Giới thiệu: Với sự phát triển không ngừng của chiến lược thăm dò và phát triển dầu khí của Trung Quốc, phạm vi khai thác dần được mở rộng ra vùng biển nước sâu, vùng có tầng sâu và hàm lượng lưu huỳnh cao, và điều kiện vận hành đường ống dẫn dầu khí ngày càng trở nên khắc nghiệt. Ăn mòn đường ống, là yếu tố then chốt hạn chế hoạt động an toàn, ổn định của ngành dầu khí, hàng năm đã gây ra những thiệt hại kinh tế to lớn và những nguy cơ tiềm ẩn về an toàn cho ngành. Các biện pháp chống ăn mòn truyền thống như ống thép carbon thông thường có lớp phủ khó đáp ứng nhu cầu chống ăn mòn lâu dài trong điều kiện làm việc khắc nghiệt. Ống thép composite hợp kim chống ăn mòn được bọc hoặc lót bên trong, tích hợp cường độ cao của thép carbon / thép hợp kim thấp và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của hợp kim chống ăn mòn, đã nổi lên theo thời gian yêu cầu và đã được sử dụng rộng rãi trong các dự án đường ống dẫn dầu và khí đốt quan trọng khác nhau. Dựa trên ba năm học chuyên môn về khoa học và kỹ thuật vật liệu và kinh nghiệm thực tập bốn tháng của tôi tại một doanh nghiệp sản xuất vật liệu đường ống dẫn dầu và khí đốt, Bài báo tập trung nghiên cứu ống thép composite hợp kim chống ăn mòn có lớp phủ hoặc lớp lót bên trong, thảo luận một cách có hệ thống về đặc điểm của chúng, quá trình chuẩn bị, Kiểm tra hiệu suất, trường hợp ứng dụng và xu hướng phát triển, nhằm cung cấp tài liệu tham khảo thực tế cho việc ứng dụng kỹ thuật và cải tiến kỹ thuật của loại ống thép composite này trong ngành dầu khí..

Việc kiểm tra hiệu suất của ống thép composite hợp kim chống ăn mòn có lớp phủ hoặc lớp lót bên trong là một mắt xích quan trọng để xác minh sản phẩm phẩm chất và đảm bảo có thể thích ứng với điều kiện làm việc khắc nghiệt của ngành dầu khí. Hiệu suất của ống thép composite chủ yếu bao gồm các tính chất cơ học, chống ăn mòn, hiệu suất liên kết và tính toàn vẹn cấu trúc. Chỉ thông qua thử nghiệm hiệu suất có hệ thống và toàn diện, chúng ta mới có thể xác định xem ống thép composite có đáp ứng các yêu cầu ứng dụng kỹ thuật hay không. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi có cơ hội vào trung tâm kiểm nghiệm của doanh nghiệp, tham gia vào công việc phụ trợ của các bài kiểm tra hiệu suất khác nhau, và tìm hiểu về các phương pháp thử nghiệm, Tiêu chuẩn thử nghiệm và thiết bị thử nghiệm ống thép composite. Kết hợp với GB/T mới nhất 31940-2025 tiêu chuẩn quốc gia và thông số kỹ thuật thử nghiệm nội bộ của doanh nghiệp, phần này sẽ tập trung vào các mục kiểm tra hiệu suất chính, phương pháp thử và tiêu chuẩn thử nghiệm ống thép composite, và chia sẻ kinh nghiệm thử nghiệm của riêng tôi.

Hiệu suất cơ học của ống thép composite hợp kim chống ăn mòn được bọc hoặc lót bên trong là sự đảm bảo quan trọng cho hoạt động an toàn của đường ống, trong đó chủ yếu bao gồm độ bền kéo, Mang lại sức mạnh, Kéo dài, độ bền va đập và độ cứng. Các tính chất cơ học này không chỉ liên quan đến tính chất vật liệu của lớp nền và lớp phủ/lót, mà còn bị ảnh hưởng bởi quá trình chuẩn bị. Việc kiểm tra hiệu suất cơ học là để đảm bảo rằng ống thép composite có đủ cường độ, độ dẻo dai và độ cứng để chịu áp lực trung bình, tác động cơ học và các tải trọng khác trong quá trình vận chuyển, vận hành.

Hạng mục kiểm tra hiệu suất cơ học đầu tiên là kiểm tra độ bền kéo và cường độ năng suất. Độ bền kéo là ứng suất lớn nhất mà ống thép composite có thể chịu được trước khi đứt, và cường độ chảy là ứng suất khi ống thép composite tạo ra một biến dạng dẻo nhất định. Phương pháp thử nghiệm chủ yếu áp dụng thử nghiệm độ bền kéo, được thực hiện bằng cách sử dụng máy kiểm tra độ bền kéo vạn năng. Trong quá trình kiểm tra, ống thép composite được cắt thành mẫu kéo chuẩn theo tiêu chuẩn quốc gia, và các mẫu được kẹp trên máy thử kéo. Sau đó, máy thí nghiệm tác dụng tải kéo đồng đều lên các mẫu ở một tốc độ nhất định cho đến khi mẫu bị đứt. Máy thí nghiệm tự động ghi lại dữ liệu lực kéo và biến dạng trong quá trình thí nghiệm, và tính toán độ bền kéo và cường độ năng suất theo dữ liệu. Theo yêu cầu của GB/T 31940-2025 Tiêu chuẩn quốc gia, Độ bền kéo của ống thép composite bọc hoặc lót bên trong không được nhỏ hơn độ bền kéo của vật liệu lớp đế, và cường độ năng suất không được nhỏ hơn 80% về cường độ chảy của vật liệu lớp nền. Ví dụ:, nếu lớp nền sử dụng thép hợp kim thấp Q355 (độ bền kéo 470-630MPa, sức mạnh năng suất 355MPa), độ bền kéo của ống thép composite không được nhỏ hơn 470MPa, và cường độ năng suất không được nhỏ hơn 284MPa. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã hỗ trợ nhân viên kiểm tra chuẩn bị mẫu kéo, kẹp mẫu vào máy thí nghiệm, và ghi lại dữ liệu thử nghiệm. Tôi nhận thấy độ bền kéo của ống thép composite do doanh nghiệp sản xuất thường là 5%-10% cao hơn độ bền kéo của vật liệu lớp nền, đó là do tác dụng hiệp đồng của lớp phủ/lót và lớp nền.

Hạng mục kiểm tra hiệu suất cơ học thứ hai là kiểm tra độ giãn dài. Độ giãn dài là tỷ lệ phần trăm của tổng biến dạng của mẫu trước khi đứt, phản ánh khả năng biến dạng dẻo của ống thép composite. Độ giãn dài càng cao, Độ dẻo dai của ống thép composite càng tốt, và nó càng ít có khả năng bị gãy dưới tác động của va đập và các tải trọng khác. Thử nghiệm độ giãn dài được thực hiện cùng với thử nghiệm kéo. Sau khi thử kéo, nhân viên kiểm tra đo chiều dài của mẫu trước và sau khi bẻ, và tính độ giãn dài theo công thức: độ giãn dài δ=(L1-L0)/L0×100%, trong đó L0 là chiều dài ban đầu của mẫu, và L1 là chiều dài của mẫu sau khi đứt. Theo tiêu chuẩn quốc gia, độ giãn dài của ống thép composite không được nhỏ hơn 15%. Đối với ống thép composite có lớp phủ/lót hợp kim gốc niken, độ giãn dài không được nhỏ hơn 20% do độ dẻo dai tốt của hợp kim gốc niken. Trong quá trình kiểm tra, Tôi nhận thấy độ giãn dài của ống thép composite được chế tạo bằng quá trình hàn bề mặt thường cao hơn so với quá trình phun nhiệt, đó là do quá trình hàn bề mặt tạo thành liên kết luyện kim giữa lớp phủ và lớp nền, và độ dẻo dai của composite tốt hơn.

Hạng mục kiểm tra hiệu suất cơ học thứ ba là kiểm tra độ bền va đập. Độ bền va đập là khả năng của ống thép composite hấp thụ năng lượng dưới tác dụng của tải trọng va đập đột ngột., phản ánh khả năng chống va đập của ống thép composite. Đường ống dẫn dầu khí sẽ chịu tác động cơ học trong quá trình vận chuyển, cài đặt và vận hành (chẳng hạn như va chạm trong quá trình vận chuyển, sóng gió tác động lên đường ống ngoài khơi), vì vậy cần có độ bền va đập tốt. Việc kiểm tra độ bền va đập được thực hiện bằng máy thử va đập, và phương pháp thử nghiệm chủ yếu áp dụng thử nghiệm tác động Charpy. Trong quá trình kiểm tra, ống thép composite được cắt thành các mẫu va đập tiêu chuẩn (V-rãnh hoặc U-rãnh), và mẫu được đưa vào máy thử va đập. Búa tác động của máy thử tác động vào mẫu ở một tốc độ nhất định, và máy kiểm tra ghi lại năng lượng va chạm được hấp thụ bởi mẫu. Độ bền va đập được biểu thị bằng năng lượng va đập trên một đơn vị diện tích mặt cắt ngang của mẫu. Theo tiêu chuẩn quốc gia, độ bền va đập của ống thép composite ở nhiệt độ phòng không được nhỏ hơn 34J/cm2. Đối với ống thép composite sử dụng trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ thấp (chẳng hạn như đường ống ngoài khơi ở vùng lạnh), độ bền va đập ở nhiệt độ thấp (-20oC hoặc -40oC) không được nhỏ hơn 27J/cm2. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã tham gia thử nghiệm độ bền va đập của ống thép composite dùng trên giàn khoan ngoài khơi. Nhiệt độ thử nghiệm là -20oC, và năng lượng va đập của tất cả các mẫu đều đạt yêu cầu, điều đó chỉ ra rằng ống thép composite có độ bền va đập ở nhiệt độ thấp tốt.

Mục kiểm tra hiệu suất cơ học thứ tư là kiểm tra độ cứng. Độ cứng là khả năng của ống thép composite chống lại sự thụt vào của các vật thể bên ngoài, phản ánh khả năng chống mài mòn và biến dạng của ống thép composite. Thành trong của đường ống dẫn dầu khí sẽ bị phương tiện vận chuyển cọ rửa, vì vậy lớp phủ/lót cần phải có độ cứng nhất định để chống mài mòn. Việc kiểm tra độ cứng được thực hiện bằng cách sử dụng máy đo độ cứng, và các phương pháp kiểm tra phổ biến bao gồm kiểm tra độ cứng Brinell, Kiểm tra độ cứng Rockwell và kiểm tra độ cứng Vickers. Đối với lớp phủ/lót của ống thép composite, Kiểm tra độ cứng Vickers thường được áp dụng vì độ chính xác kiểm tra cao và thiệt hại nhỏ đối với mẫu. Trong quá trình kiểm tra, nhân viên kiểm tra sử dụng máy đo độ cứng Vickers để tác dụng một tải trọng nhất định lên bề mặt của lớp phủ/lót, và đo chiều dài đường chéo của vết lõm, sau đó tính giá trị độ cứng Vickers (HV). Theo tiêu chuẩn nội bộ của doanh nghiệp, độ cứng Vickers của lớp phủ/lót thép không gỉ 316L phải nằm trong khoảng 180-220HV, độ cứng Vickers của Inconel 625 Lớp phủ/lót hợp kim gốc niken phải nằm trong khoảng 220-260HV, và độ cứng Vickers của lớp nền (Thép hợp kim thấp Q355) sẽ nằm trong khoảng 140-180HV. Trong quá trình kiểm tra, Tôi nhận thấy độ cứng của lớp ốp được chuẩn bị bằng quá trình phun nhiệt cao hơn một chút so với quá trình hàn bề mặt, đó là do quá trình phun nhiệt tạo thành một cấu trúc dày đặc sau khi làm nguội nhanh bột nóng chảy, dẫn đến độ cứng cao hơn.

Cần lưu ý khi kiểm tra tính năng cơ học của ống thép composite cần chú ý đến vị trí lấy mẫu và phương pháp lấy mẫu. Các mẫu phải được lấy từ các vị trí khác nhau của ống thép composite (như phần giữa, phần cuối) đảm bảo tính đại diện của mẫu. Cùng một lúc, Phương pháp lấy mẫu phải tránh làm hỏng lớp phủ/lót và bề mặt tiếp xúc giữa lớp phủ/lót và lớp nền., để không ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra. Trong thời gian thực tập của tôi, nhân viên kiểm tra nói với tôi rằng công việc lấy mẫu rất quan trọng. Nếu vị trí lấy mẫu không đúng hoặc phương pháp lấy mẫu không chính xác, nó sẽ dẫn đến kết quả xét nghiệm không chính xác, sẽ ảnh hưởng đến việc đánh giá sản phẩm phẩm chất.

Khả năng chống ăn mòn là tính năng cốt lõi của ống thép composite hợp kim chống ăn mòn được bọc hoặc lót bên trong, quyết định trực tiếp đến tuổi thọ của ống thép composite trong điều kiện làm việc khắc nghiệt của ngành dầu khí. Thử nghiệm khả năng chống ăn mòn là để mô phỏng môi trường và điều kiện làm việc thực tế, kiểm tra tốc độ ăn mòn và dạng ăn mòn của ống thép composite, và xác minh xem nó có thể chống lại sự ăn mòn của môi trường ăn mòn hay không. Theo cơ chế ăn mòn và điều kiện làm việc khác nhau, Kiểm tra khả năng chống ăn mòn của ống thép composite chủ yếu bao gồm kiểm tra ăn mòn điện hóa, thử nghiệm ăn mòn ngâm, thử nghiệm vết nứt ăn mòn ứng suất và thử nghiệm vết nứt do hydro gây ra. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã tham gia công việc phụ trợ kiểm tra ăn mòn ngâm và kiểm tra ăn mòn điện hóa, và tìm hiểu về các nguyên tắc thử nghiệm và phương pháp thử nghiệm vết nứt ăn mòn ứng suất và thử nghiệm vết nứt do hydro gây ra.

Hạng mục thử nghiệm khả năng chống ăn mòn đầu tiên là thử nghiệm ăn mòn điện hóa. Ăn mòn điện hóa là loại ăn mòn phổ biến nhất trong đường ống dẫn dầu và khí đốt, Vì vậy thử nghiệm ăn mòn điện hóa là phương pháp quan trọng để đánh giá khả năng chống ăn mòn của ống thép composite. Thử nghiệm ăn mòn điện hóa chủ yếu bao gồm thử nghiệm đường cong phân cực và quang phổ trở kháng điện hóa (Eis) thử nghiệm, được thực hiện bằng cách sử dụng trạm điện hóa. Nguyên tắc cốt lõi của việc kiểm tra đường cong phân cực là áp dụng một điện thế nhất định vào mẫu ống thép composite (điện cực làm việc) trong môi trường ăn mòn mô phỏng, đo mật độ dòng điện tương ứng, và vẽ đường cong phân cực. Đường cong phân cực có thể phản ánh tốc độ ăn mòn và xu hướng ăn mòn của mẫu. Mật độ dòng ăn mòn càng thấp, khả năng chống ăn mòn của mẫu càng tốt. Thử nghiệm quang phổ trở kháng điện hóa là đặt một dòng điện xoay chiều có biên độ nhỏ vào điện cực làm việc, đo trở kháng của mẫu ở các tần số khác nhau, và phân tích quá trình ăn mòn và khả năng chống ăn mòn của mẫu bằng cách sử dụng phổ trở kháng. Trong quá trình kiểm tra, mẫu ống thép composite được cắt thành kích thước nhất định, và bề mặt của mẫu được xử lý (đánh bóng, làm sạch), sau đó mẫu được ngâm trong môi trường ăn mòn mô phỏng (chẳng hạn như dung dịch chứa hydro sunfua, khí cacbonic, ion clorua, vv). Điện cực tham chiếu và điện cực phụ được đưa vào môi trường, và ba điện cực được kết nối với trạm điện hóa để thử nghiệm. Theo tiêu chuẩn nội bộ của doanh nghiệp, mật độ dòng ăn mòn của mẫu ống thép composite trong môi trường trường khí lưu huỳnh cực cao mô phỏng không được lớn hơn 1,0×10⁻⁶A/cm². Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã hỗ trợ nhân viên thử nghiệm chuẩn bị môi trường ăn mòn mô phỏng, đánh bóng bề mặt mẫu, và nối điện cực, và quan sát quá trình thử nghiệm trạm điện hóa. Kết quả thử nghiệm cho thấy mật độ dòng ăn mòn của ống thép composite với Inconel 625 lớp phủ hợp kim gốc niken ít hơn nhiều so với yêu cầu tiêu chuẩn, điều đó chỉ ra rằng nó có khả năng chống ăn mòn điện hóa tuyệt vời.

Hạng mục thử nghiệm khả năng chống ăn mòn thứ hai là thử nghiệm ăn mòn ngâm. Thử nghiệm ăn mòn ngâm là một phương pháp thử nghiệm khả năng chống ăn mòn đơn giản và trực quan, đó là ngâm mẫu ống thép composite trong môi trường ăn mòn mô phỏng, đặt nó trong môi trường nhiệt độ không đổi trong một thời gian nhất định, sau đó quan sát dạng ăn mòn của mẫu và tính tốc độ ăn mòn. Phương pháp này có thể mô phỏng quá trình ăn mòn lâu dài của ống thép composite trong môi trường điều kiện làm việc thực tế.. Trong quá trình kiểm tra, mẫu ống thép composite được cắt thành mẫu chuẩn, và diện tích bề mặt, trọng lượng và các thông số khác của mẫu được đo trước khi ngâm. Sau đó, mẫu được ngâm trong môi trường ăn mòn mô phỏng (thành phần trung bình và nhiệt độ phù hợp với điều kiện làm việc thực tế), và môi trường được thay thế thường xuyên để đảm bảo sự ổn định của thành phần môi trường. Sau khi ngâm một thời gian nhất định (thường xuyên 720 giờ hoặc 1000 giờ), mẫu được lấy ra, sản phẩm ăn mòn trên bề mặt được làm sạch, và đo trọng lượng của mẫu sau khi ăn mòn. Tốc độ ăn mòn được tính theo công thức: tốc độ ăn mòn v=(m0-m1)/(S×t), trong đó m0 là trọng lượng của mẫu trước khi ăn mòn, m1 là trọng lượng của mẫu sau khi ăn mòn, S là diện tích bề mặt của mẫu, và t là thời gian ngâm. Theo tiêu chuẩn quốc gia, tốc độ ăn mòn đồng đều của ống thép composite trong môi trường ăn mòn mô phỏng không được lớn hơn 0,01mm/a. Đối với ống thép composite dùng trong mỏ khí có hàm lượng lưu huỳnh cực cao, tốc độ ăn mòn đồng đều không được lớn hơn 0,005mm/a. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã tham gia thử nghiệm ăn mòn ngâm trong ống thép composite lót thép không gỉ 316L. Thời gian ngâm là 720 giờ, môi trường mô phỏng là dung dịch chứa ion carbon dioxide và clorua, và nhiệt độ thử nghiệm là 80oC. Sau bài kiểm tra, bề mặt của mẫu nhẵn không có dấu vết ăn mòn, và tốc độ ăn mòn thấp hơn nhiều so với yêu cầu tiêu chuẩn, Điều đó cho thấy ống thép composite có khả năng chống ăn mòn khi ngâm tốt.

Mục thử nghiệm khả năng chống ăn mòn thứ ba là nứt ăn mòn ứng suất (SSC) thử nghiệm. Như đã đề cập trước đó, nứt ăn mòn ứng suất là một dạng ăn mòn rất nguy hiểm, dễ gây ra sự cố đường ống đột ngột. Vì vậy, Thử nghiệm nứt ăn mòn ứng suất là một hạng mục thử nghiệm thiết yếu đối với ống thép composite được sử dụng trong môi trường có hàm lượng lưu huỳnh cao., điều kiện làm việc của ion clorua cao. Thử nghiệm nứt ăn mòn ứng suất được thực hiện theo yêu cầu của tiêu chuẩn NACE TM0177 (tiêu chuẩn có thẩm quyền quốc tế về thử nghiệm vết nứt do ăn mòn ứng suất), và phương pháp thử nghiệm chủ yếu áp dụng phương pháp dầm uốn cong hoặc phương pháp tải trọng kéo. Trong quá trình kiểm tra, mẫu ống thép tổ hợp được xử lý thành mẫu dầm uốn tiêu chuẩn hoặc mẫu kéo, và một ứng suất kéo nhất định được áp dụng cho mẫu (sự căng thẳng thường là 80% về cường độ năng suất của mẫu). Sau đó, mẫu được ngâm trong môi trường ăn mòn ứng suất mô phỏng (chẳng hạn như giải pháp NACE A, là dung dịch chứa ion hydro sunfua và clorua) ở nhiệt độ và áp suất nhất định. Mẫu được giữ trong môi trường trong một thời gian nhất định (thường xuyên 720 giờ), Sau đó mẫu được lấy ra để quan sát xem có vết nứt trên bề mặt và bên trong mẫu không. Nếu không có vết nứt, nó chỉ ra rằng ống thép composite có khả năng chống ăn mòn ứng suất tốt. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi được biết doanh nghiệp thực hiện thử nghiệm nứt ăn mòn ứng suất trên tất cả các ống thép composite dùng trong mỏ khí có hàm lượng lưu huỳnh cực cao. Kết quả thử nghiệm cho thấy ống thép composite sử dụng Inconel 625 lớp phủ hợp kim gốc niken không có vết nứt sau 720 giờ thử nghiệm, điều đó chỉ ra rằng nó có thể chống lại sự nứt ăn mòn do ứng suất một cách hiệu quả.

Mục thử nghiệm khả năng chống ăn mòn thứ tư là vết nứt do hydro gây ra (NÀY) thử nghiệm. Nứt do hydro gây ra cũng là một dạng ăn mòn nguy hiểm phổ biến của đường ống dẫn dầu khí, thường đi kèm với hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất. Thử nghiệm nứt do hydro gây ra được thực hiện theo yêu cầu của tiêu chuẩn NACE TM0284, và phương pháp thử nghiệm chủ yếu áp dụng phương pháp ngâm. Trong quá trình kiểm tra, mẫu ống thép composite được cắt thành mẫu chuẩn, và mẫu được ngâm trong môi trường nứt do hydro mô phỏng (chẳng hạn như dung dịch chứa hydro sunfua và độ ẩm) ở nhiệt độ và áp suất nhất định. Mẫu được giữ trong môi trường trong một thời gian nhất định (thường xuyên 96 giờ), và sau đó mẫu được lấy ra để quan sát xem có chỗ phình ra không, vết nứt và các khuyết tật khác trên bề mặt và bên trong mẫu. Cùng một lúc, mẫu được cắt và đánh bóng để quan sát các khuyết tật bên trong dưới kính hiển vi. Theo tiêu chuẩn, mẫu ống thép composite không được có khuyết tật nứt do hydro gây ra rõ ràng sau khi thử. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã quan sát thử nghiệm nứt do hydro gây ra của ống thép composite. Môi trường thử nghiệm là dung dịch chứa hydro sunfua nồng độ cao, và nhiệt độ thử nghiệm là 25oC. Sau bài kiểm tra, các mẫu được cắt và quan sát, và không tìm thấy khuyết tật nứt do hydro gây ra, điều đó chỉ ra rằng ống thép composite có khả năng chống nứt do hydro gây ra tốt.

Ngoài ra, cho các ống thép composite được sử dụng trong các dàn khoan dầu khí ngoài khơi, doanh nghiệp cũng thực hiện thử nghiệm ăn mòn biển, mô phỏng môi trường biển (ngâm nước biển, ăn mòn khí quyển biển) để kiểm tra khả năng chống ăn mòn của ống thép composite. Thử nghiệm ăn mòn biển được thực hiện bằng cách ngâm mẫu vào nước biển tự nhiên hoặc nước biển mô phỏng, và đặt nó trong môi trường khí quyển biển trong một thời gian dài (thường xuyên 6 tháng tới 1 NĂM), sau đó quan sát dạng ăn mòn và tính tốc độ ăn mòn. Thử nghiệm này có thể phản ánh chân thực hơn khả năng chống ăn mòn của ống thép composite trong môi trường biển. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi thấy doanh nghiệp có địa điểm thử nghiệm ăn mòn biển đặc biệt, và một số lượng lớn các mẫu ống thép composite đang được thử nghiệm trong môi trường biển mô phỏng.

Cần nhấn mạnh rằng việc thử nghiệm khả năng chống ăn mòn của ống thép composite cần phải kiểm soát chặt chẽ các điều kiện thử nghiệm. (thành phần trung bình, nhiệt độ, Áp lực, thời gian), ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả xét nghiệm. Các điều kiện thử nghiệm phải phù hợp với điều kiện làm việc thực tế của đường ống, để kết quả thử nghiệm phản ánh chân thực khả năng chống ăn mòn của ống thép composite trong quá trình ứng dụng thực tế. Trong thời gian thực tập của tôi, nhân viên kiểm tra nói với tôi rằng mọi thông số của bài kiểm tra khả năng chống ăn mòn phải được kiểm soát chặt chẽ, và bất kỳ sai lệch nào sẽ dẫn đến kết quả kiểm tra không chính xác, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn và ứng dụng ống thép composite trong kỹ thuật. Ngoài ra, Việc kiểm tra khả năng chống ăn mòn của ống thép composite cũng cần chú ý đến việc bảo vệ các mẫu thử. Trong quá trình chuẩn bị và thử nghiệm mẫu, cần tránh hư hỏng nhân tạo đối với lớp phủ/lót, để không ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra. Ví dụ:, trong quá trình đánh bóng mẫu, cần kiểm soát lực đánh bóng để tránh làm xước lớp ốp/lót hoặc làm lộ lớp nền., điều này sẽ dẫn đến việc đánh giá không chính xác khả năng chống ăn mòn.

Hiệu suất liên kết giữa lớp nền (thép cacbon/thép hợp kim thấp) và lớp phủ/lót (Hợp kim chống ăn mòn) là sự đảm bảo cốt lõi cho hiệu suất tổng thể của ống thép composite phủ hoặc lót bên trong. Nếu hiệu suất liên kết kém, lớp phủ/lót sẽ bong ra khỏi lớp nền trong quá trình vận chuyển, cài đặt hoặc vận hành, để lớp nền tiếp xúc với môi trường ăn mòn và dẫn đến ăn mòn và hư hỏng đường ống nhanh chóng. Vì vậy, Kiểm tra hiệu suất liên kết là một phần không thể thiếu trong quá trình kiểm tra hiệu suất toàn diện của ống thép composite. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã tham gia vào công việc phụ trợ kiểm tra hiệu suất liên kết, và tìm hiểu về các phương pháp thử nghiệm chính, tiêu chuẩn và điểm chính cần chú ý, được kết hợp với kinh nghiệm thử nghiệm thực tế của doanh nghiệp và GB/T 31940-2025 tiêu chuẩn quốc gia để xây dựng chi tiết.

Thử nghiệm hiệu suất liên kết của ống thép composite chủ yếu đánh giá cường độ liên kết giữa lớp nền và lớp phủ/lót, cũng như tính toàn vẹn của giao diện liên kết. Các phương pháp thử nghiệm chính bao gồm thử nghiệm kéo cắt, kiểm tra vỏ và quan sát kim loại, trong đó thử kéo cắt và thử bóc vỏ là các phương pháp thử định lượng được sử dụng phổ biến nhất, và quan sát kim loại là một phương pháp kiểm tra định tính để bổ sung và xác minh trạng thái liên kết. Các quy trình chuẩn bị khác nhau tương ứng với các yêu cầu về độ bền liên kết khác nhau, và doanh nghiệp sẽ xây dựng các tiêu chuẩn thử nghiệm có mục tiêu theo loại sản phẩm.

Phương pháp thử nghiệm hiệu suất liên kết phổ biến đầu tiên là thử nghiệm kéo cắt, chủ yếu được sử dụng để kiểm tra độ bền liên kết cắt giữa lớp nền và lớp phủ/lót. Phương pháp này phù hợp với tất cả các loại ống thép composite có lớp bọc bên trong hoặc lớp lót, đặc biệt đối với ống thép composite được chuẩn bị bằng quá trình liên kết luyện kim (chẳng hạn như hàn bề mặt, tấm ốp chống nổ, tấm ốp cán nóng). Nguyên lý thí nghiệm là cắt ống thép composite thành các mẫu chịu cắt kéo tiêu chuẩn, có thể phản ánh đầy đủ giao diện liên kết giữa lớp nền và lớp phủ/lót. Sau đó, mẫu được kẹp trên máy kiểm tra độ bền kéo đa năng, và tải trọng cắt đồng đều được tác dụng dọc theo hướng song song với bề mặt liên kết cho đến khi bề mặt liên kết bị tách ra hoặc mẫu bị hỏng. Máy kiểm tra tự động ghi lại tải trọng cắt tối đa, và cường độ liên kết cắt được tính theo diện tích mặt cắt ngang của giao diện liên kết. Theo yêu cầu của GB/T 31940-2025 Tiêu chuẩn quốc gia, cường độ liên kết cắt của ống thép composite bọc bên trong được chuẩn bị bằng quá trình liên kết luyện kim không được nhỏ hơn 200MPa, và cường độ liên kết cắt của ống thép composite lót được chuẩn bị bằng quá trình liên kết cơ học (chẳng hạn như mở rộng đường ống thủy lực) không được nhỏ hơn 150MPa. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã hỗ trợ nhân viên kiểm tra cắt và xử lý các mẫu cắt kéo, và quan sát quá trình thử nghiệm. Tôi nhận thấy độ bền liên kết cắt của ống thép composite được chế tạo bằng quá trình ốp nổ là cao nhất, thường đạt hơn 300MPa, trong khi cường độ liên kết cắt của ống thép composite được chế tạo bằng quá trình giãn nở ống thủy lực là khoảng 160-180MPa, tất cả đều đáp ứng được yêu cầu tiêu chuẩn.

Phương pháp kiểm tra hiệu suất liên kết phổ biến thứ hai là kiểm tra độ bong tróc, chủ yếu được sử dụng để kiểm tra độ bền bong tróc giữa lớp nền và lớp phủ/lót. Phương pháp này phù hợp hơn với ống thép composite được chế tạo bằng quá trình liên kết cơ học hoặc liên kết (chẳng hạn như mở rộng đường ống thủy lực, phương pháp lót liên kết), và cũng có thể áp dụng cho ống thép composite lớp phủ/lót mỏng. Nguyên lý thử nghiệm là cắt ống thép composite thành các mẫu bóc tiêu chuẩn, và tách trước một đầu của lớp phủ/lót khỏi lớp nền. Sau đó, lần lượt kẹp lớp đế và lớp phủ/lót của mẫu trên hai kẹp của máy thử kéo vạn năng, và tác dụng một lực kéo đồng đều dọc theo hướng vuông góc với bề mặt liên kết để bóc lớp phủ/lót khỏi lớp nền. Máy kiểm tra ghi lại tải trọng bóc trong toàn bộ quá trình bóc, và tải trọng bóc vỏ trung bình trên một đơn vị chiều rộng là cường độ bóc vỏ. Theo tiêu chuẩn nội bộ của doanh nghiệp, cường độ bóc vỏ của ống thép liên hợp lót được chế tạo bằng quá trình giãn nở ống thủy lực không được nhỏ hơn 15N/mm, và độ bền vỏ của ống thép liên hợp được chế tạo bằng phương pháp lót liên kết không được nhỏ hơn 10N/mm. Trong quá trình kiểm tra, Tôi nhận thấy rằng nếu không xử lý trước lớp nền và lớp phủ/lót, độ bền của vỏ sẽ giảm đáng kể, và ngay cả lớp phủ/lót cũng có thể được bóc ra bằng tay, chỉ ra đầy đủ rằng tiền xử lý là chìa khóa để đảm bảo hiệu suất liên kết.

Phương pháp kiểm tra hiệu suất liên kết thứ ba là quan sát kim loại, là phương pháp kiểm tra định tính được sử dụng để quan sát trạng thái giao diện liên kết của ống thép composite. Phương pháp này có thể quan sát trực tiếp xem có khiếm khuyết như khoảng trống, lỗ chân lông, vết nứt và lớp oxit ở bề mặt liên kết, và cũng có thể quan sát độ đồng đều về độ dày của lớp phủ/lót và trạng thái phản ứng luyện kim tại bề mặt (cho các quá trình liên kết luyện kim). Các bước kiểm tra được: cắt ống thép composite thành các mẫu kim loại nhỏ, mài và đánh bóng các mẫu để làm cho giao diện liên kết rõ ràng, sau đó khắc các mẫu bằng chất khắc đặc biệt (các chất khắc khác nhau được lựa chọn tùy theo lớp nền và vật liệu lớp phủ/lót), và cuối cùng quan sát bề mặt liên kết dưới kính hiển vi quang học hoặc kính hiển vi điện tử quét (Ai). Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã học cách mài và đánh bóng các mẫu kim loại dưới sự hướng dẫn của bậc thầy thử nghiệm, và quan sát bề mặt liên kết của ống thép composite được chuẩn bị bằng các quy trình khác nhau dưới kính hiển vi. Ví dụ:, bề mặt liên kết của ống thép composite được chuẩn bị bằng quá trình hàn bề mặt liên tục và dày đặc, không có khiếm khuyết rõ ràng, và một lớp phản ứng luyện kim mỏng được hình thành ở bề mặt tiếp xúc; bề mặt liên kết của ống thép composite được chuẩn bị bằng quá trình giãn nở ống thủy lực đã được lắp chặt, không có khoảng trống, nhưng không có lớp phản ứng luyện kim nào được hình thành.

Ngoài ba phương pháp kiểm tra chính trên, doanh nghiệp cũng tiến hành kiểm tra hiệu suất liên kết bằng phương pháp kiểm tra siêu âm. Kiểm tra siêu âm là phương pháp kiểm tra không phá hủy, có thể phát hiện các khuyết tật liên kết bên trong của ống thép composite (chẳng hạn như khoảng trống giao diện, bong tróc, vv) không làm hỏng mẫu. Phương pháp này phù hợp để kiểm tra hàng loạt ống thép composite thành phẩm, và có thể nhanh chóng sàng lọc các sản phẩm không đủ tiêu chuẩn có lỗi liên kết. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi quan sát nhân viên kỹ thuật sử dụng thiết bị siêu âm phát hiện khuyết tật để phát hiện khả năng liên kết của ống thép composite. Thiết bị có thể hiển thị trạng thái giao diện liên kết thông qua hình ảnh, và nhân viên kỹ thuật có thể đánh giá xem có khiếm khuyết về liên kết hay không dựa trên đặc điểm hình ảnh. Phương pháp này có ưu điểm là hiệu quả phát hiện cao, không phá hủy và khả năng ứng dụng rộng rãi, và đã trở thành một phương pháp phụ trợ quan trọng để kiểm tra hiệu suất liên kết.

Cần lưu ý rằng việc kiểm tra hiệu suất liên kết của ống thép composite cũng cần chú ý đến vị trí lấy mẫu và phương pháp lấy mẫu, phù hợp với thử nghiệm hiệu suất cơ học. Các mẫu phải được lấy từ các vị trí khác nhau của ống thép composite để đảm bảo tính đại diện cho kết quả thí nghiệm.. Cùng một lúc, quá trình lấy mẫu và xử lý mẫu phải tránh làm hỏng giao diện liên kết, để không ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả xét nghiệm. Trong thời gian thực tập của tôi, người chủ thử nghiệm nhấn mạnh rằng hiệu suất liên kết của ống thép composite bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm cả chất lượng nguyên liệu, tác dụng tiền xử lý, Kiểm soát thông số quá trình và chất lượng sau xử lý. Vì vậy, Chỉ thông qua việc kiểm soát chặt chẽ từng mắt xích trong quá trình chuẩn bị, hiệu suất liên kết của ống thép composite mới có thể được đảm bảo đáp ứng yêu cầu.

Tính toàn vẹn về cấu trúc của ống thép composite hợp kim chống ăn mòn được phủ hoặc lót bên trong đề cập đến tính đầy đủ và đồng nhất của cấu trúc tổng thể của ống thép composite, bao gồm cả độ chính xác kích thước của đường ống, độ đồng đều của lớp phủ/lót, sự vắng mặt của khuyết tật bên trong và bề mặt, và độ đồng tâm của lớp nền và lớp phủ/lót. Tính toàn vẹn về kết cấu là điều kiện tiên quyết quan trọng để vận hành an toàn ống thép composite. Nếu có khiếm khuyết về cấu trúc (chẳng hạn như độ dày không đồng đều của lớp phủ/lót, vết nứt bên trong, Độ lệch tâm, vv), sẽ dẫn đến sự phân bố ứng suất không đồng đều của đường ống trong quá trình vận hành, tăng tốc độ ăn mòn và hư hỏng, và thậm chí gây rò rỉ đường ống. Vì vậy, Kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc là một phần quan trọng trong việc kiểm tra hiệu suất của ống thép composite. Kết hợp với kinh nghiệm thực tập của tôi và các thông số kỹ thuật kiểm thử của doanh nghiệp, phần này sẽ trình bày chi tiết về các hạng mục kiểm tra chính, phương pháp và tiêu chuẩn kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc.

Mục kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc đầu tiên là kiểm tra độ chính xác về chiều, chủ yếu bao gồm việc kiểm tra đường kính ống, Bức tường dày, Chiều dài, độ bầu dục và độ đồng tâm. Các thông số kích thước này ảnh hưởng trực tiếp đến việc lắp đặt và tính năng phù hợp của ống thép composite trong kỹ thuật, đồng thời còn ảnh hưởng đến khả năng chịu áp và tuổi thọ của đường ống. Các phương pháp thử nghiệm chủ yếu được thực hiện bằng các dụng cụ đo chuyên nghiệp., chẳng hạn như thước cặp, micromet, thước dây, máy đo độ bầu dục và máy đo độ đồng tâm. Để kiểm tra đường kính, đường kính ngoài và đường kính trong của ống thép composite được đo tại các vị trí khác nhau (thường ở cả hai đầu và phần giữa của ống), và lấy giá trị trung bình để đảm bảo độ lệch đường kính nằm trong phạm vi tiêu chuẩn. Theo GB/T 31940-2025 Tiêu chuẩn quốc gia, độ lệch đường kính của ống thép composite không được vượt quá ± 1% đường kính danh nghĩa. Để kiểm tra độ dày của tường, Độ dày thành ống được đo tại nhiều điểm dọc theo chu vi và chiều dài của ống để đảm bảo độ dày thành đồng đều. Độ lệch độ dày thành không được vượt quá ± 5% độ dày thành danh nghĩa. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi chịu trách nhiệm hỗ trợ nhân viên thử nghiệm đo độ dày thành ống thép composite bằng micromet., và ghi lại số liệu đo. Tôi thấy rằng độ đồng đều của thành ống thép composite được chế tạo bằng quy trình ốp cán nóng là tốt nhất, và độ lệch về cơ bản nằm trong phạm vi ± 3%.

Mục kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc thứ hai là kiểm tra độ đồng đều về độ dày của lớp phủ/lót. Độ đồng đều về độ dày của lớp ốp/lót ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống ăn mòn của ống thép composite. Nếu độ dày của lớp phủ/lót không đồng đều, phần mỏng sẽ nhanh chóng bị ăn mòn, để lộ lớp nền, dẫn đến sự cố chung của đường ống. Các phương pháp thử nghiệm chủ yếu bao gồm đo độ dày siêu âm, đo độ dày bức xạ và quan sát kim loại. Trong số họ, đo độ dày siêu âm là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, có ưu điểm là không phá hủy, hiệu quả cao và độ chính xác cao. Nguyên tắc thử nghiệm là sử dụng sóng siêu âm để truyền qua lớp phủ/lót, và tính toán độ dày của lớp phủ/lót theo chênh lệch thời gian giữa sóng siêu âm phản xạ từ bề mặt của lớp phủ/lót và bề mặt liên kết.. Trong quá trình kiểm tra, nhân viên kiểm tra sẽ đo độ dày của lớp phủ/lót tại nhiều điểm (ít nhất 20 điểm trên mét) dọc theo chu vi và chiều dài của ống thép composite, và tính độ lệch độ dày. Theo tiêu chuẩn nội bộ của doanh nghiệp, độ lệch độ dày của lớp phủ/lót không được vượt quá ±10% độ dày danh nghĩa, và chiều dày tối thiểu của lớp phủ/lót không được nhỏ hơn 80% độ dày danh nghĩa. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã học cách sử dụng thiết bị đo độ dày siêu âm để đo độ dày lớp phủ dưới sự hướng dẫn của nhân viên kiểm tra, và nắm vững các kỹ năng vận hành cơ bản của nhạc cụ.

Mục kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc thứ ba là phát hiện khuyết tật bề mặt và bên trong, chủ yếu được sử dụng để phát hiện xem có khuyết tật như vết nứt hay không, lỗ chân lông, sự bao gồm, bong tróc, trầy xước bề mặt bên trong và bên ngoài của ống thép composite và bên trong ống. Các phương pháp phát hiện được chia thành phát hiện khuyết tật bề mặt và phát hiện khuyết tật bên trong. Phát hiện khuyết tật bề mặt chủ yếu bao gồm kiểm tra trực quan, phát hiện lỗ hổng hạt từ tính và phát hiện lỗ hổng thẩm thấu. Kiểm tra trực quan là phương pháp phát hiện cơ bản nhất, được sử dụng để kiểm tra các khuyết tật bề mặt rõ ràng (chẳng hạn như vết xước, gờ, bong tróc) của ống thép composite. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi tham gia kiểm tra trực quan ống thép composite, và kiểm tra bề mặt bên trong và bên ngoài của ống bằng máy nội soi (cho bề mặt bên trong). Phát hiện lỗ hổng hạt từ và phát hiện lỗ hổng thẩm thấu được sử dụng để phát hiện các khuyết tật bề mặt và gần bề mặt (chẳng hạn như các vết nứt nhỏ) không dễ phát hiện bằng cách kiểm tra trực quan. Hai phương pháp này phù hợp để phát hiện khuyết tật bề mặt của vật liệu sắt từ (chẳng hạn như lớp đế bằng thép cacbon và lớp phủ/lót bằng thép không gỉ).

Phát hiện khuyết tật bên trong chủ yếu bao gồm phát hiện khuyết tật siêu âm và phát hiện khuyết tật bằng tia X, đó là những phương pháp phát hiện không phá hủy quan trọng nhất đối với ống thép composite. Phát hiện lỗ hổng siêu âm chủ yếu được sử dụng để phát hiện các khuyết tật bên trong như vết nứt bên trong, lỗ chân lông, tạp chất và bong tróc bề mặt của ống thép composite. Nguyên lý thử nghiệm là sử dụng sóng siêu âm truyền qua ống thép composite, và các khuyết tật sẽ phản xạ và khúc xạ sóng siêu âm, để đánh giá vị trí, kích thước và hình dạng của khuyết tật. Phát hiện lỗ hổng bằng chụp ảnh phóng xạ chủ yếu được sử dụng để phát hiện các khuyết tật bên trong của ống thép composite có thành dày, và có thể hiển thị rõ ràng trạng thái khiếm khuyết bên trong của đường ống. Nguyên lý kiểm tra là sử dụng tia X hoặc tia γ để xuyên qua ống thép composite, và những khuyết tật sẽ ảnh hưởng đến khả năng xuyên thấu của tia, hình thành các hình ảnh thang độ xám khác nhau trên phim, để đánh giá những khiếm khuyết bên trong. Theo tiêu chuẩn quốc gia, các khuyết tật bên trong của ống thép composite không được vượt quá yêu cầu cấp II GB/T 31940-2025. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã quan sát quá trình phát hiện khuyết tật bằng sóng siêu âm và chụp ảnh tia X của ống thép composite, và học cách nhận dạng các hình ảnh phát hiện khuyết tật đơn giản dưới sự hướng dẫn của nhân viên kỹ thuật.

Mục kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc thứ tư là kiểm tra độ đồng tâm, chủ yếu nhằm vào ống thép composite lót. Độ đồng tâm của lớp đế và lớp lót đề cập đến mức độ trùng khớp của đường tâm của ống thép đế và lớp lót. LÓT ỐNG. Nếu độ đồng tâm kém, lớp lót sẽ chịu ứng suất không đều trong quá trình giãn nở đường ống, và phần mỏng của lớp lót sẽ dễ bị hư hỏng trong quá trình vận hành, dẫn tới hiện tượng ăn mòn. Phương pháp thí nghiệm là sử dụng máy đo độ đồng tâm hoặc đồng hồ đo để đo khoảng cách giữa đường tâm của lớp đế và lớp lót tại các vị trí khác nhau của ống thép composite., và tính độ lệch tâm. Theo tiêu chuẩn nội bộ của doanh nghiệp, độ lệch tâm của ống thép liên hợp lót không được vượt quá 0,5mm/m. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã hỗ trợ nhân viên thử nghiệm đo độ đồng tâm của ống thép composite lót, và nhận thấy rằng độ lệch đồng tâm của ống thép composite được chuẩn bị bằng thiết bị chèn tự động nhỏ hơn so với thiết bị chèn thủ công.

Tóm lại, Kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc của ống thép composite là một công việc kiểm tra toàn diện, bao gồm nhiều khía cạnh như độ chính xác chiều, độ dày lớp phủ/lót đồng đều, khuyết tật bề mặt và bên trong, và độ đồng tâm. Chỉ thông qua kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc có hệ thống, chúng ta mới có thể đảm bảo rằng ống thép composite có cấu trúc hoàn chỉnh và đồng nhất, và đặt nền móng cho việc vận hành an toàn đường ống. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi nhận thức sâu sắc rằng tính toàn vẹn về cấu trúc của ống thép composite có liên quan chặt chẽ đến quá trình chuẩn bị. Ví dụ:, độ chính xác về kích thước của ống thép composite được chuẩn bị bằng thiết bị sản xuất tự động cao hơn so với vận hành thủ công, và độ đồng đều về độ dày của lớp phủ được chuẩn bị bằng quá trình phun nhiệt dễ bị ảnh hưởng bởi tốc độ di chuyển của súng phun và tốc độ nạp bột.

Với sự cải thiện liên tục về trình độ phát triển và thăm dò dầu khí của Trung Quốc, điều kiện vận hành đường ống dẫn dầu khí ngày càng khắc nghiệt, và nhu cầu về đường ống chống ăn mòn hiệu suất cao ngày càng tăng. Ống thép composite hợp kim chống ăn mòn được bọc hoặc lót bên trong, với những ưu điểm độc đáo về độ bền cao, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và chi phí hợp lý, đã được sử dụng rộng rãi trong các dự án đường ống dẫn dầu và khí đốt quan trọng khác nhau, bao gồm các đường ống truyền tải đường dài áp suất cao trên bờ, đường ống thu thập và truyền tải khí lưu huỳnh cực cao, đường ống dẫn dầu khí ngoài khơi và các lĩnh vực khác. Dựa trên kinh nghiệm thực tập của tôi và việc thu thập dữ liệu kỹ thuật có liên quan, phần này sẽ trình bày chi tiết về ứng dụng của ống thép composite trong các mỏ dầu khí khác nhau, phân tích các hiệu ứng ứng dụng và các vấn đề hiện có, và cung cấp các tài liệu tham khảo thực tế để thúc đẩy và ứng dụng hơn nữa ống thép composite.

Trong thời gian thực tập tại doanh nghiệp sản xuất vật liệu đường ống dẫn dầu khí, Tôi được biết doanh nghiệp đã cung cấp số lượng lớn ống thép composite hợp kim chống ăn mòn có lớp phủ hoặc lớp lót cho nhiều công trình dầu khí trọng điểm trong và ngoài nước., và đã tích lũy được kinh nghiệm ứng dụng kỹ thuật phong phú. Nhân viên kỹ thuật của doanh nghiệp sẽ xây dựng kế hoạch sản phẩm mục tiêu và quy trình chuẩn bị phù hợp với điều kiện và yêu cầu làm việc khác nhau của từng dự án, đảm bảo rằng hiệu suất của ống thép composite đáp ứng nhu cầu kỹ thuật. Thông qua sự hiểu biết về các dự án này, Tôi hiểu sâu hơn về giá trị ứng dụng và phạm vi ứng dụng của ống thép composite.

Đường ống dẫn dầu và khí đốt đường dài áp suất cao trên đất liền là bộ phận chính của mạng lưới truyền tải dầu và khí đốt của Trung Quốc, thường được sử dụng trong điều kiện áp suất cao, khoảng cách xa và môi trường địa chất phức tạp. Phương tiện vận chuyển thường chứa các thành phần ăn mòn như carbon dioxide, ion hydro sunfua và clorua, và đường ống dễ bị ăn mòn. Cùng một lúc, đường ống cần chịu áp lực trung bình lớn và tải trọng môi trường (như áp lực đất, thay đổi nhiệt độ), vì vậy nó có yêu cầu cao về độ bền và độ dẻo dai của đường ống. Ống thép composite hợp kim chống ăn mòn phủ hoặc lót bên trong có thể đáp ứng tốt các yêu cầu này, và đã trở thành vật liệu đường ống ưa thích cho các dự án truyền tải đường dài áp suất cao trên bờ.

Các ống thép composite được sử dụng trong các đường ống truyền tải đường dài áp suất cao trên bờ chủ yếu là các ống thép composite bọc bên trong được chuẩn bị bằng quá trình hàn bề mặt hoặc bọc nổ, và lớp nền thường sử dụng thép hợp kim thấp Q355 hoặc X80 (cường độ cao và độ dẻo dai tốt), và lớp phủ sử dụng thép không gỉ 316L hoặc Inconel 625 hợp kim gốc niken (Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời). Đường kính danh nghĩa của đường ống thường là 800-1400mm, và độ dày của tường là 12-25mm, có thể đáp ứng các yêu cầu truyền áp suất cao (áp suất ≥10MPa). Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi đã biết về một dự án truyền tải đường dài khí đốt tự nhiên quan trọng trên đất liền ở miền Tây Trung Quốc, sử dụng tổng chiều dài 1200km ống thép composite bọc bên trong được chuẩn bị bằng quá trình hàn bề mặt. Lớp đế của ống thép composite là thép hợp kim thấp X80, và lớp mạ là thép không gỉ 316L (độ dày lớp phủ 3-5mm). Phương tiện vận chuyển chứa 5% carbon dioxide và vết hydro sunfua, và áp suất truyền là 12MPa. Dự án đã đưa vào phục vụ 5 năm, và hoạt động đường ống ổn định. Không ăn mòn, khuyết tật bong tróc hoặc rò rỉ đã được tìm thấy trong việc kiểm tra thường xuyên.

Ưu điểm ứng dụng của ống thép composite trong đường ống truyền tải đường dài áp suất cao trên bờ chủ yếu được thể hiện ở ba khía cạnh: Ngày thứ nhất, lớp nền bằng thép hợp kim thấp đảm bảo độ bền và độ dẻo dai cao của đường ống, có thể chịu áp lực trung bình lớn và tải trọng môi trường, và tránh vỡ đường ống do biến động áp suất hoặc tác động của môi trường; Thứ hai, Lớp phủ hợp kim chống ăn mòn cách ly hiệu quả môi trường ăn mòn khỏi lớp nền, ngăn chặn sự ăn mòn đường ống và kéo dài tuổi thọ của đường ống (tuổi thọ sử dụng có thể đạt hơn 30 năm, đó là 2-3 lần so với ống thép carbon truyền thống có lớp phủ); Ngày thứ ba, so với toàn bộ ống hợp kim chống ăn mòn, ống thép composite có chi phí thấp hơn, có thể làm giảm tổng mức đầu tư của dự án bằng cách 30%-50%, và có lợi ích kinh tế rõ ràng. Ví dụ:, trong dự án truyền tải khí tự nhiên phía Tây nói trên, việc sử dụng ống thép composite bọc bên trong thay vì toàn bộ ống thép không gỉ 316L đã làm giảm vốn đầu tư của dự án khoảng 40%.

tuy nhiên, Ngoài ra còn một số vấn đề trong việc ứng dụng ống thép composite trong đường ống truyền tải đường dài áp suất cao trên bờ: Ngày thứ nhất, Quá trình chuẩn bị hàn bề mặt và ốp chống nổ phức tạp, hiệu quả sản xuất thấp, và khó đáp ứng nhu cầu cấp thiết của các dự án có quy mô lớn; Thứ hai, Việc hàn ống thép composite rất khó khăn. Lớp nền và lớp phủ là những vật liệu khác nhau, và quá trình hàn cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh khuyết tật hàn (chẳng hạn như sự hợp nhất không hoàn chỉnh, vết nứt); Ngày thứ ba, chi phí bảo trì ống thép composite cao. Nếu lớp phủ bị hư hỏng, thật khó để sửa chữa, và cần phải thay thế toàn bộ đoạn đường ống, làm tăng chi phí bảo trì. Trước những vấn đề này, doanh nghiệp nơi tôi thực tập không ngừng tối ưu hóa quy trình chuẩn bị và công nghệ hàn, nâng cao hiệu quả sản xuất, và phát triển một bộ công nghệ sửa chữa ống thép composite trưởng thành, giúp giảm chi phí bảo trì một cách hiệu quả.

Các mỏ khí lưu huỳnh cực cao đề cập đến các mỏ khí có hàm lượng hydro sunfua ≥15% (phần khối lượng), đó là môi trường ăn mòn khắc nghiệt điển hình. Hydro sunfua trong khí tự nhiên có tính ăn mòn cao đối với đường ống, và dễ gây ra hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất (SSC) và vết nứt do hydro gây ra (NÀY) của đường ống, dẫn đến sự cố đường ống đột ngột, mang lại những mối nguy hiểm lớn về an toàn cho việc sản xuất và vận chuyển khí đốt tự nhiên. Vì vậy, các đường ống sử dụng trong các mỏ khí có hàm lượng lưu huỳnh cực cao có yêu cầu cực kỳ cao về khả năng chống ăn mòn, đặc biệt là khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất và nứt do hydro gây ra. Ống thép composite hợp kim chống ăn mòn được bọc hoặc lót bên trong, đặc biệt là những loại có lớp phủ/lót bằng hợp kim gốc niken, có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và có thể chống lại sự ăn mòn của hydro sunfua nồng độ cao một cách hiệu quả, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong các đường ống thu thập và truyền tải khí lưu huỳnh cực cao.

Các ống thép composite được sử dụng trong đường ống thu gom và truyền tải khí lưu huỳnh cực cao chủ yếu là các ống thép composite bọc bên trong được chuẩn bị bằng quá trình hàn bề mặt hoặc phủ nổ, và lớp phủ chủ yếu là Inconel 625 hợp kim gốc niken (vật liệu hợp kim chống ăn mòn tốt nhất trong môi trường có hàm lượng lưu huỳnh cực cao hiện nay). Lớp nền thường sử dụng thép hợp kim thấp Q355, đảm bảo độ bền và khả năng chịu áp lực của đường ống. Đường kính danh nghĩa của đường ống thường là 100-500mm, và độ dày của tường là 8-15mm, thích hợp cho việc thu thập và truyền khí tự nhiên trong các mỏ khí (áp suất 3-8MPa). Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi tham gia công việc phụ trợ sản xuất ống thép composite cho dự án mỏ khí có hàm lượng lưu huỳnh cực cao ở Tứ Xuyên, Trung Quốc. Dự án sử dụng ống thép composite bọc bên trong được chuẩn bị bằng quy trình ốp nổ, lớp nền là thép hợp kim thấp Q355, lớp phủ là Inconel 625 hợp kim gốc niken (độ dày lớp phủ 2-3mm), và tổng chiều dài đường ống là 350km. Hàm lượng hydro sunfua trong môi trường vận chuyển là 18%, và dự án đã đi vào hoạt động 3 năm. Kết quả kiểm tra định kỳ cho thấy đường ống không bị ăn mòn, nứt do ăn mòn ứng suất hoặc khuyết tật nứt do hydro gây ra, và hoạt động an toàn và ổn định.

Ưu điểm cốt lõi của ống thép composite trong ứng dụng đường ống thu gom và truyền tải khí lưu huỳnh cực cao là khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của chúng, đặc biệt là khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất và nứt do hydro gây ra. Inconel 625 Lớp mạ hợp kim gốc niken có khả năng chống ăn mòn hydro sunfua tốt, và có thể ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của các nguyên tử hydro, tránh nứt lớp nền do hydro gây ra. Cùng một lúc, hợp kim gốc niken có độ dẻo dai tốt và có thể chống lại sự ăn mòn do ứng suất trong điều kiện có hàm lượng lưu huỳnh cao và ứng suất cao. Ngoài ra, ống thép composite có độ bền và khả năng chịu áp lực cao, có thể đáp ứng các yêu cầu về áp suất thu thập và truyền tải khí trường. So với các biện pháp chống ăn mòn truyền thống (chẳng hạn như ống thép cacbon có lớp phủ chống ăn mòn), ống thép composite có tuổi thọ dài hơn (Nhiều hơn 25 năm) và tỷ lệ thất bại thấp hơn, có thể làm giảm số lần bảo trì và thay thế đường ống, và đảm bảo việc khai thác mỏ khí liên tục và ổn định..

Vấn đề chính trong việc ứng dụng ống thép composite trong các mỏ khí có hàm lượng lưu huỳnh cực cao là chi phí sản xuất cao và yêu cầu kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt.. Giá của Inconel 625 hợp kim gốc niken rất cao, dẫn đến giá thành sản xuất ống thép composite cao. (chi phí là 2-3 gấp nhiều lần so với ống thép composite có lớp bọc thép không gỉ). Cùng một lúc, Quy trình chuẩn bị ống thép composite cho mỏ khí có hàm lượng lưu huỳnh cực cao rất nghiêm ngặt, và bất kỳ khiếm khuyết chất lượng (chẳng hạn như khoảng cách giao diện, độ dày lớp phủ không đồng đều) sẽ dẫn đến sự cố ăn mòn đường ống. Vì vậy, doanh nghiệp cần kiểm soát chặt chẽ từng khâu của quá trình chuẩn bị, từ lựa chọn nguyên liệu thô đến xử lý sau và kiểm tra, để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi thấy doanh nghiệp đã thành lập đội kiểm soát chất lượng đặc biệt đối với ống thép composite mỏ khí lưu huỳnh cực cao, và áp dụng chế độ kiểm tra đầy đủ cho các liên kết chính, đảm bảo tỷ lệ chất lượng của sản phẩm.

Đường ống dẫn dầu và khí đốt ngoài khơi là một phần quan trọng của hoạt động thăm dò và phát triển dầu khí ngoài khơi, đang phục vụ trong môi trường biển khắc nghiệt. Môi trường biển rất phức tạp, kể cả sự ăn mòn của nước biển, ăn mòn khí quyển biển, ăn mòn sinh vật biển, và đường ống cũng chịu tác động của sóng gió, sự cọ rửa của dòng hải lưu, áp lực đất đáy biển và các tải trọng môi trường khác. Cùng một lúc, phương tiện vận chuyển dầu khí ngoài khơi thường chứa các thành phần ăn mòn như muối, carbon dioxide và hydro sunfua, điều này làm cho đường ống ngoài khơi phải đối mặt với những thách thức ăn mòn nghiêm trọng hơn. Vì vậy, đường ống dẫn dầu khí ngoài khơi có yêu cầu cao về khả năng chống ăn mòn, Độ bền va đập, khả năng chống mỏi và tính toàn vẹn cấu trúc. Ống thép composite hợp kim chống ăn mòn được bọc hoặc lót bên trong có thể đáp ứng các yêu cầu này và đã được sử dụng rộng rãi trong các đường ống thu gom và truyền tải dầu khí ngoài khơi, đường ống dẫn dầu và khí đốt dưới biển và các lĩnh vực khác.

Các ống thép composite được sử dụng trong đường ống dẫn dầu và khí đốt ngoài khơi chủ yếu là các ống thép composite bọc bên trong được chuẩn bị bằng quá trình ốp nổ hoặc bọc cán nóng, và ống thép composite lót được chuẩn bị bằng quá trình giãn nở ống thủy lực. Lớp nền thường sử dụng thép hợp kim thấp cường độ cao (chẳng hạn như X65, X80) với độ bền va đập tốt và khả năng chống mỏi, và lớp phủ / lót sử dụng thép không gỉ 316L hoặc Inconel 625 hợp kim gốc niken có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Đường kính danh nghĩa của đường ống thường là 200-1000mm, và độ dày của tường là 10-20mm, có thể đáp ứng các yêu cầu truyền tải áp suất cao ngoài khơi (áp suất 8-15MPa). Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi tìm hiểu về dự án mỏ dầu ngoài khơi ở Biển Đông, sử dụng tổng chiều dài 800km ống thép composite, bao gồm cả ống thép composite bọc bên trong được chuẩn bị bằng quá trình ốp nổ (được sử dụng cho đường ống truyền tải tàu ngầm) và ống thép composite lót được chế tạo bằng quá trình giãn nở ống thủy lực (được sử dụng cho các đường ống thu thập và truyền tải trên nền tảng). Lớp đế của ống thép composite là thép hợp kim thấp X80, và lớp phủ/lót là thép không gỉ 316L. Đường ống đã được đưa vào sử dụng 4 năm, và hoạt động ổn định. Không ăn mòn, khuyết tật bong tróc hoặc rò rỉ đã được tìm thấy trong việc kiểm tra thường xuyên.

Ưu điểm ứng dụng của ống thép composite trong đường ống dẫn dầu và khí đốt ngoài khơi chủ yếu được thể hiện ở bốn khía cạnh: Ngày thứ nhất, lớp phủ/lót hợp kim chống ăn mòn có thể chống ăn mòn nước biển một cách hiệu quả, ăn mòn khí quyển biển và ăn mòn sinh vật biển, và ngăn chặn đường ống bị ăn mòn và hư hỏng; Thứ hai, lớp nền bằng thép hợp kim thấp cường độ cao có độ bền va đập tốt và chống mỏi, có thể chống lại tác động của sóng gió, sự cọ rửa của dòng hải lưu và các tải trọng môi trường khác, và tránh vỡ đường ống do hư hỏng do mỏi; Ngày thứ ba, ống thép composite có tính toàn vẹn kết cấu cao và độ đồng tâm tốt, thuận tiện cho việc lắp đặt và hàn đường ống ngoài khơi; Thứ tư, so với toàn bộ ống hợp kim chống ăn mòn, ống thép composite có chi phí thấp hơn và trọng lượng nhẹ hơn, có thể giảm chi phí vận chuyển và lắp đặt đường ống ngoài khơi (Chi phí vận chuyển và lắp đặt ra nước ngoài rất cao, và giảm trọng lượng của đường ống có thể làm giảm đáng kể chi phí lắp đặt). Ví dụ:, trong dự án mỏ dầu ngoài khơi Biển Đông nói trên, việc sử dụng ống thép composite thay vì toàn bộ ống thép không gỉ giúp giảm chi phí vận chuyển và lắp đặt khoảng 35%.

tuy nhiên, Việc ứng dụng ống thép composite trong đường ống dẫn dầu khí ngoài khơi cũng gặp một số thách thức: Ngày thứ nhất, môi trường biển rất khắc nghiệt, và đường ống bị ngâm nước lâu ngày và chịu tác động của sóng gió, có yêu cầu cao về hiệu suất liên kết của ống thép composite. Nếu hiệu suất liên kết kém, lớp phủ/lót sẽ bong ra khỏi lớp nền, dẫn đến sự cố ăn mòn đường ống; Thứ hai, việc lắp đặt và bảo trì đường ống ngoài khơi rất khó khăn, và chi phí cao. Khi ống thép composite bị hư hỏng, thật khó để sửa chữa, và cần thiết phải sử dụng các thiết bị khai thác biển chuyên nghiệp, làm tăng chi phí bảo trì; Ngày thứ ba, sự ăn mòn sinh vật biển là khó tránh. Mặc dù lớp phủ/lót hợp kim chống ăn mòn có khả năng chống ăn mòn tốt, một số sinh vật biển (chẳng hạn như hàu) sẽ bám vào bề mặt của đường ống, dẫn đến ăn mòn cục bộ. Trước những vấn đề này, doanh nghiệp nơi tôi thực tập đang phát triển ống thép composite có chức năng chống sinh vật biển, và tối ưu hóa quá trình liên kết để nâng cao độ bền liên kết của ống thép composite, để thích ứng với môi trường biển khắc nghiệt.

Thông qua thực tiễn ứng dụng ống thép composite hợp kim chống ăn mòn phủ hoặc lót bên trong ở các mỏ dầu khí khác nhau, Có thể thấy rằng ống thép composite có ưu điểm rõ ràng về khả năng chống ăn mòn, sức mạnh, độ dẻo dai và nền kinh tế, và có thể thích ứng tốt với điều kiện làm việc khắc nghiệt của ngành dầu khí. Hiệu quả ứng dụng là đáng chú ý, chủ yếu phản ánh ở các khía cạnh sau: Ngày thứ nhất, tuổi thọ của đường ống được kéo dài đáng kể, có thể đạt được nhiều hơn 25-30 năm, đó là 2-3 lần so với ống thép carbon truyền thống có lớp phủ; Thứ hai, tỷ lệ thất bại của đường ống giảm đáng kể, tránh thiệt hại kinh tế và nguy cơ an toàn do ăn mòn đường ống gây ra, bong tróc và rò rỉ; Ngày thứ ba, lợi ích kinh tế toàn diện là tốt. Mặc dù mức đầu tư ban đầu của ống thép composite cao hơn so với đường ống truyền thống, tuổi thọ dài và chi phí bảo trì thấp làm cho lợi ích kinh tế toàn diện của ống thép composite tốt hơn so với đường ống truyền thống; Thứ tư, phạm vi ứng dụng rộng, có thể áp dụng trên bờ, ngoài khơi, lưu huỳnh cực cao và các môi trường khắc nghiệt khác, và có thể đáp ứng các yêu cầu về thông số kỹ thuật và mức áp suất khác nhau của đường ống.

Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi nhận thức sâu sắc rằng việc ứng dụng kỹ thuật ống thép composite có liên quan chặt chẽ đến quá trình chuẩn bị, chất lượng sản phẩm và thiết kế kỹ thuật. Chỉ bằng cách chọn quy trình chuẩn bị phù hợp theo điều kiện làm việc kỹ thuật, kiểm soát chặt chẽ chất lượng sản phẩm, và thực hiện thiết kế và lắp đặt kỹ thuật khoa học, hiệu suất tuyệt vời của ống thép composite có thể được phát huy. Ví dụ:, ở các mỏ khí có hàm lượng lưu huỳnh cực cao, cần lựa chọn quy trình ốp chống nổ có độ bền liên kết cao và Inconel 625 lớp phủ hợp kim gốc niken; trong các đường ống truyền tải đường dài trên bờ, Có thể lựa chọn quy trình hàn bề mặt với chi phí tương đối thấp và lớp phủ thép không gỉ 316L; trong đường ống ngoài khơi, cần lựa chọn ống thép composite có khả năng liên kết tốt và chịu va đập tốt.

Cùng một lúc, vẫn còn một số vấn đề trong việc ứng dụng kỹ thuật ống thép composite, như chi phí sản xuất cao (đặc biệt là ống thép composite hợp kim niken), quá trình chuẩn bị phức tạp, hàn và bảo trì khó khăn, vv. Những vấn đề này hạn chế việc thúc đẩy và ứng dụng hơn nữa ống thép composite. Vì vậy, cần phải tối ưu hóa hơn nữa quá trình chuẩn bị, giảm chi phí sản xuất, cải tiến công nghệ hàn và bảo trì, và phát triển hiệu suất cao mới, vật liệu ống thép composite giá rẻ, nhằm mở rộng phạm vi ứng dụng của ống thép composite trong ngành dầu khí.

Với việc Trung Quốc không ngừng thăm dò và phát triển dầu khí ở vùng biển sâu, vùng có tầng sâu và hàm lượng lưu huỳnh cao, mức độ khắc nghiệt của điều kiện vận hành đường ống ngày càng tăng, và yêu cầu về hiệu suất của vật liệu đường ống dẫn dầu khí cũng ngày càng cao hơn. Cùng một lúc, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học vật liệu, công nghệ sản xuất và công nghệ thử nghiệm, Ống thép composite hợp kim chống ăn mòn được bọc hoặc lót bên trong, như hiệu suất cao, vật liệu đường ống tiết kiệm và thân thiện với môi trường, đang đứng trước những cơ hội và thách thức phát triển mới. Căn cứ vào trình độ kỹ thuật hiện tại, thực hành ứng dụng kỹ thuật và kinh nghiệm thực tập của tôi, Phần này sẽ thảo luận về xu hướng phát triển và triển vọng của ống thép composite hợp kim chống ăn mòn có lớp phủ hoặc lớp lót bên trong, tập trung vào xu hướng phát triển của công nghệ pha chế, nghiên cứu và phát triển vật liệu, tối ưu hóa hiệu suất và phát triển thông minh, và mong chờ triển vọng ứng dụng của ống thép composite trong ngành dầu khí.

Công nghệ chuẩn bị ống thép composite hợp kim chống ăn mòn có lớp phủ hoặc lớp lót bên trong là yếu tố cốt lõi ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, hiệu quả sản xuất và chi phí sản xuất. Hiện tại, công nghệ chuẩn bị chính (Phun nhiệt, hàn bề mặt, tấm ốp chống nổ, tấm ốp cán nóng, mở rộng đường ống, vv) có những ưu điểm và nhược điểm riêng. trong tương lai, xu hướng phát triển của công nghệ pha chế sẽ tập trung vào hiệu quả cao, chi phí thấp, chất lượng cao và bảo vệ môi trường, và sẽ tiếp tục tối ưu hóa công nghệ hiện có và phát triển các công nghệ chuẩn bị mới.

Xu hướng phát triển đầu tiên là tự động hóa và thông minh hóa công nghệ pha chế hiện có. Hiện tại, một số quy trình chuẩn bị (chẳng hạn như phun nhiệt, hàn bề mặt) vẫn dựa vào thao tác thủ công, có hiệu quả sản xuất thấp, cường độ lao động lớn và chất lượng sản phẩm không ổn định. trong tương lai, với sự phát triển của tự động hóa công nghiệp và công nghệ thông minh, công nghệ chuẩn bị hiện có sẽ dần dần hiện thực hóa hoàn toàn tự động hóa và thông minh. Ví dụ:, Quá trình phun nhiệt sẽ áp dụng hệ thống điều khiển súng phun thông minh, có thể tự động điều chỉnh nhiệt độ ngọn lửa, khoảng cách phun, tốc độ nạp bột và các thông số khác theo kích thước của ống thép cơ bản và yêu cầu của lớp phủ, đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của lớp phủ; Quá trình hàn bề mặt sẽ áp dụng công nghệ hàn tự động bằng robot, có thể cải thiện hiệu quả hàn và chất lượng hàn, giảm lỗi vận hành thủ công, và hiện thực hóa việc sản xuất liên tục ống thép composite đường kính lớn. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi thấy doanh nghiệp đang muốn giới thiệu thiết bị hàn bề mặt tự động bằng robot, có thể cải thiện hiệu quả sản xuất nhiều hơn 50% và giảm tỷ lệ lỗi sản phẩm nhiều hơn 30% so với hàn bề mặt thủ công.

Xu hướng phát triển thứ hai là tối ưu hóa và tích hợp các công nghệ bào chế hiện có. Các công nghệ chuẩn bị hiện tại có những hạn chế riêng. Ví dụ:, quá trình phun nhiệt có độ bền liên kết thấp, quá trình ốp chống nổ rất nguy hiểm và có chi phí cao, và quy trình ốp cán nóng có phạm vi áp dụng hẹp. trong tương lai, doanh nghiệp sẽ tích hợp lợi thế của các công nghệ chuẩn bị khác nhau để phát triển các công nghệ chuẩn bị composite mới. Ví dụ:, sự kết hợp của quá trình phun nhiệt và hàn bề mặt: Ngày thứ nhất, sử dụng phương pháp phun nhiệt để chuẩn bị lớp phủ hợp kim mỏng chống ăn mòn (như lớp dưới cùng), và sau đó sử dụng phương pháp hàn bề mặt để chuẩn bị lớp phủ dày (như lớp làm việc). Sự kết hợp này không chỉ có thể cải thiện độ bền liên kết của lớp phủ, mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí sản xuất; sự kết hợp giữa tấm ốp cán nóng và quá trình giãn nở ống thủy lực: Ngày thứ nhất, sử dụng tấm ốp cán nóng để chuẩn bị phôi composite, sau đó sử dụng ống giãn nở thủy lực để cải thiện độ kín liên kết giữa lớp nền và lớp ốp, đảm bảo chất lượng sản phẩm. Trong thời gian thực tập của tôi, thạc sĩ kỹ thuật cho biết doanh nghiệp đang nghiên cứu kết hợp phun nhiệt và hàn bề mặt, và đã đạt được những kết quả bước đầu. Ống thép composite được điều chế bằng công nghệ này vừa có độ bền liên kết cao vừa mang lại hiệu quả sản xuất cao.

Xu hướng phát triển thứ ba là phát triển các công nghệ bào chế mới thân thiện với môi trường. Hiện tại, một số quy trình chuẩn bị (chẳng hạn như tấm ốp chống nổ, Phun nhiệt) sẽ tạo ra tiếng ồn, bụi và khí độc hại trong quá trình sản xuất, sẽ gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe của người vận hành. trong tương lai, với việc cải thiện các yêu cầu bảo vệ môi trường, sự phát triển của các công nghệ chuẩn bị mới thân thiện với môi trường sẽ trở thành một hướng quan trọng. Ví dụ:, sự phát triển của tiếng ồn thấp, công nghệ ốp ít bụi nổ, sử dụng chất nổ và thiết bị loại bỏ bụi thân thiện với môi trường để giảm ô nhiễm môi trường; sự phát triển của công nghệ phun nhiệt chân không, có thể tránh được quá trình oxy hóa của lớp phủ trong quá trình phun, nâng cao chất lượng sản phẩm, và giảm phát thải khí độc hại. Ngoài ra, sự phát triển của công nghệ chuẩn bị tiết kiệm năng lượng (chẳng hạn như công nghệ ốp cán nóng tiêu thụ năng lượng thấp) cũng sẽ trở thành một xu hướng quan trọng, có thể giảm tiêu thụ năng lượng và chi phí sản xuất.

Chất liệu của ống thép composite hợp kim chống ăn mòn phủ hoặc lót bên trong quyết định trực tiếp đến hiệu suất của sản phẩm. Hiện tại, vật liệu lớp cơ sở chủ yếu là thép cacbon/thép hợp kim thấp, và vật liệu lớp phủ/lót chủ yếu là thép không gỉ và hợp kim gốc niken. trong tương lai, với điều kiện làm việc ngày càng khắc nghiệt của đường ống dẫn dầu khí và sự phát triển không ngừng của khoa học vật liệu, nghiên cứu và phát triển vật liệu ống thép composite sẽ tập trung vào hiệu suất cao, chi phí thấp và đa chức năng, và sẽ phát triển các vật liệu lớp nền và lớp phủ/lót hiệu suất cao mới.

Xu hướng phát triển đầu tiên là nghiên cứu phát triển các sản phẩm cường độ cao, vật liệu lớp nền có độ bền cao. Với sự gia tăng áp suất truyền dầu khí và việc mở rộng khoảng cách truyền tải, yêu cầu về độ bền và độ dẻo dai của lớp đế ống thép composite ngày càng cao. Hiện tại, vật liệu lớp nền chủ yếu là Q355, Thép hợp kim thấp X80. trong tương lai, nghiên cứu và phát triển thép hợp kim thấp cường độ cao (chẳng hạn như X90, X100) với sức mạnh và độ dẻo dai cao hơn sẽ trở thành tâm điểm. Thép hợp kim thấp X90 và X100 có cường độ chảy và độ bền kéo cao hơn, có thể làm giảm độ dày thành của ống thép composite dưới cùng áp suất truyền, giảm trọng lượng của đường ống, và giảm chi phí vận chuyển và lắp đặt. Cùng một lúc, độ dẻo dai cao của các vật liệu này có thể cải thiện hiệu suất chống va đập và chống mỏi của đường ống, thích ứng với tải trọng môi trường phức tạp. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi được biết doanh nghiệp đang hợp tác với các trường đại học nghiên cứu ống thép composite lớp nền thép hợp kim thấp X90, và đã chuẩn bị các mẫu lô nhỏ, đã vượt qua bài kiểm tra hiệu suất và đáp ứng các yêu cầu về truyền áp suất cao.

Xu hướng phát triển thứ hai là nghiên cứu phát triển các sản phẩm giá rẻ, vật liệu lớp phủ/lót có khả năng chống ăn mòn cao. Hiện tại, vật liệu lớp phủ/lót có khả năng chống ăn mòn cao (chẳng hạn như Inconel 625 hợp kim gốc niken) có giá cao, dẫn đến giá thành sản xuất ống thép composite cao, hạn chế ứng dụng rộng rãi của họ. trong tương lai, nghiên cứu và phát triển chi phí thấp, vật liệu hợp kim có khả năng chống ăn mòn cao sẽ trở thành một hướng quan trọng. Ví dụ:, nghiên cứu và phát triển thép không gỉ có hàm lượng niken thấp (như 2205 thép không gỉ) và hợp kim chống ăn mòn composite (chẳng hạn như vật liệu composite hợp kim thép không gỉ-niken) có thể làm giảm hàm lượng kim loại quý (chẳng hạn như niken, molypden) trên tiền đề đảm bảo khả năng chống ăn mòn, do đó giảm chi phí vật liệu. 2205 thép không gỉ song có cả cấu trúc austenit và ferritic, có khả năng chống ăn mòn tốt (gần bằng thép không gỉ 316L) và sức mạnh cao, và chi phí là 20%-30% thấp hơn thép không gỉ 316L. Hiện tại, doanh nghiệp nơi tôi thực tập đã bắt đầu sử dụng 2205 thép không gỉ song làm vật liệu lớp phủ/lót cho một số dự án môi trường ăn mòn trung bình, và hiệu quả ứng dụng là tốt.

Xu hướng phát triển thứ ba là nghiên cứu phát triển vật liệu composite đa chức năng. trong tương lai, ống thép composite sẽ không chỉ có khả năng chống ăn mòn và độ bền cao, mà còn phát triển theo hướng đa chức năng, chẳng hạn như sự gắn kết chống sinh vật biển, chống mệt mỏi, chống nhiệt độ cao và các chức năng khác. Ví dụ:, bổ sung chất chống bám bẩn vào lớp phủ/lót hợp kim chống ăn mòn để ngăn sinh vật biển bám vào bề mặt đường ống, giảm ăn mòn cục bộ; thêm các nguyên tố đất hiếm vào vật liệu lớp nền để cải thiện hiệu suất chống mỏi của đường ống, kéo dài tuổi thọ của đường ống trong môi trường tải xen kẽ; phát triển vật liệu hợp kim chống ăn mòn ở nhiệt độ cao (chẳng hạn như hợp kim Hastelloy) để thích ứng với điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao của truyền dẫn dầu và khí lớp sâu (nhiệt độ ≥150oC). Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi được biết doanh nghiệp đang nghiên cứu ống thép composite chống sinh vật biển, và đã bổ sung thêm thành phần chống bám bẩn đặc biệt cho lớp mạ inox 316L, có thể ngăn chặn hiệu quả sự bám dính của hàu và các sinh vật biển khác.

Với yêu cầu ngày càng cao của ngành dầu khí về độ an toàn và độ tin cậy của đường ống, tối ưu hóa hiệu suất của ống thép composite hợp kim chống ăn mòn phủ hoặc lót bên trong và phát hiện thông minh chất lượng sản phẩm sẽ trở thành xu hướng phát triển quan trọng. Việc tối ưu hóa hiệu suất sẽ tập trung vào việc cải thiện hiệu suất liên kết, khả năng chống ăn mòn và tính toàn vẹn cấu trúc của ống thép composite, trong khi phát hiện thông minh sẽ tập trung vào việc cải thiện hiệu quả phát hiện, độ chính xác và không phá hủy, thực hiện kiểm soát chất lượng toàn bộ quá trình của ống thép composite.

Về mặt tối ưu hóa hiệu suất, trọng tâm đầu tiên là cải thiện hiệu suất liên kết giữa lớp nền và lớp phủ/lót. Hiệu suất liên kết là chìa khóa để đảm bảo hiệu suất tổng thể của ống thép composite. trong tương lai, thông qua việc tối ưu hóa công nghệ tiền xử lý, Kiểm soát thông số quá trình và công nghệ xử lý sau, độ bền liên kết và tính toàn vẹn liên kết của ống thép composite sẽ được cải thiện hơn nữa. Ví dụ:, tối ưu hóa quá trình tiền xử lý phun cát, điều chỉnh áp suất phun cát và kích thước hạt cát để cải thiện độ nhám và độ sạch của bề mặt lớp nền, tăng cường lực liên kết giữa lớp nền và lớp phủ/lót; tối ưu hóa các thông số quá trình hàn bề mặt và phủ chống nổ, điều chỉnh dòng hàn, tốc độ nổ và các thông số khác để tạo thành giao diện liên kết dày đặc và liên tục hơn; phát triển các công nghệ mới sau xử lý (chẳng hạn như công nghệ nấu chảy lại bằng laser), có thể làm tan chảy giao diện liên kết, loại bỏ lỗi giao diện (chẳng hạn như những khoảng trống, lớp oxit), và cải thiện sức mạnh liên kết. Trong thời gian thực tập của tôi, Nhân viên kỹ thuật sử dụng công nghệ nung chảy lại bằng laser để xử lý bề mặt liên kết của ống thép composite được chuẩn bị bằng quy trình phun nhiệt, và độ bền liên kết cắt được cải thiện hơn 40%.

Trọng tâm thứ hai của việc tối ưu hóa hiệu suất là cải thiện khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ của ống thép composite. Trên cơ sở phát triển vật liệu chống ăn mòn mới, khả năng chống ăn mòn của ống thép composite sẽ được cải thiện hơn nữa thông qua công nghệ sửa đổi bề mặt và các biện pháp chống ăn mòn. Ví dụ:, áp dụng công nghệ làm cứng bề mặt bằng laser để cải thiện độ cứng và khả năng chống ăn mòn của bề mặt lớp phủ/lót, tăng cường khả năng chống mài mòn và ăn mòn của thành trong của đường ống; áp dụng một lớp phủ chống ăn mòn đặc biệt trên bề mặt của lớp phủ/lót (chẳng hạn như lớp phủ PTFE), có thể tạo thành một hệ thống bảo vệ chống ăn mòn kép với lớp phủ / lót hợp kim chống ăn mòn, cải thiện hơn nữa khả năng chống ăn mòn của đường ống; tối ưu hóa cấu trúc của lớp phủ/lót, áp dụng cấu trúc hỗn hợp gradient (khả năng chống ăn mòn của lớp phủ/lót tăng dần từ lớp nền lên bề mặt), không chỉ có thể đảm bảo hiệu suất liên kết với lớp nền, mà còn cải thiện khả năng chống ăn mòn của bề mặt. Ví dụ:, lớp phủ composite gradient với “lớp bên trong bằng thép không gỉ có hàm lượng niken thấp + lớp ngoài bằng thép không gỉ niken cao” có thể giảm chi phí trong khi vẫn đảm bảo khả năng chống ăn mòn bề mặt.

Trọng tâm thứ ba của tối ưu hóa hiệu suất là cải thiện tính toàn vẹn cấu trúc và độ chính xác kích thước của ống thép composite. Thông qua việc tối ưu hóa quá trình chuẩn bị và cải tiến thiết bị sản xuất, độ dày đồng đều, độ đồng tâm và độ chính xác kích thước của ống thép composite sẽ được cải thiện hơn nữa, tránh các khuyết tật về cấu trúc như độ dày không đồng đều, độ lệch tâm và vết nứt bên trong. Ví dụ:, áp dụng thiết bị cán tự động và hệ thống điều khiển thông minh để cải thiện độ đồng đều về độ dày của ống thép composite cán nóng; áp dụng thiết bị chèn có độ chính xác cao và hệ thống phát hiện độ đồng tâm để cải thiện độ đồng tâm của ống thép composite lót; phát triển công nghệ phát hiện khuyết tật trực tuyến để phát hiện các khuyết tật cấu trúc của ống thép composite theo thời gian thực trong quá trình chuẩn bị, và loại bỏ những khiếm khuyết kịp thời.

Về khả năng phát hiện thông minh, xu hướng phát triển đầu tiên là trí tuệ và tự động hóa của thiết bị phát hiện. Hiện tại, một số phương pháp phát hiện (chẳng hạn như phát hiện lỗ hổng siêu âm thủ công) có hiệu quả phát hiện thấp và cường độ lao động cao, và dễ bị ảnh hưởng bởi yếu tố con người. trong tương lai, với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn và công nghệ Internet of Things, thiết bị phát hiện ống thép composite sẽ dần hiện thực hóa trí thông minh và tự động hóa. Ví dụ:, phát triển thiết bị phát hiện khuyết tật siêu âm thông minh với chức năng nhận dạng trí tuệ nhân tạo, có thể tự động quét ống thép composite, xác định loại, kích thước và vị trí của khuyết tật, và tự động tạo báo cáo phát hiện, nâng cao hiệu quả phát hiện và độ chính xác; áp dụng công nghệ phát hiện thời gian thực trực tuyến, lắp đặt cảm biến phát hiện trên dây chuyền sản xuất, phát hiện độ dày của lớp phủ/lót, hiệu suất liên kết và các khuyết tật cấu trúc của ống thép composite trong thời gian thực trong quá trình chuẩn bị, thực hiện kiểm soát chất lượng toàn bộ quá trình. Trong thời gian thực tập của tôi, Tôi thấy doanh nghiệp đang muốn giới thiệu thiết bị phát hiện khuyết tật siêu âm thông minh, có thể cải thiện hiệu quả phát hiện nhiều hơn 60% và giảm tỷ lệ phát hiện bị bỏ sót hơn 25% so với phát hiện thủ công.

Xu hướng phát triển thứ hai của phát hiện thông minh là tích hợp và kết nối mạng công nghệ phát hiện. trong tương lai, việc phát hiện ống thép composite sẽ không còn là một phương pháp phát hiện duy nhất, nhưng sẽ tích hợp nhiều phương pháp phát hiện (chẳng hạn như phát hiện lỗ hổng siêu âm, phát hiện khuyết tật bằng ảnh phóng xạ, quan sát kim loại) để hình thành một hệ thống phát hiện toàn diện, có thể đánh giá toàn diện chất lượng sản phẩm. Cùng một lúc, thông qua mạng lưới các thiết bị phát hiện, dữ liệu phát hiện ống thép composite có thể được truyền tới nền tảng đám mây trong thời gian thực, thực hiện việc chia sẻ và phân tích dữ liệu phát hiện. Nhân viên kỹ thuật có thể giám sát chất lượng sản phẩm theo thời gian thực thông qua nền tảng đám mây, và điều chỉnh quá trình chuẩn bị kịp thời theo dữ liệu phát hiện, đảm bảo sự ổn định về chất lượng sản phẩm. Ngoài ra, dữ liệu phát hiện có thể được sử dụng để theo dõi chất lượng, có thể nhanh chóng tìm ra nguyên nhân của các khiếm khuyết về chất lượng và thực hiện các biện pháp cải tiến có mục tiêu.

Xu hướng phát triển thứ ba của phát hiện thông minh là phát hiện chính xác và không phá hủy các khuyết tật vi mô. Với yêu cầu ngày càng cao của ngành dầu khí về an toàn đường ống, việc phát hiện các khuyết tật vi mô (chẳng hạn như các vết nứt nhỏ, những khoảng trống nhỏ) Ống thép composite sẽ ngày càng trở nên quan trọng. trong tương lai, công nghệ phát hiện không phá hủy mới (chẳng hạn như phát hiện siêu âm laser, phát hiện terahertz) sẽ được phát triển và áp dụng, có độ chính xác phát hiện cao hơn và có thể phát hiện các khuyết tật vi mô có kích thước nhỏ hơn 0,1mm. Những công nghệ này không chỉ có thể phát hiện các khuyết tật vi mô bề mặt và bên trong của ống thép composite, nhưng cũng tránh làm hỏng mẫu, thực hiện việc phát hiện không phá hủy và chính xác chất lượng sản phẩm. Trong thời gian thực tập của tôi, người chủ thử nghiệm nói với tôi rằng công nghệ phát hiện siêu âm bằng laser có triển vọng ứng dụng rộng rãi, có thể phát hiện hiệu quả các vết nứt nhỏ tại giao diện liên kết của ống thép composite, và đã được sử dụng trong phát hiện sản phẩm lô nhỏ.

Tóm lại, ống thép composite hợp kim chống ăn mòn có lớp phủ hoặc lớp lót bên trong sẽ phát triển theo hướng đạt hiệu quả cao, chi phí thấp, hiệu suất cao, đa chức năng và trí tuệ trong tương lai. Với sự tối ưu hóa liên tục của công nghệ chuẩn bị, sự phát triển không ngừng của các vật liệu mới và sự cải tiến liên tục của công nghệ phát hiện thông minh, hiệu suất của ống thép composite sẽ được cải thiện hơn nữa, chi phí sản xuất sẽ tiếp tục giảm, và phạm vi ứng dụng sẽ được mở rộng hơn nữa. Người ta tin rằng trong tương lai, Ống thép composite sẽ trở thành vật liệu đường ống chính trong ngành dầu khí, cung cấp sự đảm bảo chắc chắn cho sự an toàn, ngành dầu khí phát triển ổn định, hiệu quả.