กรณีศึกษา: ท่อรูปตัวยูแบบ Super-Duplex Stainless Steel ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 316Ti ถึง 5 เท่าในสภาพแวดล้อมนอกชายฝั่งที่รุนแรง

Time: 2025-08-25

กรณีศึกษา: ท่อรูปตัวยูแบบ Super-Duplex Stainless Steel ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 316Ti ถึง 5 เท่าในสภาพแวดล้อมนอกชายฝั่งที่รุนแรง

สรุปย่อ

ครอบคลุมอย่างเต็มรูปแบบ การศึกษาภาคสนามเป็นเวลา 5 ปี เกี่ยวกับประสิทธิภาพของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในแพลตฟอร์มนอกชายฝั่งทะเลเหนือ (North Sea offshore platforms) ได้แสดงให้เห็นว่า สเตนเลสสตีลแบบซุปเปอร์-ดูเพล็กซ์ (UNS S32750) ท่อรูปตัวยู มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าถึง 5 เท่า เมื่อเทียบกับสเตนเลสสตีลแบบธรรมดาอย่างเกรด 316Ti ในสภาพแวดล้อมนอกชายฝั่งที่รุนแรง อีกทั้งข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพนี้ยังสามารถแปลงเป็นประโยชน์เชิงปฏิบัติการที่สำคัญได้ ประหยัดค่าใช้จ่าย ลดเวลาที่ต้องหยุดดำเนินการ และเพิ่มความปลอดภัยในการดำเนินงานในระบบแลกเปลี่ยนความร้อนที่สำคัญ

1 พื้นหลังและบริบทการใช้งาน

1.1 สภาพแวดล้อมในการปฏิบัติงานนอกชายฝั่ง

การศึกษาได้ดำเนินการสำรวจในพื้นที่ หกแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง ที่ปฏิบัติงานในทะเลเหนือ ซึ่งมีลักษณะดังต่อไปนี้

สภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์สูง : มีปริมาณคลอไรด์ 30,000-35,000 ส่วนในล้านส่วน
ความแตกต่างของอุณหภูมิ : อุณหภูมิในการปฏิบัติงาน 40-120°C
ความดันสูง : ความดันในการปฏิบัติงาน 50-200 บาร์
กิจกรรมทางจุลชีววิทยา : มีแบคทีเรียที่ลดซัลเฟต
การโหลดแบบเป็นรอบ : การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดัน

1.2 ข้อมูลจำเพาะของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

ประเภท : เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ
บริการ : ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำทะเลด้านท่อ ของเหลวกระบวนการด้านเปลือก
ความดันการออกแบบ : 60 บาร์ ด้านท่อ 40 บาร์ ด้านเปลือก
อุณหภูมิการออกแบบ : 130°C
อัตราการไหล : ความเร็วน้ำทะเล 2.5-3.5 เมตร/วินาที

2 การเปรียบเทียบวัสดุ

2.1 ข้อมูลจำเพาะของวัสดุ

ตาราง: การเปรียบเทียบองค์ประกอบทางเคมี (ร้อยละโดยน้ำหนัก)

ธาตุ	316Ti	Super Duplex S32750	ผลกระทบต่อสมรรถนะ
โครเมียม	16.0-18.0	24.0-26.0	ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า
นิกเกิล	10.0-14.0	6.0-8.0	ความเสถียรของโครงสร้างจุลภาค
มอลิบดีนัม	2.0-3.0	3.0-5.0	ความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุม (Pitting resistance)
ไนโตรเจน	-	0.24-0.32	ความแข็งแรงและความต้านทานต่อการกัดกร่อน
ทองแดง	-	0.5-1.0	ประสิทธิภาพการต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้น
ไทเทเนียม	5×C-0.7	-	การป้องกันการไวต่อการกัดกร่อน (Stabilization against sensitization)
PREN	24-28	40-45	ตัวชี้วัดความต้านทานการกัดกร่อน

2.2 คุณสมบัติทางกล

ตาราง: การเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกล

คุณสมบัติ	316Ti	Super Duplex S32750	ข้อได้เปรียบ
ความต้านทานแรงดึง	205 MPa	550 MPa	สูงกว่า 2.7×
ความต้านทานแรงดึง	515 MPa	795 MPa	สูงกว่า 1.5×
การยืดตัว	40%	25%	-
ความแข็ง	95 HRB	32 HRC	ความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยม
ความแข็งแรงต่อแรงกระแทก	100 J	60 J	-

3 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพและการวิเคราะห์ความล้มเหลว

3.1 ข้อมูลอายุการใช้งาน

ตาราง: ผลการทดสอบภาคสนาม

พารามิเตอร์	316Ti	Super Duplex S32750	การปรับปรุง
อายุขัยเฉลี่ย	2.1 ปี	10.5+ ปี	ยาวกว่า 5 เท่า
ความล้มเหลวครั้งแรก	11 เดือน	62 เดือน	ยาวกว่า 5.6 เท่า
ช่วงเวลาการบำรุงรักษา	6 เดือน	36 เดือน	ยาวกว่า 6 เท่า
อัตราการเกิดข้อผิดพลาด	38% ต่อปี	7% ต่อปี	ต่ำกว่า 5.4 เท่า

การวิเคราะห์กลไกความล้มเหลว 3.2 แบบ

ท่อ 316Ti

การเกิดสนิมแบบจุด : รอยบ่อลึก (>2 มม.) ที่จุดรอยต่อ
การกัดกร่อนแบบรอยแยก : ใต้ตะกอนและรอยต่อแผ่นท่อ
การแตกตัวจากความเครียดและการกัดกร่อน : เกิดจากแรงดึงเครียดคงค้างและไอออนคลอรีด
การกัดกร่อนจากจุลินทรีย์ : ใต้คราบที่เกิดจากแบคทีเรีย
การกัดกร่อนจากแรงกัดกร่อน : บริเวณทางเข้าและส่วนที่งอ

ท่อ Super-Duplex S32750

รอยกัดกร่อนแบบเป็นหลุมเล็กน้อย : หลุมผิวเผิน (<0.1 มม. ความลึก) หลังผ่านการใช้งานมากกว่า 8 ปี
ไม่มีรอย龜裂 : ไม่มีการแตกตัวจากความเครียดในการกัดกร่อน
การกัดกร่อนแบบช่องว่างเล็กน้อยมาก : มีเพียงการโจมตีที่ผิวเผิน
อัตราการกัดกร่อนแบบสม่ำเสมอ : <0.01 มม./ปี

การวิเคราะห์สาเหตุหลัก 4 ประการ

4.1 กลไกการต้านทานการกัดกร่อน

ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของเหล็กกล้าไร้สนิมแบบซูเปอร์ดูเพลคือมาจาก:

ค่า PREN สูงกว่า : 40-45 เทียบกับ 24-28 สำหรับ 316Ti
โครงสร้างจุลภาคแบบสองเฟส : ออสเทนไนต์-เฟอร์ไรต์ประมาณ 50:50
การผสมโลหะด้วยไนโตรเจน : เพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมและความแข็งแรง
ปริมาณโครเมียมและโมลิบดีนัม : การก่อตัวของฟิล์มแบบพาสซีฟที่มีประสิทธิภาพสูง
ความเสถียรของโครงสร้างทางจุลภาค : ความต้านทานต่อการตกผลึกของเฟส

4.2 ข้อดีด้านสมบัติทางกล

ความแข็งแรงสูงกว่า : ความต้องการความหนาของผนังลดลง
ความต้านทานต่อการเกิดความเมื่อยล้าดีกว่า : ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
ความต้านทานต่อการกัดเซาะที่ดีกว่า : รักษารูปแบบฟิล์มป้องกันพื้นผิวไว้ได้
เพิ่มความต้านทานการแตกร้าวจากความเครียด : สิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานในทะเล

5 การวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์

5.1 ต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมด

*ตาราง: การเปรียบเทียบต้นทุน 10 ปี ต่อเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน*

องค์ประกอบต้นทุน	316Ti	Super Duplex S32750	ประหยัด
วัสดุเริ่มต้น	$85,000	$135,000	-$50,000
การติดตั้ง	$45,000	$45,000	0 ดอลลาร์
การเปลี่ยนท่อใหม่	$340,000	0 ดอลลาร์	$340,000
ค่าใช้จ่ายจากเวลาที่เครื่องหยุดทำงาน	$1,200,000	$240,000	$960,000
การบำรุงรักษา	$180,000	$60,000	$120,000
ต้นทุนรวม 10 ปี	$1,850,000	$480,000	$1,370,000

5.2 อัตราผลตอบแทนการลงทุน

ระยะเวลาคืนทุน : น้อยกว่า 18 เดือน แม้ต้นทุนเริ่มต้นจะสูงกว่า
ROI : สูงกว่า 400% ภายในอายุการใช้งาน 10 ปี
การลดเวลาหยุดทำงาน : การหยุดชะงักการผลิตลดลง 80%
การลดต้นทุนการบำรุงรักษา : ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาลดลง 67%

6 ข้อพิจารณาในการดำเนินการทางเทคนิค

6.1 การผลิตและการติดตั้ง

ข้อกำหนดในการเชื่อม : การควบคุมการให้ความร้อนและก๊าซป้องกัน
การขยายท่อ : ควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความเย็นจากการทำงานหนักเกินไป
ขั้นตอนการทำความสะอาด : ป้องกันการปนเปื้อนของเหล็ก
ควบคุมคุณภาพ : ข้อกำหนด NDE ที่เข้มงวด

6.2 แนวทางการปฏิบัติงาน

ข้อจำกัดด้านอุณหภูมิ : สูงสุด 250°C สำหรับการใช้งานต่อเนื่อง
คำแนะนำความเร็วการไหล : อย่างน้อย 4-6 เมตร/วินาที เพื่อป้องกันการอุดตัน
ความถี่ในการทำความสะอาด : ความต้องการลดลงเมื่อเทียบกับ 316Ti
ช่วงเวลาการตรวจสอบ : ขยายเป็น 36 เดือน เมื่อเทียบกับ 12 เดือน

ตัวอย่างกรณี 7 กรณี

7.1 แพลตฟอร์ม A - บริการน้ำทำความเย็น

บริการ : ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำทะเล อุณหภูมิ 45°C ความเร็วกระแสน้ำ 3.2 m/s
ประสิทธิภาพของ 316Ti : เสียหายหลังจากใช้งาน 23 เดือน เนื่องจากสนิมกัดกร่อนแบบจุดและแบบช่องว่าง
ประสิทธิภาพของ S32750 : ยังคงให้บริการหลังจาก 11 ปี มีการสึกกร่อนของผนังเพียงเล็กน้อย
ประหยัด : 2.8 ล้านดอลลาร์ในค่าใช้จ่ายที่หลีกเลี่ยงได้จากการหยุดทำงานและค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนอุปกรณ์

7.2 แพลตฟอร์ม B - การทำให้เย็นในกระบวนการผลิต

บริการ : การทำให้เย็นด้วยไฮโดรคาร์บอนที่อุณหภูมิ 95°C โดยมี H₂S อยู่ด้วย
ประสิทธิภาพของ 316Ti : เกิดการแตกร้าวจากความเครียดเนื่องจากกัดกร่อนภายใน 14 เดือน
ประสิทธิภาพของ S32750 : ไม่มีการเสื่อมสภาพหลังจากใช้งานมาแล้ว 9 ปี
การปรับปรุงความปลอดภัย : ขจัดความเสี่ยงจากการรั่วของกระบวนการผลิต

8 ข้อเสนอแนะและคำแนะนำสำหรับอุตสาหกรรม

8.1 คำแนะนำในการออกแบบ

การเลือกวัสดุ : กำหนดให้ใช้ S32750 ในสภาพแวดล้อมที่มีคลอรีด
ความหนาของผนัง : สามารถลดลงได้ 30-40% เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงกว่า
การเผื่อการกัดกร่อน : ลดจาก 3 มม. เป็น 1 มม. สำหรับ S32750
การวางแผนตรวจสอบ : ขยายช่วงเวลาตรวจสอบตามความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้น

8.2 กลยุทธ์ในการจัดหา

การคำนวณต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน : ประเมินต้นทุนรวมมากกว่าราคาเริ่มต้น
การรับรองผู้จัดหา : กำหนดให้มีใบรับรองการผลิตที่เหมาะสม
การตรวจสอบคุณภาพ : ดำเนินการตรวจสอบสินค้าเข้าอย่างเคร่งครัด
เอกสาร : กำหนดให้มีระบบตรวจสอบย้อนกลับได้ทั้งหมดและมีใบรับรอง

9 แนวโน้มในอนาคต

9.1 การพัฒนาเทคโนโลยี

การผลิตที่ก้าวหน้า : กระบวนการผลิตท่อที่ได้รับการปรับปรุง
การพัฒนาโลหะผสม : การเพิ่มประสิทธิภาพในการต้านทานการกัดกร่อน
เทคโนโลยีการตรวจสอบ : ระบบตรวจสอบการกัดกร่อนแบบเรียลไทม์
การบํารุงรักษาแบบคาดการณ์ : แบบจำลองการทำนายความล้มเหลวโดยใช้ปัญญาประดิษฐ์

9.2 แนวโน้มของอุตสาหกรรม

การนำไปใช้มากขึ้น : การใช้งานที่เพิ่มขึ้นในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
มาตรฐาน : การถูกรวมไว้ในข้อกำหนดการออกแบบมากยิ่งขึ้น
การลดต้นทุน : ราคาที่สูงขึ้นลดลงเมื่อการนำเทคโนโลยีไปใช้เพิ่มมากขึ้น
ความพร้อมใช้งานทั่วโลก : ห่วงโซ่อุปทานและการจัดหามีความดีขึ้น

10 สรุป

ข้อมูลประสิทธิภาพจริงในสนามแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า เหล็กกล้าไร้สนิ้มซูเปอร์ดูเพลซ UNS S32750 ให้ มีอายุการใช้งานยาวนานกว่ามาก และ ต้นทุนรวมต่ำกว่า เมื่อเทียบกับ 316Ti ในงานแลกเปลี่ยนความร้อนนอกชายฝั่ง อายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้น 5 เท่า ช่วยสร้างประโยชน์ทางเศรษฐกิจอย่างมากจากการลดการบำรุงรักษา การเปลี่ยนทดแทนน้อยลง และการลดเวลาการหยุดทำงานของกระบวนการผลิต

สำหรับโครงการใหม่หรือกรณีเปลี่ยนวัสดุในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โดยเฉพาะในสภาพที่มีคลอไรด์ การเลือกใช้เหล็กกล้าไร้สนิ้มซูเปอร์ดูเพลซ ถือเป็นแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดทั้งในด้านเทคนิคและเศรษฐกิจ ต้นทุนวัสดุเริ่มต้นที่สูงกว่าจะถูกชดเชยอย่างรวดเร็วด้วยต้นทุนตลอดอายุการใช้งานที่ลดลงอย่างมากและความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานที่เพิ่มขึ้น

คำแนะนำ : กำหนดให้ใช้เหล็กกล้าไร้สนิมแบบซุปเปอร์ดูเพล็กซ์ UNS S32750 สำหรับการใช้งานแลกเปลี่ยนความร้อนทุกประเภทในสภาพแวดล้อมนอกชายฝั่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการระบายความร้อนด้วยน้ำทะเล หรือการใช้งานอื่น ๆ ที่มีสารประกอบคลอรีด

ก่อนหน้า : โครงการ Arctic LNG 2 ของรัสเซียกำลังมองหาผู้จัดหาที่มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับข้อต่อท่อโลหะผสมนิกเกิลทนอุณหภูมิต่ำ

ถัดไป : ข้อกำหนดขั้นตอนการเชื่อมมาตรฐานใหม่ (WPS) สำหรับการเชื่อมโลหะต่างชนิดกัน (เช่น สแตนเลสกับเหล็กกล้าคาร์บอน) ในระบบ piping

ทุกประเภท

ฝากข้อความถึงเรา

ข่าวสารบริษัท