосування композитних сталевих труб у наземних магістральних трубопроводах високого тиску в основному відображаються в трьох аспектах: Спочатку, базовий шар з низьколегованої сталі забезпечує високу міцність і міцність трубопроводу, які можуть витримувати великі навантаження на середній тиск і навколишнє середовище, і уникати розриву трубопроводу, викликаного коливаннями тиску або впливом навколишнього середовища; друге, шар, покритий корозійно-стійким сплавом, ефективно ізолює корозійне середовище від основного шару, запобігання корозії трубопроводу та продовження терміну служби трубопроводу (термін служби може досягати більше ніж 30 років, який є 2-3 разів більше, ніж у традиційних труб з вуглецевої сталі з покриттями); По-третє, порівняно з цілою трубою зі стійкого до корозії сплаву, композитна сталева труба має меншу вартість, що може зменшити загальні інвестиції проекту на 30%-50%, і має очевидні економічні вигоди. Наприклад, у згаданому вище західному проекті транспортування природного газу, використання сталевих композитних труб з внутрішнім покриттям замість цілих труб з нержавіючої сталі 316L зменшило інвестиції в проект приблизно 40%.

однак, також існують деякі проблеми при застосуванні композитних сталевих труб у наземних магістральних магістральних трубопроводах високого тиску: Спочатку, процес підготовки до наплавлення, зварювання та наплавлення вибухом складний, ефективність виробництва низька, і важко задовольнити нагальний попит на масштабні проекти; друге, зварювання композитних сталевих труб складно. Основний шар і плакований шар є різними матеріалами, і процес зварювання необхідно суворо контролювати, щоб уникнути дефектів зварювання (наприклад неповне злиття, тріщини); По-третє, вартість обслуговування композитних сталевих труб висока. Якщо шар покриття пошкоджено, важко ремонтувати, і необхідно замінити всю ділянку трубопроводу, що збільшує вартість обслуговування. З огляду на ці проблеми, Підприємство, де я стажувався, постійно оптимізує процес підготовки та технологію зварювання, підвищення ефективності виробництва, і розробка набору зрілих технологій ремонту сталевих композитних труб, що ефективно знижує витрати на обслуговування.

Родовища газу з надвисоким вмістом сірки відносяться до родовищ із вмістом сірководню ≥15% (об'ємна частка), які є типовими жорсткими корозійними середовищами. Сірководень у природному газі сильно корозійно впливає на трубопровід, і легко викликати корозійне розтріскування під напругою (SSC) і індуковані на водень розтріскування (ЕТА) трубопроводу, що призводить до раптового виходу з ладу трубопроводу, що створює велику небезпеку для безпеки виробництва та транспортування природного газу. Тому, Трубопроводи, що використовуються в родовищах газу з надвисоким вмістом сірки, мають надзвичайно високі вимоги до корозійної стійкості, особливо стійкість до корозійного розтріскування під напругою та розтріскування, викликаного воднем. корозійно-стійкі композитні сталеві труби з внутрішнім покриттям або футеруванням, особливо з покриттям/підкладкою зі сплаву на основі нікелю, мають відмінну корозійну стійкість і можуть ефективно протистояти корозії висококонцентрованого сірководню, тому вони широко використовуються в трубопроводах для збору та транспортування родовищ із надвисоким вмістом сірки.

Композитні сталеві труби, які використовуються в трубопроводах для збору та транспортування родовищ із надвисоким вмістом сірки, в основному є композитними сталевими трубами з внутрішнім покриттям, виготовленими за допомогою процесу наплавлення або плакування вибухом., і плакований шар в основному інконель 625 сплав на основі нікелю (найбільш корозійно-стійкий сплав у середовищі з надвисоким вмістом сірки). Базовий шар зазвичай використовує низьколеговану сталь Q355, що забезпечує міцність і несучу здатність трубопроводу. Номінальний діаметр трубопроводу зазвичай становить 100-500 мм, а товщина стінки 8-15мм, який підходить для збору та транспортування природного газу в газових родовищах (тиск 3-8МПа). Під час моєї практики, Я брав участь у допоміжних роботах із виробництва композитних сталевих труб для проекту родовища газу з надвисоким вмістом сірки в Сичуані, Китай. У проекті використані композитні сталеві труби з внутрішнім покриттям, виготовлені за допомогою процесу плакування вибухом, базовим шаром була низьколегована сталь Q355, шар покриття був інконель 625 сплав на основі нікелю (товщина шару покриття 2-3 мм), загальна довжина трубопроводу склала 350 км. Вміст сірководню в транспортному середовищі становив 18%, і проект працює протягом 3 років. Результати регулярних перевірок показують, що трубопровід не має корозії, корозійне розтріскування під напругою або дефекти розтріскування, спричинені воднем, і робота є безпечною та стабільною.

Основною перевагою композитних сталевих труб при застосуванні трубопроводів для збору та транспортування газу з надвисоким вмістом сірки є їх чудова стійкість до корозії, особливо стійкість до корозійного розтріскування під напругою та розтріскування, викликаного воднем. Інконель 625 шар сплаву на основі нікелю має гарну стійкість до корозії сірководнем, і може ефективно запобігати проникненню атомів водню, запобігання розтріскування базового шару під дією водню. В той самий час, сплав на основі нікелю має гарну міцність і може протистояти корозійному розтріскуванню під напругою в умовах високого вмісту сірки та високих навантажень. Крім цього, композитна сталева труба має високу міцність і здатність витримувати тиск, який може відповідати вимогам тиску збору та передачі газових родовищ. У порівнянні з традиційними антикорозійними заходами (наприклад труби з вуглецевої сталі з антикорозійним покриттям), композитна сталева труба має довший термін служби (більш 25 років) і менший відсоток відмов, що може зменшити кількість технічного обслуговування та заміни трубопроводу, і забезпечити безперервний і стабільний видобуток газового родовища.

Основними проблемами при застосуванні композитних сталевих труб на родовищах із надвисоким вмістом сірки є висока вартість виробництва та суворі вимоги до контролю якості.. Ціна Інконель 625 сплав на основі нікелю дуже високий, що призводить до високої вартості виробництва композитних сталевих труб (вартість є 2-3 разів більше, ніж у композитних сталевих труб із шаром покриття з нержавіючої сталі). В той самий час, Процес підготовки композитних сталевих труб для родовищ із надвисоким вмістом сірки є дуже суворим, і будь-який дефект якості (наприклад розрив інтерфейсу, нерівномірність товщини шару покриття) призведе до корозії трубопроводу. Тому, підприємству необхідно суворо контролювати кожну ланку процесу підготовки, від відбору сировини до подальшої обробки та перевірки, щоб забезпечити якість продукції. Під час моєї практики, Я виявив, що підприємство створило спеціальну групу контролю якості для композитних сталевих труб із надвисоким вмістом сірки., і запровадив повний режим перевірки ключових ланок, що забезпечує рівень кваліфікації продукції.

Морські нафто- та газопроводи є важливою частиною морської розвідки та розробки нафти та газу, які експлуатуються в суворих морських умовах. Морське середовище складне, включаючи корозію морської води, морська атмосферна корозія, корозія морських організмів, і трубопровід також піддається впливу вітрової хвилі, розмивання океанської течії, тиск на ґрунт морського дна та інші екологічні навантаження. В той самий час, Морське транспортне середовище для транспортування нафти та газу зазвичай містить корозійні компоненти, такі як сіль, вуглекислий газ і сірководень, через що морський трубопровід стикається з більш серйозними проблемами корозії. Тому, Морські нафто- і газопроводи пред'являють високі вимоги до корозійної стійкості, Ударна в'язкість, стійкість до втоми та цілісність конструкції. Труби з корозійно-стійкого композитного сплаву з внутрішнім покриттям або футеруванням відповідають цим вимогам і широко використовуються в морських трубопроводах для збирання та транспортування нафти та газу., підводні нафто- і газопроводи та інші родовища.

Композитні сталеві труби, які використовуються в морських нафто- та газопроводах, в основному є композитними сталевими трубами з внутрішнім покриттям, виготовленими методом наплавлення вибухом або гарячої прокатки., і футеровані композитні сталеві труби, підготовлені за допомогою процесу гідравлічного розширення труб. Базовий шар зазвичай використовує високоміцну низьколеговану сталь (наприклад X65, X80) з хорошою ударною в'язкістю та стійкістю до втоми, а плакований/підкладений шар використовує нержавіючу сталь 316L або інконель 625 сплав на основі нікелю з чудовою стійкістю до корозії. Номінальний діаметр трубопроводу зазвичай становить 200-1000 мм, а товщина стінки 10-20мм, який може відповідати вимогам офшорної передачі високого тиску (тиск 8-15МПа). Під час моєї практики, Я дізнався про морський проект родовища нафти в Південно-Китайському морі, який прийняв загальну довжину 800 км композитних сталевих труб, в тому числі композитні сталеві труби з внутрішнім покриттям, виготовлені за допомогою процесу плакування вибухом (використовується для підводних транспортних трубопроводів) і футеровані композитні сталеві труби, виготовлені за допомогою процесу гідравлічного розширення труб (використовується для збору та транспортування на платформі). Основним шаром композитної сталевої труби є низьколегована сталь Х80, і плакований/підкладений шар виготовлений з нержавіючої сталі 316L. Трубопровід експлуатується протягом 4 років, і робота стабільна. Відсутність корозії, під час регулярного огляду були виявлені дефекти відшарування або протікання.

Переваги застосування композитних сталевих труб у морських нафто- та газопроводах в основному відображені в чотирьох аспектах: Спочатку, корозійно-стійкий сплав, покритий/підкладений, може ефективно протистояти корозії морської води, морська атмосферна корозія та корозія морських організмів, і запобігти корозії та пошкодженню трубопроводу; друге, базовий шар з високоміцної низьколегованої сталі має хорошу ударну в'язкість і стійкість до втоми, які можуть протистояти впливу вітрової хвилі, розмивання океанських течій та інші екологічні навантаження, і уникнути розриву трубопроводу, викликаного втомним пошкодженням; По-третє, композитна сталева труба має високу структурну цілісність і хорошу концентричність, що зручно для встановлення та зварювання морських трубопроводів; Четверте, порівняно з цілою трубою зі стійкого до корозії сплаву, композитна сталева труба має меншу вартість і меншу вагу, що може зменшити вартість транспортування та монтажу морських трубопроводів (Морське транспортування та вартість встановлення дуже високі, а зменшення ваги трубопроводу може значно знизити вартість монтажу). Наприклад, у згаданому вище проекті морського нафтового родовища Південно-Китайського моря, використання композитних сталевих труб замість цілих труб з нержавіючої сталі знизило вартість транспортування та монтажу приблизно на один раз 35%.

однак, застосування композитних сталевих труб у морських нафто- та газопроводах також стикається з деякими проблемами: Спочатку, морське середовище суворе, і трубопровід знаходиться під тривалим зануренням і дією вітрової хвилі, який має високі вимоги до ефективності з’єднання композитної сталевої труби. Якщо ефективність склеювання погана, плакований/підкладений шар буде відшаровуватися від базового шару, що призводить до корозії трубопроводу; друге, встановлення та обслуговування морського трубопроводу складні, і вартість висока. Після пошкодження композитної сталевої труби, важко ремонтувати, і необхідно використовувати професійне офшорне обладнання, що збільшує вартість обслуговування; По-третє, корозії морських організмів важко уникнути. Хоча корозійно-стійкий сплав, плакований/облицьований шар, має гарну корозійну стійкість, деякі морські організми (такі як вусоногі раковини) кріпиться до поверхні трубопроводу, що призводить до локальної корозії. З огляду на ці проблеми, підприємство, де я стажувався, розробляє композитну сталеву трубу з функцією кріплення проти морських організмів, і оптимізація процесу з’єднання для підвищення міцності з’єднання композитної сталевої труби, щоб адаптуватися до суворого морського середовища.

Завдяки практиці застосування корозійностійких композитних сталевих труб з внутрішнім покриттям або футеруванням на різних нафтових і газових родовищах, можна виявити, що композитні сталеві труби мають очевидні переваги в стійкості до корозії, міцність, міцність і економічність, і може добре адаптуватися до суворих умов роботи нафтогазової промисловості. Ефект застосування чудовий, в основному відображається в наступних аспектах: Спочатку, значно подовжується термін служби трубопроводу, який може досягати більше ніж 25-30 років, який є 2-3 разів більше, ніж у традиційних труб з вуглецевої сталі з покриттями; друге, інтенсивність відмов трубопроводу значно знижується, уникнення економічних втрат і загроз безпеці, викликаних корозією трубопроводу, відшарування і витікання; По-третє, комплексна економічна вигода хороша. Хоча початкові інвестиції в композитні сталеві труби вищі, ніж у традиційні трубопроводи, тривалий термін служби та низькі витрати на технічне обслуговування роблять комплексні економічні переваги композитних сталевих труб кращими, ніж традиційні трубопроводи; Четверте, область застосування широка, які можна застосовувати на суші, офшорний, надвисокий вміст сірки та інші різні жорсткі середовища, і може відповідати вимогам різних специфікацій і рівнів тиску трубопроводів.

Під час моєї практики, Я глибоко усвідомив, що інженерне застосування композитних сталевих труб тісно пов’язане з процесом підготовки, якість продукції та інженерний дизайн. Тільки шляхом вибору відповідного процесу підготовки відповідно до інженерних умов роботи, суворо контролюючи якість продукції, та проведення науково-технічного проектування та монтажу, чи можна використати відмінні характеристики композитних сталевих труб. Наприклад, в родовищах газу з надвисоким вмістом сірки, необхідно вибрати процес плакування вибухом із високою міцністю зв’язку та інконелем 625 шар сплаву на основі нікелю; у наземних магістральних трубопроводах, можна вибрати процес зварювання поверхнею з відносно низькою вартістю та покриттям шару з нержавіючої сталі 316L; в морських трубопроводах, необхідно вибрати композитну сталеву трубу з хорошими характеристиками склеювання та ударною в'язкістю.

В той самий час, Є ще деякі проблеми в інженерному застосуванні композитних сталевих труб, наприклад висока вартість виробництва (особливо сталеві композитні труби на основі нікелю), складний процес підготовки, складність зварювання та обслуговування, д. Ці проблеми обмежують подальше просування та застосування композитних сталевих труб. Тому, необхідно додатково оптимізувати процес підготовки, знизити собівартість продукції, удосконалити технологію зварювання та обслуговування, і розробляти нові високопродуктивні, недорогі композиційні сталеві трубні матеріали, щоб розширити сферу застосування композитних сталевих труб у нафтовій і газовій промисловості.

З безперервним поглибленням розвідки та розробки нафти та газу в Китаї до морських глибин, глибоководні та високосірчані ділянки, зростає ступінь жорсткості умов експлуатації трубопроводів, і вимоги до характеристик матеріалів нафто- та газопроводів також стають все вищими. В той самий час, з бурхливим розвитком матеріалознавства, технологія виготовлення та технологія випробувань, корозійно-стійкі композитні сталеві труби з внутрішнім покриттям або футеруванням, як високопродуктивний, економічний і екологічно чистий матеріал трубопроводу, стикаються з новими можливостями розвитку та викликами. Виходячи з сучасного технічного рівня, практика інженерного застосування та мій досвід стажування, У цьому розділі обговорюватимуться тенденції розвитку та перспективи корозійно-стійких композитних сталевих труб із внутрішнім покриттям або футеруванням., зосередження уваги на тенденціях розвитку технології приготування, матеріал дослідження та розробки, оптимізація продуктивності та інтелектуальний розвиток, і з нетерпінням чекаємо перспективи застосування композитних сталевих труб у нафтовій і газовій промисловості.

Технологія підготовки корозійностійких композитних сталевих труб з внутрішнім покриттям або футеруванням є основним фактором, що впливає на якість продукції, ефективність виробництва і собівартість продукції. Наразі, основні технології приготування (Термічне напилення, наплавлення зварюванням, вибухове покриття, гарячого прокату, розширення труби, і т.д.) мають свої переваги та недоліки. У майбутньому, тенденція розвитку технології підготовки буде спрямована на високу ефективність, низька вартість, висока якість і захист навколишнього середовища, і продовжить оптимізацію існуючої технології та розробку нових технологій підготовки.

Перша тенденція розвитку – це автоматизація та інтелектуальність існуючої технології підготовки. Наразі, деякі процеси підготовки (наприклад термічне напилення, наплавлення зварюванням) все ще покладаються на ручне керування, який має низьку ефективність виробництва, велика трудомісткість і нестабільна якість продукції. У майбутньому, з розвитком промислової автоматизації та інтелектуальних технологій, існуюча технологія підготовки поступово реалізує повну автоматизацію та інтелект. Наприклад, процес термічного напилення буде використовувати інтелектуальну систему керування пістолетом, який може автоматично регулювати температуру полум'я, відстань розпилення, швидкість подачі порошку та інші параметри відповідно до розміру основної сталевої труби та вимог до плакованого шару, забезпечення однорідності та стійкості шару покриття; процес зварювання поверхонь буде використовувати технологію автоматичного зварювання роботів, що може підвищити ефективність зварювання та якість зварювання, зменшити похибку ручної роботи, і реалізувати безперервне виробництво композитних сталевих труб великого діаметру. Під час моєї практики, Я бачив, що на підприємстві намагаються запровадити роботизоване автоматичне зварювальне обладнання, що може підвищити ефективність виробництва більш ніж 50% і знизити рівень браку продукції більш ніж 30% порівняно з ручним наплавленням.

Друга тенденція розвитку – це оптимізація та інтеграція існуючих технологій підготовки. Існуючі технології приготування мають свої обмеження. Наприклад, процес термічного напилення має низьку міцність зв'язку, процес покриття вибухом небезпечний і має високу вартість, а процес наплавлення гарячої прокатки має вузьку сферу застосування. У майбутньому, підприємство буде інтегрувати переваги різних технологій підготовки для розробки нових технологій композитної підготовки. Наприклад, поєднання термічного напилення та процесу наплавлення: Спочатку, використовуйте термічне напилення для приготування тонкого корозійностійкого шару сплаву (як нижній шар), а потім використовуйте зварювання для наплавлення, щоб підготувати товстий шар покриття (як робочий шар). Ця комбінація може не тільки покращити міцність зчеплення плакованого шару, але також підвищити ефективність виробництва та знизити собівартість виробництва; поєднання процесу гарячої прокатки та процесу гідравлічного розширення труб: Спочатку, використовувати гарячу прокатку для виготовлення композитної заготовки, а потім використовуйте гідравлічне розширення труби для покращення герметичності з’єднання між базовим шаром і шаром покриття, забезпечення якості продукції. Під час моєї практики, технічний майстер сказав мені, що підприємство проводить дослідження щодо поєднання термічного напилення та процесу наплавлення, і досягла початкових результатів. Композитні сталеві труби, виготовлені за цією технологією, мають як високу міцність зв’язку, так і високу продуктивність.

Третім напрямком розвитку є розробка нових екологічно чистих технологій приготування. Наразі, деякі процеси підготовки (наприклад, вибухове покриття, Термічне напилення) вироблятиме шум, пил і шкідливі гази під час виробничого процесу, що забруднює навколишнє середовище та вплине на здоров’я операторів. У майбутньому, з удосконаленням вимог охорони навколишнього середовища, важливим напрямком стане розробка нових екологічно чистих технологій приготування. Наприклад, розвиток малошумних, малопилова технологія вибухонебезпечного покриття, використання екологічно чистих вибухових речовин і обладнання для видалення пилу для зменшення забруднення навколишнього середовища; розробка технології вакуумно-термічного напилення, що дозволяє уникнути окислення плакованого шару під час процесу напилення, поліпшити якість продукції, і зменшити викид шкідливих газів. Крім цього, розвиток енергозберігаючих технологій підготовки (наприклад технологія гарячої прокатки з низьким споживанням енергії) також стане важливою тенденцією, що може зменшити споживання енергії та вартість виробництва.

Матеріал корозійностійких композитних сталевих труб із внутрішнім покриттям або футеруванням безпосередньо визначає продуктивність виробу. Наразі, матеріал основного шару - це переважно вуглецева сталь/низьколегована сталь, а матеріал плакованого/підкладеного шару - це переважно нержавіюча сталь і сплав на основі нікелю. У майбутньому, із дедалі суворішими умовами роботи нафто- і газопроводів і постійним розвитком матеріалознавства, Дослідження та розробка матеріалів для композитних сталевих труб буде зосереджено на високій продуктивності, низька вартість і багатофункціональність, і буде розробляти нові високоефективні базові шари та плаковані/підкладені шарові матеріали.

Перший напрямок розвитку - дослідження і розробки високоміцних, високоміцні матеріали основного шару. Зі збільшенням тиску транспортування нафти та газу та розширенням відстані передачі, вимоги до міцності та ударної в'язкості основного шару композитних сталевих труб стають все вищими. Наразі, матеріал базового шару в основному Q355, Х80 низьколегована сталь. У майбутньому, дослідження та розробка високоміцної низьколегованої сталі (наприклад X90, X100) з більш високою міцністю та міцністю стане фокусом. Низьколегована сталь X90 і X100 має більш високу межу текучості та міцність на розрив, що може зменшити товщину стінки композитної сталевої труби за того самого тиску передачі, зменшити вагу трубопроводу, і зменшити витрати на транспортування та встановлення. В той самий час, висока міцність цих матеріалів може покращити стійкість до ударів і втоми трубопроводу, адаптація до складних навантажень зовнішнього середовища. Під час моєї практики, Я дізнався, що підприємство співпрацює з університетами для проведення досліджень щодо композитних сталевих труб з низьколегованою сталлю Х90., і підготував дрібносерійні зразки, які пройшли перевірку продуктивності та відповідають вимогам трансмісії високого тиску.

Друга тенденція розвитку - дослідження та розробки недорогих, високостійкі до корозії плаковані/футеровані матеріали. Наразі, високостійкі до корозії плаковані/підкладені матеріали (такі як Інконель 625 сплав на основі нікелю) мають високу ціну, що призводить до високої вартості виробництва композитних сталевих труб, обмеження їх широкого застосування. У майбутньому, дослідження та розробки недорогих, важливим напрямком стануть висококорозійностійкі леговані матеріали. Наприклад, дослідження та розробка нержавіючої сталі з низьким вмістом нікелю (наприклад 2205 двухшпиндельная нержавіюча сталь) і композиційні корозійностійкі сплави (такі як композиційні матеріали зі сплаву на основі нержавіючої сталі та нікелю) може знизити вміст дорогоцінних металів (такі як нікель, молібден) за умови забезпечення стійкості до корозії, таким чином зменшується вартість матеріалу. 2205 дуплексна нержавіюча сталь має як аустенітну, так і феритну структуру, який має хорошу стійкість до корозії (близький до нержавіючої сталі 316L) і висока сила, а вартість така 20%-30% нижче, ніж у нержавіючої сталі 316L. Наразі, підприємство, де я стажувався, почало використовувати 2205 дуплексна нержавіюча сталь як шаровий матеріал із покриттям/підкладкою для деяких проектів із середнім корозійним середовищем, і ефект від застосування хороший.

Третім напрямком розвитку є дослідження та розробка багатофункціональних композиційних матеріалів. У майбутньому, Композитні сталеві труби матимуть не тільки стійкість до корозії та високу міцність, але також розвиватися в напрямку багатофункціональності, наприклад приєднання до морських організмів, проти втоми, антивисока температура та інші функції. Наприклад, додавання агентів проти обростання до корозійно-стійкого сплаву, плакованого/облицьованого, щоб запобігти прикріпленню морських організмів до поверхні трубопроводу, зменшення локальної корозії; додавання рідкоземельних елементів до матеріалу основного шару для покращення противтомних характеристик трубопроводу, продовження терміну служби трубопроводу в середовищі змінного навантаження; розробка високотемпературних корозійностійких сплавів (наприклад, сплав Hastelloy) адаптуватися до високотемпературних умов роботи глибоководних нафтогазотранспортних систем (температура ≥150 ℃). Під час моєї практики, Я дізнався, що на підприємстві проводяться дослідження сталевих композитних труб для боротьби з морськими організмами, до шару з нержавіючої сталі 316L додано спеціальний компонент проти обростання, який може ефективно запобігти прикріпленню вусоногих молюсків та інших морських організмів.

З підвищенням вимог нафтогазової промисловості до безпеки та надійності трубопроводів, оптимізація продуктивності корозійно-стійких композитних сталевих труб із внутрішнім покриттям або футеруванням та інтелектуальне визначення якості продукції стануть важливими тенденціями розвитку. Оптимізація продуктивності буде зосереджена на покращенні ефективності склеювання, корозійна стійкість і структурна цілісність композитних сталевих труб, тоді як інтелектуальне виявлення буде зосереджено на покращенні ефективності виявлення, точність і неруйнівність, здійснення повного технологічного контролю якості композитних сталевих труб.

З точки зору оптимізації продуктивності, перше, щоб покращити ефективність з’єднання між базовим шаром і облицьованим шаром. Ефективність з’єднання є ключем до забезпечення загальної якості композитних сталевих труб. У майбутньому, завдяки оптимізації технології попередньої обробки, контроль параметрів процесу та технологія доочищення, міцність з’єднання та цілісність з’єднання композитних сталевих труб буде додатково покращено. Наприклад, оптимізація процесу попередньої піскоструминної обробки, регулювання тиску піскоструминної обробки та розміру частинок піску для покращення шорсткості та чистоти поверхні основного шару, посилення зв’язувальної сили між базовим шаром і облицьованим/підкладеним шаром; оптимізація технологічних параметрів наплавлення та наплавлення вибухом, регулювання зварювального струму, швидкість детонації та інші параметри для формування більш щільної та безперервної межі з’єднання; розробка нових технологій доочищення (наприклад технологія лазерного переплавлення), який може переплавити межу з’єднання, усунення дефектів інтерфейсу (наприклад прогалини, оксидні шари), і покращити міцність зчеплення. Під час моєї практики, технічний персонал використовував технологію лазерного переплавлення для обробки з’єднувальної поверхні композитних сталевих труб, підготовлених за допомогою процесу термічного напилення, і міцність зв'язку на зсув була покращена більш ніж 40%.

Другим напрямком оптимізації продуктивності є підвищення стійкості до корозії та терміну служби композитних сталевих труб. На основі розробки нових корозійностійких матеріалів, корозійна стійкість композитних сталевих труб буде додатково покращена завдяки технології модифікації поверхні та заходам захисту від корозії. Наприклад, застосування технології лазерного зміцнення поверхні для покращення твердості та стійкості до корозії поверхні плакованого/облицьованого шару, підвищення зносостійкості та корозійної стійкості внутрішньої стінки трубопроводу; нанесення спеціального антикорозійного покриття на поверхню плакованого/футерованого шару (наприклад покриття PTFE), який може утворювати подвійну систему захисту від корозії з корозійно-стійким сплавом, покритим/облицьованим шаром, подальше підвищення корозійної стійкості трубопроводу; оптимізація структури плакованого/облицьованого шару, прийняття градієнтної композитної структури (корозійна стійкість плакованого/футерованого шару поступово зростає від базового шару до поверхні), який може не тільки забезпечити ефективність зчеплення з базовим шаром, а також підвищити стійкість поверхні до корозії. Наприклад, шар градієнтного композитного покриття з “внутрішній шар з нержавіючої сталі з низьким вмістом нікелю + зовнішній шар з нержавіючої сталі з високим вмістом нікелю” може знизити вартість, забезпечуючи стійкість поверхні до корозії.

Третім напрямком оптимізації продуктивності є покращення структурної цілісності та точності розмірів композитних сталевих труб.. За рахунок оптимізації процесу підготовки та вдосконалення виробничого обладнання, рівномірність товщини, концентричність і точність розмірів композитних сталевих труб будуть додатково покращені, уникнення структурних дефектів, таких як нерівномірна товщина, ексцентриситет і внутрішні тріщини. Наприклад, застосування автоматичного обладнання для прокатки та інтелектуальної системи керування для покращення рівномірності товщини композитної сталевої труби гарячої прокатки; застосування високоточного обладнання для введення та системи виявлення концентричності для покращення концентричності футерованої композитної сталевої труби; розробка онлайн-технології виявлення дефектів для виявлення структурних дефектів композитних сталевих труб у режимі реального часу під час процесу підготовки, та вчасно усувати недоліки.

З точки зору інтелектуального виявлення, перша тенденція розвитку - інтелект і автоматизація обладнання для виявлення. Наразі, деякі методи виявлення (наприклад ручна ультразвукова дефектоскопія) мають низьку ефективність виявлення і високу трудомісткість, і легко піддаються впливу людського фактору. У майбутньому, з розвитком штучного інтелекту, великі дані та технологія Інтернету речей, обладнання для виявлення композитних сталевих труб поступово реалізує інтелект і автоматизацію. Наприклад, розробка інтелектуального ультразвукового обладнання для дефектоскопії з функцією розпізнавання штучного інтелекту, який може автоматично сканувати композитну сталеву трубу, визначити тип, розмір і розташування дефектів, і автоматично створювати звіти про виявлення, підвищення ефективності та точності виявлення; впровадження онлайн-технології виявлення в реальному часі, встановлення датчиків виявлення на виробничій лінії, визначення товщини плакованого/облицьованого шару, характеристики з’єднання та структурні дефекти композитних сталевих труб у режимі реального часу під час процесу підготовки, здійснення повного контролю якості процесу. Під час моєї практики, Я побачив, що на підприємстві намагаються запровадити інтелектуальну ультразвукову дефектоскопію, що може підвищити ефективність виявлення більш ніж 60% і зменшити частоту пропущених виявлень більш ніж 25% порівняно з ручним виявленням.

Другою тенденцією розвитку інтелектуального виявлення є інтеграція та об’єднання технології виявлення в мережу. У майбутньому, виявлення композитних сталевих труб більше не буде єдиним методом виявлення, але буде інтегрувати кілька методів виявлення (наприклад, ультразвукова дефектоскопія, радіографічна дефектоскопія, металографічне спостереження) сформувати комплексну систему виявлення, який може всебічно оцінити якість продукції. В той самий час, через мережеве обладнання виявлення, Дані виявлення композитних сталевих труб можна передавати на хмарну платформу в режимі реального часу, здійснення обміну та аналізу даних виявлення. Технічний персонал може контролювати якість продукції в режимі реального часу через хмарну платформу, і вчасно відрегулювати процес підготовки відповідно до даних виявлення, забезпечення стабільності якості продукції. Крім цього, дані виявлення можна використовувати для відстеження якості, яка може швидко знайти причини дефектів якості та вжити цілеспрямованих заходів щодо покращення.

Третя тенденція розвитку інтелектуального виявлення - це неруйнівне та точне виявлення мікродефектів. Зі зростанням вимог нафтогазової промисловості до безпеки трубопроводів, виявлення мікродефектів (наприклад мікротріщини, крихітні прогалини) композитних сталевих труб набуватиме все більшого значення. У майбутньому, нові технології неруйнівного виявлення (наприклад лазерне ультразвукове виявлення, виявлення терагерц) будуть розроблені та застосовані, які мають більш високу точність виявлення і можуть виявляти мікродефекти розміром менше 0,1 мм.. Ці технології можуть не тільки виявляти поверхневі та внутрішні мікродефекти композитних сталевих труб, але також уникайте пошкодження зразків, реалізація неруйнівного та точного визначення якості продукції. Під час моєї практики, майстер-випробувач сказав мені, що технологія лазерного ультразвукового виявлення має широкі перспективи застосування, який може ефективно виявляти мікротріщини на межі з’єднання композитних сталевих труб, і використовувався для виявлення невеликих партій продукції.

Підводячи підсумок, корозійно-стійкі композитні сталеві труби з внутрішнім покриттям або футеруванням розвиватимуться в напрямку високої ефективності, низька вартість, Висока продуктивність, багатофункціональність та інтелект у майбутньому. З постійною оптимізацією технології приготування, безперервний розвиток нових матеріалів і безперервне вдосконалення технології інтелектуального виявлення, характеристики композитних сталевих труб будуть додатково покращені, собівартість продукції буде додатково знижена, і сфера застосування буде розширена. Вважається, що в майбутньому, композитні сталеві труби стануть основним матеріалом для трубопроводів у нафтогазовій промисловості, надання надійної гарантії на сейф, стабільний та ефективний розвиток нафтогазової галузі.