Трубы можно разделить на металлические и неметаллические. Металлические трубы, в свою очередь, подразделяются на черные и цветные. Черные металлы в основном состоят из железа, тогда как цветные металлы не содержат железа. Трубы из углеродистой стали, нержавеющей стали, хромомолибдена и чугуна — это трубы из черных металлов, основным компонентом которых является железо. Трубы из никеля и никелевых сплавов, а также медные трубы — это трубы из цветных металлов. Пластиковые трубы, бетонные трубы, трубы с пластиковой футеровкой, трубы с футеровкой из стекловолокна, трубы с бетонной футеровкой и другие специальные трубы, используемые для особых целей, называются неметаллическими трубами. Трубы из черных металлов наиболее широко используются в энергетической промышленности; трубы из углеродистой стали также широко применяются. Стандарты ASTM и ASME регулируют использование различных труб и материалов для трубопроводов в обрабатывающей промышленности.
Углеродистая сталь — наиболее распространенный вид стали в промышленности, на ее долю приходится более 90% всего производства стали. В зависимости от содержания углерода углеродистые стали подразделяются на три категории:
В легированных сталях используются различные пропорции легирующих элементов для достижения желаемых (улучшенных) свойств, таких как свариваемость, пластичность, обрабатываемость, прочность, закаливаемость и коррозионная стойкость и т. д. Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых легирующих элементов и их роль:
Нержавеющая сталь — это легированная сталь с содержанием хрома не менее 10,5%. Нержавеющая сталь обладает исключительной коррозионной стойкостью благодаря образованию очень тонкого слоя Cr2O3 на поверхности. Этот слой также известен как пассивный слой. Увеличение количества хрома еще больше улучшает коррозионную стойкость материала. Помимо хрома, для придания желаемых (или улучшенных) свойств добавляют никель и молибден. Нержавеющая сталь также содержит различное количество углерода, кремния и марганца. Нержавеющая сталь подразделяется на следующие категории:
Помимо вышеперечисленных марок, в промышленности также используются некоторые перспективные (или специальные) марки нержавеющей стали, в том числе:
Инструментальные стали имеют высокое содержание углерода (от 0,5% до 1,5%). Более высокое содержание углерода обеспечивает более высокую твердость и прочность. Эта сталь в основном используется для изготовления инструментов и пресс-форм. Инструментальные стали содержат различное количество вольфрама, кобальта, молибдена и ванадия для повышения термостойкости, износостойкости и долговечности металла. Это делает инструментальную сталь идеальной для режущих и сверлильных инструментов.
Эти трубы широко используются в обрабатывающей промышленности. Обозначения труб по стандартам ASTM и ASME выглядят по-разному, но марки материала одинаковы. Например:
Состав и свойства материалов, указанные в кодах ASME и ASTM, идентичны, за исключением названия. Предел прочности на растяжение ASTM A 106 Gr A составляет 330 МПа, ASTM A 106 Gr B — 415 МПа, а ASTM A 106 Gr C — 485 МПа. Наиболее часто используемой углеродистой стальной трубой является ASTM A 106 Gr B. Существует альтернатива ASTM A 106 Gr A 330 МПа — ASTM A 53 (горячеоцинкованная или линейная труба), которая также широко используется в производстве углеродистых стальных труб. Трубы ASTM A 53 выпускаются в двух марках:
Трубы ASTM A 53 делятся на три типа: тип E (ERW – контактная сварка), тип F (печная и стыковая сварка) и тип S (бесшовные). В типе E доступны как ASTM A 53 Gr A, так и ASTM A 53 Gr B. В типе F доступен только ASTM A 53 Gr A, а в типе S – также ASTM A 53 Gr A и ASTM A 53 Gr B. Предел прочности на растяжение труб ASTM A 53 Gr A аналогичен пределу прочности ASTM A 106 Gr A и составляет 330 МПа. Предел прочности на растяжение труб ASTM A 53 Gr B аналогичен пределу прочности ASTM A 106 Gr B и составляет 415 МПа. Это относится к маркам углеродистой стали, широко используемых в обрабатывающей промышленности.
В обрабатывающей промышленности наиболее часто используются трубы из нержавеющей стали, называемые аустенитными нержавеющими сталями. Основная характеристика аустенитной нержавеющей стали — это её немагнитность или парамагнитность. Три важных параметра аустенитных нержавеющих сталей:
В данной спецификации представлено 18 марок стали, из которых 304 L является наиболее распространенной. Популярной категорией является 316 L благодаря высокой коррозионной стойкости. ASTM A 312 (ASME SA 312) предназначен для труб диаметром 8 дюймов и менее. Буква «L» вместе с маркой стали указывает на низкое содержание углерода, что улучшает свариваемость стали.
Данная спецификация распространяется на сварные трубы большого диаметра. В данной спецификации рассматриваются следующие типы трубопроводов: Schedule 5S и Schedule 10.
Свариваемость аустенитных нержавеющих сталей – Аустенитные нержавеющие стали имеют более высокое термическое расширение, чем ферритные или мартенситные нержавеющие стали. Из-за высокого коэффициента термического расширения и низкой теплопроводности аустенитной нержавеющей стали во время сварки может происходить деформация или коробление. Аустенитная нержавеющая сталь склонна к растрескиванию при затвердении и разжижении. Поэтому необходимо проявлять осторожность при выборе присадочных материалов и сварочных процессов. Дуговая сварка под флюсом (SAW) не рекомендуется, если требуется сварка полностью аустенитной нержавеющей стали или стали с низким содержанием феррита. Таблица (Приложение-1) служит руководством по выбору подходящей присадочной проволоки или электрода в зависимости от основного материала (для аустенитных нержавеющих сталей).
Трубы из хромомолибденовой стали подходят для использования в трубопроводах, работающих при высоких температурах, поскольку их прочность на разрыв остается неизменной при высоких температурах. Эти трубы применяются на электростанциях, в теплообменниках и аналогичных устройствах. Трубы соответствуют стандарту ASTM A 335 и выпускаются в нескольких марках:
Чугунные трубы используются для пожаротушения, водоотведения, канализации, подземных коммуникаций повышенной прочности и других целей. Существуют следующие марки чугунных труб:
Трубы из высокопрочного чугуна используются в подземных трубопроводах для противопожарных систем. Трубы Dürr отличаются твердостью благодаря наличию кремния. Эти трубы используются в системах, работающих с промышленными кислотами, поскольку данная марка обладает устойчивостью к ним, а также в системах водоподготовки, куда сбрасываются кислые отходы.
Нирмал Сурендран Менон получил степень бакалавра машиностроения в Университете Анны, Тамил Наду, Индия, в 2005 году и степень магистра наук в области управления проектами в Национальном университете Сингапура в 2010 году. Он работает в нефтегазовой и нефтехимической промышленности. В настоящее время он работает полевым инженером на проекте по сжижению СПГ на юго-западе Луизианы. В рамках реализации проекта его интересы включают очистку трубопроводных систем и предотвращение потерь на установках по сжижению СПГ.
Ашиш имеет степень бакалавра в области инженерии и более 20 лет обширного опыта работы в таких областях, как проектирование, обеспечение/контроль качества, квалификация/мониторинг поставщиков, закупки, планирование ресурсов для инспекции, сварка, изготовление, строительство и субподряд.
Нефтегазовые операции часто проводятся в удаленных местах, вдали от штаб-квартир компаний. Теперь стало возможным контролировать работу насосов, организовывать и анализировать сейсмические данные, а также отслеживать местоположение сотрудников по всему миру практически из любой точки мира. Независимо от того, находятся ли сотрудники в офисе или удаленно, Интернет и связанные с ним приложения обеспечивают более широкий многонаправленный поток информации и контроль, чем когда-либо прежде.
Подпишитесь на OILMAN Today — новостную рассылку, выходящую два раза в неделю и доставляемую на вашу электронную почту, со всей необходимой информацией о новостях нефтегазового бизнеса, текущих событиях и отраслевой информации.