EN
Metale żelazne: siła i charakter ciężkoobciążonych zastosowań w obróbce i wytwarzaniu rur
Stale węglowe i niskostopowe: standard w przemyśle naftowym i gazowniczym oraz w energetyce
Stale P91 oraz wysokotemperaturowe stopy odpornościowe na pełzanie do obróbki i wytwarzania rur
Stale ferrytyczne i duplex
Podczas przetwarzania rur w obecności bardziej agresywnych ośrodków, takich jak chlorki, kwasy organiczne czy woda morska, pierwiastki takie jak chrom i molibden w stalach nierdzewnych, stalach duplex oraz superduplex umożliwiają szybkie tworzenie się i – jak donoszą raporty – samoistne regenerowanie się warstwy pasywnej chroniącej przed korozją punktową i szczelinową. W szczególności stale duplex, które łączą odporność mikrostruktury austenitycznej z wytrzymałością mikrostruktury ferrytycznej, charakteryzują się znacznie niższą podatnością – nawet o 65% – na naprężeniową korozję pękaniową wywoływaną chlorkami (SCC), co potwierdzają najnowsze badania terenowe zgodne ze standardami NACE, w porównaniu ze stalą nierdzewną 316L. Zrównoważona, dwufazowa mikrostruktura tych stali zapewnia również wyższą granicę plastyczności oraz lepszą spawalność, dzięki czemu stale duplex stanowią doskonały wybór do wykonania połączeń o wysokiej niezawodności w elektrowniach odzysku wody morskiej, na platformach morskich oraz w liniach transportu chemicznego. Poszczególne gatunki są dobierane w zależności od stopnia agresywności środowiska: stal 316L może być stosowana w umiarkowanie chlorkowych warunkach eksploatacyjnych, natomiast stopy superduplex mogą zastąpić drogie powłoki ochronne i środki konserwujące w środowiskach o wysokiej zawartości chlorków, przekraczającej 30 000 ppm.
Stopy superwytrzymałych na bazie niklu i tytanu do zastosowań w agresywnych środowiskach chemicznych oraz w wodzie morskiej
W najbardziej korozyjnych warunkach i przy najwyższych temperaturach wybór materiałów obejmuje stopy niklu o wysokiej wytrzymałości oraz tytan. Takie warunki mogą wystąpić np. podczas transportu kwasu siarkowego, w przypadku głębokomorskich rurociągów wznoszących się z dna morskiego lub podczas ekstrakcji kwaśnej ropy naftowej. Przykładem superstopu niklu jest Inconel 625 lub nawet Hastelloy C-276. Te same warunki wymagają również zastosowania tytanu; przykładem są gatunki tytanu Grade 2 i Grade 7. W odniesieniu do stężonego kwasu siarkowego stop Hastelloy C-276 zachowuje ponad 95% swojej odporności na korozję. Woda morska powoduje wiele rodzajów korozji, takich jak korozja punktowa i korozja szczelinowa, uznawane za najbardziej agresywne. Z tego powodu trudno zaprojektować materiały, które mogłyby przez długi czas wytrzymać działanie korozji. Tlenek tytanu powstający w wodzie morskiej wyjątkowo skutecznie zapobiega korozji i pozostaje zrównoważoną opcją – przykładem może być 40-letni okres eksploatacji tytanu w systemach chłodzenia. Inconel 625 jest preferowany względem innych materiałów pod względem odporności na pękanie spowodowane naprężeniem siarczkowym w strumieniach węglowodorów. Dlatego też superstopy niklu oraz tytan wspierają osiągnięcie silnej, całkowitej wartości posiadania (TCO), zapewniając jednocześnie nieprzerwaną pracę systemów kluczowych dla realizacji misji.
Opłacalna obróbka rur niskociśnieniowych z wykorzystaniem rur polimerowych i niemetalicznych
HDPE, PVC, CPVC i PEX: Jaki jest optymalny kompromis między kosztem, wydajnością montażu a niezgodnością chemiczną
W przypadku obróbki i produkcji rur niskociśnieniowych, niekrytycznych – w szczególności do zaopatrzenia miast w wodę, nawadniania oraz odprowadzania ścieków chemicznych – materiały polimerowe zapewniają znaczne korzyści ekonomiczne oraz korzyści logistyczne. Rury HDPE, PVC, CPVC oraz PEX to lekkie, odporno na korozję rozwiązania systemów rurociągów. Nie wymagają one również gwintowania ani spawania, dzięki czemu oszczędność czasu i kosztów robocizny przy montażu może sięgać nawet 40% w porównaniu z systemami metalowymi. Rury HDPE są najbardziej odpowiednie do systemów dystrybucji gazu i wody oraz do zakopywanych systemów dystrybucji gazu i wody. HDPE charakteryzuje się dużą giętkością oraz pozwala na wykonanie bezszwowych złączy metodą zgrzewania stopniowego. Rury PVC cechują się dobrą odpornością na kwasy i zasady. CPVC wykazuje dobrą odporność i może wytrzymać temperaturę wody przekraczającą 200 °F (ok. 93 °C). Rury PEX charakteryzują się dobrą giętkością i są idealne do zastosowań w instalacjach sanitarnej. Jednak wszystkie te materiały mają pewne ograniczenia. Na przykład PVC staje się kruchy w temperaturach poniżej zera, a CPVC ulega degradacji pod wpływem promieniowania UV po dłuższym narażeniu na działanie światła słonecznego. Kwestie obniżenia wartości dopuszczalnych parametrów roboczych (ciśnienia i temperatury) są również kluczowe przy wyborze materiału rur. Dlatego też wybór giętkich materiałów rur powinien uwzględniać ich odporność chemiczną.
Zastosowanie projektowania i inżynierii w strukturze przetwarzania rur
Metodyczne i systematyczne podejście jest niezbędne przy dobieraniu materiału do wykonywania rurociągów. W przypadku transportu cieczy rury muszą wytrzymać parującą, tłustą i kwasową ściekową wodę pochodzącą od rafinerii. Jest to najbardziej podstawowy wymóg zapewniający nieprzerwany przepływ oraz zachowanie integralności przesyłanych produktów. Norma ASME B31.3 określa konieczność utrzymania oczekiwanej ciśnienia roboczego oraz warunków eksploatacyjnych. Oznacza to, że ciśnienie w rurach nie może przekraczać o więcej niż 30% oczekiwanego ciśnienia roboczego, a temperatura nie może być wyższa niż 400 °C. Stal P91 mieści się w tym zakresie. Warunki eksploatacyjne obejmują również temperaturę przepływającej cieczy oraz wpływ wiatru. Urządzenia powinny być odporno na korozję oraz kompatybilne z przesyłanymi cieczami. Stopy wysokiej klasy, choć droższe, są opłacalnym inwestycją. Wiele stopów stosowanych w rurociągach odpornych na korozję wymienia się miejscami z kołnierzami. Wynika z tego, że im większy przepływ cieczy, tym bardziej opłacalne staje się dane urządzenie. Zapewnia ono gładkie przebieganie procesów oraz stabilność finansową. Zintegrowanie tych kryteriów pozwala podejmować solidne decyzje, które zwiększają bezpieczeństwo, zapewniają płynniejszą i bardziej niezawodną pracę oraz generują większe oszczędności w zakresie konstrukcji rurociągów.
Często zadawane pytania
Jakie są zalety stali węglowej i niskostopowej?
Stal węglowa i niskostopowa oferuje wiele zalet. Charakteryzuje się bardzo dobrym stosunkiem wytrzymałości do kosztu. Może być stosowana przy budowie rurociągów do przemysłu energetycznego oraz przemysłu naftowego i gazowniczego. Posiada również bardzo dobrą odporność na ekstremalne temperatury oraz na środowiska korozyjne („kwaśne”).
Dlaczego te stopy są stosowane w warunkach korozyjnych?
Ponieważ stopy takie jak stali dwufazowe (duplex) i stali nierdzewne charakteryzują się wyższą odpornością na korozję, ponieważ w procesie korozyjnym tworzy się na nich ochronna warstwa tlenkowa, co czyni je idealnym wyborem do zastosowań w obecności chlorków, kwasów organicznych, a nawet wody morskiej.
Jak polimery porównują się do metali pod względem produkcji rur?
Materiały takie jak HDPE, PVC, CPVC i PEX posiadają szereg zalet w porównaniu do metali, np. są lekkie i odporne na korozję, co zapewnia ogromne korzyści ekonomiczne i logistyczne, szczególnie przy uwzględnieniu faktu, że takie rury są układane w aplikacjach niskociśnieniowych i niestanowiących krytycznego zagrożenia.