Pipeline vs Piping

Tuberías y ductos terrestres y marinos

Introducción

In the realm of energy transportation, the distinction between onshore and offshore pipelines and piping systems plays a crucial role in the efficiency, safety, and environmental impact of resource extraction and distribution. Onshore pipelines, typically situated on land, are designed to transport oil, gas, and other fluids over varying distances, benefiting from relatively more straightforward access for maintenance and monitoring. Conversely, offshore pipelines, laid on the seabed or suspended in water, present unique engineering challenges due to harsh marine conditions and logistical complexities. Understanding the Onshore vs Offshore Pipeline and Piping in design, construction, and operational considerations between these two types of pipelines is essential for optimizing infrastructure development and ensuring sustainable practices in the energy sector.

Definition: Onshore vs Offshore Pipeline and Piping

What is Pipeline?

Pipeline is a long series of pipes, usually of large diameter, running underground, aboveground and underwater, such as a submarine pipeline, and equipped with fittings, such as valves and pumps, to control the flow of large quantities of fluid over long distances. Pipelines have large diameters, making it easy to transport liquids or gases in bulk from one place to another, sometimes for thousands of miles.

Pipeline

Pipeline

What is Piping?

Tubería is a system of pipes used to convey fluids (liquids and gases) from one location to another within the designated boundaries or spaces of petrochemical plants, power plants, refineries, etc. It is also equipped with valves and fittings to control the flow of fluids from one facility to another as needed, but only within the plant’s designated boundaries. Never skip these essential topics when taking an online course on piping engineering. Piping diameters range from 1/2 inch to 80 inches, depending on the facility’s design requirements for fluid transportation, usually from one facility to another within the facility’s boundaries.

Tubería

Tubería

What is Onshore Pipeline?

Onshore pipelines refer to networks of pipelines and related equipment used to transport fluids such as oil, natural gas, water, and chemicals in a land environment. These pipelines are integral to long-distance oil and gas transportation from oil fields to refineries, from natural gas wells to gas stations, and from crude oil and refined oil tank farms, chemical tank farms, LNG tank farms, and aircraft refueling pipeline operations.

Onshore Pipeline

Onshore Pipeline

What is Offshore Pipeline?

Offshore pipelines refer to the network of pipes and related equipment used to transport fluids such as oil, gas, water, and chemicals in an offshore environment. These pipelines are integral to operating offshore oil rigs, platforms and floating production storage and offloading units (FPSOs). The unique conditions of the offshore environment, such as high salinity, extreme temperatures, and strong currents, present significant challenges to the design and maintenance of these systems.

Offshore Pipeline

Offshore Pipeline

Main Differences: Onshore vs Offshore Pipeline and Piping

Comparison Table: Onshore vs Offshore Pipeline and Piping

Especificación En tierra Costa afuera
Pipeline Tubería Pipeline Tubería
Códigos de diseño – ASME B31.4: Pipeline Transportation Systems for Liquids and Slurries
– ASME B31.8: Gas Transmission and Distribution Piping Systems
ASME B31.3: Process Piping – DNVGL-ST-F101: Submarine pipeline systems
– API RP 1111: Design, Construction, Operation, and Maintenance of Offshore Hydrocarbon Pipelines (Limit state design)
ASME B31.3: Process Piping
Alcance Outside plant boundary
(Villages, fields, rivers, canals, railways, highways, cities, deserts, forests, hills, etc.)
Within plant boundary Outside plant boundary Within plant boundary
Type of pipe API Spec 5L: Specification for Line pipes – ASTM
– BS
– API 5L
API Spec 5L: Specification for Line pipes
– DNVGl-ST-F101: Submarine Pipeline Systems
Normas ASTM
Válvulas – API 6D: Specification for Pipeline and Piping Valves
– Full Bore (FB) Ball Valves are used for pigs.
– BS
– API Standard
– Full bore (FB) and Reduced bore (RB)
– Full bore Valves: for smooth passage of intelligent pigs
– API 6D SS: Specification on Subsea Pipeline Valves
– RB valves
– BS/API standards
Soldadura – API Std. 1104: Welding of Pipelines and Related Facilities
– Type of welding: Automatic / Semi-Automatic/ Manual
– ASME Sec. IX: Standard for Welding and Brazing Procedures, Welders, Brazers and Welding and Brazing Operators
– Type of welding: Manual (mostly)
– API Std. 1104: Welding of Pipelines and Related Facilities
– Mostly automatic welding on pipelay barge.
– ASME Sec. IX: Standard for Welding and Brazing Procedures, Welders, Brazers and Welding and Brazing Operators
– Manual welding at the fabrication yard.
Weld joint inspection (NDT requirements) 100% by Automatic UT or RT (by using X-Ray) 5% to 100%
(mostly by using gamma rays)
100% by Automatic UT From 10% to 100% as required
Analyses – Wall Thickness Analysis
– Elastic Bend Radius Analysis
– Stability Analysis for Water Bodies/ Marshy Areas
– Horizontal directional drilling design analysis
– Railroad/ Highway Crossing Analysis
– Casing Pipe Analysis for Crossings
– Seismic Analysis
– Piping wall thickness calculation
– Piping Stress Analysis
Static Analysis
Dynamic Analysis
Wind Analysis
Flange Leakage Analysis
Seismic Analysis
– Wall thickness Analysis
– On-bottom Stability
– Span Analysis
– Global Buckling – Lateral and Upheaval
– Pipeline Expansion Analysis
– Riser Design (Span, Stress & Flexibility Analysis)
– Riser Clamp Design
– Pipeline Crossing Design and Analysis
– Deck piping stress analysis
Instalación Buried (mostly) Above ground/On rack/slippers/T-postal etc. Subsea (in water on the seabed or buried in the seabed) Deck Platform Piping
(similar to plant)
Special Installations – Across rivers
– Horizontal Directional Drilling (HDD) method
– Micro-tunnelling method
– Across road/ rail/ highway
– Auger boring/ jacking boring method
– Shallow HDD
– Ghats/ Hills
– Modular installations
– Finning
– Studding
– Jacketing
– Spooling inside warehouse
– U/G piping for cooling water
– S-lay Method (for shallow water installation)
– J-Lay Method (for deep water installation)
– Shore pull/ barge pull near Land Fall Point (LFP)
Along with the deck structure
Special Equipment – Sectionalizing Valves (Remote operated)
– Insulating Joints
– Scraper Launcher/ Receiver
– Stem Extended Valves (for buried valves)
– Flow Tee
– Long Radius bends (R=6D)
– Cold field bends (R = 30D or 40D)
– Expansion Joints
– Motor Operator Valves (MOV)
– Cryogenic Valves
– Springs
– Subsea Isolation Valve (SSIV)
– LR Bends
– Flow tee
– Pipeline End Manifold (PLEM)
– Single Point Mooring (SPM) system
– Submarine hoses
– Floating hoses
– Cables and umbilical installation
– Piggy-back pipelines
No aplicable
Survey – Topographical Survey
(all along the pipeline route)
– Geotechnical investigation
(all along the pipeline route)
– Soil resistivity survey
(all along the pipeline route)
– Hydrological Survey for water bodies (for scour depth calculation)
– Cadastral Survey (for RoU acquisition)
– Wind profile from meteorology
– Seismic study of plot
– Geophysical survey/ Bathymetric Survey by using side scan sonar, sub-bottom profiler, and echo-sounder
– Met-Ocean data collection
– Geotechnical data of the pipeline route
No aplicable
Corrosion Protection Coating Three Layer Polyethylene (3LPE) coating
Three Layer Polypropylene (3LPP) coating
Fusion bonded epoxy (FBE) coating
– Coal tar enamel (CTE) Coating
Painting Coatings such as:
– Coal Tar Enamel Coating (CTE)
Three-layer polyethylene coating (3LPE)
Three-layer polypropylene coating (3LPP)
– Double-layer fusion bonded epoxy coating (2FBE)
Painting
Cathodic Protection System – Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) system
– Sacrificial Anode (limited locations)
Not applicable Sacrificial Anodic Cathodic Protection (SACP) system No aplicable
Hydrostatic testing – Gauge Plate run of 95% of the ID of the highest pipe thickness
– Test Pressure
Minimum: 1.25 times of Design Pressure (for liquid pipelines)
1.25 to 1.5 times of Design Pressure (for gas pipelines)
Maximum: Pressure equivalent to Hoop stress of 95% of SMYS of pipe material
– Hold period: 24 hours
– No gauge plate run is done. Generally, cardboard blasting is done to clean the piping.
– Test Pressure
Minimum: 1.5 × Design Pressure × Temperature Factor
Maximum: Based on line schedule
– Hold period: 2 – 6 hours
– Gauge Plate run of 95% of the ID of the highest pipeline thickness.
– Test Pressure
Minimum: 1.25 times x Design Pressure
– Hold period: 24 hours
– No gauging is done.
– Test Pressure
Maximum: As per line schedule
– Hold period: 2 hours
Preservation – Preservation of pipeline with corrosion-inhibited water or by filling of inert gas (N2) Not applicable
Pigging Intelligent Pigging Not applicable Compliant Not applicable
Machines/Equipment required for installation – Trencher
– Backhoe/ Excavator
– Side Boom
– Cold field bending machine
– Holiday Detection Machines
– Pneumatic/ Hydraulic Internal Clamps
Crane/ Hydra – Pipelay Barge
– Derrick Barge
– Diving support vessel
– Dynamic Positioning (DP) barge (for deepwater)
Pre-fabricated deck piping

Conclusion: Onshore vs Offshore Pipeline and Piping

In summary, Onshore pipelines are usually buried or erected on land to transport oil, natural gas, drinking water, sewage, seawater, slurry, etc. Onshore piping is typically erected in petrochemical plants, power plants, refineries, fire protection systems, water treatment systems, etc., while Offshore pipelines are buried on the seabed. Offshore piping typically consists of transmission and structural support pipeline systems on offshore drilling platforms. Special offshore equipment includes underwater isolation valves, tees, and submarine hoses. Offshore surveys include geophysics, bathymetry, and ocean data collection, while onshore surveys focus on topographic and geotechnical engineering studies.

L80-9Cr vs L80-13Cr

L80-9Cr vs L80-13Cr: algo que debes saber

Choosing the proper casing and tubing materials can ensure safety and efficiency in oil and gas drilling and exploration. L80-9Cr and L80-13Cr are two alloy steel grades commonly used in petroleum casing and tubing. Each grade has unique characteristics and applications. L80-9Cr vs L80-13Cr, this article will delve into the difference between these materials to help you make an informed decision.

1. Overview of L80 Grade

L80 is an alloy steel used in the oil and gas sector. It is known for its good strength and corrosion resistance. It is typically employed in high-temperature and high-pressure environments and is suitable for both oil and gas production.

1.1 L80-9Cr

Composition: Contains 9% chromium, enhancing the material’s oxidation resistance at high temperatures.
Características:
Corrosion Resistance: It performs well in CO2 environments, making it suitable for acidic gas pipelines.
Mechanical Strength: Provides good strength and is suitable for high-temperature operations.
Applications: Commonly used in high-temperature gas pipelines in oil fields.

1.2 L80-13Cr

Composition: Contains 13% chromium, offering higher corrosion resistance.
Características:
Corrosion Resistance: Exhibits superior performance in environments with H2S and CO2, suitable for extreme conditions.
Mechanical Strength: Offers higher strength and is ideal for complex operational environments.
Applications: Used in high-corrosion environments and deep well operations.

L80-9Cr vs L80-13Cr

L80-9Cr and L80-13Cr Casing and Tubing in Oil and Gas Drilling and Exploration

2. Comparison: L80-9Cr vs L80-13Cr

2.1 Chemical Composition

Estándar Calificación C Si Minnesota PAG S cr Mes Ni Cu
API 5CT L80-9Cr ≤ 0,15 ≤ 1.00 0.30-0.60 ≤ 0,020 ≤ 0,010 8.00-10.00 0.90-1.10 ≤ 0.50 ≤ 0,25
L80-13Cr 0.15-0.22 ≤ 1.00 0.25-1.00 ≤ 0,020 ≤ 0,010 12.00-14.00 ≤ 0.50 ≤ 0,25

2.2 Propiedades mecánicas

Estándar Calificación Yield Strength (Mpa) Resistencia a la tracción (Mpa) Elongación (%) Hardness max
mín. max. mín. mín. CDH HBW
API 5CT L80-9Cr 552 655 655 API 5CT
Table C.7
23 241
L80-13Cr 552 655 655 23 241

2.3 Impact Test

Estándar Calificación Sharpy Impact Energy (J)
Coupling Cuerpo de tubería
API 5CT L80-9Cr L-10-40-0 T-10-20-0 L-10-27-0 T-10-14-0
L80-13Cr L-10-40-0 T-10-20-0 L-10-27-0 T-10-14-0

2.4 Corrosion Resistance

L80-9Cr: The 9% chromium content provides moderate corrosion resistance, suitable for environments with low to moderate concentrations of H₂S (hydrogen sulfide) or CO₂ (carbon dioxide), typically seen in less aggressive environments.

L80-13Cr: The 13% chromium content provides enhanced resistance to sour service (i.e., environments with high levels of H₂S) and high CO₂ environments. It’s better for harsher conditions like deep wells or offshore drilling.

2.5 Temperature and Sour Service

L80-9Cr: Generally suitable for moderate-temperature environments.

L80-13Cr: Can withstand higher temperatures and is better equipped for sour service conditions with high concentrations of H₂S or CO₂.

2.6 Cost

L80-9Cr: Due to its lower chromium content, L80-9Cr is less expensive than L80-13Cr. If the environment is not highly corrosive or sour, L80-9Cr could be a more cost-effective option.

L80-13Cr: More expensive but provides superior resistance in harsh conditions, potentially reducing maintenance costs or failures over time.

2.7 Applications

L80-9Cr: Suitable in wells with moderate temperature, pressure, and sour gas conditions. Often used in conventional oil and gas wells or less aggressive service environments.

L80-13Cr: Ideal for high-pressure wells with harsh environmental conditions, particularly in sour gas service, deep wells, or offshore oil & gas operations where high corrosion resistance is critical.

Producción de acero crudo

Producción de acero crudo en septiembre de 2024

En septiembre de 2024, la producción mundial de acero crudo de los 71 países que informan a la Asociación Mundial del Acero (acero mundial) fue de 143,6 millones de toneladas (Mt), una disminución de 4,7% respecto de septiembre de 2023.

producción de acero crudo

producción de acero crudo

Producción de acero crudo por regiones

África produjo 1,9 Mt en septiembre de 2024, 2,61 TP3T más que en septiembre de 2023. Asia y Oceanía produjeron 105,3 Mt, 5,01 TP3T menos. La UE (27) produjo 10,5 Mt, 0,31 TP3T más. Europa, Otros produjo 3,6 Mt, 4,11 TP3T más. Oriente Medio produjo 3,5 Mt, 23,01 TP3T menos. América del Norte produjo 8,6 Mt, 3,41 TP3T menos. Rusia y otros países de la CEI + Ucrania produjeron 6,8 Mt, 7,61 TP3T menos. América del Sur produjo 3,5 Mt, 3,31 TP3T más.

Cuadro 1. Producción de acero crudo por regiones

Región septiembre 2024 (mt) Cambio de % 24/23 de septiembre Enero-septiembre de 2024 (Mt) % cambio enero-septiembre 24/23
África 1.9 2.6 16.6 2.3
Asia y Oceanía 105.3 -5 1,032.00 -2.5
UE (27) 10.5 0.3 97.8 1.5
Europa, Otros 3.6 4.1 33.1 7.8
Oriente Medio 3.5 -23 38.4 -1.5
América del norte 8.6 -3.4 80 -3.9
Rusia y otros países de la CEI + Ucrania 6.8 -7.6 64.9 -2.5
Sudamerica 3.5 3.3 31.4 0
Total 71 países 143.6 -4.7 1,394.10 -1.9

Los 71 países incluidos en esta tabla representaron aproximadamente 98% de la producción mundial total de acero crudo en 2023.

Regiones y países cubiertos por la tabla:

  • África: Argelia, Egipto, Libia, Marruecos, Sudáfrica, Túnez
  • Asia y Oceanía: Australia, China, India, Japón, Mongolia, Nueva Zelanda, Pakistán, Corea del Sur, Taiwán (China), Tailandia, Vietnam
  • Unión Europea (27): Alemania, Austria, Bélgica, Bulgaria, Croacia, Eslovaquia, Eslovenia, España, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Italia, Luxemburgo, Países Bajos, Polonia, Portugal, República Checa, Rumanía y Suecia.
  • Europa, Otros: Macedonia, Noruega, Serbia, Turquía, Reino Unido
  • Oriente Medio: Arabia Saudita, Bahréin, Emiratos Árabes Unidos, Irak, Irán, Jordania, Kuwait, Omán, Qatar, Yemen
  • América del norte: Canadá, Cuba, El Salvador, Guatemala, México, Estados Unidos
  • Rusia y otros países de la CEI + Ucrania: Bielorrusia, Kazajstán, Rusia, Ucrania
  • Sudamerica: Argentina, Brasil, Chile, Colombia, Ecuador, Paraguay, Perú, Uruguay, Venezuela

Los 10 principales países productores de acero

China produjo 77,1 Mt en septiembre de 2024, 6,11 TP3T menos que en septiembre de 2023. India produjo 11,7 Mt, 0,21 TP3T menos. Japón produjo 6,6 Mt, 5,81 TP3T menos. Estados Unidos produjo 6,7 Mt, 1,21 TP3T más. Se estima que Rusia produjo 5,6 Mt, 10,31 TP3T menos. Corea del Sur produjo 5,5 Mt, 1,31 TP3T más. Alemania produjo 3,0 Mt, 4,31 TP3T más. Turquía produjo 3,1 Mt, 6,51 TP3T más. Brasil produjo 2,8 Mt, 9,91 TP3T más. Se estima que Irán produjo 1,5 Mt, 41,21 TP3T menos.

Cuadro 2. Los 10 principales países productores de acero

Región  septiembre 2024 (mt) Cambio de % 24/23 de septiembre Enero-septiembre de 2024 (Mt) % cambio enero-septiembre 24/23
Porcelana 77.1 -6.1 768.5 -3.6
India 11.7 -0.2 110.3 5.8
Japón 6.6 -5.8 63.3 -3.2
Estados Unidos 6.7 1.2 60.3 -1.6
Rusia 5.6e -10.3 54 -5.5
Corea del Sur 5.5 1.3 48.1 -4.6
Alemania 3 4.3 28.4 4
Turquía 3.1 6.5 27.9 13.8
Brasil 2.8 9.9 25.2 4.4
Irán 1,5 e -41.2 21.3 -3.1

e – estimado. La clasificación de los 10 principales países productores se basa en el agregado del año hasta la fecha.

Comparación entre API 5L y ISO 3183

Conozca las diferencias: API 5L vs ISO 3183

Las normas ISO 3183 y API 5L son normas relacionadas con las tuberías de acero, principalmente para su uso en las industrias de transporte de petróleo, gas y otros fluidos. Si bien existe una superposición significativa entre estas dos normas, API 5L e ISO 3183, existen diferencias clave en su alcance, aplicación y las organizaciones que las respaldan.

1. Organismos emisores: API 5L vs ISO 3183

API 5L: Emitida por el Instituto Americano del Petróleo (API), esta norma se utiliza principalmente en la industria del petróleo y el gas. Detalla los requisitos técnicos para las tuberías de acero que transportan petróleo, gas y agua.
ISO 3183: Emitida por la Organización Internacional de Normalización (ISO), esta norma es reconocida internacionalmente y utilizada globalmente para tuberías de acero en el sector de transporte de petróleo y gas.

2. Ámbito de aplicación: API 5L vs ISO 3183

API 5L: Cubre tuberías de acero para transportar petróleo, gas natural y otros fluidos a alta presión. Es ampliamente utilizada en América del Norte, especialmente en Estados Unidos.
ISO 3183: Esta norma se centra principalmente en el diseño, fabricación y control de calidad de las tuberías de acero utilizadas en oleoductos y gasoductos, pero su uso es más internacional y aplicable en varios países del mundo.

3. Diferencias clave: API 5L vs ISO 3183

Enfoque geográfico y de mercado:

API 5L está más adaptada al mercado norteamericano (particularmente EE. UU.), mientras que ISO 3183 es aplicable internacionalmente y se utiliza en muchos países del mundo.

Grados y requisitos del acero:

API 5L define grados de acero como L175, L210, L245, etc., donde el número representa la resistencia mínima al rendimiento en megapascales (MPa).
La norma ISO 3183 también define grados similares pero con requisitos más detallados respecto a las propiedades del material, los procesos de fabricación y los protocolos de inspección, alineándose con las prácticas industriales internacionales.
Especificaciones adicionales:
API 5L enfatiza el control de calidad, la certificación y los requisitos de producción, mientras que ISO 3183 cubre un alcance más amplio, teniendo en cuenta el comercio internacional, y proporciona especificaciones para diferentes condiciones, incluida la temperatura, el medio ambiente y los requisitos mecánicos específicos.

4. Requisitos técnicos: API 5L vs ISO 3183

La API 5L especifica las propiedades de los materiales, los procesos de fabricación, las dimensiones, los métodos de prueba y el control de calidad de las tuberías de acero. Define los grados de acero desde L (baja resistencia) hasta X (mayor resistencia), como X42, X60 y X70.
La norma ISO 3183 cubre aspectos similares de la fabricación de tuberías de acero, incluida la calidad del material, el tratamiento térmico, el tratamiento de la superficie y los extremos de las tuberías. También proporciona especificaciones detalladas para la presión de diseño de las tuberías, consideraciones ambientales y diversos accesorios para tuberías.

5. Comparación de grados de tuberías: API 5L vs ISO 3183

API 5L: Los grados van desde los grados L (resistencia a la fluencia baja) hasta los grados X (resistencia a la fluencia más alta). Por ejemplo, X60 se refiere a tuberías con una resistencia a la fluencia de 60 000 psi (aproximadamente 413 MPa).
ISO 3183: Utiliza un sistema de clasificación similar, pero puede incluir clasificaciones y condiciones más detalladas. También garantiza la alineación con las prácticas operativas y de diseño de tuberías globales.

6. Compatibilidad entre normas:

En muchos casos, API 5L e ISO 3183 son compatibles, lo que significa que una tubería de acero que cumple con los requisitos de API 5L generalmente también cumplirá con los requisitos de ISO 3183 y viceversa. Sin embargo, proyectos de tuberías específicos pueden adherirse a una norma en lugar de a otra según la ubicación, las preferencias del cliente o los requisitos regulatorios.

7. Conclusión:

La API 5L es más común en los Estados Unidos y las regiones circundantes. Se centra en la industria de oleoductos y gasoductos, y pone un gran énfasis en la producción y el control de calidad.
La ISO 3183 es una norma internacional para proyectos de oleoductos y gasoductos a nivel mundial. Sus requisitos más detallados y alineados a nivel mundial garantizan una mayor aceptación en los mercados internacionales.

Ambas normas son muy similares en cuanto a especificaciones de materiales, fabricación y pruebas. Aun así, la ISO 3183 tiende a tener un alcance más amplio y de aplicación más global, mientras que la API 5L sigue siendo más específica para el mercado norteamericano. La elección entre estas normas depende de la ubicación geográfica, las especificaciones y las necesidades regulatorias del proyecto de oleoducto.

Acero inoxidable vs acero galvanizado

Acero inoxidable vs acero galvanizado

Introducción

Acero inoxidable vs acero galvanizadoEs fundamental tener en cuenta el medio ambiente, la durabilidad requerida y las necesidades de mantenimiento. El acero inoxidable ofrece una resistencia a la corrosión, una solidez y un atractivo visual inigualables, lo que lo hace adecuado para aplicaciones exigentes en entornos hostiles. El acero galvanizado, por otro lado, ofrece una protección contra la corrosión rentable para entornos menos agresivos.

1. Composición y proceso de fabricación

Acero inoxidable

El acero inoxidable es una aleación compuesta principalmente de hierro, cromo (al menos 10,5%) y, en ocasiones, níquel y molibdeno. El cromo forma una capa de óxido protectora sobre la superficie, lo que le confiere una excelente resistencia a la corrosión. Los distintos grados, como el 304 y el 316, varían en elementos de aleación, lo que ofrece opciones para diversos entornos, incluidas temperaturas extremas y alta salinidad.

Acero galvanizado

El acero galvanizado es acero al carbono recubierto con una capa de zinc. La capa de zinc protege el acero que se encuentra debajo como una barrera contra la corrosión. El método de galvanización más común es la galvanización por inmersión en caliente, en la que el acero se sumerge en zinc fundido. Otro método es la electrogalvanización, en la que se aplica zinc mediante una corriente eléctrica. Ambos procesos mejoran la resistencia a la corrosión, aunque generalmente son menos duraderos en entornos hostiles que el acero inoxidable.

2. Resistencia a la corrosión

Acero inoxidable

La resistencia a la corrosión del acero inoxidable es inherente a su composición de aleación, que forma una capa pasiva de óxido de cromo. El acero inoxidable de grado 316, que incluye molibdeno, proporciona una excelente resistencia a la corrosión por cloruros, ácidos y otros productos químicos agresivos. Es una opción preferida en las industrias marina, de procesamiento químico y de petróleo y gas, donde la exposición a agentes corrosivos es diaria.

Acero galvanizado

La capa de zinc sobre el acero galvanizado proporciona protección sacrificial; el zinc se corroerá antes que el acero subyacente, lo que ofrece cierta resistencia a la corrosión. Sin embargo, esta protección es limitada, ya que la capa de zinc puede degradarse con el tiempo. Si bien el acero galvanizado funciona adecuadamente en entornos templados y en la construcción en general, no resiste los productos químicos agresivos ni la exposición al agua salada con tanta eficacia como el acero inoxidable.

3. Propiedades mecánicas y resistencia

Acero inoxidable

El acero inoxidable es generalmente más resistente que el acero galvanizado, con Mayor resistencia a la tracción y durabilidadEsto lo hace ideal para aplicaciones que requieren resistencia y confiabilidad bajo presión. El acero inoxidable también ofrece Excelente resistencia al impacto y al desgaste., lo que beneficia a la infraestructura y a las aplicaciones industriales de servicio pesado.

Acero galvanizado

Si bien la resistencia del acero galvanizado proviene principalmente de la núcleo de acero al carbono, por lo general es menos resistente que el acero inoxidable. La capa de zinc añadida no contribuye significativamente a su resistencia. El acero galvanizado es adecuado para aplicaciones de servicio medio donde la resistencia a la corrosión es necesaria pero no en entornos extremos o de alto estrés.

4. Apariencia y estética

Acero inoxidable

El acero inoxidable tiene un aspecto elegante y brillante y suele ser el material preferido en aplicaciones arquitectónicas e instalaciones visibles. Su atractivo estético y su durabilidad lo convierten en la opción preferida para estructuras y equipos de alta visibilidad.

Acero galvanizado

La capa de zinc le da al acero galvanizado un acabado gris mate, menos atractivo visualmente que el acero inoxidable. Con el tiempo, la exposición a la intemperie puede generar una pátina blanquecina en la superficie, lo que puede reducir el atractivo estético, aunque no afecta el rendimiento.

5. Consideraciones de costos

Acero inoxidable

El acero inoxidable es típicamente más caro debido a sus elementos de aleación, cromo y níquel, y a los complejos procesos de fabricación. Sin embargo, su mayor vida útil y un mantenimiento mínimo puede compensar el costo inicial, especialmente en entornos exigentes.

Acero galvanizado

El acero galvanizado es Más económico que el acero inoxidable, especialmente para aplicaciones de corto a mediano plazo. Es una opción rentable para proyectos con un Presupuesto limitado y necesidades moderadas de resistencia a la corrosión.

6. Aplicaciones típicas

Aplicaciones del acero inoxidable

Petróleo y gas: Se utiliza en tuberías, tanques de almacenamiento y plataformas marinas debido a su alta resistencia a la corrosión y resistencia.
Procesamiento químico: Excelente para entornos donde la exposición a productos químicos ácidos o cáusticos es diaria.
Ingeniería marina: La resistencia del acero inoxidable al agua salada lo hace adecuado para aplicaciones marinas como muelles, embarcaciones y equipos.
Infraestructura: Ideal para puentes, barandillas y estructuras arquitectónicas donde la durabilidad y la estética son esenciales.

Aplicaciones del acero galvanizado

Construcción general: se utiliza comúnmente en marcos de edificios, cercas y soportes de techos.
Equipos agrícolas: Proporciona un equilibrio entre resistencia a la corrosión y rentabilidad para equipos expuestos al suelo y la humedad.
Instalaciones de tratamiento de agua: adecuadas para infraestructura de agua no crítica, como tuberías y tanques de almacenamiento en entornos de baja corrosión.
Estructuras para exteriores: se utilizan comúnmente en barreras de carreteras, barandillas y postes, donde se espera exposición a condiciones climáticas templadas.

7. Mantenimiento y longevidad

Acero inoxidable

El acero inoxidable requiere mantenimiento mínimo Debido a su inherente resistencia a la corrosión, sin embargo, en entornos hostiles, se recomienda una limpieza periódica para eliminar la sal, los productos químicos o los depósitos que podrían comprometer la capa protectora de óxido con el tiempo.

Acero galvanizado

El acero galvanizado requiere Inspección y mantenimiento regulares para mantener la capa de zinc intacta. Si la capa de zinc está rayada o degradada, puede ser necesario volver a galvanizarla o aplicarle revestimientos adicionales para evitar la corrosión. Esto es particularmente importante en aplicaciones marinas o industriales, donde la capa de zinc corre el riesgo de degradarse más rápidamente.

8. Ejemplo: acero inoxidable vs acero galvanizado

PROPIEDAD ACERO INOXIDABLE (316) ACERO GALVANIZADO COMPARACIÓN
Mecanismo de protección Una capa protectora de óxido que se autorepara en presencia de oxígeno, otorgando resistencia a la corrosión a largo plazo. Durante la fabricación, se aplica al acero una capa protectora de zinc. Cuando se daña, el zinc circundante protege catódicamente el acero expuesto. La capa protectora de acero inoxidable es más duradera y puede "repararse" por sí sola. La protección del acero inoxidable no disminuye con la pérdida de material o la reducción de espesor.
Apariencia Hay muchos acabados disponibles, desde electropulido muy brillante hasta pulido abrasivo. Aspecto y tacto atractivos de alta calidad. Posible aparición de lentejuelas. La superficie no es brillante y cambia gradualmente a un gris opaco con el tiempo. Elección de diseño estético.
Sensación de superficie Es muy suave y puede ser resbaladizo. Tiene un tacto más áspero, que se hace más evidente con el tiempo. Elección de diseño estético.
Credenciales verdes Puede reutilizarse en nuevas estructuras. Una vez concluida la vida útil de la estructura, es valioso como chatarra y, debido a su valor de colección, tiene una alta tasa de reciclaje. El acero al carbono generalmente se desecha al final de su vida útil y es menos valioso. El acero inoxidable se recicla en gran medida, tanto durante la fabricación como al final de su vida útil. Todo el acero inoxidable nuevo contiene una proporción sustancial de acero reciclado.
Escorrentía de metales pesados Niveles insignificantes. Importante pérdida de zinc, especialmente en los primeros años de vida. En algunas carreteras europeas se han sustituido las barandillas por barandillas de acero inoxidable para evitar la contaminación ambiental por zinc.
Vida Indefinido, siempre que se mantenga la superficie. Corrosión general lenta hasta que se disuelva el zinc. Aparecerá óxido rojo a medida que se corroa la capa de zinc/hierro y, finalmente, el acero del sustrato. Es necesario realizar una reparación antes de que aproximadamente el 2% de la superficie presente manchas rojas. El acero inoxidable ofrece una clara ventaja en términos de costo de ciclo de vida si se pretende prolongar su vida útil. El punto de equilibrio económico puede ser de tan solo seis años, según el entorno y otros factores.
Resistencia al fuego Excelente para aceros inoxidables austeníticos con resistencia y desviación razonables durante el fuego. El zinc se derrite y se escurre, lo que puede provocar la falla del acero inoxidable adyacente en una planta química. El sustrato de acero al carbono pierde resistencia y sufre deformaciones. El acero inoxidable ofrece una mejor resistencia al fuego y evita el riesgo de zinc fundido si se utiliza galvanizado.
Soldadura en sitio Esta es una rutina para aceros inoxidables austeníticos, en la que se debe tener cuidado con la expansión térmica. Las soldaduras se pueden integrar con la superficie metálica circundante. La limpieza y la pasivación posteriores a la soldadura son esenciales. El acero al carbono se puede soldar por sí solo, pero es necesario eliminar el zinc debido a los vapores. Si se sueldan acero galvanizado y acero inoxidable, cualquier residuo de zinc hará que el acero inoxidable se vuelva quebradizo. La pintura rica en zinc es menos duradera que la galvanizada. En entornos marinos severos, puede aparecer óxido costroso en tres a cinco años, y los ataques al acero ocurren cuatro años/mm después. La durabilidad a corto plazo es similar, pero un revestimiento rico en zinc en las uniones requiere mantenimiento. En condiciones severas, el acero galvanizado puede oxidarse (incluso perforarse) y causar posibles lesiones en las manos, especialmente desde el lado que no se ve hacia el mar.
Contacto con material húmedo y poroso (por ejemplo, cuñas de madera) en un ambiente salado. Probablemente provocará manchas de óxido y grietas, pero no fallas estructurales. Similar a las manchas de almacenamiento, conduce a una rápida pérdida de zinc y a un mayor plazo debido a la perforación. No es deseable para ninguno de los dos, pero puede provocar fallos en la base de los postes galvanizados a largo plazo.
Mantenimiento Puede sufrir manchas de té y micropicaduras si no se mantiene adecuadamente. Puede sufrir pérdida general de zinc y posterior corrosión del sustrato de acero si no se mantiene adecuadamente. En ambos casos es necesaria la lluvia en zonas abiertas o el lavado en regiones protegidas.
Tubería de acero inoxidable ASTM A335 ASME SA335 P92

Evolución de la microestructura del acero P92 a diferentes temperaturas isotérmicas

Evolución de la microestructura del acero P92 a diferentes temperaturas isotérmicas

Acero P92 El acero P92 se utiliza principalmente en calderas ultra supercríticas, tuberías de ultra alta presión y otros equipos de alta temperatura y alta presión. La composición química del acero P92 se basa en la adición de oligoelementos de elementos W y B, reduce el contenido de Mo, a través de los límites de grano del reforzado y el reforzado por dispersión de diversas formas, para mejorar el rendimiento integral del acero P92, el acero P92 que el acero P91 tiene mejor resistencia al rendimiento de oxidación y resistencia a la corrosión. Un proceso de trabajo en caliente es esencial para producir la tubería de acero P92. La tecnología de procesamiento térmico puede eliminar los defectos internos generados en el proceso de producción y hacer que el rendimiento del acero satisfaga las necesidades de las condiciones de trabajo. El tipo y el estado de la organización en el proceso de trabajo en caliente son los factores clave que influyen en el rendimiento para cumplir con el estándar. Por lo tanto, este artículo analiza la organización de la tubería de acero P92 a diferentes temperaturas isotérmicas para revelar la evolución de la organización de la tubería de acero P92 a varias temperaturas, lo que no solo proporciona soporte de información para el análisis de la organización y el control del desempeño del proceso de trabajo en caliente real, sino que también establece la base experimental para el desarrollo del proceso de trabajo en caliente.

1. Materiales y métodos de prueba

1.1 Material de prueba

El acero probado es un tubo de acero P92 en condiciones de uso (1060 ℃ endurecido + 760 ℃ templado), y su composición química se muestra en la Tabla 1. Se cortó una muestra cilíndrica de ϕ4 mm × 10 mm en la parte media del tubo terminado en una posición particular a lo largo de la dirección de la longitud, y se utilizó el medidor de expansión de temple para estudiar la transformación del tejido a diferentes temperaturas.

Tabla 1 Composición química principal del acero P92 por fracción de masa (%)

Elemento C Si Minnesota cr Ni Mes V Alabama B Nótese bien W. fe
% 0.13 0.2 0.42 8.67 0.25 0.48 0.19 0.008 0.002 0.05 1.51 Balance

1.2 Proceso de prueba

Usando un medidor de expansión térmica de temple L78, 0,05 ℃/s de calentamiento hasta 1050 ℃ de aislamiento durante 15 min, 200 ℃/s de enfriamiento hasta temperatura ambiente. Mida el punto crítico de cambio de fase del material Ac1 es 792,4 ℃, Ac3 es 879,8 ℃, Ms es 372,3 ℃. Las muestras se calentaron hasta 1050 °C a una velocidad de 10 °C/s y se mantuvieron durante 15 min, y luego se enfriaron a diferentes temperaturas (770, 740, 710, 680, 650, 620, 520, 430, 400, 370, 340, 310, 280, 250, 190 y 160 °C) a una velocidad de 150 °C/s y se mantuvieron durante diferentes períodos de tiempo (620 °C y menos durante 1 h, 620 °C y más durante 25 h). 620 ℃ y más manteniendo 25 h), el extremo isotérmico de la energía está apagado para que la muestra se enfríe con aire a temperatura ambiente. 1.3 Métodos de prueba

Después de esmerilar y pulir la superficie de las muestras bajo diferentes procesos, la superficie de las muestras se corroyó utilizando agua regia. Se utilizaron el microscopio Zeiss AXIOVERT 25 y el microscopio electrónico de barrido ambiental QWANTA 450 para observar y analizar la organización; utilizando el probador de dureza Vickers HVS-50 (peso de carga de 1 kg), se realizaron mediciones de dureza en varias ubicaciones en la superficie de cada muestra y el valor promedio se tomó como el valor de dureza de la muestra.

2. Resultados de las pruebas y análisis

2.1 Organización y análisis de diferentes sistemas isotérmicos de temperatura.

La Figura 1 muestra la microestructura del acero P92 después de la austenización completa a 1050 °C durante diferentes tiempos a diferentes temperaturas. La Figura 1(a) muestra la microestructura del acero P92 después de la isotermización a 190 ℃ durante 1 h. De la Figura 1(a2), se puede ver que su organización a temperatura ambiente es martensita (M). De la Figura 1(a3), se puede ver que la martensita muestra características similares a listones. Dado que el punto Ms del acero es de aproximadamente 372 °C, la transformación de fase de martensita ocurre a temperaturas isotérmicas por debajo del punto Ms, formando martensita, y el contenido de carbono del acero P92 pertenece al rango de composiciones de bajo carbono; una morfología similar a un listón caracteriza a la martensita.

La figura 1(a) muestra la microestructura del acero P92 después de 1 hora isotérmica a 190 °C.

La figura 1(a) muestra la microestructura del acero P92 después de 1 hora isotérmica a 190 °C.

Figura 1(b) para la microestructura del acero P92 a 430 ℃ isotérmico 1h. A medida que la temperatura isotérmica aumenta a 430 °C, el acero P92 alcanza la zona de transformación de bainita. Dado que el acero contiene elementos Mo, B y W, estos elementos tienen poco efecto en la transformación de bainita mientras retrasan la transformación perlítica. Por lo tanto, el acero P92 a 430 ℃ de aislamiento 1h, la organización de una cierta cantidad de bainita. Luego, la austenita superenfriada restante se transforma en martensita cuando se enfría al aire.

Figura 1(b) para la microestructura del acero P92 a 430 ℃ isotérmico 1h

Figura 1(b) para la microestructura del acero P92 a 430 ℃ isotérmico 1h

La figura 1(c) muestra la microestructura del acero P92 a 520 ℃ isotérmico 1h. Cuando la temperatura isotérmica de 520 ℃, los elementos de aleación Cr, Mo, Mn, etc., de modo que la transformación de la perlita se inhibe, el inicio del punto de transformación de bainita (punto Bs) se reduce, por lo que en un rango específico de temperaturas aparecerá en la zona de estabilización de la austenita superenfriada. La figura 1(c) se puede ver en 520 ℃ aislamiento 1h después de que la austenita superenfriada no se produjo después de la transformación, seguida de enfriamiento por aire para formar martensita; la organización final a temperatura ambiente es la martensita.

La figura 1(c) muestra la microestructura del acero P92 a 520 ℃ isotérmico durante 1 h.

La figura 1(c) muestra la microestructura del acero P92 a 520 ℃ isotérmico durante 1 h.

Figura 1 (d) para el acero P92 a 650 ℃ isotérmico 25h microestructura para martensita + perlita. Como se muestra en la Figura 1 (d3), la perlita muestra características laminares discontinuas y el carburo en la superficie muestra una precipitación de varilla corta. Esto se debe a los elementos de aleación del acero P92 Cr, Mo, V, etc. para mejorar la estabilidad de la austenita superenfriada al mismo tiempo, de modo que la morfología de la perlita del acero P92 cambia, es decir, el carburo en el cuerpo perlítico del carburo para la varilla corta, este cuerpo perlítico se conoce como la clase perlita. Al mismo tiempo, se encontraron muchas partículas finas de segunda fase en la organización.

Figura 1 (d) para el acero P92 a 650 ℃ microestructura isotérmica 25h para martensita + perlita

Figura 1 (d) para el acero P92 a 650 ℃ microestructura isotérmica 25h para martensita + perlita

La Figura 1(e) muestra la microestructura del acero P92 a 740 ℃ isotérmico 25h. A 740 °C isotérmico, habrá primero precipitación eutéctica de ferrita masiva y luego descomposición eutéctica de austenita, dando como resultado una organización similar a la perlita. En comparación con la isotérmica de 650 °C (ver Figura 1(d3)), la organización perlítica se vuelve más gruesa a medida que aumenta la temperatura isotérmica, y el carácter bifásico de la perlita, es decir, ferrita y carburita en forma de una barra corta, es claramente visible.

La figura 1(e) muestra la microestructura del acero P92 a 740 ℃ isotérmico 25h.

La figura 1(e) muestra la microestructura del acero P92 a 740 ℃ isotérmico 25h.

La Fig. 1(f) muestra la microestructura del acero P92 a una temperatura isotérmica de 770°C durante 25 h. A una temperatura isotérmica de 770°C, con la prolongación del tiempo isotérmico, primero se produce la precipitación de la ferrita y, a continuación, la austenita superenfriada sufre una descomposición eutéctica para formar una organización de ferrita + perlita. Con el aumento de la temperatura isotérmica, el primer contenido eutéctico de ferrita aumenta y el contenido de perlita disminuye. Debido a que los elementos de aleación del acero P92 se disuelven en la austenita para aumentar la templabilidad de la austenita, la dificultad de la descomposición eutéctica se hace más extensa, por lo que debe haber un tiempo isotérmico suficientemente largo para que se produzca su descomposición eutéctica, la formación de la organización perlítica.

La figura 1(f) muestra la microestructura del acero P92 a una temperatura isotérmica de 770 °C durante 25 h.

La figura 1(f) muestra la microestructura del acero P92 a una temperatura isotérmica de 770 °C durante 25 h.

Se realizó un análisis del espectro de energía en los tejidos con diferentes morfologías en la Fig. 1 (f2) para identificar aún más el tipo de tejido, como se muestra en la Tabla 2. De la Tabla 2, se puede ver que el contenido de carbono de las partículas blancas es más alto que otras organizaciones, y los elementos de aleación Cr, Mo y V son más, analizando esta partícula para las partículas de carburo compuesto precipitadas durante el proceso de enfriamiento; comparativamente hablando, el contenido de carbono en la organización laminar discontinua es el segundo más bajo, y el contenido de carbono en la organización masiva es el menor. Debido a que la perlita es una organización de dos fases de carburo y ferrita, el contenido de carbono promedio es más alto que el de la ferrita; combinado con el análisis de morfología y temperatura isotérmica, se determina además que la organización laminar es similar a la perlita y la organización masiva es la primera ferrita eutéctica.

Análisis espectral del acero P92 tratado isotérmicamente a 770 °C durante 25 horas, escrito en formato de tabla con fracciones atómicas (%)

Estructura C Nótese bien Mes Ti V cr Minnesota fe W.
Granulado blanco 11.07 0.04 0.94 0.02 2.16 8.36 2.64 54.77 2.84
Estructura de bloques 9.31 0.04 0.95 0.2 0.32 8.42 0.74 85.51 10.21
Estructura en capas 5.1 0 0.09 0.1 0.33 7.3 0.35 85.65 0.69

2.2 Microdureza y análisis

En términos generales, durante el proceso de enfriamiento de los aceros aleados que contienen elementos como W y Mo, se producen tres tipos de transformaciones organizativas en la austenita superenfriada: transformación martensítica en la zona de baja temperatura, transformación bainita en la zona de temperatura media y transformación perlítica en la zona de alta temperatura. Las diferentes evoluciones organizativas conducen a diferentes durezas. La Figura 2 muestra la variación de la curva de dureza del acero P92 a diferentes temperaturas isotérmicas. De la Figura 2, se puede ver que con el aumento de la temperatura isotérmica, la dureza muestra la tendencia de disminuir primero, luego aumentar y finalmente disminuir. Cuando la temperatura isotérmica de 160 ~ 370 ℃, ocurre la transformación martensítica, la dureza Vickers de 516HV a 457HV. Cuando la temperatura isotérmica es de 400 ~ 620 ℃, se produce una pequeña cantidad de transformación de bainita y la dureza de 478HV aumenta a 484HV; debido a la pequeña transformación de bainita, la dureza no cambia mucho. Cuando la temperatura isotérmica es de 650 ℃, se forma una pequeña cantidad de perlita, con una dureza de 410HV. cuando la temperatura isotérmica de 680 ~ 770 ℃, la formación de la organización de ferrita + perlita, dureza de 242HV a 163HV. debido a la transformación del acero P92 a diferentes temperaturas en la organización de la transición es diferente, en la región de la transformación martensítica de baja temperatura, cuando la temperatura isotérmica es inferior al punto de Ms, con el aumento de la temperatura, el contenido de martensita disminuye, la dureza disminuye; en medio de la transformación del acero P92 en las diferentes temperaturas, cuando la temperatura isotérmica es menor que el punto Ms, con el aumento de la temperatura, el contenido martensítico disminuye, la dureza disminuye; en la región de transformación de bainita de temperatura media, debido a que la cantidad de transformación de bainita es pequeña, la dureza no cambia mucho; en la región de transformación perlítica de alta temperatura, con el aumento de la temperatura isotérmica, el primer contenido de ferrita eutéctica aumenta de modo que la dureza continúa disminuyendo, por lo que con el aumento de la temperatura isotérmica, la dureza del material es generalmente una tendencia decreciente, y la tendencia del cambio en la dureza y el análisis de la organización está en línea con la tendencia.

Variación de las curvas de dureza del acero P92 a diferentes temperaturas isotérmicas

Variación de las curvas de dureza del acero P92 a diferentes temperaturas isotérmicas

3. Conclusión

1) El punto crítico Ac1 del acero P92 es 792,4 ℃, Ac3 es 879,8 ℃ y Ms es 372,3 ℃.

2) El acero P92 a diferentes temperaturas isotérmicas para obtener la organización de temperatura ambiente es diferente; en la isotérmica 1h de 160 ~ 370 ℃, la organización de temperatura ambiente es martensita; en la isotérmica 1h de 400 ~ 430 ℃, la organización de una pequeña cantidad de bainita + martensita; en la isotérmica 1h de 520 ~ 620 ℃, la organización es relativamente estable, no ocurre un corto período de tiempo (1 h) dentro de la transformación, la organización de temperatura ambiente es martensita; en la isotérmica 25h de 650 ℃, la organización de temperatura ambiente es perlita. h, organización de temperatura ambiente para perlita + martensita; en la isotérmica 25h de 680 ~ 770 ℃, la organización se transformó en perlita + primera ferrita eutéctica.

3) La austenización del acero P92 en Ac1 por debajo de la isoterma, con la reducción de la temperatura isotérmica, la dureza del material en su conjunto tiende a aumentar, isotérmica a 770 ℃ después de la aparición de la primera precipitación de ferrita eutéctica, transformación perlítica, la dureza es la más baja, alrededor de 163HV; isotérmica a 160 ℃ después de la aparición de la transformación martensítica, la dureza es la más alta, alrededor de 516HV.