Richtlinie: Kompatibilitätstabelle für Rohrleitungsmaterialien

Einführung

Die Auswahl der richtigen Rohrmaterialien ist entscheidend für die Sicherheit, Effizienz und Langlebigkeit von Systemen in Branchen wie Öl und Gas, chemischer Verarbeitung und Bergbau. Jede dieser Branchen arbeitet in rauen Umgebungen, in denen Rohrleitungen hohem Druck, extremen Temperaturen und korrosiven Substanzen standhalten müssen. Die Wahl inkompatibler Materialien kann zu Fehlern führen und zu kostspieligen Ausfallzeiten, Umweltgefahren und Sicherheitsrisiken führen. Dieser Leitfaden befasst sich mit der Kompatibilitätstabelle für Rohrmaterialien, den am häufigsten verwendeten Rohrmaterialien und ihrer Kompatibilität mit Armaturen, Flanschen, Ventilen und Befestigungselementen, um einen reibungslosen Betrieb in verschiedenen Industriebereichen sicherzustellen.

1. Übersicht über die wichtigsten Materialien in Rohrleitungssystemen

Jede industrielle Anwendung bringt einzigartige Herausforderungen mit sich und erfordert Materialien mit spezifischen Eigenschaften, um diesen Bedingungen standzuhalten. Nachfolgend finden Sie eine Aufschlüsselung der wichtigsten Rohrmaterialien und ihrer Eigenschaften:
Kohlenstoffstahl (ASTM A106): Wird häufig in der Öl- und Gasindustrie für Anwendungen mit mittleren Temperaturen und Drücken verwendet. Kohlenstoffstahl ist robust, langlebig und kostengünstig und eignet sich daher für allgemeine Rohrleitungssysteme. Ohne geeigneten Schutz oder Beschichtungen ist er jedoch anfällig für Korrosion.
Kohlenstoffstahllegierung (ASTM A335): Kohlenstoffstahllegierungen wie P11, P22 und P5 sind für den Einsatz bei hohen Temperaturen ausgelegt und enthalten Chrom und Molybdän, was ihre Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen verbessert.
Niedrigtemperatur-Kohlenstoffstahl (ASTM A333): Diese Legierung ist für kryogene Anwendungen geeignet und behält ihre Duktilität auch bei extrem niedrigen Temperaturen. Damit ist sie ideal für LNG-Systeme, den Transport von Erdgas und die gekühlte Lagerung von Chemikalien geeignet.
Edelstahl (ASTM A312): Edelstahlsorten wie 304, 316 und 347 bieten hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und gute Formbarkeit. Sie werden häufig in der chemischen Verarbeitung verwendet, wo die Beständigkeit gegen verschiedene Chemikalien von entscheidender Bedeutung ist.
API 5L (X42-X70): API 5L-Güteklassen wie X42, X52 und X70 werden häufig in der Öl- und Gasindustrie verwendet, insbesondere für Pipelines, die Öl, Gas und Wasser unter hohem Druck transportieren. Diese Güteklassen sind für ihre Festigkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit bekannt.
Duplex- und Superduplex-Edelstahl (ASTM A790): Duplex- (UNS S31803, S32205) und Superduplex-Edelstähle (UNS S32750, S32760) sind für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit bekannt, insbesondere in chloridreichen Umgebungen wie Offshore-Plattformen. Diese Materialien bieten hohe Festigkeit und hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß und Spannungsrisskorrosion.

2. Kompatibilität mit Armaturen, Flanschen, Ventilen und Befestigungselementen

Die Kompatibilität zwischen Rohren und anderen Komponenten wie Armaturen, Flanschen, Ventilen und Schrauben ist für eine sichere, leckagefreie und dauerhafte Verbindung unerlässlich. Im Folgenden untersuchen wir, wie verschiedene Materialien bei diesen Komponenten zusammenpassen.

2.1 Rohrleitungssysteme aus Kohlenstoffstahl

Rohre: ASTM A106 (Gr A/B/C) ist der Standard für Hochtemperaturrohre aus Kohlenstoffstahl.
Armaturen: Rohrverbindungsstücke aus Kohlenstoffstahl entsprechen für geschweißte Konfigurationen normalerweise ASTM A234 Gr WPB.
Flansche: ASTM A105 ist die erste Wahl für geschmiedete Flansche aus Kohlenstoffstahl.
Ventile: ASTM A216 Gr WCB-Ventile sind mit Kohlenstoffstahlrohren kompatibel und bieten Haltbarkeit und Hochdruckleistung.
Verbindungselemente: Schrauben und Muttern nach ASTM A193 Gr B7 und A194 Gr 2H werden typischerweise zum Sichern der Flansche und anderer Verbindungen in Kohlenstoffstahlsystemen verwendet.

2.2 Rohrleitungssysteme aus legiertem Stahl (Hochtemperatureinsatz)

Rohre: ASTM A335 (Gr P1, P11, P22) ist ein Grundbestandteil von Hochtemperaturrohrleitungen in Raffinerien und Kraftwerken.
Armaturen: Formstücke aus legiertem Stahl gemäß ASTM A234 WP-Serie bieten eine gute Schweißbarkeit und passen zu Rohren der P-Serie.
Flansche: Abhängig von der Rohrqualität sind ASTM A182 Gr F11 oder F22 als Flanschmaterial üblich.
Ventile: Für Hochtemperaturlegierungen bieten Ventile nach ASTM A217 Gr WC6 oder WC9 eine zuverlässige Leistung.
Verbindungselemente: ASTM A193 Gr B7 mit A194 Gr 2H-Muttern ist eine typische Kombination für Anwendungen mit legiertem Stahl.

2.3 Niedrigtemperaturlegierter Stahl

Rohre: ASTM A333 (Gr. 6 und 3) für Anwendungen bis -45 °C, wird häufig in kryogenen Umgebungen verwendet.
Armaturen: ASTM A420 Gr WPL6 und WPL3 sind Niedertemperatur-Fittings, die mit A333-Rohren kompatibel sind.
Flansche: ASTM A350 Gr LF2/LF3-Flansche werden in Verbindung mit Niedertemperaturrohrleitungen verwendet.
Ventile: ASTM A352 Gr LCB- oder LC3-Ventile sind für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen ausgelegt.
Verbindungselemente: ASTM A320 Gr L7-Schrauben und A194 Gr 7-Muttern gewährleisten dauerhafte Verbindungen bei niedrigen Temperaturen.

2.4 Edelstahl-Rohrleitungssysteme

Rohre: Austenitischer Edelstahl wie ASTM A312 Gr TP304 und TP316 ist ideal für korrosionsbeständige Systeme.
Armaturen: ASTM A403-Anschlüsse (WP304/WP316) werden häufig mit Edelstahlrohren für chemische und maritime Anwendungen verwendet.
Flansche: ASTM A182 Gr F304/F316-Flansche ergänzen die Rohrmaterialien.
Ventile: A182 Gr F304/F316-Ventile sind äußerst beständig gegenüber korrosiven Medien und daher für Chemieanlagen und Offshore-Umgebungen geeignet.
Verbindungselemente: ASTM A193 Gr B8/B8M-Schrauben mit A194 Gr 8/8M-Muttern sind für Edelstahlbaugruppen geeignet und gewährleisten Korrosionsbeständigkeit.

2,5 API 5L-Klassen für Öl- und Gaspipelines

Rohre: Die Güten API 5L X42, X52, X65 und X70 bieten hohe Festigkeit, Flexibilität und Zähigkeit für Öl- und Gaspipelines, insbesondere bei Onshore- und Offshore-Anwendungen.
Armaturen: Hochleistungsfittings wie ASTM A860 Gr WPHY (42-70) entsprechen der Festigkeit von API 5L-Rohren.
Flansche: ASTM A694 Gr F42 bis F70-Flansche sind für Hochdruckleitungen geeignet.
Ventile: API 6D-Ventile und ASTM A216 Gr WCB/WC6 sind in diesen Hochdruckumgebungen Standard.
Verbindungselemente: Schrauben gemäß ASTM A193 Gr B7 und Muttern gemäß ASTM A194 Gr 2H gewährleisten sichere Hochdruckverbindungen.

2.6 Duplex- und Superduplex-Edelstahlsysteme

Rohre: Rohre aus Duplex-Edelstahl (UNS S31803/S32205) und Superduplex-Stahl (UNS S32750/S32760) sind äußerst widerstandsfähig gegen allgemeine und lokale Korrosion in chloridhaltigen Umgebungen und daher ideal für die Offshore-Ölförderung und Entsalzungsanlagen geeignet.
Armaturen: ASTM A815 Gr WP31803- und WP32750-Anschlüsse bieten entsprechende Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit.
Flansche: ASTM A182 Gr F51/F53-Flansche sind Standard für Duplexsysteme.
Ventile: Duplexventile wie ASTM A182 Gr F51/F55 bieten eine hervorragende Lochfraßbeständigkeit.
Verbindungselemente: Häufig werden hochfeste Schrauben ASTM A193 Gr B7/B8M und Muttern ASTM A194 Gr 7/8M verwendet.

Kompatibilitätstabelle für Rohrleitungsmaterialien

Material	Rohre	Armaturen	Flansche	Ventile	Schrauben und Muttern
Kohlenstoffstahl	A106 Gr.A A106 Gr.B A106 Gr.C	A234 WPA A234 WPB A234 Holzfaserverstärkter Kunststoff	A105	A216 WCB	A193 Gr.B7 A194 Gr.2H
Kohlenstoffstahllegierung, hochtemperaturbeständig	A335 P1 A335 P11 A335 P12 A335 P22 A335 P5 A335 P9 A335 P91 A225 P92	A234 WP1 A234 WP11 A234 WP12 A234 WP22 A234 WP5 A234 WP9 A234 WP91 A234 WP92	A182 F1 A182 F11 A182 F12 A182 F22 A182 F5 A182 F9 A182 F91 A182 F92	A217 WC1 A217 WC11 A217 WC12 A217 WC22 A217 WC5 A217 WC9 A217 WC91 A217 WC92	A193 Gr.B7 A194 Gr.2H
Kohlenstoffstahl, niedrige Temperatur	A333 Gr.6 A333 Gr.3 A333 Gr.1	A420 WPL6 A420 WPL3 A420 WPL1	A350 LF6 A350 LF3 A350 LF1	A352 LC6 A352 LC3 A352 LC1	A320 Gr.L7 A194 Gr.7
Austenitischer Edelstahl	A312 TP304 A312 TP316 A312 TP321 A312 TP347	A403 WP304 A403 WP316 A403 WP321 A403 WP347	A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347	A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347	A193 Gr.B8 A194 Gr.8
API 5L-Leitungsrohr	API 5L X42 API 5L X46 API 5L X52 API 5L X56 API 5L X60 API 5L X65 API 5L X70	A860 WPHY 42 A860 WPHY 46 A860 WPHY 52 A860 WPHY 56 A860 WPHY 60 A860 WPHY 65 A860 WPHY 70	A694 F42 A694 F46 A694 F52 A694 F56 A694 F60 A694 F65 A694 F70	API 6D A216 WCB	A193 Gr.B7 A194 Gr.2H
Duplex-Edelstahl	A790 UNS S31803 A790 UNS S32205	A815 WP31803 A815 WP32205	A182 F51 A182 F60	A182 F51 A182 F60	A193 Gr.B7 A194 Gr.7
Super-Duplex-Edelstahl	A790 UNS S32750 A790 UNS S32760	A815 WPS32750 A815 WPS32760	A182 F53 A182 F55	A182 F53 A182 F55	A193 Gr.B8M A194 Gr.8M

3. Wichtige Überlegungen zur Materialauswahl

Temperatur: Hochtemperaturanwendungen erfordern Materialien, die ihre mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen beibehalten, wie ASTM A335 für Stahllegierungen oder A790-Duplex-Edelstahl.
Korrosive Umgebung: Bei Offshore-Anwendungen und in der chemischen Verarbeitung kommt es zu einer Belastung mit hochkorrosiven Substanzen wie Chloriden, Säuren und Basen. Edelstahl, Duplex- und Superduplex-Legierungen bieten eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen diese Umgebungen.
Druck: Hochdruckumgebungen, wie z. B. Pipelines in der Öl- und Gasindustrie, erfordern Materialien wie API 5L-Klassen in Kombination mit hochfesten Armaturen, Ventilen und Befestigungselementen.
Widerstandsfähigkeit gegenüber niedrigen Temperaturen: Kryogene oder gekühlte Systeme, beispielsweise solche, die LNG verarbeiten, erfordern Materialien wie ASTM A333, die ihre Zähigkeit auch bei niedrigen Temperaturen behalten.

4. Fazit

In der Öl- und Gasindustrie, der chemischen Verarbeitung und im Bergbau ist die richtige Materialauswahl für Rohrleitungssysteme ein entscheidender Aspekt der Systemzuverlässigkeit und -sicherheit. Das Verständnis der Kompatibilität zwischen Rohren, Armaturen, Flanschen, Ventilen und Befestigungselementen gewährleistet die Haltbarkeit und Leistung des gesamten Systems. Durch die Verwendung von Materialien wie API 5L, ASTM A106, A335, A312 und Duplex-Edelstahl können Sie die richtigen Komponenten an Ihre spezifischen Betriebsanforderungen anpassen, eine lange Lebensdauer gewährleisten und Ausfallzeiten aufgrund von Korrosion oder mechanischem Versagen minimieren.

Konsultieren Sie bei der Materialauswahl immer Materialexperten und Ingenieure, um die genauen Anforderungen Ihrer Anwendung zu ermitteln und dabei Druck, Temperatur, Korrosionsbelastung und mechanische Beanspruchung zu berücksichtigen.