ท่อเหล็กคาร์บอน เป็นหนึ่งในวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมีเนื่องจากความแข็งแกร่งความทนทานและความคุ้มค่า พวกเขามีบทบาทสำคัญในการขนส่งน้ำมันดิบก๊าซธรรมชาติและผลิตภัณฑ์เคมีที่หลากหลายทั้งในการสำรวจต้นน้ำและกระบวนการกลั่นปลายน้ำ การเลือกประเภทที่เหมาะสมของท่อส่งเหล็กคาร์บอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยการปฏิบัติงานประสิทธิภาพและความมีชีวิตทางเศรษฐกิจ คู่มือนี้ให้ภาพรวมของแอปพลิเคชันผลประโยชน์และเกณฑ์การเลือกสำหรับระบบท่อส่งเหล็กคาร์บอนที่ใช้ในภาคปิโตรเลียมและปิโตรเคมี
การใช้ท่อเหล็กคาร์บอน
น้ำมันและก๊าซ
หนึ่งในการใช้งานหลักของท่อเหล็กคาร์บอนในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมคือการส่งผ่านทางไกลของน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติ เนื่องจากสภาวะความดันและอุณหภูมิสูงมักพบในสภาพแวดล้อมดังกล่าวคุณสมบัติเชิงกลของเหล็กกล้าคาร์บอน - โดยเฉพาะความแข็งแรงและความต้านทานต่อแรงดันทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสม โดยทั่วไปแล้วท่อเหล็กคาร์บอนเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มักใช้เพื่อลดการสูญเสียแรงเสียดทานและรักษาปริมาณงานในระยะทางไกล
การกลั่นและการแปรรูปพืช
ภายในโรงกลั่นและหน่วยแปรรูปปิโตรเคมีท่อเหล็กคาร์บอนใช้สำหรับการจัดการของของเหลวที่หลากหลายรวมถึงไฮโดรคาร์บอนวัตถุดิบน้ำน้ำไอน้ำและสารเคมีกระบวนการ ในการตั้งค่าเหล่านี้ท่อมีการสัมผัสกับแรงกดดันที่ผันผวนอุณหภูมิและสื่อการกัดกร่อนที่แตกต่างกัน เหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำมักจะเป็นที่ต้องการสำหรับความต้านทานที่เพิ่มขึ้นต่อเงื่อนไขเหล่านี้
ระบบจัดเก็บและจัดจำหน่าย
ท่อเหล็กคาร์บอนยังใช้ในอาคารจัดเก็บฟาร์มถังและเครือข่ายการกระจาย ระบบเหล่านี้ต้องการท่อที่มีความสามารถสูงที่เชื่อถือได้สำหรับการเคลื่อนที่ของผลิตภัณฑ์กลั่นเช่นน้ำมันเบนซินดีเซลเชื้อเพลิงเครื่องบินเจ็ทและอนุพันธ์ทางเคมี ความเข้ากันได้ของพวกเขากับการเชื่อมและความสะดวกในการบำรุงรักษาทำให้ท่อเหล็กคาร์บอนเป็นทางเลือกที่ต้องการ
แอปพลิเคชันนอกชายฝั่ง
ในการขุดเจาะนอกชายฝั่งและแพลตฟอร์มการผลิตท่อเหล็กคาร์บอนใช้สำหรับการขนส่งไฮโดรคาร์บอนสกัดจากบ่อใต้ทะเลไปยังโรงงานแปรรูปพื้นผิว เกรดพิเศษของเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความต้านทานการกัดกร่อนเพิ่มเติมจะถูกเลือกให้ทนต่อสภาพแวดล้อมทางทะเลซึ่งการสัมผัสกับน้ำเค็มและความชื้นสามารถนำไปสู่การย่อยสลายได้อย่างรวดเร็ว
ประเภทของเหล็กกล้าคาร์บอนที่ใช้
เหล็กคาร์บอนต่ำ
เหล็กคาร์บอนต่ำซึ่งโดยทั่วไปจะมีคาร์บอนน้อยกว่า 0.30% เป็นประเภทที่ใช้กันมากที่สุดในการใช้งานท่อทั่วไป มันมีความเหนียวที่ยอดเยี่ยมความสามารถในการเชื่อมและความเหนียวทำให้เหมาะสำหรับระบบแรงดันต่ำและท่อส่งสัญญาณขนาดใหญ่
เหล็กคาร์บอนขนาดกลาง
เหล็กกล้าคาร์บอนขนาดกลางมีคาร์บอน 0.30% ถึง 0.60% และให้ความแข็งแรงและความแข็งมากขึ้น ประเภทนี้มักจะใช้ในแอปพลิเคชันแรงดันสูงหรือที่ต้องการความต้านทานการสึกหรอในระดับปานกลาง
เหล็กคาร์บอนสูง
เหล็กคาร์บอนสูงที่มีปริมาณคาร์บอนเกิน 0.60%ให้ความแข็งแรงและความแข็งที่เหนือกว่า แต่ลดความเหนียว ในขณะที่มีการใช้งานน้อยกว่าในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมเนื่องจากความสามารถในการเชื่อมที่ จำกัด แต่อาจใช้ในแอพพลิเคชั่นหรือส่วนประกอบที่ทนต่อการสึกหรอที่เฉพาะเจาะจง
เหล็กกล้า
เหล็กกล้าคาร์บอนผสมกับองค์ประกอบต่าง ๆ เช่นโครเมียมโมลิบดีนัมหรือนิกเกิลถูกนำมาใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความต้านทานเพิ่มเติมต่อการกัดกร่อนการเกิดออกซิเดชันหรืออุณหภูมิสูง สิ่งเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับหน่วยโรงกลั่นเช่นแครกเกอร์ตัวเร่งปฏิกิริยา, ผู้ผลิตพลังน้ำหรือนักปฏิรูป
เกณฑ์การเลือกที่สำคัญ
การจัดอันดับความดันและอุณหภูมิ
เงื่อนไขความดันและอุณหภูมิของระบบท่อมีบทบาทพื้นฐานในการเลือกเกรดเหล็กคาร์บอนและความหนาของผนัง มาตรฐานเช่น ASME B31.3 หรือ API 5L เป็นแนวทางสำหรับการเลือกวัสดุตามพารามิเตอร์การออกแบบ วิศวกรจะต้องพิจารณาแรงดันการทำงานสูงสุดที่อนุญาต (MAWP) และอุณหภูมิการทำงานเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของวัสดุ
ความต้านทานการกัดกร่อน
เหล็กกล้าคาร์บอนมีแนวโน้มที่จะกัดกร่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในที่ที่มีน้ำก๊าซที่เป็นกรด (เช่นh₂sหรือco₂) และคลอไรด์ การเลือกจะต้องคำนึงถึงองค์ประกอบทางเคมีของของเหลวที่ขนส่ง สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูงการเคลือบวัสดุบุผิวหรือโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนอาจจำเป็นหรือเหล็กอาจถูกผสมกับองค์ประกอบที่ช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน
ความสามารถในการเชื่อมและการประดิษฐ์
ความสะดวกในการเชื่อมและการผลิตเป็นสิ่งจำเป็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับท่อที่ต้องการการประกอบในสถานที่ โดยทั่วไปแล้วคาร์บอนคาร์บอนต่ำมีความสามารถในการเชื่อมที่เหนือกว่าและได้รับการสนับสนุนสำหรับการผลิตภาคสนาม ขั้นตอนการเชื่อมควรได้รับการจับคู่อย่างรอบคอบกับองค์ประกอบทางเคมีและความหนาของท่อเพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องและสร้างความมั่นใจในความสมบูรณ์ของโครงสร้าง
ความแข็งแรงเชิงกล
ท่อจะต้องทนต่อความดันภายในความเครียดเชิงกลและแรงภายนอกเช่นการเคลื่อนไหวของดินหรือการขยายตัวทางความร้อน ความต้านทานแรงดึงความแข็งแรงของผลผลิตและคุณสมบัติการยืดตัวของเหล็กกล้าคาร์บอนที่เลือกควรตรงกับความต้องการเชิงกลที่คาดการณ์ไว้ เหล็กกล้าต่ำ (HSLA) ที่มีความแข็งแรงสูงมักใช้สำหรับการใช้งานเชิงกล
ค่าใช้จ่ายและความพร้อมใช้งาน
ค่าใช้จ่ายเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกท่อโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ คาร์บอนเหล็กนำเสนอความสมดุลที่ดีของประสิทธิภาพและความสามารถในการจ่าย อย่างไรก็ตามค่าใช้จ่ายทั้งหมดจะต้องพิจารณาไม่เพียง แต่ต้นทุนวัสดุ แต่ยังรวมถึงค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการบำรุงรักษาการตรวจสอบการป้องกันการกัดกร่อนและการหยุดทำงานที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากความล้มเหลว
มาตรฐานด้านกฎระเบียบและอุตสาหกรรม
การปฏิบัติตามมาตรฐานสากลและระดับท้องถิ่นเป็นสิ่งจำเป็นในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม มาตรฐานทั่วไปสำหรับท่อเหล็กคาร์บอน ได้แก่ API 5L (ข้อมูลจำเพาะสำหรับท่อสาย), ASTM A106 (ท่อเหล็กคาร์บอนไร้รอยต่อสำหรับบริการอุณหภูมิสูง) และ ASME B36.10 (ท่อเหล็กเชื่อมและไร้รอยต่อ) การเลือกควรสอดคล้องกับข้อกำหนดของโครงการและข้อกำหนดทางกฎหมาย
มาตรการป้องกันและการปรับปรุง
การเคลือบและวัสดุบุผิว
เพื่อยืดอายุการใช้งานของท่อเหล็กคาร์บอนการเคลือบป้องกันต่างๆเช่นอีพ็อกซี่ที่ถูกยึดติดกับฟิวชั่น (FBE), โพลีเอทิลีน (PE) และโพลียูรีเทน (PU) วัสดุบุผิวภายในอาจรวมถึงปูนซีเมนต์อีพ็อกซี่หรือพลาสติกเสริมแก้ว (GRP) เพื่อป้องกันการกัดกร่อนและการกัดเซาะ
การป้องกันแบบแคโทด
สำหรับท่อที่ถูกฝังหรือจมอยู่ใต้น้ำระบบป้องกันแคโทดถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อลดการกัดกร่อน สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อต่อต้านปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการเกิดสนิม
ฉนวนกันความร้อน
ในท่อส่งของเหลวอุณหภูมิสูงหรือทำงานในสภาพแวดล้อมที่เย็นวัสดุฉนวนถูกนำไปใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิและป้องกันการสูญเสียความร้อนหรือการแช่แข็ง นอกจากนี้ยังช่วยปกป้องพื้นผิวท่อและเพิ่มประสิทธิภาพ
ความท้าทายและการบรรเทาผลกระทบทั่วไป
การกัดกร่อนและการกัดเซาะ
การกัดกร่อนยังคงเป็นสาเหตุสำคัญของความล้มเหลวของท่อส่งในภาคปิโตรเลียม การตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอการใช้สารยับยั้งการกัดกร่อนและการใช้สารเคลือบป้องกันป้องกันเป็นกุญแจสำคัญในการลดความเสี่ยงนี้ การกัดเซาะที่เกิดจากการไหลความเร็วสูงหรืออนุภาคที่มีการขัดสามารถบรรเทาได้โดยการเลือกวัสดุที่เหมาะสมและควบคุมการเปลี่ยนแปลงของของเหลว
ความเสียหายทางกล
ความเสียหายทางกลระหว่างการติดตั้งการทำงานหรือจากปัจจัยภายนอก (เช่นการขุด) สามารถลดความสมบูรณ์ของท่อ การใช้ปลอกป้องกันการวางแผนเส้นทางและการตรวจสอบแบบเรียลไทม์สามารถลดความเสี่ยงดังกล่าวได้
การร้าวการกัดกร่อนของความเครียด (SCC)
SCC เป็นรูปแบบหนึ่งของการกัดกร่อนที่มีการแปลที่เกิดขึ้นภายใต้ความเครียดแรงดึงในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน การเลือกโลหะผสมการรักษาด้วยการบรรเทาความเครียดและการควบคุมสิ่งแวดล้อมช่วยป้องกัน SCC ในการใช้งานที่สำคัญ
แนวโน้มในอนาคตในการเลือกวัสดุ
เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงขั้นสูง (AHSS)
อุตสาหกรรมกำลังมองเห็นการใช้วัสดุ AHSS ที่รวมความแข็งแรงเชิงกลที่เหนือกว่าเข้ากับความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้น วัสดุเหล่านี้ช่วยให้ผนังที่บางลงและลดน้ำหนักโดยไม่ลดทอนความปลอดภัยหรือความทนทาน
ท่ออัจฉริยะ
การรวมเซ็นเซอร์และระบบตรวจสอบแบบเรียลไทม์ในท่อเหล็กคาร์บอนช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจจับการรั่วไหลตรวจสอบอุณหภูมิและความดันและทำนายความต้องการการบำรุงรักษา เทคโนโลยีเหล่านี้ปรับปรุงความปลอดภัยและลดเวลาหยุดทำงาน
ข้อควรพิจารณาด้านความยั่งยืน
ในขณะที่อุตสาหกรรมก้าวไปสู่ decarbonization และความรับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อมมีความสนใจเพิ่มขึ้นในการผลิตเหล็กรีไซเคิลและคาร์บอนต่ำ ผู้ผลิตกำลังพัฒนากระบวนการเหล็กสีเขียวและการออกแบบท่อที่บรรลุเป้าหมายด้านสิ่งแวดล้อม
ซีรี่ส์ท่อส่งเหล็กคาร์บอนยังคงขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมีนำเสนอโซลูชันที่เชื่อถือได้และคุ้มค่าสำหรับการขนส่งของเหลวที่หลากหลายภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน การเลือกที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับความดันอุณหภูมิสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนและข้อกำหนดทางกลเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างความมั่นใจว่าระบบอายุยืนและประสิทธิภาพการดำเนินงาน ด้วยความก้าวหน้าในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุและเทคโนโลยีการตรวจสอบอนาคตของท่อเหล็กคาร์บอนจึงถูกกำหนดให้มีความยืดหยุ่นยิ่งขึ้นฉลาดและยั่งยืนมากขึ้น
