Smanjenje težine na površini: slučaj visokog čvrstoće dupleksnih i standardnih cevi od nehrđajućeg čelika

Smanjenje težine na površini: slučaj visokog čvrstoće dupleksnih i standardnih cevi od nehrđajućeg čelika

Za offshore platformebilo da su fiksne jakne, plutajuće jedinice za skladištenje i istovar proizvodnje (FPSO) ili poluplovne pločetežina je neumoljivo ograničenje. Svaki kilogram koji se doda gornjoj strani se izravno pretvara u veće zahtjeve za konstrukciju od čelika za podstrukturu, povećane troškove ugradnje i, u mnogim slučajevima, smanjen kapacitet korisne opterećenja za proizvodnu opremu. U dubokomorskim ili marginalnim poljima, optimizacija težine može biti razlika između održivog projekta i onoga koji nikada ne napušta crtežnu ploču.

Cjepiva čine značajan dio mase na površini. Tradicionalno, austenitni nehrđajući čelik kao što je 316L bio je najčešći materijal za otpornost na koroziju u morskim okolišima. Međutim, pojavljivanje visokokvalitetnih dupleksnih nerđajućih čelika, posebno vrsta 2205 (UNS S32205) i super duplex 2507 (UNS S32750) nudi uvjerljivu alternativu. Upotreba višeg mehaničkog učinka doprinosi da se u cijevi dobiju tanji zidovi, što omogućuje znatno smanjenje težine bez ugrožavanja integriteta ili otpornosti na koroziju.

U ovom članku razmatra se potencijal smanjenja težine visokokvalitetnih dupleksnih i standardnih cevi od nehrđajućeg čelika u primjenama na površini mora i prikazuju se praktični razlozi za promjenu.

Izazov s težinom na površini mora

Offshore topside je složena skupina procesnih modula, cijevi, komunalnih sredstava i smještaja. Njihova težina pokreće više faktora troškova:

• Svaka vrsta vozila: Teža gornja strana zahtijeva veću, skuplju podstrukturu.

• Instalacija: U slučaju da je plovilo koje se vozi na ždralnom brodu teško, potrebno je koristiti teže plovila za podizanje ili složenije offshore podizanje.

• Stabilnost platforme: U slučaju plovišnih platformi, težina utječe na metacentričnu visinu i dinamički odgovor.

• Buduće izmjene: Ostala masa određuje mogućnost kasnije dodavanja opreme.

Stoga se smanjenje težine neprestano nastavlja optimiziranjem topologije, upotrebom kompozitnih materijala i, što je kritično, odabirom materijala za cijevi.

U poređenju s dublom i austenitnim nehrđajućim materijalom

Glavna prednost dupleksnih nehrđajućih čelika leži u njihovoj dvostranoj mikrostrukturi (ferit i austenit), koja daje otprilike dvostruko veću čvrstoću od standardnih austenitnih vrsta.

S obzirom na to da je dopušteni stres u cijevama pod pritiskom izravno povezan s snagom materijala (podložno pravilima kodiranja kao što je ASME B31.3), veća snagom snagom omogućuje tanju debljinu zida za isti projektni pritisak i temperaturu.

Količina smanjenja tjelesne težine

Za određenu veličinu cijevi i uvjet konstrukcije, potrebna debljina zida otprilike je obrnuto proporcionalna dopuštenom naponu materijala. Prelazak s 316L na 2205 može smanjiti debljinu zida za 30–40%pod tipičnim konstrukcijskim pritiscima na moru. Za super duplex 2507, uštede mogu približiti 50%u usporedbi s 316L.

Uzmimo za primjer cijev od 10 inča (DN250) 40S 316L: nominalna debljina zida je oko 6,02 mm, teška oko 47 kg/m. Cijev 2205 dizajnirana za isti tlak mogla bi koristiti zid 10S (4.19 mm) ili čak i tanji zid prilagođen, težine oko 33 kg/ma smanjenje od otprilike 30%za linearni metar. Na velikom gornjem dijelu s nekoliko kilometara cijevi, kumulativna ušteda težine može iznositi desetine ili čak stotine tona.

Osim same cijevi, ušteda težine se širi:

• S druge vrste može biti manji i lakši.

• S druge opreme u duplex-u su također lakši zbog smanjene debljine zida koji sadrži pritisak.

• Konstrukcijska ocel u slučaju da se ne primjenjuje, to se može učiniti.

Otpornost na koroziju: kritičan zahtjev za offshore

Smanjenje težine nema smisla ako materijal ne može izdržati agresivno okruženje na moru. Ovdje, dupleks razrede držati svoje.

• Odbrana od udaranja: U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog članka, za svaku od navedenih vrsta vozila, za koje se primjenjuje ovaj članak, primjenjuje se sljedeći: 316L ima PREN oko 2426, što ga čini umjereno otpornim. U slučaju da je proizvodnja u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, podložna je proizvodnji u skladu s člankom 6. točkom (a) ovog članka. U slučaju da se u skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka primjenjuje na vodovod, to znači da se u skladu s člankom 3. točkom (b) ovog članka, u slučaju da se primjenjuje na vodovod, to znači da se primjenjuje na vodovod koji je izložen vodovodnoj struji.

• Svaka vrsta materijala za proizvodnju električne energije: U slučaju da se ne koristi, ne smije se upotrebljavati. Dupleksni čelik zbog svoje feritne faze ima veću otpornost na SCC, što je velika prednost u površinskim uvjetima gdje temperature mogu doseći 100 °C ili više.

• S druge strane, u slučaju da se ne primjenjuje, to znači da se ne primjenjuje. U cijevi s pijeskom ili čvrstima, dupleksne legure veće tvrdoće doprinose boljoj performansi na eroziji i koroziji.

Za sustave za vodu iz mora (hlađenje, vatrogas), super dupleks postao je omiljeni materijal za kritične cijevi, jer nudi i uštedu težine i dugoročnu pouzdanost.

Obrađivanje i zavarivanje

Iako dupleksni čelik ima impresivna svojstva, zahtijeva striktnije kontrole proizvodnje od standardnih austenitnih vrsta.

• Ulazna toplina zavarivanja: Za održavanje ispravne ferit-austenit ravnoteže i izbjegavanje intermetallicnih faza (kao što je sigma faza), parametri zavarivanja moraju se pažljivo kontrolirati. U skladu s člankom 6. stavkom 1.

• S masenim udjelom od 0,15% ili većim "Supravni sustav" za "osnovu" ili "osnovu" "sistemskog sustava" koji ima sve sljedeće značajke:

• U slučaju da se ne može izvesti ispitivanje, mora se provjeriti: U slučaju da se u slučaju izlaganja za ispitivanje ne može utvrditi da je to moguće, potrebno je provesti ispitivanje s pomoću odgovarajućih metoda.

• Kvalificirani zavarivači: Proizvođači moraju imati dokazane postupke i iskusne zavarivače kako bi izbjegli probleme poput gubitka ferita ili krhkoće.

Kad se tim čimbenicima pravilno upravlja, dupleksno zavarivanje je zreo, dobro shvaćen proces, koji se široko koristi u brodogradilištima za proizvodnju na obali širom svijeta.

Ulozi troškova: Upfront vs. životni ciklus

Visokočvrst dupleksne cijevi imaju veće troškove materijala po kilogramu od 316L, obično 2040% više za 2205, a 50100% više za super duplex. Međutim, smanjenje težine često dovodi do manjeg ukupne troškove instalacije :

• Manje količine materijala u skladu s člankom 3. stavkom 1.

• Smanjena proizvodna težina smanjuje troškove za crane i instalaciju.

• Srednja konstrukcijska čelik u skladu s člankom 3. stavkom 2.

• Duži životni vijek zbog superiorne otpornosti na koroziju smanjuje troškove održavanja i zamjene tijekom cijelog životnog vijeka platforme.

Mnogi offshore projekti sada provode analizu ukupnih troškova životnog ciklusa koja dosljedno favorizira dupleks umjesto austenitskog nehrđajućeg za kritične linije usluga.

Moguće zamke i ublažavanje

Unatoč prednostima, prelazak na dupleks zahtijeva pažljivu pažnju kako bi se izbjegle nenamjerne posljedice.

1. za Termalna ekspanzija

Dupleksni čelik ima koeficijent toplinske dilatacije otprilike 10~15% niži od austenitskog nehrđajućeg čelika. U slučaju da se u slučaju otvaranja sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaranje sustava za otvaran

2. - Što? Čvrstoća pri niskim temperaturama

Dupleksne legure su općenito pogodne za temperature okoline na moru do oko -40 °C. Za arktičke primjene potrebno je posebno ispitivanje udara; super duplex može zahtijevati dodatnu kvalifikaciju ispod -20 °C.

3. Slijedi sljedeće: U slučaju da se ne primjenjuje, to se može koristiti za određivanje rizika.

U katodno zaštićenim okruženjima (npr. podmorskim), dupleksni čelik može biti podložan raspadanju pod stresom izazvanom vodikom ako nije pravilno definiran. U slučaju da se ne primjenjuje presjek, to znači da se ne može koristiti za određivanje vrijednosti.

4. - Što? U slučaju da se ne primjenjuje, mora se upotrebljavati sljedeći sustav:

U slučaju da je proizvodnja u skladu s ovom Uredbom u potpunosti ili djelomično ograničena, proizvođač mora se uvjeriti da je proizvodnja u skladu s ovom Uredbom u skladu s pravom Unije. U skladu s tim, u skladu s člankom 3. stavkom 1.

Praktična uputstva za provedbu

U slučaju projekta na površini mora koji razmatra prelazak na dugoglavostne cijevi visoke čvrstoće preporučuje se sustavni pristup:

1. Provedi pregled: U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi sustav za provod vode u kojem se debljina zida kontrolira pritiskom (npr. proces, komunalna voda, voda za vatru) umjesto mehaničkom kontrolom (npr. mala otvora, debljina izolacije). Usredotočite se na velike, dugotrajne sustave za maksimalnu korist.

2. U slučaju da se ne provede ispitivanje, ispitivanje se provodi u skladu s člankom 6. stavkom 2. Za izračun potrebnih debljina zidova za 316L i duplex, upotrebljavajte dizajnirani pritisak, temperaturu i pravila koda. U slučaju da je to moguće, ispitni postupci se provode u skladu s člankom 6. stavkom 2.

3. U skladu s člankom 4. stavkom 2. Uključite materijal, proizvodnju, bojenje (ako je potrebno), ugradnju i uštedu na konstrukciji. U skladu s člankom 4. stavkom 1.

4. U slučaju da je to potrebno, provjerite: U slučaju da se upotrebljava u proizvodnji materijala, u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, proizvođač mora osigurati da se upotrebljavaju svi potrebni materijali za proizvodnju materijala.

5. Uzmite kvalificiranog proizvođača: Izbor brodogradilišta s dokumentiranim postupcima zavarivanja duplexom i iskustvom u offshore projektima.

6. Uređivanje specifikacija projekta: U slučaju da se ne primjenjuje u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, to znači da se ne primjenjuje u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka.

Zaključak

U svijetu koji je osjetljiv na težinu na površini mora, svaki kilogram je važan. Visokočvrst dupleksni nerđajući čelik2205 i 2507 nudi dokazan put do značajnog smanjenja težine u usporedbi s standardnim austenitnim vrstama kao što je 316L. Korištenjem veće snage za smanjenje debljine zida, inženjeri mogu postići uštedu težine od 30 do 50% u cijevnim sustavima, uz održavanje ili čak poboljšanje otpornosti na koroziju i trajanja.

Odluka o određivanju dupleks uključuje početne troškove i pažnju u proizvodnji, ali ukupne koristi životnog ciklusa niže troškove ugradnje, smanjene strukturalne zahtjeve i povećana pouzdanost čine ga uvjerljivim izborom za moderne offshore projekte. Kako se operateri guraju u dublje vode i nastoje optimizirati dizajne platformi, slučaj s visokokvalitetnim dupleksnim cijevima samo raste.