المبادئ التوجيهية: جدول توافق مواد الأنابيب

مقدمة

يعد اختيار مواد الأنابيب المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لسلامة وكفاءة وطول عمر الأنظمة المستخدمة في الصناعات مثل النفط والغاز والمعالجة الكيميائية والتعدين. تعمل كل من هذه الصناعات في بيئات قاسية، حيث يجب أن تقاوم الأنابيب الضغوط العالية ودرجات الحرارة القصوى والمواد المسببة للتآكل. قد يؤدي اختيار المواد غير المتوافقة إلى الفشل، مما يؤدي إلى توقف العمل المكلف والمخاطر البيئية ومخاطر السلامة. يتعمق هذا الدليل في جدول توافق مواد الأنابيب، ومواد الأنابيب الأكثر استخدامًا، وتوافقها مع التركيبات والشفاه والصمامات وأدوات التثبيت، مما يضمن التشغيل السلس عبر مختلف المجالات الصناعية.

1. نظرة عامة على المواد الأساسية في أنظمة الأنابيب

يأتي كل تطبيق صناعي بتحديات فريدة، ويتطلب مواد ذات خصائص محددة لتحمل هذه الظروف. فيما يلي تفصيل لمواد الأنابيب الرئيسية وخصائصها:
الفولاذ الكربوني (ASTM A106):يستخدم بشكل شائع في النفط والغاز للتطبيقات ذات درجات الحرارة والضغط المعتدلة. يتميز الفولاذ الكربوني بالقوة والمتانة وفعاليته من حيث التكلفة، مما يجعله مناسبًا لأنظمة الأنابيب العامة. ومع ذلك، فهو عرضة للتآكل في حالة عدم وجود الحماية المناسبة أو الطلاء.
سبائك الفولاذ الكربوني (ASTM A335):تم تصميم سبائك الفولاذ الكربوني مثل P11 وP22 وP5 للخدمة في درجات الحرارة المرتفعة، حيث تحتوي على الكروم والموليبدينوم، مما يعزز قوتها ومقاومتها للتآكل في درجات الحرارة المرتفعة.
الفولاذ الكربوني منخفض الحرارة (ASTM A333):مناسب للتطبيقات المبردة، يمكن لهذا السبائك الحفاظ على اللدونة في درجات حرارة منخفضة للغاية، مما يجعلها مثالية لأنظمة الغاز الطبيعي المسال، ونقل الغاز الطبيعي، وتخزين المواد الكيميائية المبردة.
الفولاذ المقاوم للصدأ (ASTM A312):تتميز درجات الفولاذ المقاوم للصدأ مثل 304 و316 و347 بمقاومة ممتازة للتآكل وقوة عالية وقابلية جيدة للتشكيل. وهي تُستخدم عادةً في المعالجة الكيميائية، حيث تكون مقاومة المواد الكيميائية المختلفة أمرًا بالغ الأهمية.
API 5L (X42-X70):تُستخدم درجات API 5L مثل X42 وX52 وX70 على نطاق واسع في صناعة النفط والغاز، وخاصةً لخطوط الأنابيب التي تنقل النفط والغاز والمياه تحت ضغط عالٍ. تشتهر هذه الدرجات بقوتها ومتانتها وقدرتها على اللحام.
دوبلكس وفائق دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ (ASTM A790):تشتهر الفولاذ المقاوم للصدأ دوبلكس (UNS S31803، S32205) وفائق دوبلكس (UNS S32750، S32760) بمقاومتها الفائقة للتآكل، وخاصة في البيئات الغنية بالكلوريد مثل المنصات البحرية. توفر هذه المواد قوة عالية ومقاومة ممتازة للتآكل الناتج عن التآكل الناتج عن الإجهاد.

2. التوافق مع التركيبات، والشفاه، والصمامات، وأدوات التثبيت

يعد التوافق بين الأنابيب والمكونات الأخرى مثل التركيبات والشفاه والصمامات والمسامير أمرًا ضروريًا لضمان اتصال آمن وخالٍ من التسرب ومتين. فيما يلي، نستكشف كيف تتطابق المواد المختلفة عبر هذه المكونات.

2.1 أنظمة الأنابيب المصنوعة من الفولاذ الكربوني

الأنابيب:ASTM A106 (Gr A/B/C) هو المعيار لأنابيب الفولاذ الكربوني ذات درجات الحرارة العالية.
التجهيزات:تتوافق تجهيزات أنابيب الفولاذ الكربوني عادةً مع ASTM A234 Gr WPB للتكوينات الملحومة.
الشفاه:ASTM A105 هو المعيار المفضل لشفاه الفولاذ الكربوني المزورة.
الصمامات:صمامات ASTM A216 Gr WCB متوافقة مع أنابيب الفولاذ الكربوني، وتوفر المتانة والأداء العالي الضغط.
أدوات التثبيت:تستخدم عادةً البراغي والصواميل ASTM A193 Gr B7 وA194 Gr 2H لتأمين الحواف والاتصالات الأخرى في أنظمة الفولاذ الكربوني.

2.2 أنظمة الأنابيب المصنوعة من الفولاذ السبائكي (خدمة درجات الحرارة العالية)

الأنابيب:ASTM A335 (Gr P1، P11، P22) هو عنصر أساسي للأنابيب ذات درجات الحرارة العالية في المصافي ومحطات الطاقة.
التجهيزات:توفر التركيبات المصنوعة من الفولاذ السبائكي وفقًا لسلسلة ASTM A234 WP قابلية لحام جيدة وتتوافق مع أنابيب السلسلة P.
الشفاه:ASTM A182 Gr F11 أو F22 هي معايير شائعة لمواد الشفة، اعتمادًا على درجة الأنبوب.
الصمامات:بالنسبة للسبائك ذات درجات الحرارة العالية، توفر صمامات ASTM A217 Gr WC6 أو WC9 أداءً موثوقًا به.
أدوات التثبيت:يعتبر ASTM A193 Gr B7 مع صواميل A194 Gr 2H مزيجًا نموذجيًا لتطبيقات الفولاذ السبائكي.

2.3 سبائك الفولاذ منخفضة الحرارة

الأنابيب:ASTM A333 (الصف 6 و3) للتطبيقات التي تصل إلى -45 درجة مئوية، وغالبًا ما تستخدم في البيئات المبردة.
التجهيزات:ASTM A420 Gr WPL6 و WPL3 عبارة عن تركيبات منخفضة الحرارة متوافقة مع أنابيب A333.
الشفاه:يتم استخدام حواف ASTM A350 Gr LF2/LF3 بالتزامن مع الأنابيب ذات درجات الحرارة المنخفضة.
الصمامات:صمامات ASTM A352 Gr LCB أو LC3 مصممة للخدمة في درجات الحرارة المنخفضة.
أدوات التثبيت:تضمن مسامير ASTM A320 Gr L7 وصواميل A194 Gr 7 توصيلات متينة في درجات الحرارة المنخفضة.

2.4 أنظمة الأنابيب المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ

الأنابيب:يعتبر الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، مثل ASTM A312 Gr TP304، وTP316، مثاليًا للأنظمة المقاومة للتآكل.
التجهيزات:تُستخدم تجهيزات ASTM A403 (WP304/WP316) على نطاق واسع مع أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ للتطبيقات الكيميائية والبحرية.
الشفاه:تكمل حواف ASTM A182 Gr F304/F316 مواد الأنابيب.
الصمامات:تتميز صمامات A182 Gr F304/F316 بمقاومة عالية للوسائط المسببة للتآكل، مما يجعلها مناسبة للمصانع الكيميائية والبيئات البحرية.
أدوات التثبيت:تعتبر مسامير ASTM A193 Gr B8/B8M مع صواميل A194 Gr 8/8M مناسبة لتجميعات الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يضمن مقاومة التآكل.

2.5 درجات API 5L لأنابيب النفط والغاز

الأنابيب:توفر درجات API 5L X42 وX52 وX65 وX70 قوة ومرونة وصلابة عالية لأنابيب النفط والغاز، وخاصة في التطبيقات البرية والبحرية.
التجهيزات:تتوافق التركيبات عالية الإنتاجية، مثل ASTM A860 Gr WPHY (42-70)، مع قوة أنابيب API 5L.
الشفاه:تعتبر حواف ASTM A694 Gr F42 إلى F70 مناسبة لأنابيب الضغط العالي.
الصمامات:تعتبر صمامات API 6D وASTM A216 Gr WCB/WC6 قياسية في هذه البيئات ذات الضغط العالي.
أدوات التثبيت:تضمن البراغي المطابقة لمعيار ASTM A193 Gr B7 والصواميل المطابقة لمعيار ASTM A194 Gr 2H توصيلات آمنة وعالية الضغط.

2.6 أنظمة دوبلكس وفائقة الدوبلكس المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ

الأنابيب:تتميز أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة (UNS S31803/S32205) والأنابيب المزدوجة الفائقة (UNS S32750/S32760) بمقاومة عالية للتآكل العام والموضعي في بيئات الكلوريد، مما يجعلها مثالية لمحطات إنتاج النفط وتحلية المياه البحرية.
التجهيزات:توفر تجهيزات ASTM A815 Gr WP31803 وWP32750 مقاومة متطابقة للتآكل والقوة الميكانيكية.
الشفاه:تعتبر حواف ASTM A182 Gr F51/F53 قياسية لأنظمة الدوبلكس.
الصمامات:توفر صمامات الدوبلكس، مثل ASTM A182 Gr F51/F55، مقاومة فائقة للتآكل.
أدوات التثبيت:يتم استخدام مسامير ASTM A193 Gr B7/B8M عالية القوة وصواميل ASTM A194 Gr 7/8M بشكل شائع.

جدول توافق مواد الأنابيب

مادة	الأنابيب	التجهيزات	الشفاه	الصمامات	البراغي والصواميل
الكربون الصلب	أ106 الصف أ أ106 المجموعة ب أ106 المجموعة ج	أ234 وبا أ234 دبليو بي بي أ234 دبليو بي سي	أ105	أ216 دبليو سي بي	أ193 المجموعة ب7 أ194 المجموعة 2ح
سبائك الفولاذ الكربوني عالية الحرارة	طائرة A335 P1 طائرة A335 P11 طائرة A335 P12 طائرة A335 P22 طائرة A335 P5 طائرة A335 P9 أ335 بي91 أ225 ب92	أ234 WP1 أ234 WP11 أ234 WP12 أ234 WP22 أ234 WP5 أ234 WP9 أ234 WP91 أ234 WP92	أ182 ف1 أ182 ف11 أ182 ف12 أ182 ف22 أ182 ف5 أ182 ف9 أ182 ف91 أ182 ف92	أ217 دبليو سي 1 أ217 WC11 أ217 WC12 أ217 دبليو سي 22 أ217 دبليو سي 5 أ217 WC9 أ217 WC91 أ217 WC92	أ193 المجموعة ب7 أ194 المجموعة 2ح
الفولاذ الكربوني منخفض الحرارة	أ333 المجموعة 6 أ333 المجموعة 3 أ333 المجموعة 1	طائرة A420 دبليو بي إل 6 طائرة A420 دبليو بي إل 3 طائرة A420 دبليو بي إل 1	طائرة A350 LF6 طائرة A350 LF3 طائرة A350 LF1	طائرة A352 LC6 طائرة A352 LC3 طائرة A352 LC1	طائرة A320 الفئة L7 أ194 المجموعة 7
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي	أ312 تي بي 304 أ312 تي بي 316 أ312 تي بي 321 أ312 تي بي 347	أ403 WP304 أ403 WP316 أ403 WP321 أ403 WP347	أ182 ف304 أ182 ف316 أ182 ف321 أ182 ف347	أ182 ف304 أ182 ف316 أ182 ف321 أ182 ف347	أ193 المجموعة ب8 أ194 المجموعة 8
خط أنابيب API 5L	API 5L X42 API 5L X46 API 5L X52 API 5L X56 API 5L X60 API 5L X65 API 5L X70	أ860 دبليو في واي 42 أ860 دبليو في واي 46 أ860 دبليو في واي 52 أ860 دبليو في واي 56 A860 WPHY 60 A860 WPHY 65 A860 WPHY 70	أ694 ف42 أ694 ف46 أ694 ف52 أ694 ف56 أ694 ف60 أ694 ف65 أ694 ف70	واجهة برمجة التطبيقات 6D أ216 دبليو سي بي	أ193 المجموعة ب7 أ194 المجموعة 2ح
دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ	A790 UNS S31803 A790 UNS S32205	أ815 WP31803 أ815 WP32205	أ182 ف51 أ182 ف60	أ182 ف51 أ182 ف60	أ193 المجموعة ب7 أ194 المجموعة 7
سوبر دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ	A790 UNS S32750 A790 UNS S32760	أ815 WPS32750 أ815 WPS32760	أ182 ف53 أ182 ف55	أ182 ف53 أ182 ف55	أ193 الفئة ب8م أ194، الفئة 8م

3. الاعتبارات الرئيسية لاختيار المواد

درجة حرارة:تتطلب التطبيقات ذات درجات الحرارة المرتفعة مواد يمكنها الحفاظ على الخصائص الميكانيكية في درجات الحرارة المرتفعة، مثل ASTM A335 لسبائك الصلب أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج A790.
البيئة المسببة للتآكل:تتضمن تطبيقات المعالجة البحرية والكيميائية التعرض لمواد شديدة التآكل مثل الكلوريدات والأحماض والقلويات. توفر سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ والثنائي والثنائي الفائق مقاومة ممتازة لهذه البيئات.
ضغط:تتطلب البيئات ذات الضغط العالي، مثل خطوط الأنابيب في النفط والغاز، مواد مثل درجات API 5L مقترنة بتركيبات وصمامات وأدوات تثبيت عالية الإنتاجية.
المرونة في درجات الحرارة المنخفضة:تتطلب الأنظمة المبردة أو المبردة بالتبريد العميق، مثل تلك التي تتعامل مع الغاز الطبيعي المسال، مواد مثل ASTM A333 التي تحتفظ بمتانتها في درجات الحرارة المنخفضة.

4. الخاتمة

في صناعات النفط والغاز والمعالجة الكيميائية والتعدين، يعد اختيار المواد المناسبة لأنظمة الأنابيب جانبًا بالغ الأهمية من جوانب موثوقية النظام وسلامته. إن فهم التوافق بين الأنابيب والتجهيزات والشفاه والصمامات وأدوات التثبيت يضمن متانة وأداء النظام بأكمله. من خلال استخدام مواد مثل API 5L وASTM A106 وA335 وA312 والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، يمكنك مطابقة المكونات المناسبة لمتطلبات التشغيل المحددة لديك، مما يضمن طول العمر ويقلل من وقت التوقف بسبب التآكل أو الفشل الميكانيكي.

عند اختيار المواد، استشر دائمًا خبراء المواد والمهندسين لتقييم الاحتياجات الدقيقة لتطبيقك، مع الأخذ في الاعتبار الضغط ودرجة الحرارة والتعرض للتآكل والضغوط الميكانيكية.