鋼管用フュージョンボンドエポキシ/FBEコーティングとは何ですか?

フュージョンボンドエポキシ(FBE)コーティングラインパイプ

防食鋼管とは、防食技術で処理され、輸送や使用の過程で化学反応や電気化学反応によって引き起こされる腐食現象を効果的に防止または遅らせることができる鋼管を指します。
防食鋼管は、主に国内の石油、化学、天然ガス、熱、下水処理、水源、橋梁、鉄骨構造物などのパイプライン工学分野で使用されています。一般的に使用される防食コーティングには、3PEコーティング、3PPコーティング、FBEコーティング、ポリウレタンフォーム断熱コーティング、液体エポキシコーティング、エポキシコールタールコーティングなどがあります。

とは フュージョンボンドエポキシ(FBE)粉末防錆コーティング?

フュージョンボンドエポキシ(FBE)パウダーは、空気をキャリアとして輸送および分散され、予熱された鋼製品の表面に塗布される一種の固体材料です。溶融、レベリング、硬化により、高温下で形成される均一な防食コーティングが形成されます。コーティングには、操作が簡単、汚染なし、耐衝撃性、耐曲げ性、耐高温性などの利点があります。エポキシパウダーは熱硬化性で無毒のコーティングであり、硬化後に高分子量の架橋構造コーティングを形成します。優れた化学的防食特性と高い機械的特性、特に最高の耐摩耗性と接着性を備えています。地下鋼管用の高品質の防食コーティングです。

溶融エポキシ粉体コーティングの分類:

1) 使用方法によって、パイプ内側FBEコーティング、パイプ外側FBEコーティング、パイプ内外FBEコーティングに分けられます。外側FBEコーティングは、単層FBEコーティングと二重層FBEコーティング(DPSコーティング)に分けられます。
2)用途に応じて、石油および天然ガスパイプライン用 FBE コーティング、飲料水パイプライン用 FBE コーティング、消防パイプライン用 FBE コーティング、炭鉱の帯電防止換気パイプライン用コーティング、化学パイプライン用 FBE コーティング、石油掘削パイプ用 FBE コーティング、パイプ継手用 FBE コーティングなどに分けられます。
3) 硬化条件によって、速硬化と普通硬化の2種類に分けられます。速硬化粉末の硬化条件は一般的に230℃/0.5~2分で、主に外部噴霧や三層防食構造に使用されます。硬化時間が短く、生産効率が高いため、組立ライン作業に適しています。普通硬化粉末の硬化条件は一般的に230℃/5分以上です。硬化時間が長く、コーティングのレベリングが良好なため、パイプ内噴霧に適しています。

FBEコーティングの厚さ

300-500um

DPS(二層FBE)コーティングの厚さ

450-1000um

コーティングの基準

SY/T0315、CAN/CSA Z245.20、

AWWA C213、Q/CNPC38など

使用

陸上および水中パイプラインの防食

利点

優れた接着力

高い絶縁抵抗

老化防止

アンチカソードストリッピング

高温耐性

細菌に対する耐性

小さなカソード保護電流(わずか1-5uA/m2)

 

外観

パフォーマンス指標 試験方法
熱特性 表面が滑らかで、色が均一で、気泡、ひび割れ、欠けがない                                                       外観検査

24時間または48時間の陰極剥離(mm)

≤6.5

SY/T0315-2005

熱特性(定格)

1-4

断面多孔度(評価)

1-4
3℃の柔軟性(注文指定最低温度+3℃

トラックなし

1.5J耐衝撃性(-30℃)

休日なし
24時間接着性(評価)

1-3

破壊電圧(MV/m)

≥30
質量抵抗率(Ωm)

≥1*1013

溶融結合エポキシ粉末の防食方法:

主な方法は、静電噴霧、熱噴霧、吸引、流動床、ローリングコーティングなどです。一般的に、パイプラインのコーティングには、摩擦静電噴霧法、吸引法、または熱噴霧法が使用されます。これらのいくつかのコーティング方法に共通の特徴があります。それは、噴霧する前にワークピースを一定の温度に予熱し、溶融粉末を接触させる、つまり熱によってフィルムが流れ続けるようにする必要があることです。さらに流れた平らな部分は鋼管の表面全体を覆い、特に鋼管表面の空洞で、溶接の両側で溶融コーティングがブリッジに入り、コーティングと鋼管が密接に結合して気孔を最小限に抑え、規定の時間内に硬化し、最後に水冷凝固プロセスが終了します。

API 5CT 標準石油掘削用シームレス鋼ケーシングパイプ

掘削サービス用 API 5CT ケーシングパイプ

In oil and gas exploration, ensuring the structural integrity of a wellbore is one of the most critical tasks. API 5CT casing pipes play a central role in this process, providing structural support and preventing the collapse of the wellbore, isolating different layers of underground formations, and protecting the well from external contamination. These pipes are designed and manufactured to meet the stringent requirements of drilling service, where harsh environments and extreme pressures are common.

This blog post provides a comprehensive guide on API 5CT casing pipes, covering their design, benefits, applications, grades, and key considerations for selecting the right casing pipe for drilling services. It will be particularly valuable for oil and gas professionals seeking to understand the role of casing pipes in well integrity and performance.

What is API 5CT Casing Pipe?

API 5CT is a specification created by the American Petroleum Institute (API) that defines the standard for casing and tubing used in oil and gas wells. API 5CT casing pipes are steel pipes placed into a wellbore during drilling operations. They serve several essential purposes, including:

  • Supporting the wellbore: Casing pipes prevent the wellbore from collapsing, especially in soft formations or high-pressure zones.
  • Isolating different geological layers: These pipes seal off the well from water-bearing formations, preventing contamination of freshwater aquifers.
  • Protecting the well from external pressure: Casing pipes protect the wellbore from the extreme pressures encountered during drilling, production, and injection operations.
  • Providing a path for production tubing: Once the well is drilled, casing pipes serve as a guide for production tubing, which is used to extract oil and gas from the reservoir.

The API 5CT specification defines various grades, material properties, testing methods, and dimensions to ensure that casing pipes meet the demanding requirements of drilling service.

Key Features and Benefits of API 5CT Casing Pipes

1. High Strength and Durability

API 5CT casing pipes are made from high-strength steel alloys designed to withstand extreme pressures and challenging downhole conditions. This strength ensures that the pipes can handle the weight of the overlying formations while maintaining well integrity.

2. 耐腐食性

Casing pipes are often exposed to corrosive fluids, such as drilling muds, formation waters, and hydrocarbons. To protect the pipes from corrosion, many grades of API 5CT casing are manufactured with corrosion-resistant coatings or materials, such as H2S-resistant steels for sour gas wells. This resistance helps extend the life of the well and reduces the risk of casing failure due to corrosion.

3. Versatility Across Different Well Conditions

API 5CT casing pipes come in various grades and thicknesses, making them suitable for different well depths, pressures, and environmental conditions. Whether for a shallow land well or a deep offshore well, there is an API 5CT casing pipe designed to handle the specific challenges of the application.

4. Enhanced Safety and Well Integrity

Casing pipes play a critical role in ensuring well integrity by providing a secure barrier between the wellbore and surrounding formations. Properly installed casing helps prevent blowouts, wellbore collapse, and fluid contamination, ensuring the safety of drilling personnel and the environment.

5. Meeting Stringent Industry Standards

The API 5CT specification ensures that casing pipes meet strict industry standards for mechanical properties, chemical composition, and dimensional tolerances. These pipes undergo rigorous testing, including tensile tests, hydrostatic pressure tests, and non-destructive evaluations, to ensure they meet the high standards required for oil and gas drilling.

API 5CT Grades and Their Applications

The API 5CT specification includes several grades of casing pipe, each designed for different drilling environments and well conditions. Some of the most commonly used grades include:

1. J55

  • 応用: J55 casing pipes are commonly used in shallow wells where pressures and temperatures are relatively low. They are often used in oil, gas, and water wells.
  • Key Features: J55 is cost-effective and provides sufficient strength for shallow applications. However, it is not suitable for highly corrosive environments or deeper wells with high pressure.

2. K55

  • 応用: K55 is similar to J55 but with slightly higher strength, making it suitable for similar applications but offering improved performance under higher pressures.
  • Key Features: This grade is often used in wells with moderate depths and pressures, particularly in onshore drilling operations.

3. N80

  • 応用: N80 casing pipes are used in deeper wells with moderate to high pressures and temperatures. They are commonly deployed in oil and gas wells that require enhanced strength.
  • Key Features: N80 provides excellent tensile strength and is more resistant to collapse than lower grades, making it ideal for more challenging drilling conditions.

4. L80

  • 応用: L80 is a sour service grade used in wells that produce hydrogen sulfide (H2S), a corrosive and toxic gas. This grade is designed to withstand sour gas environments without suffering from sulfide stress cracking.
  • Key Features: L80 is corrosion-resistant and has a high yield strength, making it suitable for deep wells and sour gas environments.

5. P110

  • 応用: P110 casing pipes are used in deep, high-pressure wells where strength is critical. This grade is often employed in offshore and deep onshore wells.
  • Key Features: P110 provides high tensile strength and resistance to high-pressure environments, making it suitable for extreme drilling conditions.

Each grade has specific properties designed to meet the unique challenges of different well conditions. Choosing the right grade is crucial to ensuring well integrity and operational success.

API 5CT 標準石油掘削用シームレス鋼ケーシングパイプ

Key Considerations When Selecting API 5CT Casing Pipes

1. Well Depth and Pressure

One of the most critical factors when selecting a casing pipe is the depth of the well and the pressures encountered at that depth. Deeper wells require higher-strength casing materials, such as N80 または P110, to withstand the increased pressure and weight of the overlying formations.

2. Corrosion Potential

If the well is expected to produce sour gas or other corrosive fluids, it is essential to select a casing pipe grade that is resistant to hydrogen sulfide (H2S) and other corrosive elements. L80 is commonly used for sour gas wells, while J55 そして K55 are suitable for wells with lower corrosion risk.

3. Temperature and Environmental Conditions

Wells drilled in high-temperature environments, such as geothermal wells or deep oil and gas wells, require casing pipes that can withstand extreme heat. High-strength grades like P110 are often used in these situations to provide resistance to thermal expansion and material fatigue.

4. Cost and Availability

The selection of casing pipes also depends on cost considerations. Lower grades like J55 そして K55 are more cost-effective and suitable for shallow wells, while higher grades like P110 are more expensive but necessary for deeper, high-pressure wells. Balancing cost and performance is critical in casing pipe selection.

5. Joint Connections

API 5CT casing pipes can be fitted with various types of threaded connections, such as Buttress Threaded and Coupled (BTC) そして プレミアムスレッド. The choice of connection depends on the specific well design and operational requirements. High-performance connections are often required in wells with high torque or bending loads.

The Role of API 5CT Casing in Drilling Operations

1. 表面ケーシング

The surface casing is the first casing string set in the well after drilling begins. Its primary purpose is to protect freshwater aquifers from contamination by isolating them from the wellbore. J55 そして K55 are commonly used for surface casing in shallow wells.

2. 中間ケーシング

Intermediate casing is used in wells with deeper formations to provide additional support and protection. This casing string isolates problem zones, such as high-pressure gas zones or unstable formations. N80 または L80 grades may be used for intermediate casing in wells with higher pressure and corrosive conditions.

3. 生産ケース

The production casing is the final casing string set in the well, and it is through this casing that hydrocarbons are produced. Production casing must be strong enough to withstand the pressure and mechanical stresses encountered during production. P110 is commonly used in deep, high-pressure wells for production casing.

Testing and Quality Control for API 5CT Casing Pipes

To ensure the integrity and reliability of API 5CT casing pipes, manufacturers subject the pipes to stringent quality control measures and testing. These include:

  • Tensile Testing: Verifying the pipe’s ability to withstand axial forces without failure.
  • Hydrostatic Pressure Testing: Ensuring the pipe can withstand the internal pressures encountered during drilling and production.
  • 非破壊検査(NDT): Methods like ultrasonic or magnetic particle testing are used to detect any flaws, cracks, or defects in the pipe material.

These tests help ensure that API 5CT casing pipes meet the mechanical and chemical properties required by the API standard and the demanding conditions of drilling operations.

結論

API 5CT casing pipes are a crucial component in the oil and gas drilling process, providing the structural integrity needed to keep the wellbore stable, safe, and functional. Their strength, corrosion resistance, and versatility make them indispensable for various well environments, from shallow land wells to deep offshore operations.

By selecting the appropriate grade and type of API 5CT casing pipe based on well conditions, professionals in the oil and gas industry can ensure safe, efficient, and long-lasting well operations. Proper selection, installation, and maintenance of casing pipes are essential to avoid costly failures, protect the environment, and maximize the productivity of the well.

さまざまな種類の炭素鋼管の簡単なガイド

炭素鋼管の分類

パイプの製造工程は、材質、直径、壁の厚さ、および特定のサービスの品質によって決まります。炭素鋼パイプは、製造方法に応じて次のように分類されます。

  • シームレス
  • 電気抵抗溶接(ERW)
  • スパイラルサブマージアーク溶接(SAW)
  • ダブルサブマージアーク溶接(DSAW)
  • 炉溶接、突合せ溶接、連続溶接

シームレスパイプは、ビレットと呼ばれる固体のほぼ溶融状態の鋼棒をマンドレルで突き刺して、継ぎ目や接合部のないパイプを製造します。下の図は、シームレスパイプの製造プロセスを示しています。

ERW鋼管

ERW パイプは、成形ロールによって縦方向にカップ状に成形されたコイルと、コイルの両端をまとめて円筒形にする薄肉のロール部分から作られています。

両端は高周波溶接機に通され、鋼鉄を華氏 2600 度まで加熱し、両端を圧迫して融着します。次に、溶接部を熱処理して溶接応力を除去し、パイプを冷却して適切な外径にサイズ調整し、まっすぐにします。

ERW パイプは、個別の長さで製造されるか、または連続した長さで製造され、その後個別の長さに切断されます。ERW は、ASTM A53 および A135、および API 仕様 5L に従って供給されます。

ERW は、製造設備への初期投資が低く、さまざまな壁厚の溶接に適応できるため、最も一般的な製造プロセスです。

パイプは溶接後に完全には正規化されないため、溶接の両側に熱影響部が形成され、硬度と粒子構造が不均一になり、パイプが腐食しやすくなります。

したがって、ERW パイプは、腐食性流体の取り扱いには SMLS パイプほど適していません。ただし、石油およびガス生産施設や送電線では、正規化または冷間拡張後に、外径 26 インチ (660.4 mm) 以上のラインで使用されます。

SSAW鋼管

スパイラル溶接パイプは、理髪店のポールのように金属片を螺旋状にねじり、端同士を溶接して継ぎ目を形成することによって形成されます。このタイプのパイプは壁が薄いため、低圧を使用する配管システムに限定されます。

SAW パイプか DSAW パイプか?

SAW パイプと DSAW パイプはプレート (スケルプ) から製造され、プレートは「U」字型に成形されてから「O」字型に成形され、直線シーム (SS) に沿って溶接されるか、らせん状にねじられてからスパイラルシーム (SW) に沿って溶接されます。DSAW 縦方向突合せ継手は、圧力が使用されない粒状可溶性材料で保護された 2 つ以上のパス (1 つは内側) を使用します。

DSAW は、公称 406.4 mm を超えるパイプに使用されます。SAW と DSAW は機械的または油圧的に冷間拡張され、ASTN 仕様 A53 および A135、および API 仕様 5L に従って供給されます。外径 16 インチ (406.4 mm) から 60 インチ (1524.0 mm) までのサイズで供給されます。

LSAW鋼管

LSAW(LSAW)は鋼板を原料として、その鋼板を金型または成形機に圧力(体積)で入れて両面サブマージアーク溶接とフレア加工を施すことで生産されます。

完成品の規格は幅広く、溶接靭性、延性、均一性、密度、大口径、肉厚、耐高圧性、耐低温腐食性などを備えています。高強度、高靭性、高品質の長距離石油ガスパイプラインの建設に必要な鋼管で、主に大口径厚肉 LSAW です。

API 標準規定では、大規模な石油・天然ガスパイプラインにおいて、1、2 級地域が高山地帯、海底、都市の人口密集地域を通過する場合、LSAW は特に鋳造のみに適用されます。

熱間圧延鋼管と冷間圧延鋼管の違い

熱間圧延鋼管と冷間圧延鋼管

熱間圧延鋼管と冷間圧延鋼管の違い

熱間圧延鋼管と冷間圧延鋼管の違いは、主に圧延工程の温度によって決まります。再結晶温度以上の場合は熱間圧延、再結晶温度以下の場合は冷間圧延と呼ばれます。

プロセスフロー:

熱間圧延(押し出し)シームレス鋼管:丸棒ビレット→加熱→穿孔→三段クロス圧延、連続圧延または押し出し→管剥ぎ→サイジング(または縮小)→冷却→ビレット管→矯正→油圧試験(または欠陥検出)→マーキング→保管。

冷間圧延(引抜)継目無鋼管:丸棒ビレット→加熱→穿孔→ヘッダー加工→焼鈍→酸洗→塗油(銅メッキ)→多パス冷間引抜(冷間圧延)→ビレット管→熱処理→矯正→静水圧試験(探傷)→マーキング→保管。

異なるプロセスで製造された製品は、異なる特性を持ちます。

熱間圧延シームレス鋼管 

利点: インゴットの鋳造組織を破壊し、鋼の結晶粒を微細化し、微細組織の欠陥を排除して、鋼組織が緻密になり、機械的性質が向上します。この改善は主に圧延方向に反映されるため、鋼はある程度等方性ではなくなります。鋳造中に形成された気泡、亀裂、気孔も、高温高圧下で溶接される可能性があります。

デメリット: 熱間圧延後、鋼材内部の非金属介在物(主に硫化物、酸化物、ケイ酸塩)が薄いシート状に圧縮され、積層(中間層)が形成される。積層は、鋼材の厚さ方向の引張特性を大幅に低下させ、溶接収縮時に層間裂けを引き起こす可能性がある。溶接収縮によって誘発される局所ひずみは、降伏点ひずみの数倍に達することが多く、荷重によって誘発されるひずみよりもはるかに大きい。不均一な冷却によって生じる残留応力は、外力が作用しない状態での内部自己相平衡応力である。熱間圧延鋼材はあらゆる断面においてこのような残留応力を有しており、一般断面の断面サイズが大きいほど、残留応力も大きくなる。残留応力は自己相平衡であるが、外力作用下での鋼材の性能に一定の影響を及ぼし、例えば、変形、安定性、耐疲労性などに悪影響を及ぼす可能性がある。熱間圧延鋼材の場合、厚さや側幅を制御することは困難である。熱膨張と冷間収縮はよく知られています。熱間圧延の長さと厚さが最初に標準に達したとしても、冷却後にはまだ一定のマイナス差があります。マイナス差が大きいほど、厚さは厚くなります。そのため、大型鋼の場合、鋼の側面の幅、厚さ、長さ、角度、エッジラインは正確すぎることはできません。

冷間圧延シームレス鋼管 

利点: 成形速度が速く、歩留まりが高く、コーティングに損傷がありません。使用条件のニーズを満たすために、さまざまな断面形状にすることができます。冷間圧延により、鋼に大きな塑性変形が生じ、鋼の降伏点が上昇します。

デメリット: 成形工程中に熱塑性圧縮は発生しませんが、断面内に残留応力が存在し、鋼材の全体的および局所的な座屈特性に必然的に影響を与えます。冷間圧延鋼材断面は一般に開放断面であるため、断面の自由ねじり剛性は低くなります。曲げではねじれが発生しやすく、圧縮では曲げとねじり座屈が発生しやすく、ねじり抵抗が劣ります。冷間圧延鋼材の肉厚は薄く、板接合部の角に肉厚がないため、局所的な集中荷重を支える能力が弱いです。

その他の側面

  1. 寸法精度:冷間圧延鋼管は寸法精度が高いです。
  2. 外観:冷間圧延鋼管の表面は明るいですが、熱間圧延鋼管の表面には明らかな酸化皮膜や赤錆があります。
  3. 直径:冷間圧延鋼管の直径は熱間圧延鋼管の直径よりも小さくなります(熱間圧延鋼管の直径は32mmより大きく、壁の厚さは2.5〜75mmです。一方、冷間圧延鋼管の直径は5mm、壁の厚さは0.25mm未満です)。
  4. 価格: 冷間圧延鋼管は熱間圧延鋼管よりもトン当たり 1000 ~ 2000 高価です。
  5. 用途:熱間圧延鋼管は、流体輸送や機械構造など、寸法がそれほど正確ではない分野で使用されます。一方、冷間圧延鋼管は、油圧システム、空気圧システムなどの精密機器に使用されます。

さまざまな用途の熱間圧延シームレス鋼管に関するご要望やご質問がございましたら、お気軽にご相談ください。

3LPEコーティングラインパイプのご紹介

簡単な紹介:

ベース素材 3PE防錆コーティング鋼管 3層ポリエチレン(3PE)防錆コーティングは、優れた耐腐食性、耐水蒸気透過性、機械的特性により、石油パイプライン業界で広く使用されています。 3PE防錆コーティングは、埋設パイプラインの耐用年数にとって非常に重要です。同じ材料のパイプラインの中には、数十年間腐食することなく地中に埋設されているものもあれば、数年で漏れるものもあります。その理由は、異なるコーティングを使用しているためです。

耐腐食構造:

3PE防錆コーティングは、一般的に3層構造で構成されています。第1層はエポキシパウダー(FBE)> 100um、第2層は接着剤(AD)170〜250um、第3層はポリエチレン(PE)1.8〜3.7mmです。実際の操作では、3つの材料を混合して一体化し、鋼管としっかりと結合するように処理して、優れた防錆コーティングを形成します。処理方法は、一般的に巻き取り式と円形モールドカバー式の2種類に分けられます。

3PE防錆鋼管コーティング(3層ポリエチレン防錆コーティング)は、欧州の2PE防錆コーティングと北米で広く使用されているFBEコーティングを巧みに組み合わせて生み出された新しい防錆鋼管コーティングであり、世界で10年以上にわたり認められ、使用されています。

3PE防錆鋼管の第1層はエポキシ粉末防錆コーティングであり、中間層は分岐構造官能基を有する共重合接着剤であり、表面層は高密度ポリエチレン防錆コーティングである。

3LPE防錆コーティングは、エポキシ樹脂とポリエチレンの高い不浸透性と機械的特性を兼ね備えており、これまで世界最高の効果と性能を備えた最高の防錆コーティングとして認められ、多くのプロジェクトに適用されてきました。

利点:

一般的な鋼管は、使用環境が悪いと腐食が激しくなり、鋼管の耐用年数が短くなります。防食保温鋼管の耐用年数も比較的長く、一般的に30~50年程度使用でき、正しい設置と使用により、配管網のメンテナンスコストも削減できます。防食保温鋼管には警報システムを装備することもでき、配管網の漏洩故障を自動的に検出し、故障箇所を正確に把握し、自動的に警報を発します。

3PE防食保温鋼管は保温性能に優れ、熱損失は従来の鋼管のわずか25%です。長期使用により、多くの資源を節約し、エネルギーコストを大幅に削減しながらも、強力な防水・耐腐食性を備えています。また、追加のパイプトレンチを必要とせず、直接地中や水中に埋設でき、施工も簡単、迅速、総合的です。コストも比較的低く、低温条件下での耐腐食性、耐衝撃性に優れ、凍土に直接埋設することもできます。

応用:

3PE防食鋼管については、多くの人が1つのことしか知らず、他のことを知らない。その機能は本当に広範囲に及ぶ。地下給排水、地下吹付けコンクリート、正圧および負圧換気、ガス排水、消火スプリンクラーなどの配管網に適しています。火力発電所の処理水用の廃棄物残留物および戻り水伝送パイプライン。防沫およびスプリンクラーシステムの給水パイプラインに優れた適用性があります。電力、通信、高速道路などのケーブル保護スリーブ。高層ビルの給水、熱供給ネットワーク、水道、ガス伝送、埋設水伝送などのパイプラインに適しています。石油パイプライン、化学および製薬業界、印刷および染色業界など。下水処理排水管、下水管、生物プールの防食工学。 3PE防食鋼管は、現在の農業用灌漑管、深井戸管、排水管などのネットワーク用途の建設に欠かせないものと言えます。科学技術の発展により、今後もさらに輝かしい成果を上げるものと信じています。

3PEコーティング鋼管、FBEコーティング鋼管、3PPコーティング鋼管など、あらゆる種類の防食コーティング鋼管が必要な場合は、お問い合わせください。