Wytyczne: Tabela zgodności materiałów rurowych

Wstęp

Wybór odpowiednich materiałów rurowych ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa, wydajności i trwałości systemów stosowanych w takich branżach jak przemysł naftowy i gazowy, przetwórstwo chemiczne i górnictwo. Każda z tych branż działa w trudnych warunkach, w których rury muszą być odporne na wysokie ciśnienia, ekstremalne temperatury i substancje żrące. Wybór niekompatybilnych materiałów może spowodować awarię, co doprowadzi do kosztownych przestojów, zagrożeń dla środowiska i zagrożeń bezpieczeństwa. Niniejszy przewodnik zagłębia się w Tabelę kompatybilności materiałów rurowych, najszerzej stosowane materiały rurowe oraz ich kompatybilność z armaturą, kołnierzami, zaworami i elementami złącznymi, zapewniając bezproblemową pracę w różnych dziedzinach przemysłu.

1. Przegląd kluczowych materiałów w systemach rurowych

Każde zastosowanie przemysłowe wiąże się z unikalnymi wyzwaniami, wymagającymi materiałów o określonych właściwościach, aby wytrzymać te warunki. Poniżej znajduje się zestawienie kluczowych materiałów rurowych i ich charakterystyk:
Stal węglowa (ASTM A106): Powszechnie stosowany w przemyśle naftowym i gazowym do zastosowań w umiarkowanych temperaturach i ciśnieniach. Stal węglowa jest mocna, trwała i opłacalna, co czyni ją odpowiednią do ogólnych systemów rurowych. Jednak jest podatna na korozję bez odpowiedniej ochrony lub powłok.
Stop stali węglowej (ASTM A335):Stopy stali węglowej, takie jak P11, P22 i P5, przeznaczone do pracy w wysokich temperaturach, zawierają chrom i molibden, co zwiększa ich wytrzymałość i odporność na korozję w podwyższonych temperaturach.
Stal węglowa niskotemperaturowa (ASTM A333):Ten stop nadaje się do zastosowań kriogenicznych, zachowuje ciągliwość w ekstremalnie niskich temperaturach, dzięki czemu idealnie nadaje się do systemów LNG, transportu gazu ziemnego i chłodniczego przechowywania chemikaliów.
Stal nierdzewna (ASTM A312): Gatunki stali nierdzewnej, takie jak 304, 316 i 347, oferują doskonałą odporność na korozję, wysoką wytrzymałość i dobrą formowalność. Są powszechnie stosowane w przetwórstwie chemicznym, gdzie odporność na różne chemikalia ma kluczowe znaczenie.
API 5L (X42-X70): Gatunki API 5L, takie jak X42, X52 i X70, są szeroko stosowane w przemyśle naftowym i gazowym, szczególnie w rurociągach transportujących ropę, gaz i wodę pod wysokim ciśnieniem. Gatunki te są znane ze swojej wytrzymałości, twardości i spawalności.
Stal nierdzewna Duplex i Super Duplex (ASTM A790): Stale nierdzewne typu duplex (UNS S31803, S32205) i super duplex (UNS S32750, S32760) są znane ze swojej doskonałej odporności na korozję, szczególnie w środowiskach bogatych w chlorki, takich jak platformy wiertnicze. Materiały te zapewniają wysoką wytrzymałość i doskonałą odporność na korozję wżerową i naprężeniową.

2. Zgodność z armaturą, kołnierzami, zaworami i elementami złącznymi

Zgodność między rurami i innymi komponentami, takimi jak złączki, kołnierze, zawory i śruby, jest niezbędna do zapewnienia bezpiecznego, szczelnego i trwałego połączenia. Poniżej badamy, jak różne materiały pasują do siebie w tych komponentach.

2.1 Systemy rurowe ze stali węglowej

Kobza:ASTM A106 (Gr A/B/C) to norma dla rur ze stali węglowej odpornych na wysokie temperatury.
Armatura:Złączki rurowe ze stali węglowej są zazwyczaj zgodne z normą ASTM A234 Gr WPB dla konfiguracji spawanych.
Kołnierze:Norma ASTM A105 jest stosowana w przypadku kutych kołnierzy ze stali węglowej.
Zawory:Zawory ASTM A216 Gr WCB są kompatybilne z rurami ze stali węglowej, zapewniając trwałość i wydajność przy wysokim ciśnieniu.
Elementy złączne:Śruby i nakrętki ASTM A193 Gr B7 i A194 Gr 2H są zazwyczaj stosowane do mocowania kołnierzy i innych połączeń w systemach ze stali węglowej.

2.2 Systemy rurociągów ze stali stopowej (do pracy w wysokich temperaturach)

Kobza:ASTM A335 (Gr P1, P11, P22) to podstawowy materiał do rurociągów wysokotemperaturowych w rafineriach i elektrowniach.
Armatura:Złączki ze stali stopowej wykonane zgodnie z normą ASTM A234 serii WP cechują się dobrą spawalnością i pasują do rur serii P.
Kołnierze:ASTM A182 Gr F11 lub F22 to powszechnie stosowane materiały kołnierzy, w zależności od gatunku rury.
Zawory:W przypadku stopów wysokotemperaturowych zawory ASTM A217 Gr WC6 lub WC9 zapewniają niezawodną pracę.
Elementy złączne:ASTM A193 Gr B7 z nakrętkami A194 Gr 2H to typowe połączenie stosowane w zastosowaniach ze stalą stopową.

2.3 Stal stopowa niskotemperaturowa

Kobza:ASTM A333 (Gr 6 i 3) do zastosowań w temperaturach do -45°C, często używane w środowiskach kriogenicznych.
Armatura:ASTM A420 Gr WPL6 i WPL3 to złączki niskotemperaturowe kompatybilne z rurami A333.
Kołnierze:Kołnierze ASTM A350 Gr LF2/LF3 są stosowane w połączeniu z rurociągami niskotemperaturowymi.
Zawory:Zawory ASTM A352 Gr LCB lub LC3 są przeznaczone do pracy w niskich temperaturach.
Elementy złączne:Śruby ASTM A320 Gr L7 i nakrętki A194 Gr 7 gwarantują trwałe połączenia w niskich temperaturach.

2.4 Systemy rurociągów ze stali nierdzewnej

Kobza:Stal nierdzewna austenityczna, np. ASTM A312 Gr TP304 i TP316, idealnie nadaje się do układów odpornych na korozję.
Armatura:Złączki ASTM A403 (WP304/WP316) są powszechnie stosowane z rurami ze stali nierdzewnej w zastosowaniach chemicznych i morskich.
Kołnierze:Kołnierze ASTM A182 Gr F304/F316 stanowią uzupełnienie materiałów rurowych.
Zawory:Zawory A182 Gr F304/F316 charakteryzują się wysoką odpornością na media korozyjne, dzięki czemu nadają się do stosowania w zakładach chemicznych i środowiskach offshore.
Elementy złączne:Śruby ASTM A193 Gr B8/B8M z nakrętkami A194 Gr 8/8M są odpowiednie do zespołów ze stali nierdzewnej i gwarantują odporność na korozję.

Klasy 2.5 API 5L dla rurociągów naftowych i gazowych

Kobza:Gatunki API 5L X42, X52, X65 i X70 zapewniają wysoką wytrzymałość, elastyczność i wytrzymałość rurociągów naftowych i gazowych, szczególnie w zastosowaniach lądowych i morskich.
Armatura:Złączki o wysokiej wydajności, takie jak ASTM A860 Gr WPHY (42-70), mają wytrzymałość porównywalną z rurami API 5L.
Kołnierze:Kołnierze ASTM A694 Gr F42 do F70 nadają się do rurociągów wysokociśnieniowych.
Zawory:W tego typu środowiskach o wysokim ciśnieniu standardem są zawory API 6D i ASTM A216 Gr WCB/WC6.
Elementy złączne:Śruby zgodne z normą ASTM A193 Gr B7 i nakrętki zgodne z normą ASTM A194 Gr 2H zapewniają bezpieczne połączenia wysokociśnieniowe.

2.6 Systemy ze stali nierdzewnej Duplex i Super Duplex

Kobza:Rury ze stali nierdzewnej dupleksowej (UNS S31803/S32205) i super dupleksowej (UNS S32750/S32760) wykazują wysoką odporność na korozję ogólną i miejscową w środowiskach chlorkowych, co czyni je idealnymi do morskich zakładów wydobywczych ropy naftowej i odsalania.
Armatura:Złączki ASTM A815 Gr WP31803 i WP32750 zapewniają taką samą odporność na korozję i wytrzymałość mechaniczną.
Kołnierze:Kołnierze ASTM A182 Gr F51/F53 są standardem w systemach dupleksowych.
Zawory:Zawory dupleksowe, takie jak ASTM A182 Gr F51/F55, zapewniają doskonałą odporność na korozję wżerową.
Elementy złączne:Najczęściej stosuje się śruby o wysokiej wytrzymałości zgodne z normą ASTM A193 Gr B7/B8M i nakrętki zgodne z normą ASTM A194 Gr 7/8M.

Tabela zgodności materiałów rurowych

Materiał	Kobza	Armatura	Kołnierze	Zawory	Śruby i nakrętki
Stal węglowa	A106 Gr.A A106 Gr.B A106 Gr.C	A234 WPA A234 WPB A234 WPC	A105	A216 WCB	A193 Klasa B7 A194 gr.2H
Stop stali węglowej wysokotemperaturowy	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 Klasa B7 A194 gr.2H
Stal węglowa niskotemperaturowa	A333 gr.6 A333 gr.3 A333 Gr.1	A420 WPL6 A420 WPL3 A420 WPL1	A350 LF6 A350LF3 A350LF1	A352LC6 Samolot A352LC3 A352LC1	A320 gr.L7 A194 gr.7
Stal nierdzewna austenityczna	A312 TP304 TP316-A312 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 Klasa B8 A194 gr.8
Rura przewodowa API 5L	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 Klasa B7 A194 gr.2H
Stal nierdzewna Duplex	A790 UNS S31803 A790 UNS S32205	A815 WP31803 A815 WP32205	A182 F51 A182 F60	A182 F51 A182 F60	A193 Klasa B7 A194 gr.7
Stal nierdzewna Super Duplex	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. Kluczowe kwestie przy wyborze materiałów

TemperaturaZastosowania w wysokich temperaturach wymagają materiałów, które potrafią zachować właściwości mechaniczne w podwyższonych temperaturach, takich jak stop stali ASTM A335 lub dupleksowe stale nierdzewne A790.
Środowisko korozyjne: Zastosowania offshore i chemiczne wiążą się z narażeniem na silnie żrące substancje, takie jak chlorki, kwasy i zasady. Stal nierdzewna, stopy dupleksowe i super dupleksowe zapewniają doskonałą odporność na te środowiska.
CiśnienieŚrodowiska o wysokim ciśnieniu, takie jak rurociągi do przesyłu ropy naftowej i gazu, wymagają materiałów o klasie API 5L w połączeniu z wysokowydajnymi złączkami, zaworami i elementami złącznymi.
Odporność na niskie temperatury:Systemy kriogeniczne lub chłodnicze, np. te obsługujące LNG, wymagają materiałów takich jak ASTM A333, które zachowują swoją wytrzymałość w niskich temperaturach.

4. Wnioski

W przemyśle naftowym i gazowym, przetwórstwie chemicznym i górnictwie właściwy dobór materiałów do systemów rurowych jest krytycznym aspektem niezawodności i bezpieczeństwa systemu. Zrozumienie kompatybilności między rurami, złączkami, kołnierzami, zaworami i elementami złącznymi zapewnia trwałość i wydajność całego systemu. Dzięki zastosowaniu materiałów takich jak API 5L, ASTM A106, A335, A312 i stali nierdzewnej duplex możesz dopasować odpowiednie komponenty do swoich konkretnych wymagań operacyjnych, zapewniając długowieczność i minimalizując przestoje spowodowane korozją lub awarią mechaniczną.

Przy wyborze materiałów zawsze konsultuj się ze specjalistami i inżynierami materiałowymi, aby ocenić dokładne wymagania konkretnego zastosowania, biorąc pod uwagę ciśnienie, temperaturę, narażenie na korozję i naprężenia mechaniczne.