لوله پوشیده در مقابل لوله آلیاژ نیکل جامد: هزینه-تحلیل سود برای خدمات خورنده

برای کاربردهای جریان خورنده داخلی - که بیش از 80 درصد از کل لوله‌های خدمات خورنده در صنایع نفت و گاز، شیمیایی و تولید برق را تشکیل می‌دهند - لوله‌های متالورژیکی (پشت‌پوش فولاد کربنی + 2-3میلی‌متر روکش آلیاژ نیکل) مقاومت خوردگی یکسانی را نسبت به لوله‌های آلیاژ نیکل جامد-۶ درصد مقاومت در برابر خوردگی یکسان ارائه می‌دهند. لوله آلیاژ نیکل جامد تنها زمانی توجیه می شود که محیط خارجی نیز خورنده باشد، زمانی که قطر لوله بسیار کوچک است (زیر NPS 2)، یا زمانی که دمای سرویس بیش از 450 درجه سانتیگراد باشد.

دامنه این راهنما موارد زیر را پوشش می دهد: روش های تولید لوله با روکش متالورژیکی (باند رول داغ، چسب انفجاری، روکش جوش). مقایسه هزینه با لوله های آلیاژ نیکل جامد در اندازه ها و آلیاژهای معمولی؛ استانداردهای قابل اجرا (ASTM A264، A265؛ API 5LD؛ DNV ST F101)؛ تجزیه و تحلیل هزینه چرخه عمر شامل CAPEX، نصب، بازرسی و نگهداری. محدودیت های انتخاب و ماتریس تصمیم. و سوالات متداول برای تیم های تدارکاتی.

لوله پوشیده شده چیست؟

Clad pipe has a metallurgical bond between the corrosion-resistant alloy (CRA) layer and the carbon steel backing - the two metals are fused at the atomic level. Lined pipe has only a mechanical interference fit. This single difference determines temperature capability (clad: >400 درجه سانتیگراد خط کشی شده:<150C), resistance to disbonding under thermal cycling, and pressure rating - clad pipe is always the choice for safety-critical, high-temperature, or high-pressure corrosive service.

یک لوله روکش دار از دو لایه تشکیل شده است که در فصل مشترک از طریق یک فرآیند متالورژیکی به یکدیگر متصل شده اند: یک لایه پشتی بیرونی از فولاد کربنی یا فولاد کم آلیاژ{{0} ("پشتیبان" یا "فلز پایه") که استحکام ساختاری و مهار فشار را فراهم می کند، و یک لایه داخلی ("روکش فلزی" یا "فلز روکش شده") از یک آلیاژ فولاد ضد زنگ آلیاژ{1} کوره آلیاژ فولاد ضد زنگ، (CRA) که مقاومت در برابر خوردگی سیال داخلی را فراهم می کند. لایه روکش معمولاً 2.0-4.0 میلی متر ضخامت دارد که 10-25٪ از کل ضخامت دیوار را تشکیل می دهد. تمایز مهندسی کلیدی پیوند متالورژیکی است: لایه روکش و فلز پشتیبان از طریق انتشار اتمی در سطح مشترک در طول تولید در دمای بالا به هم متصل می شوند و ساختار دانه ای پیوسته را در سراسر مرز ایجاد می کنند. این پیوند دارای استحکام برشی بیش از 140 مگاپاسکال (20000 psi) در هر الزامات ASTM A264/A265 است - بالاتر از مقاومت برشی بسیاری از فولادهای کربنی.

در مقابل، یک لوله آستردار دارای یک دیواره نازک-آستین CRA است که در لوله فولادی کربنی وارد شده و به صورت مکانیکی منبسط شده است (هیدرولیک یا با یک خوک) تا -بر روی دیوار داخلی قرار گیرد. هیچ پیوند اتمی بین آستر و پشتی وجود ندارد. تحت چرخه حرارتی، آستر و پشتی با سرعت های متفاوتی منبسط و منقبض می شوند زیرا فولاد کربنی (CTE ~ 10 x 12 K) و آلیاژهای نیکل (CTE ~ 13-14 x 10 K) دارای ضرایب انبساط حرارتی متفاوتی هستند که باعث ایجاد شکاف بین آستر و پشتی می شود. در طی چرخه های حرارتی متعدد، این شکاف ها رشد می کنند و به طور بالقوه باعث فروپاشی لاینر تحت فشار بیش از حد خارجی از حلق می شوند. به همین دلیل است که لوله های اندود شده به دمای متوسط ​​(معمولاً زیر 150 درجه سانتیگراد) محدود می شود و برای کاربردهایی با چرخه حرارتی مکرر توصیه نمی شود.

[منبع] ASTM A265-12: مشخصات استاندارد برای نیکل و نیکل-صفحه فولادی با آلیاژ پایه. API 5LD-2015: لوله فولادی CRA با روکش یا آستر.

سه روش ساخت برای لوله های پوشیده شده

لوله های روکش دار به سه روش - اتصال رول داغ (بهترین برای تولید-قطر بزرگ،-تولید با حجم بالا)، چسبندگی انفجاری (بهترین برای روکش های ضخیم یا دسته های کوچک) و روکش پوششی جوش (بهترین برای اتصالات، قطرهای کوچک و تعمیرات پس از ساخت) تولید می شود. انتخاب روش به قطر لوله، حجم تولید و الزامات ضخامت روکش بستگی دارد.

اتصال رول داغ (HRB) - استاندارد صنعتی برای لوله های بزرگ

باندینگ رول داغ پرکاربردترین روش برای تولید صفحه روکشی است که متعاقباً به لوله های روکش دار جوش داده شده (فرایند UOE یا JCOE) تبدیل می شود. این فرآیند با دو دال جداگانه آغاز می شود: یک دال فولاد کربنی (معمولا ASTM A516 Gr.70 یا API 5L X65) و یک دال آلیاژ نیکل (به عنوان مثال، Inconel 625، آلیاژ 825، یا فولاد ضد زنگ 316L). سطوح جفت گیری تمیز می شوند تا تمام اکسیدها از بین بروند، سپس دو دال با سطوح جفت در تماس مونتاژ می شوند و اطراف لبه ها با جوشکاری مهر و موم می شوند تا از اکسیداسیون در حین گرمایش جلوگیری شود.

مجموعه تا دمای 1100-1250 درجه سانتیگراد گرم می شود و سپس گرم-تا ضخامت صفحه روکش نهایی می شود. در این دما، انتشار اتمی در سطح مشترک رخ می دهد و یک پیوند متالورژیکی پیوسته ایجاد می کند. پس از غلتاندن، صفحه روکشی به اندازه برش داده می‌شود،-بر اساس مشخصات، تحت حرارت قرار می‌گیرد و سپس توسط فرآیند UOE (U-پرس، O{10}}پرس، Expand) یا JCOE به لوله تبدیل می‌شود. جوش طولی با فلز پرکننده منطبق ساخته شده است - قسمت پشتی با یک الکترود فولاد کربنی و قسمت روکش فلزی با یک الکترود آلیاژ نیکل جوش داده شده است.

• مکانیسم پیوند: انتشار اتمی در 1100-1250 درجه سانتیگراد - ساختار دانه پیوسته در سطح مشترک
• ضخامت روکش معمولی: 2.0-4.0mm (کنترل شده توسط نسبت ضخامت دال)
• محدوده قطر لوله: NPS 16 تا NPS 84 (406mm تا 2134mm) از طریق UOE/JCOE
• زمان سرب: 14-20 هفته از سفارش تا تحویل برای اندازه های استاندارد
• حجم تولید: بالا (هزار تن در هر سفارش)
• تایید کیفیت: تست اولتراسونیک بر اساس ASTM A578. تست برشی بر اساس ASTM A265. تست خم شدن

اتصال انفجاری - برای روکش های ضخیم یا دسته های کوچک

پیوند انفجاری از یک بار انفجاری کنترل‌شده استفاده می‌کند که در بالای صفحه روکشی منفجر می‌شود، که در فاصله ای دقیق-از صفحه پایه قرار می‌گیرد. موج انفجار در سراسر صفحات با سرعت 2000-3000 متر بر ثانیه حرکت می‌کند و برخوردی با سرعت{10}بالا ایجاد می‌کند که فشارهای بیش از 10 گیگا پاسکال (100000 اتمسفر) را در سطح مشترک ایجاد می‌کند. این فشار شدید تمام اکسیدهای سطحی را از بین می برد و دو فلز را به سرعت به هم متصل می کند که یک پیوند متالورژیکی در سطح اتمی بدون ذوب شدن هیچ یک از فلزات تشکیل می شود.

رابط پیوند دارای یک الگوی موجی مشخصه تحت بررسی میکروسکوپی است - این رابط موجی سطح پیوند را 30-50% در مقایسه با یک رابط مسطح افزایش می‌دهد و استحکام پیوند قابل مقایسه با اتصال رول داغ را فراهم می‌کند. اتصال انفجاری برای روکش‌های ضخیم (3-10 میلی‌متر)، ترکیب‌های آلیاژی عجیب و غریب، و دسته‌های کوچک تولیدی که در آن راه‌اندازی یک کمپین نورد گرم غیراقتصادی است، ایده‌آل است.

• مکانیسم پیوند:-برخورد مایل با سرعت بالا (2000-3000 متر بر ثانیه) - الگوی رابط مواج
• ضخامت روکش معمولی: 2.0-10.0 میلی متر (می تواند ضخیم تر از اتصال رول داغ باشد)
• اندازه صفحه: محدود به ظرفیت تأسیسات انفجاری (معمولاً تا 4 متر عرض x 12 متر طول)
• زمان تحویل: 8-14 هفته
• حجم تولید: کوچک تا متوسط ​​(تک پلاک تا 500 تن)

روکش روکش جوش (GTAW یا PTA) - برای اتصالات و قطرهای کوچک

روکش جوشی لایه ای از آلیاژ نیکل را مستقیماً روی سطح داخلی لوله فولاد کربنی یا اتصالات با استفاده از جوشکاری قوس تنگستن گازی (GTAW/TIG) یا جوشکاری قوس انتقالی پلاسما (PTA) رسوب می دهد. سیم یا پودر پرکننده آلیاژ نیکل ذوب شده و بر روی زیرلایه فولاد کربنی ذوب می شود و یک لایه روکش فلزی پیوند خورده ایجاد می کند. چالش کلیدی در پوشش جوش رقیق‌سازی است: آلیاژ نیکل مذاب با مقداری فولاد کربنی در سطح مشترک مخلوط می‌شود که می‌تواند مقاومت به خوردگی ناحیه رقیق‌شده را کاهش دهد.

کنترل فرآیند خوب، رقت را زیر 5-10% نگه می‌دارد و پس از عبور اول، پاس دوم که رقت ناچیزی دارد دنبال می‌شود. روکش جوش روش انتخابی برای موارد زیر است: (1) اتصالات روکش دار (زانویی، سه راهی، کاهنده) که نمی توانند از صفحه روکش ساخته شوند. (2) لوله با قطر کم (NPS 2-14) که در آن اتصال رول داغ غیراقتصادی است. (3) تعمیر میدانی لوله های روکش دار آسیب دیده که در آن لایه روکش خراشیده یا ساییده شده است.

• مکانیسم اتصال: جوشکاری ذوبی - آلیاژ نیکل ذوب شده و ذوب شده روی بستر فولادی
• ضخامت روکش معمولی: 2.0-5.0 میلی متر (حداقل دو-گذر برای لایه بالایی با رقت کم)
• محدوده قطر: NPS 2 تا NPS 48. ایده آل برای اتصالات و لوله های کوچک
• زمان تحویل: 10-16 هفته
• حجم تولید: هر حجمی (تک قطعه تا هزاران)
• پارامتر QA کلیدی: محتوای آهن<5% in the top cladding pass (prevents dilution-induced corrosion)

مقایسه هزینه

در تمام گریدهای رایج آلیاژ نیکل و اندازه لوله، لوله روکش دار (روکش 3 میلی متری روی فولاد کربنی) 40{7}}65٪ کمتر از لوله آلیاژ نیکل جامد هزینه دارد. صرفه جویی با قطر لوله افزایش می یابد: برای لوله 12 اینچی NPS، Inconel 625 روکش شده تقریباً معادل 290 دلار / کیلوگرم در مقابل ~ 55 دلار / کیلوگرم معادل برای روکش است - کاهش هزینه مواد بیش از 60٪. این مزیت هزینه، محرک اصلی پذیرش لوله های روکش دار در صنعت نفت و گاز است.

[منبع] برآورد هزینه بر اساس قیمت‌گذاری بازار آلیاژ نیکل ۲۰۲۴-۲۰۲۵ برای مقادیر آسیاب. هزینه روکش شامل ضخامت روکش 3 میلی متری، پشتیبان فولاد کربنی (API 5L X65)، ساخت و NDE در هر ASTM A265 است. قیمت واقعی با قیمت نقطه نیکل، مقدار سفارش و مکان متفاوت است. صرفه جویی سالانه بر اساس 10000 متر خطی - معمولی برای یک پروژه بزرگ ساحلی.

چرا لوله آلیاژ نیکل جامد بسیار گران است؟

لوله آلیاژ نیکل جامد گران است زیرا بیش از 60 درصد وزن آن نیکل است - و نیکل یک فلز کالایی با قیمت 16000-25000 دلار در هر تن است. لوله های روکش دار 80{10}}90٪ از این مواد گران قیمت را با فولاد کربنی با قیمت 600 تا 900 دلار در هر تن - 25 برابر تفاوت هزینه مواد خام - جایگزین می‌کند و در عین حال مقاومت خوردگی داخلی یکسانی را حفظ می‌کند. هزینه افزودن 3 میلی متر روکش آلیاژ نیکل به فولاد کربنی تقریباً 10 تا 15 درصد هزینه ساخت کل دیوار از آلیاژ نیکل است.

ساختار هزینه لوله اینکونل 625 جامد تحت سلطه مواد خام است: اینکونل 625 تقریباً 61٪ نیکل، 22٪ کروم، 9٪ مولیبدن و 3.5٪ نیوبیم وزنی دارد. با قیمت نیکل 18000 دلار در تن، کروم 12000 دلار در تن، و مولیبدن با 45000 دلار در تن - هزینه مواد خام به تنهایی برای Inconel 625 تقریباً 18-22 دلار در کیلوگرم است. با افزودن ذوب، کار گرم، عملیات حرارتی و NDE، هزینه لوله تمام شده تقریباً 45-65 دلار در کیلوگرم برای اندازه های استاندارد است.

یک لوله 12 اینچی SCH 40 تقریباً 73 کیلوگرم بر متر وزن دارد که هزینه مواد تقریباً 3300 تا 4100 دلار را برای اینکونل 625 جامد ارائه می‌کند. پشتی فولاد کربنی برای لوله‌های روکش شده با همان قطر و برنامه وزن تقریباً 65 کیلوگرم در متر با هزینه حدود 0.70 دلار در کیلوگرم است. وزن آن حدود 8 کیلوگرم در متر با هزینه 50 دلار در کیلوگرم است. مجموع هزینه مواد لوله های روکش شده حدود 45 دلار در متر (فولاد کربنی) + 400 دلار در متر (روکش فلزی) + 200 دلار در متر مربع (پیوند/شکل دهی)=تقریباً 650 دلار در متر است - در مقایسه با 3300 دلار در متر برای معادل جامد. این تفاوت هزینه 5 برابری برای هر متر لوله است.

تجزیه و تحلیل هزینه چرخه عمر: CAPEX + OPEX بیش از 30 سال

لوله های روکش دار در طول چرخه عمر سکوی دریایی 30 ساله، هزینه کل مالکیت (TCO) را تقریباً 45 تا 55 درصد کمتر از لوله های آلیاژ نیکل جامد ارائه می دهد. پس انداز CAPEX (40-60٪) عامل غالب است. OPEX اساساً یکسان است زیرا لایه روکشی همان مقاومت خوردگی آلیاژ جامد را ایجاد می کند. حق بیمه تولید برای لوله های روکش دار (فرایند روکش کاری + NDE اضافی) تنها 5-10٪ از کل هزینه را نشان می دهد که در مقایسه با صرفه جویی در مواد خام ناچیز است.

[منبع] برآوردهای TCO برای پروژه تصویری در بالادست. تفاوت هزینه نصب نشان دهنده پیچیدگی اضافی جوش برای لوله های روکش دار (جوش پشتی + پاس روکش) است. TCO واقعی با مکان پروژه، نرخ نیروی کار و قیمت نقطه نیکل در زمان خرید متفاوت است.

استانداردها و مشخصات

پنج استاندارد بر خرید و بازرسی لوله های روکش دار حاکم است. ASTM A264 (روکش فولاد ضد زنگ) و ASTM A265 (روکش آلیاژ نیکل) الزامات صفحه روکش شده را مشخص می کنند. API 5LD لوله های فولادی روکش شده / اندود شده را برای کاربردهای خط لوله پوشش می دهد. DNV ST F101 سیستم های خط لوله زیردریایی از جمله لوله های روکش دار را کنترل می کند. NACE MR0175 / ISO 15156 محیط‌های سولفید هیدروژن سرویس ترش را پوشش می‌دهد - که در آن لوله‌های روکش‌دار باید نشان دهد که آلیاژ روکش دارای همان صلاحیت خدمات ترش مانند آلیاژ جامد است.

بازرسی و آزمایش - تأیید صحت پوشش

لوله روکش شده علاوه بر آزمایش استاندارد لوله (شیمیایی، مکانیکی، هیدروتست)، NDE بیشتری نسبت به لوله های آلیاژی جامد دارد -، یک لوله روکش دار به بازرسی 100% اولتراسونیک برای یکپارچگی باند در ASTM A578 (سطح S2 یا S3)، تست مقاومت برشی پیوند روکش شده (حداقل 140 تست خمشی سطح اتصال به MPa) نیاز دارد. (شناسایی مواد مثبت) آلیاژ روکش برای تأیید انطباق درجه.

• تست اولتراسونیک (UT): 100٪ بازرسی باند روکش شده در هر ASTM A578 Level S2 (شبکه 50 میلی متر) یا S3 (شبکه 25 میلی متر). هر ناحیه بدون پیوند بیش از حد مجاز باید تعمیر یا قطع شود.
• آزمایش برشی: یک نمونه استوانه‌ای با رابط پیوند در ارتفاع وسط ماشینکاری می‌شود و برش داده می‌شود. حداقل مقاومت برشی: 140 مگاپاسکال (20000 psi) در هر ASTM A264/A265.
• تست خمش: یک نمونه{0}}دیوار- با ضخامت کامل 180 درجه روی یک سنبه با روکش کششی خم می شود. پس از خم شدن، جدا شدن یا ترک خوردن چسب روکش مجاز نیست.
• آنالیز شیمیایی: آلیاژ روکش بر اساس استاندارد قابل اجرا ASTM (مانند ASTM B443 برای Inconel 625) آنالیز می شود. فولاد پشتیبان بر اساس ASTM A20/A20M تجزیه و تحلیل می شود.
• PMI (شناسایی مواد مثبت): 100% لوله و اتصالات روکش شده در ASTM E2148. تجزیه و تحلیل XRF یا OES تأیید می کند که ترکیب آلیاژ روکش با مشخصات خرید مطابقت دارد.
• تست هیدرواستاتیک: طبق API 5LD بخش 9.3، هر اتصال لوله پوشیده شده با فشار طراحی 1.5 برابر برای حداقل زمان نگهداری 10 ثانیه هیدروتست می شود.

وقتی لوله‌های پوشیده کار می‌کند - و وقتی کار نمی‌کند

لوله پوشیده شده برای تمام کاربردهای جریان خورنده داخلی با قطر لوله بالاتر از NPS 2 و دمای سرویس زیر 450 درجه سانتیگراد، انتخاب توصیه شده است. لوله آلیاژ نیکل جامد تنها زمانی مورد نیاز است که محیط خارجی نیز خورنده باشد، قطر لوله برای روکش اقتصادی بسیار کوچک باشد، یا دمای سرویس بیش از 450 درجه سانتیگراد باشد که عدم تطابق انبساط حرارتی قابل توجه است.

سه مورد که در آن لوله آلیاژ نیکل جامد مورد نیاز است

قانون 1محیط خورنده خارجی هنگامی که قسمت بیرونی لوله در معرض محیط خورنده قرار می گیرد - لوله مدفون در خاک ترش با H2S، لوله غوطه ور در آب اسیدی، یا لوله در فضای خورنده - لوله CRA جامد لازم است زیرا پشت فولاد کربنی از بیرون خورده می شود. لوله روکش دار فقط از سطح داخلی محافظت می کند.

قانون 2قطر لوله زیر NPS 2 (DN 50). کمتر از قطر اسمی 2-اینچ، نسبت روکش-به ضخامت-دیوار-غیراقتصادی می‌شود. یک لوله 1.5 اینچی SCH 40 دارای ضخامت دیواره تنها 3.68 میلی متر است. اگر 3 میلی‌متر روکش باشد، کمتر از 0.68 میلی‌متر فولاد کربنی است - قسمت پشتی آنقدر نازک است که نمی‌تواند استحکام ساختاری را ایجاد کند. در این مرحله، یک لوله CRA جامد هزینه ای برابر یا کمتر از یک لوله روکش دار دارد.

قانون 3دمای سرویس بالای 450 درجه سانتیگراد بالاتر از 450 درجه سانتیگراد، تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی بین آلیاژهای نیکل (CTE ~ 14 x 10 K) و فولاد کربنی (CTE ~ 12 x 10 K) باعث ایجاد تنش برشی بالا در فصل مشترک پوشش در طول چرخه حرارتی می شود. در دمای بالای 450 درجه سانتیگراد، استحکام تسلیم سطح مشترک نیز کاهش می یابد و خطر جدا شدن روکش تحت فشار ترکیبی + تنش حرارتی را افزایش می دهد. لوله آلیاژی جامد این حالت شکست را از بین می برد.

جوش لوله پوشیده شده

جوشکاری اتصال جوش لوله روکش دار یک فرآیند دو مرحله ای است-- پشت فولاد کربنی ابتدا با فلز پرکننده فولاد کربنی جوش داده می شود، سپس روکش آلیاژی در سراسر جوش با فلز پرکننده آلیاژ نیکل بازسازی می شود. اگر جوش پشتی به داخل روکش نفوذ کند، یا اگر پاس روکش دارای رقیق شدن بیش از حد باشد، مقاومت در برابر خوردگی ناحیه جوش به خطر می افتد. صلاحیت روش جوشکاری مناسب بر اساس ASME بخش IX و API 5LD برای هر مشخصات روش جوشکاری لوله های پوشش دار (WPS) الزامی است.

اتصال جوش برای لوله های روکش دار نیاز به یک هندسه شیار با دقت طراحی شده دارد. شیار استاندارد برای جوشکاری لب به لب لوله های روکش دار، یک مورب مرکب است: طرف پشتی فولاد کربنی دارای یک شیار معمولی تک-V (زاویه شامل 60 درجه) است که از بیرون با یک الکترود فولاد کربنی جوش داده شده است (به عنوان مثال، E7018 برای API 5L X65). پس از تکمیل جوش پشتی و بازرسی (VT و RT/UT)، یک نوار- ناحیه پشتی در داخل لوله آماده می‌شود - لایه روکش تقریباً 5-8 میلی‌متر از هر طرف اتصال جوش برداشته می‌شود تا فولاد کربنی تمیز در معرض دید قرار گیرد.

سپس پاس بازسازی روکش با استفاده از فلز پرکننده آلیاژ نیکل (به عنوان مثال، ERNiCrMo-3 برای روکش Inconel 625) با حداقل رقت (<5% Fe). After the cladding pass, the weld is inspected by VT and PT (penetrant testing), and PMI verifies that the cladding composition meets the alloy specification. A post-weld cladding pass ferrite check (<5% Fe) is required for sour service per ISO 15156.

قانون 4پاس جوش روکشی باید با یک فلز پرکننده آلیاژ نیکل منطبق با درجه روکش قرار داده شود - هرگز از پرکننده فولاد کربنی در سمت روکش استفاده نکنید. حتی یک پاس جوش فولاد کربنی در تماس با سیال خورنده می‌تواند باعث ایجاد خوردگی حفره‌ای در عرض چند ماه پس از عملیات شود.

قانون 5عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) برای پوشش فولاد کربنی {{1} معمولاً 600-650 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت در هر 25 میلی‌متر ضخامت دیواره - اگر آلیاژ روکش حساس به حساسیت در دماهای PWHT316L است، باید قبل از عبور بازسازی روکش انجام شود. برای روکش‌کاری آلیاژ نیکل (Inconel 625، آلیاژ 825)، در صورتی که از بارش کاربید کروم جلوگیری شود، می‌توان PWHT را پس از روکش‌کاری انجام داد.

تفاوت هزینه جوش - روکش در مقابل جامد

[منبع] برآورد هزینه جوشکاری برای ساخت مغازه. هزینه‌های جوشکاری میدانی معمولاً 1.5-2 برابر هزینه‌های فروشگاه است. جوشکاری لوله های روکش دار برای هر اتصال گران تر است، اما این درصد کمی از کل هزینه نصب شده است - صرفه جویی در مواد (60٪) بسیار بیشتر از حق بیمه جوش (20-30٪ در هر اتصال) است.

سوالات متداول

س: لوله های روکش شده در مقایسه با لوله های آلیاژ نیکل جامد چقدر پول صرفه جویی می کند؟

پاسخ: لوله های روکش شده در مقایسه با لوله های آلیاژ نیکل جامد، تقریباً 40{8}}60 درصد از هزینه مواد را صرفه جویی می کند. برای یک لوله معمولی اینکونل 625 12{19}}اینچی، لوله روکش شده حدود 1640 دلار در متر در مقابل 4100 دلار در متر برای جامد هزینه دارد - 2460 دلار در هر متر صرفه جویی می شود. برای پروژه ای با 1000 متر لوله 12 اینچی، این مقدار 2.46 میلیون دلار صرفه جویی در مواد است. در طول چرخه عمر 30 ساله، لوله های روکش دار تقریباً 47 درصد هزینه کل مالکیت را کاهش می دهد زیرا لایه روکش مقاوم در برابر خوردگی عمر مفید یکسانی را برای لوله های آلیاژی جامد فراهم می کند در حالی که 80 تا 90 درصد از مواد آلیاژ نیکل گران قیمت را حذف می کند.

س: آیا لوله روکش شده به اندازه لوله آلیاژ نیکل جامد قوی است؟

پاسخ: بله - و در برخی موارد قوی‌تر است. استحکام ساختاری یک لوله توسط پشتیبان فولاد کربنی آن (به عنوان مثال، API 5L X65 با قدرت تسلیم 450 مگاپاسکال) تعیین می شود، نه با لایه روکش نازک. اینکونل 625 دارای قدرت تسلیم ~414 مگاپاسکال در شرایط آنیل شده است، در حالی که API 5L X65 دارای مقاومت تسلیم 450 مگاپاسکال است - لوله روکش دار در واقع 8٪ از نظر مهار فشار قوی تر است. لایه روکش دارای استحکام ساختاری ناچیزی است زیرا تنها 3 میلی‌متر از یک دیوار کلی 9.53 میلی‌متری (12 اینچ SCH 40) است. درجه فشار بر اساس ضخامت کل دیوار در هر ASME B31.3 یا DNV ST F{22}} محاسبه می‌شود.

س: آیا می توان از لوله های روکش دار در سرویس های ترش (محیط های حاوی H2S-) استفاده کرد؟

پاسخ: بله، مشروط بر اینکه آلیاژ روکش برای فشار جزئی، دما و غلظت کلرید H2S بر اساس NACE MR0175 / ISO 15156 واجد شرایط باشد. (2) رقت منطقه جوش باید باشد<5% Fe in the top cladding pass to maintain the alloy chemistry in the corrosion-resistant range; (3) the carbon steel backing must also meet NACE hardness requirements for the backing material grade (primarily relevant for the weld HAZ). Clad Inconel 625 and Alloy 825 pipes are widely used in sour gas production facilities worldwide - they are NACE MR0175 / ISO 15156 listed materials when the cladding alloy meets the qualification requirements.

س: تفاوت بین لوله روکش شده و لوله روکش جوش چیست؟

الف: لوله های روکش دار (باند شده با رول داغ یا چسبانده شده با مواد منفجره) دارای لایه روکشی است که در طول ساخت صفحه، قبل از تشکیل لوله، با فلز پایه یکپارچه تشکیل شده است. لوله روکش جوش دارای لایه روکشی است که با جوشکاری در داخل یک لوله فولادی کربنی از قبل تشکیل شده- رسوب می‌کند. تفاوت های کلیدی: (1) لوله های روکش دار رقت لایه روکش دار صفر دارند (شیمی آلیاژ با صفحه اصلی یکسان است)، در حالی که روکش جوش دارای 5{8}}10% رقت در اولین پاس است (آهن از مخلوط های پشتی فولادی به روکش فلزی). (2) لوله های روکش دار از نظر طراحی دارای ضخامت روکش یکنواخت هستند، در حالی که ضخامت روکش جوش به دلیل ماهیت فرآیند جوشکاری 10{9}}20٪ متفاوت است. (3) روکش جوش انعطاف‌پذیرتر است - می‌توان آن را برای اتصالات، قطرهای کوچک و تعمیرات اعمال کرد - اما معمولاً در واحد سطح گران‌تر از روکش‌های باند رول داغ است. برای لوله های مستقیم با قطر بزرگ (NPS 16+)، لوله های روکش دار با رول گرم استاندارد است. برای اتصالات و قطرهای کوچک، روکش جوش استاندارد است.

س: اگر لایه روکش در حین نصب یا سرویس آسیب ببیند چه اتفاقی می افتد؟

پاسخ: یک لایه روکش آسیب دیده را می توان با روکش جوش در زمینه تعمیر کرد - این یکی از مزایای لوله اندود نسبت به لوله آستردار است که قابل تعمیر نیست. روش تعمیر به این صورت است: لایه روکش آسیب دیده را تا عمقی که فولاد کربنی تمیز و بدون آلودگی را در معرض دید قرار دهد، آسیاب کنید. پر کردن با فلز پرکننده آلیاژ نیکل مطابق با جوش GTAW (TIG)؛ همسطح با سطح روکش مجاور آسیاب کنید. بازرسی PT؛ و PMI تأیید می کنند که آلیاژ تعمیر با مشخصات روکش اولیه مطابقت دارد. اگر آسیب از طریق پشتی فولاد کربنی گسترش یابد (به عنوان مثال، ضربه خارجی که باعث ایجاد فرورفتگی می شود)، بخش آسیب دیده باید بریده شود و با یک قطعه لوله پوشیده شده جدید که طبق روش جوشکاری لوله با روکش واجد شرایط جوش داده شده است، جایگزین شود.

س: لوله پوشیده شده در خدمات دریایی چقدر دوام می آورد؟

پاسخ: لوله Inconel 625 پوشیده شده در سرویس آب تولیدی دریایی دارای عمر طراحی 25-30 سال با کمترین میزان خوردگی داخلی - مانند لوله Inconel 625 جامد است. لایه روکش با سرعت کمتر از 0.01 میلی متر در سال در سیالات معمولی تولید شده در دریا (آب دریا + CO{7}} H2S در دمای 4{17}}90 درجه سانتیگراد) خورده می شود. با این سرعت، یک لایه روکش 3 میلی متری بیش از 300 سال طول می کشد تا خورده شود - بسیار بیشتر از عمر طراحی پروژه. پوشش خارجی فولاد کربنی توسط روکش 3 لایه پلی پروپیلن (3LPP) یا اپوکسی پیوندی همجوشی (FBE) محافظت می شود که دارای عمر طراحی 25 تا 30 ساله برای سرویس مدفون یا غوطه ور در هر DNV RP F106 است. اگر پوشش خارجی از کار بیفتد، پشت فولاد کربنی با سرعت 0.1-0.3 میلی متر در سال در آب دریا خورده می شود، که در میزان خوردگی خارجی (معمولاً 3-6 میلی متر) به حساب می آید. با محافظت در برابر خوردگی داخلی و خارجی، یک لوله با روکش مناسب طراحی شده به عمر 25-30 سال می رسد.