Besiūliai ir suvirinti vamzdžiai: išsamus vadovas naftos ir dujų pramonei

Plieniniai vamzdžiai yra naftos ir dujų pramonės pagrindas, jie naudojami visuose etapuose – nuo ​​gavybos iki perdirbimo iki transportavimo.

Norint užtikrinti saugią, efektyvią ir patikimą veiklą, labai svarbu pasirinkti tinkamą vamzdžio tipą.

Thedvi pagrindinės plieninių vamzdžių kategorijos yra besiūliai ir suvirinti, kurių kiekvienas turi unikalių savybių ir pritaikymo būdų.

Šiame straipsnyje pateiksime išsamų besiūlių ir suvirintų vamzdžių palyginimą naftos ir dujų pramonės kontekste.

Apžvelgsime gamybos procesus, kiekvieno tipo esmines savybes ir privalumus bei dažniausiai taikomus pritaikymus.

Taip pat aptarsime įvairias medžiagų parinktis, įskaitant anglinį plieną, legiruotą plieną, nerūdijantį plieną ir nikelio lydinius, ir vadovausime, kaip pasirinkti tinkamą klasę įvairioms aplinkoms.

Galiausiai pasigilinsime į praktinius vamzdžių nurodymo ir užsakymo aspektus, įskaitant atitinkamus standartus, matmenis ir galų apdailą.

Šio straipsnio pabaigoje jūs puikiai suprasite besiūlių ir suvirintų vamzdžių skirtumus ir galėsite priimti pagrįstus sprendimus dėl savo naftos ir dujų projektų.

Paaiškinti vamzdžių tipai

Naftos ir dujų pramonėje naudojami trys pagrindiniai plieniniai vamzdžių tipai: besiūliai, ERW (elektrinis atsparumas suvirintas) ir LSAW (išilginis povandeninis lankinis suvirinimas).
 

Besiūliai vamzdžiaiyra pagaminti iš kieto plieno ruošinių, kurie kaitinami ir stumiami arba traukiami ant formos, kad būtų sukurtas tuščiaviduris vamzdis be jokių suvirintų siūlių.

Jie dažniausiai naudojami aukšto {0}slėgio taikymui, kai atliekamos operacijos, pvz., gręžimas ir tyrinėjimas, skysčių perdavimas viduryje, rafinavimas pasroviui ir komunalinės paslaugos.

ERW vamzdžiaigaminami naudojant šalto -formavimo būdus, plieninius ritinius formuojant į cilindrines formas, o siūlė suvirinama naudojant elektros srovę.

Suvirinimo siūlė eina išilgai vamzdžio ilgio. ERW vamzdžiai yra ekonomiški

LSAW vamzdžiaigaminami išilgai lenkiant ir suvirinant plienines plokštes, siūlei einant tiesiai (išilginė siūlė) arba spirale.

Jie naudojami didelio -skersmens (16-60 colių) vamzdžiams kritinėse srityse, pvz., tolimojo naftos ir dujų vamzdynuose, kertančiuose miestus arba po vandeniu.

Žemiau esančioje lentelėje apibendrinami pagrindiniai šių vamzdžių tipų skirtumai ir jų tipiškas pritaikymas naftos ir dujų pramonėje:
 

Besiūlių, ERW ir LSAW vamzdžių gamybos procesas

Besiūlių vamzdžių gamyba

Besiūliai vamzdžiai gaminami karštu būdu be suvirinimo. Pagrindiniai žingsniai yra šie:
 

Tvirtas apvalus plieninis ruošinys kaitinamas rotacinėje krosnyje iki maždaug 1204C/2200F.

Tada raudonas{0}}kaištas ruošinys perveriamas per centrą, naudojant pradurimo tašką, kad būtų sukurtas tuščiaviduris vamzdis.

Tuščiaviduris vamzdis praeina per kamščių malūną, į kurį įkišamas įtvaras. Tada vamzdis valcuojamas, kad sumažintų sienelės storį ir padidintų ilgį.

Tada vamzdis praleidžiamas per dydžio nustatymo stovus, kad būtų pasiekti galutiniai matmenys.

Po aušinimo vamzdis ištiesinamas, supjaustomas pagal ilgį, išbandomas ir išsiunčiamas.

Besiūliai vamzdžiai gali būti toliau tempiami šaltai, kad būtų pagaminti mažesnio skersmens ir plonesnių sienelių vamzdžiai.

ERW vamzdžių gamyba

ERW vamzdžiai gaminami šaltai formuojant{0}}plieninę ritę ir suvirinant siūlę:
 

Parenkama atitinkamo pločio ir gabarito plieninė ritė ir pakraunama į atsuktuvą.

Juostelė praeina per volelius, palaipsniui formuojant apvalią formą.

Išilginės briaunos šildomos tarp jų praleidžiant aukšto{0}}dažnio srovę.

Ritiniai suspaudžia kraštus, kad susidarytų lydomoji siūlė, nepridedant užpildo.

Suvirintas vamzdis praeina per dydžio nustatymo stovus, kad būtų pasiektas galutinis skersmuo.

Vamzdis nupjaunamas pagal ilgį, suformuojami galai (paprasti, nusklembti, su sriegiu ir pan.), prieš išsiunčiant vamzdis išbandomas.

Visas ERW procesas yra nepertraukiamas, vamzdis juda pastoviu greičiu per formavimo ir suvirinimo stovus.

LSAW vamzdžių gamyba

LSAW vamzdžiai gaminami iš plieninės plokštės, kuri formuojama ir suvirinama:
 

Parenkamos plieninės plokštės, o briaunos frezuojamos, kad jos būtų paruoštos suvirinimui.

Plokštė iš anksto-sulenkta ant presavimo stabdžio, kad pradėtų formuoti apvalią formą.

AU-presas formuoja plokštę į U-formą, o O-presas U uždaro į vamzdelį.

Išilginė siūlė iš pradžių suvirinama viduje, kad kraštai būtų kartu.

Tada vamzdis praleidžiamas per automatines suvirinimo stotis, kuriose siūlės viduje ir išorėje yra daug kartų panardintos lankinės siūlės.

Mechaninis plėtiklis šiek tiek plečiasi Suvirintas vamzdis, kad būtų pasiekta tinkama apvali forma.

Vamzdis supjaustomas pagal ilgį, nuožulnus, patikrintas hidrostatiškai ir patikrintas prieš išsiunčiant.

LSAW vamzdžiai paprastai naudojami didesnio skersmens (16 colių ir didesnio) ir storesnių sienelių nei ERW vamzdžių.

Besiūlių, ERW ir LSAW vamzdžių privalumai ir trūkumai

Besiūliai vamzdžiai

Privalumai:

Jokia suvirinimo siūlė nepanaikina galimų silpnų vietų ir leidžia pasiekti aukštesnį slėgio įvertinimą

Lygus vidinis paviršius sumažina trintį ir turbulenciją, kad būtų pagerintos srauto charakteristikos

Puikus stiprumas, ilgaamžiškumas ir atsparumas lenkimo ir smūgio jėgoms

Puikus atsparumas korozijai dėl suvirinimo siūlės trūkumo

Puikiai atlaiko aukštą temperatūrą ir slėgį, todėl idealiai tinka kritinėms naftos ir dujų, chemijos ir energijos reikmėms

Minusai:

Brangiau nei suvirinti vamzdžiai dėl sudėtingo gamybos proceso

Ribotas dydžių diapazonas, su iššūkiais gaminant labai mažus arba labai didelius skersmenis

Ilgesni vamzdžiai yra sudėtingi, todėl dydžių parinktys gali būti labiau ribotos nei suvirintų vamzdžių

Storesnės sienos ir didesnis svoris nei suvirinti vamzdžiai

ERW vamzdžiai

Privalumai:

Mažesnė kaina nei besiūlių dėl paprastesnio ir labiau automatizuoto suvirinimo proceso

Galima įsigyti ilgesnių, nes nėra jokių dydžio apribojimų, pvz., besiūlių

Plonesnės sienos ir mažesnis svoris nei besiūlės, išlaikant gerą tvirtumą

Lygūs vidaus ir išorės paviršiai

Tinka bendram žemo ar vidutinio slėgio{0}}priemonėms, pvz., komunalinėms reikmėms ir statyboms

Minusai:

Suvirinimo siūlė yra potenciali silpnoji vieta, palyginti su besiūliais, mažinančiais slėgio rodiklius

Suvirinimas yra jautresnis korozijai nei besiūlis korpusas

Norint užtikrinti vientisumą, reikalingas išsamus suvirinimo siūlės bandymas

Netinka kritiniam aukštam{0}}slėgiui, aukštai{1}}temperatūrai ar sunkioms priežiūros programoms

LSAW vamzdžiai

Privalumai:

Atlaiko didesnį slėgį ir mechanines apkrovas nei ERW dėl sunkesnių sienų ir daugybės suvirinimo takų

Dydžių lankstumas-dažnas pasirinkimas didelio skersmens vamzdžiams, didesniems nei 16 colių

Griežtos leistinos nuokrypos ir gera matmenų kontrolė

Tinka kritinėms reikmėms, pvz.,{0}}tolimoms naftos ir dujų perdavimo linijoms

Minusai:

Jis yra brangesnis nei ERW dėl sunkesnių medžiagų ir specializuoto suvirinimo proceso

Galimi suvirinimo defektai, jei procesas nėra tinkamai kontroliuojamas, todėl reikia griežtai tikrinti ir išbandyti

Storos ir sunkios sienos padidina medžiagų sąnaudas, palyginti su ERW

Dydžio ir ilgio apribojimai, palyginti su ERW

Apibendrinant galima teigti, kad besiūliai vamzdžiai pasižymi didžiausiu stiprumu, slėgiu ir atsparumu korozijai, todėl idealiai tinka reikliems naftos ir dujų, chemijos ir elektrinių darbams.

Kompromisai yra didesnės kainos ir riboto dydžio pasirinkimo galimybės.

ERW yra ekonomiškas{0}}pasirinkimas bendroms komunalinėms reikmėms ir statyboms, kai suvirinimo siūlė nėra pagrindinė vientisumo problema.

Jis siūlo platų dydžių ir ilgų ilgių asortimentą.

LSAW yra sunkaus{0}}suvirinimo variantas, skirtas didelio-skersmens, aukšto slėgio{2}}vamzdynams, kuriems reikia aukščiausios suvirinimo kokybės ir patikrinimo.

Daugialypės{0}}suvirinimo siūlės užtikrina vientisą stiprumą.

Svarbiausia yra pasirinkti tinkamą gaminį, atsižvelgiant į išsamų taikymo įvertinimą ir aplinkos slėgį, temperatūrą, koroziją ir kritiškumą.

Idealių naftos ir dujų vamzdžių plieno tipų pasirinkimas

Legiruotasis plienas

Legiruotoje plienuose, be geležies ir anglies, yra legiruojamųjų elementų, kurie padidina stiprumą, kietumą, atsparumą korozijai arba našumą aukštoje{0}}temperatūroje.

Mažai legiruotas plienas (jo sudėtyje yra mažiau nei 8 % legiruotojo) dažniausiai naudojamas naftos ir dujų pramonėje:
 

Gręžkite vamzdžius ir grąžtus

Korpusas ir vamzdeliai

Vožtuvai, šulinių galvutės ir Kalėdų eglutės

Tvirtinimo detalės, tokios kaip veržlės, varžtai ir smeigės

Legiravimo elementai suteikia didesnį stiprumą, leidžia naudoti plonesnes sienas, o tai sumažina svorį ir išlaidas. Kai kurie lydiniai taip pat atsparūs vandenilio sulfido (H2S) įtrūkimams ir korozijai.

Anglies plienas

Anglies pliene daugiausia yra geležies ir anglies, o kitų elementų yra tik likučiai.

Pagal anglies kiekį jie skirstomi į mažo, vidutinio arba didelio anglies dioksido kiekį. Anglies plienas plačiai naudojamas naftoje ir dujose:
 

Srauto linijos ir vamzdynai

Sandėliavimo rezervuarai ir slėginiai indai

Konstrukciniai komponentai, tokie kaip sijos, plokštės ir vamzdiniai

Žemo slėgio{0}} vamzdynų sistemos

Anglies plienas yra stiprus, kietas ir palyginti nebrangus.

Tačiau jie turi prastą atsparumą korozijai ir yra jautrūs H2S įtrūkimams rūgstant. Dažnai reikalingi inhibitoriai arba dangos.

Nerūdijantis plienas

Nerūdijančio plieno sudėtyje yra ne mažiau kaip 10,5 % chromo, kuris sudaro apsauginį oksido sluoksnį ant paviršiaus, užtikrinantį puikų atsparumą korozijai.

Naftoje ir dujose naudojamos rūšys:
 

Austenitas (300 serija): 304, 316, 317, 321, 347

Feritinis: 405, 430

Martensitinis: 410, 420, 431

Dvipusis:2205, 2507 super dvipusis

Nerūdijantis plienas naudojamas svarbiems komponentams, veikiamiems jūros vandens, pagaminto vandens, CO2, chloridų ir silpnai rūgščios aplinkos:
 

Povandeninė įranga

Šulinio galvutės ir Kalėdų eglutės komponentai

Šilumokaičiai ir slėginiai indai

Vamzdžiai, vožtuvai ir prietaisai

Didelis dvipusių klasių stiprumas leidžia plonesnes sienas, o super austenitinės ir superdupleksinės užtikrina atsparumą agresyvioms sąlygoms.

Tačiau nerūdijančio plieno pradinė kaina yra didesnė nei anglinio plieno.
 

Nikelio lydiniai

Nikelio lydiniuose yra daug nikelio ir kitų elementų, tokių kaip chromas ir molibdenas, kad būtų užtikrintas maksimalus atsparumas korozijai net karštoje, rūgštinėje ir labai rūgštoje aplinkoje. Įprasti įvertinimai apima:
 

Nikelis{0}}varis:Monel 400, K-500

Nikelio{0}}chromo-geležis: 825, 625, 718

Nikelio{0}}chromo-molibdenas: C-276, 2550, 686

Nikelio{0}}geležies-chromas:800, 800H, 800HT

Nikelio lydiniai naudojami pačioms reikliausioms reikmėms, kai nerūdijantis plienas yra netinkamas:
 

Rūgščių dujų gręžiniai ir srauto linijos

Povandeniniai kolektoriai ir džemperiai

Gręžimo įrankiai ir apsauginiai vožtuvai

Indai ir vamzdynai naftos perdirbimo gamyklose ir dujų gamyklose

Puikus atsparumas korozijai ir stabilumas aukštoje temperatūroje kainuoja daug daugiau nei nerūdijančio plieno.

Nikelio lydiniai yra skirti atšiaurioms aplinkoms, kurios greitai suardytų kitus lydinius.

Anglies plienas yra ekonomiškas pasirinkimas daugeliui naftos ir dujų įrenginių, o legiruotasis plienas prireikus padidina stiprumą ir kietumą.

Nerūdijantis plienas atsparus korozijai vandeninėje aplinkoje, o nikelio lydiniai pagerina veikimą karštomis, rūgštinėmis ir rūgštomis sąlygomis.

Skysčio sudėtis, temperatūra ir slėgis turi būti kruopščiai įvertinti, kad būtų pasirinktas optimalus lydinys, užtikrinantis ilgalaikį -patikimumą ir saugumą.

Besiūlių ir suvirintų vamzdžių matmenų ir dydžių supratimas

Nominalus vamzdžio dydis (NPS)

Vamzdžio dydis paprastai nurodomas vardiniu vamzdžio dydžiu (NPS), kuris yra be matmenų žymuo. Dydžiams nuo 1/8 iki 12 colių NPS atitinka apytikslį vamzdžio vidinį skersmenį (ID) coliais, naudojant bendrąsias frakcijas. Pavyzdžiui, NPS 2 vamzdžio ID yra maždaug 2,1 colio.

14 colių ir didesnių dydžių NPS yra apytikslis išorinis skersmuo (OD) coliais. Taigi, NPS 20 vamzdžio OD yra apie 20 colių.

Svarbu pažymėti, kad tikslus OD ir ID skirsis priklausomai nuo nurodyto sienelės storio.

Sienelės storis

Sienelės storis lemia vamzdžio slėgį ir svorį. Paprastai jis nurodomas pagal tvarkaraščio (Sch) numerį arba tikrąjį storį coliais arba milimetrais.

Standartiniai tvarkaraščio numeriai yra 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140 ir 160. Kuo didesnis skaičius, tuo storesnė siena. Pavyzdžiui, NPS 6 Sch 40 vamzdžio sienelės storis yra 0,280 colio, o NPS 6 Sch 80 – 0,432 colio sienelės storis.

Tam tikram NPS vamzdžiai su skirtingais tvarkaraščiais turės tą patį OD, bet skirtingus ID. OD išlieka pastovus, o ID mažėja, kai sienelė storėja.

Atitinkami ASME standartai

ASME (Amerikos mechanikos inžinierių draugija) skelbia keletą standartų, apimančių vamzdžių, pagamintų iš įvairių medžiagų, matmenis:
 

ASME B36.10:Suvirintas ir besiūlis anglinis plienas ir legiruotasis plienas

ASME B36.19:Nerūdijantis plienas

ASME B36.20:Metalinė medžiaga bendram naudojimui

ASME B36.21:Nemetalinė medžiaga, skirta bendram naudojimui

Šiuose standartuose pateikiamos NPS nuo 1/8 iki 80 matmenų lentelės, kuriose nurodomas OD, ID, sienelės storis, pėdos svoris ir kiti svarbūs parametrai kiekvienam NPS ir tvarkaraščio arba sienelės storio deriniui.

Standartai užtikrina vienodus matmenis tarp gamintojų, nors tam tikri skirtumai leidžiami nurodytų leistinų nuokrypių ribose.

Nurodant arba užsakant vamzdį būtina remtis atitinkamu standartu, siekiant užtikrinti, kad matmenys atitiktų taikymo reikalavimus, vamzdyno kodą ir taisykles.

Besiūliai ir suvirinti vamzdžių ilgiai ir galų apdaila

Vamzdžių ilgiai

Plieniniai vamzdžiai dažniausiai būna trijų ilgių:
 

Pavieniai atsitiktiniai ilgiai (SRL)yra labiausiai paplitęs ir ekonomiškiausias pasirinkimas. Tikslus ilgis skirsis, bet paprastai yra 16–24 pėdų ilgio. Malūnas optimizuoja ilgius, kad sumažintų laužą gamybos metu.

Dvigubi atsitiktiniai ilgiai (DRL):Jie yra dvigubai ilgesni nei pavieniai atsitiktiniai, svyruoja nuo 32 iki 48 pėdų. Jie yra mažiau paplitę ir jų prieinamumas gali būti ribotas, tačiau jie gali sumažinti jungčių, reikalingų ilgą vamzdyną, skaičių.

Konkretūs pjovimo ilgiai:Vamzdžiai gali būti užsakomi tam tikro ilgio pagal kliento reikalavimus. Tai brangiau, nes gali susidaryti daugiau malūno laužo ir reikės papildomos sąrankos bei tvarkymo. Pjovimo ilgis paprastai nurodomas tik tada, kai tikslus ilgis yra labai svarbus, pvz., gaminant ritę arba įrengiant atviroje jūroje, kur jungtys turi tiksliai sutapti.

Galimi ilgiai taip pat gali skirtis priklausomai nuo vamzdžio dydžio ir sienelės storio. Didesnio skersmens ir sunkesnės sienos yra sunkiau tvarkomos ir transportuojamos, todėl jos gali būti apribotos iki trumpesnio ilgio.

Pabaigos apdaila

Vamzdžio galus galima apdailinti keliais būdais, priklausomai nuo to, kaip jis bus sujungtas:
 

Paprastas galas (PE):Galai supjaustomi kvadratu ir paliekami nebaigti. Tai pats elementariausias variantas, tinkantis suvirinimui arba mechaninėms jungtims.

Nuožulnus galas (BE):Galai nupjaunami kampu, paprastai 30 laipsnių arba 37,5 laipsniu, kad būtų sukurtas V-griovelis suvirinimui. Kampas leidžia visiškai įsiskverbti suvirinimo metalui į jungtį. Nuožulniai galai yra labiausiai paplitęs pasirinkimas suvirintoms konstrukcijoms.

Srieginis galas (TE):Galai yra įsriegti išorėje (išorėje) arba viduje (vidinėje), kad būtų galima susukti vamzdžius. Srieginės jungtys dažniausiai naudojamos žemo-slėgio įrenginiuose, pvz., vandens ar oro linijoms ir laikiniems ar nešiojamiesiems įrenginiams. Siūlai gali būti kūginiai (NPT) arba tiesūs (BSPP arba BSPT).

Įsriegtas ir sujungtas (T&C):Vienas galas yra su išoriniu sriegiu, ant jo prisukama mova (įvorė). Kitas movos galas yra vidiniu sriegiu, kad būtų galima priimti kitą vamzdį. Tai leidžia greitai surinkti ir išmontuoti lauke.

Griovuotas galas:Aplink vamzdžio perimetrą netoli galo išpjaunamas griovelis, kad būtų galima pritvirtinti mechaninę jungtį. Movos su grioveliais užtikrina greitą montavimą ir lankstumą jungtyje, kad būtų galima prisitaikyti prie šiluminio plėtimosi arba susitraukimo.