Руководство: Таблица совместимости материалов трубопроводов

Введение

Выбор правильных материалов для труб имеет решающее значение для безопасности, эффективности и долговечности систем, используемых в таких отраслях, как нефтегазовая, химическая переработка и горнодобывающая промышленность. Каждая из этих отраслей работает в суровых условиях, где трубопроводы должны выдерживать высокое давление, экстремальные температуры и едкие вещества. Выбор несовместимых материалов может привести к неудаче, что приведет к дорогостоящим простоям, опасностям для окружающей среды и рискам для безопасности. В этом руководстве подробно рассматривается Таблица совместимости материалов для труб, наиболее широко используемые материалы для труб и их совместимость с фитингами, фланцами, клапанами и крепежными деталями, что обеспечивает бесперебойную работу в различных промышленных областях.

1. Обзор основных материалов в трубопроводных системах

Каждое промышленное применение имеет уникальные проблемы, требующие материалов с определенными свойствами, чтобы выдерживать эти условия. Ниже приведена разбивка основных материалов трубопроводов и их характеристик:
Углеродистая сталь (ASTM A106): Обычно используется в нефтегазовой отрасли для применения при умеренных температурах и давлении. Углеродистая сталь прочная, долговечная и экономичная, что делает ее пригодной для общих трубопроводных систем. Однако она подвержена коррозии без надлежащей защиты или покрытия.
Углеродистая сталь (ASTM A335): Сплавы углеродистой стали, такие как P11, P22 и P5, разработанные для эксплуатации в условиях высоких температур, содержат хром и молибден, что повышает их прочность и коррозионную стойкость при повышенных температурах.
Низкотемпературная углеродистая сталь (ASTM A333): Этот сплав подходит для криогенных применений и может сохранять пластичность при экстремально низких температурах, что делает его идеальным для систем СПГ, транспортировки природного газа и холодильного хранения химикатов.
Нержавеющая сталь (ASTM A312): Нержавеющие стали марок 304, 316 и 347 обладают превосходной коррозионной стойкостью, высокой прочностью и хорошей формуемостью. Они широко используются в химической обработке, где решающее значение имеет устойчивость к различным химикатам.
API 5L (X42-X70): Марки API 5L, такие как X42, X52 и X70, широко используются в нефтегазовой промышленности, особенно для трубопроводов, транспортирующих нефть, газ и воду под высоким давлением. Эти марки известны своей прочностью, ударной вязкостью и свариваемостью.
Дуплексная и супердуплексная нержавеющая сталь (ASTM A790): Дуплексные (UNS S31803, S32205) и супердуплексные (UNS S32750, S32760) нержавеющие стали известны своей превосходной коррозионной стойкостью, особенно в средах с высоким содержанием хлоридов, таких как морские платформы. Эти материалы обеспечивают высокую прочность и отличную стойкость к точечной коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением.

2. Совместимость с фитингами, фланцами, клапанами и крепежными деталями

Совместимость между трубами и другими компонентами, такими как фитинги, фланцы, клапаны и болты, имеет важное значение для обеспечения безопасного, герметичного и долговечного соединения. Ниже мы рассмотрим, как различные материалы сочетаются между этими компонентами.

2.1 Системы трубопроводов из углеродистой стали

Трубы: ASTM A106 (Gr A/B/C) — стандарт для высокотемпературных труб из углеродистой стали.
Фитинги: Фитинги для труб из углеродистой стали обычно соответствуют стандарту ASTM A234 Gr WPB для сварных конфигураций.
Фланцы: ASTM A105 — это стандарт для кованых фланцев из углеродистой стали.
Клапаны: Клапаны ASTM A216 Gr WCB совместимы с трубами из углеродистой стали, обеспечивая долговечность и работу при высоком давлении.
Крепежные элементы: Болты и гайки ASTM A193 Gr B7 и A194 Gr 2H обычно используются для крепления фланцев и других соединений в системах из углеродистой стали.

2.2 Системы трубопроводов из легированной стали (для эксплуатации при высоких температурах)

Трубы: ASTM A335 (Gr P1, P11, P22) является основным материалом для высокотемпературных трубопроводов на нефтеперерабатывающих заводах и электростанциях.
Фитинги: Фитинги из легированной стали, изготовленные по стандарту ASTM A234 серии WP, обладают хорошей свариваемостью и совместимы с трубами серии P.
Фланцы: Для материала фланца обычно используются марки ASTM A182 Gr F11 или F22 в зависимости от марки трубы.
Клапаны: Для жаропрочных сплавов клапаны ASTM A217 Gr WC6 или WC9 обеспечивают надежную работу.
Крепежные элементы: ASTM A193 Gr B7 с гайками A194 Gr 2H — типичное сочетание для изделий из легированной стали.

2.3 Низкотемпературная легированная сталь

Трубы: ASTM A333 (Gr 6 и 3) для применения при температурах до -45 °C, часто используется в криогенных средах.
Фитинги: ASTM A420 Gr WPL6 и WPL3 — это низкотемпературные фитинги, совместимые с трубами A333.
Фланцы: Фланцы ASTM A350 Gr LF2/LF3 используются в сочетании с низкотемпературными трубопроводами.
Клапаны: Клапаны ASTM A352 Gr LCB или LC3 предназначены для эксплуатации при низких температурах.
Крепежные элементы: Болты ASTM A320 Gr L7 и гайки A194 Gr 7 обеспечивают прочные соединения при низких температурах.

2.4 Системы трубопроводов из нержавеющей стали

Трубы: Аустенитная нержавеющая сталь, такая как ASTM A312 Gr TP304 и TP316, идеально подходит для коррозионно-стойких систем.
Фитинги: Фитинги ASTM A403 (WP304/WP316) широко используются с трубопроводами из нержавеющей стали для химической и морской промышленности.
Фланцы: Фланцы ASTM A182 Gr F304/F316 дополняют материалы труб.
Клапаны: Клапаны A182 Gr F304/F316 обладают высокой устойчивостью к агрессивным средам, что делает их пригодными для использования на химических заводах и в морских условиях.
Крепежные элементы: Болты ASTM A193 Gr B8/B8M с гайками A194 Gr 8/8M подходят для узлов из нержавеющей стали, обеспечивая коррозионную стойкость.

2.5 API 5L классы для нефтегазовых трубопроводов

Трубы: Марки API 5L X42, X52, X65 и X70 обеспечивают высокую прочность, гибкость и ударную вязкость для нефте- и газопроводов, особенно при использовании на суше и на море.
Фитинги: Высокопрочные фитинги, такие как ASTM A860 Gr WPHY (42-70), по прочности соответствуют трубам API 5L.
Фланцы: Фланцы ASTM A694 Gr F42 - F70 подходят для трубопроводов высокого давления.
Клапаны: Клапаны API 6D и ASTM A216 Gr WCB/WC6 являются стандартными для сред с высоким давлением.
Крепежные элементы: Болты, соответствующие стандарту ASTM A193 Gr B7, и гайки, соответствующие стандарту ASTM A194 Gr 2H, обеспечивают надежные соединения высокого давления.

2.6 Дуплексные и супердуплексные системы из нержавеющей стали

Трубы: Трубы из дуплексной нержавеющей стали (UNS S31803/S32205) и супердуплексной (UNS S32750/S32760) обладают высокой устойчивостью как к общей, так и к локальной коррозии в хлоридных средах, что делает их идеальными для установок по добыче нефти и опреснению на шельфе.
Фитинги: Фитинги ASTM A815 Gr WP31803 и WP32750 обладают одинаковой коррозионной стойкостью и механической прочностью.
Фланцы: Фланцы ASTM A182 Gr F51/F53 являются стандартными для дуплексных систем.
Клапаны: Дуплексные клапаны, такие как ASTM A182 Gr F51/F55, обеспечивают превосходную стойкость к точечной коррозии.
Крепежные элементы: Обычно используются высокопрочные болты ASTM A193 Gr B7/B8M и гайки ASTM A194 Gr 7/8M.

Таблица совместимости материалов трубопроводов

Материал	Трубы	Фитинги	Фланцы	Клапаны	Болты и гайки
Углеродистая сталь	A106 Gr.A A106 Gr.B A106 Gr.C	A234 WPA A234 WPB A234 ДПК	А105	A216 WCB	A193 Gr.B7 A194 Gr.2H
Углеродистая сталь, сплав, высокая температура	А335 Р1 А335 Р11 А335 Р12 А335 П22 А335 Р5 А335 Р9 А335 П91 А225 П92	А234 РП1 А234 WP11 А234 WP12 А234 WP22 А234 WP5 А234 WP9 А234 WP91 А234 WP92	А182 Ф1 А182 Ф11 А182 Ф12 А182 Ф22 А182 Ф5 А182 Ф9 А182 Ф91 А182 Ф92	А217 WC1 А217 WC11 А217 WC12 А217 WC22 А217 WC5 А217 WC9 А217 WC91 А217 WC92	A193 Gr.B7 A194 Gr.2H
Углеродистая сталь низкотемпературная	А333 Гр.6 А333 Гр.3 А333 Гр.1	A420 WPL6 A420 WPL3 A420 WPL1	А350 ЛФ6 А350 ЛФ3 А350 ЛФ1	А352 LC6 А352 ЛК3 А352 ЛК1	A320 Gr.L7 А194 Гр.7
Аустенитная нержавеющая сталь	А312 ТП304 А312 ТП316 А312 ТП321 А312 ТП347	А403 WP304 А403 WP316 А403 WP321 А403 WP347	А182 Ф304 А182 Ф316 А182 Ф321 А182 Ф347	А182 Ф304 А182 Ф316 А182 Ф321 А182 Ф347	A193 Gr.B8 А194 Гр.8
Труба 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	А694 Ф42 А694 Ф46 А694 Ф52 А694 Ф56 А694 Ф60 А694 Ф65 А694 Ф70	API 6D A216 WCB	A193 Gr.B7 A194 Gr.2H
Дуплексная нержавеющая сталь	A790 UNS S31803 A790 UNS S32205	А815 WP31803 А815 WP32205	А182 Ф51 А182 Ф60	А182 Ф51 А182 Ф60	A193 Gr.B7 А194 Гр.7
Супердуплексная нержавеющая сталь	A790 UNS S32750 A790 UNS S32760	А815 WPS32750 А815 WPS32760	А182 Ф53 А182 Ф55	А182 Ф53 А182 Ф55	А193 Гр.Б8М А194 Гр.8М

3. Ключевые соображения по выбору материала

Температура: Высокотемпературные применения требуют материалов, способных сохранять механические свойства при повышенных температурах, например, ASTM A335 для стальных сплавов или дуплексных нержавеющих сталей A790.
Коррозионная среда: Оффшорные и химические процессы обработки подразумевают воздействие высококоррозионных веществ, таких как хлориды, кислоты и щелочи. Нержавеющая сталь, дуплексные и супердуплексные сплавы обеспечивают отличную устойчивость к этим средам.
Давление: Для сред с высоким давлением, таких как трубопроводы нефти и газа, требуются материалы класса API 5L в сочетании с высокопрочными фитингами, клапанами и крепежными деталями.
Устойчивость к низким температурам: Криогенные или холодильные системы, например, работающие с СПГ, требуют использования материалов, подобных ASTM A333, которые сохраняют свою прочность при низких температурах.

4. Заключение

В нефтегазовой, химической и горнодобывающей промышленности правильный выбор материала для трубопроводных систем является критически важным аспектом надежности и безопасности системы. Понимание совместимости труб, фитингов, фланцев, клапанов и крепежных деталей обеспечивает долговечность и производительность всей системы. Используя такие материалы, как API 5L, ASTM A106, A335, A312 и дуплексные нержавеющие стали, вы можете подобрать нужные компоненты в соответствии с вашими конкретными эксплуатационными требованиями, гарантируя долговечность и минимизируя время простоя из-за коррозии или механических неисправностей.

При выборе материалов всегда консультируйтесь с экспертами и инженерами по материалам, чтобы точно оценить потребности вашего применения, принимая во внимание давление, температуру, коррозионное воздействие и механические нагрузки.