Шойын болат трубаларының теңіз техникасындағы қолданыстары қандай?

Су асты техникасы Жер бетіндегі ең қиын орталардың бірінде жұмыс істейді. Тұзды сумен коррозияға ұшырау, экстремалды қысым айырымы, тұрақты механикалық кернеу және биологиялық ластану — бұлар кеме немесе теңіз маңы құрылысындағы әрбір компонентке әсер ететін күштердің бірнешеуі ғана. Осы шарттарда өз құнын дәлелдеген материалдардың ішінде, шойын болатын трубалар теңіз жүйелерінің тірегі ретінде әмбебап қолданыс тапқан. Олардың коррозияға төзімділігі, механикалық беріктігі мен ұзақ қызмет мерзімі оларды теңіз астында да, теңіз үстінде де ондаған жылдар бойы сенімді жұмыс істеуге мәжбүр ететін жүйелерді жобалаушы инженерлер үшін ауыстырылмас құрамдас бөлікке айналдырады.

Мариналық инженерияда ағашсыз болат трубалардың дәл қай жерде және қалай қолданылатынын түсіну сатып алу мамандарына, кеме жасаушыларға және теңіз бойынша жобаларды басқарушыларға материалды таңдау шешімдерін ақылды қабылдауға көмектеседі. Тұтынуға арналған жүк кемелерінің қозғалтқыш бөлмелерінен терең теңіз мұнай кен орындарының су астындағы газ-мұнай құбырларына дейін қолданыс аясы кең және техникалық тұрғыдан күрделі. Бұл мақала негізгі қолданыс аймақтарын терең зерттейді, әрбір қолданысқа қойылатын инженерлік талаптарды түсіндіреді және осы қолданыстарды іске асыруға мүмкіндік беретін нақты маркаларды — әсіресе 316-сериясын — қарастырады.

Кемелердегі сұйықтық тасымалдау жүйелері

Теңіз суымен суыту және балласт құбырлары

Кез келген теңізге шығатын кеменің ең маңызды сұйықтық жүйелерінің бірі — теңіз суымен суыту тізбегі. Қозғалтқыштар, генераторлар және көмекші машиналар барлығы өте үлкен жылу жүктемесін туғызады, оны тиімді түрде шашырату қажет. Теңіз суы теңіз жағалауынан (sea chests) алынып, жылу алмастырғыштар арқылы өткізіледі де, содан кейін кеменің сыртына қайтарылады. Хлоридтері бар теңіз суы әдеттегі көміртекті болат пен төменгі сортты қорытпаларға өте агрессивті әсер ететіндіктен, осы мақсатта негізінен 316 және 316L маркалы шойын болатын трубалар қолданылады.

316-сериялы қорытпалардағы молибден мөлшері — әдетте 2–3 пайыз шамасында — тұзды ортада пішінді және саңылаулы коррозияға төзімділікті айтарлықтай жақсартады. Бұл аустенитті болат құбырларды көптеген заманауи кеме конструкцияларында мыс-никель қорытпаларына қарағанда басымдық берілетін таңдау етеді, әсіресе салмақты азайту мен дәнекерлеудің оңайлығы басымдыққа ие болған жағдайларда. Балласт су жүйелері, олар үлкен көлемдегі таза теңіз суымен жұмыс істейді және периодты толу мен төгілу әсеріне ұшырайды, сондай-ақ осы коррозияға төзімділік қасиеттерінен пайда нәтиже алады.

Дизайнерлер ағыс жылдамдықтарын ескеруі тиіс, өйткені өте жоғары жылдамдықтағы теңіз суы тіпті аустенитті болат материалдарында да эрозиялық коррозияға әкелуі мүмкін. Дегенмен, дұрыс жүйе дизайны мен жеткілікті қабырға қалыңдығын қолдану арқылы аустенитті болат құбырлар коммерциялық кемелер мен әскери кемелердің қызмет көрсету қажеттіліктеріне толық сай келетін қызмет көрсету мерзімін қамтамасыз етеді.

Отын майы мен гидравликалық сұйықтық құбырлары

Тұзды су жүйелерінен басқа, ағытқыш отынды тасымалдау мен кемелердегі гидравликалық сұйықтықтардың айналымы үшін коррозияға төзімді болат трубалар кеңінен қолданылады. Отандық жүйелер ластануды болдырмауға, заманауи төмен күкіртті отын майларының химиялық әсеріне төзімділікке және теңіз техникасының машинабөлмесінде тән тербеліс жүктемелеріне шыдамдылыққа қажеттіліктерді қанағаттандыруы керек. Коррозияға төзімді материалдар бұл талаптарды қанағаттандырады, сонымен қатар жоғары қысымды отын жолдары үшін жылу көздеріне жақын орналасқан кезде қолданылатын өрт қауіпсіздігі нормаларын да орындайды.

Кемелердегі гидравликалық жүйелер — руль механизмдерін, люк қақпақтарын, швартылау лебедкаларын және кран механизмдерін қозғалысқа келтіретін жүйелер — жоғары бүтіндікті трубаларды талап ететін қысымда жұмыс істейді. Коррозияға төзімді болат трубалар ұзақ мерзімді пайдалану кезінде циклдық қысым тербелістерін қабылдау үшін қажетті механикалық беріктік пен усталуға төзімділік қасиеттерін ұсынады. Олардың гладкий ішкі беттері қысымның төмендеуін азайтады және сезімтал гидравликалық компоненттерге зиян келтіруі мүмкін бөлшектердің ластану қаупін минималдандырады.

Су асты мұнай мен газ платформаларындағы трубалар

Жоғарғы құрылыс объектілеріндегі технологиялық трубопроводтар

Су асты мұнай мен газ платформалары — трубопроводтық жүйелер үшін ең қатаң талаптар қойылатын орталардың бірі. Жоғарғы құрылыс объектілеріндегі технологиялық трубопроводтар көптеген көмірсутектерді, өндірілген суды, инъекциялау химиялық заттарын және кейде өте коррозиялық сутегі сульфиді бар сұйықтықтарды өткізеді. Көміртекті болаттың кеңістігінде кеңістіктің қажеттілігін қанағаттандыру үшін кеңістіктің химиялық тежегіш бағдарламаларын қолдану немесе қабылданбайтын коррозия жылдамдығына ұшырауға тура келетін жағдайларда технологиялық желілер үшін 316, 316Ti және 317L маркаларындағы шойын болаттық трубалар әдетте таңдалады.

Көптеген жағдайларда технологиялық сұйықтықты ішінен және теңіз атмосферасын сыртынан қорғаушы қабатсыз ұстау қабілеті шойын болаттық трубаларға су асты платформаларында өмірлік цикл бойынша құнын төмендету артықшылығын береді. Бастапқы материалдың құны көміртекті болатқа қарағанда жоғары болса да, қызмет көрсетудің талаптарының төмендеуі мен алмастыру аралықтарының ұзақтығы платформаның жұмыс істеу мерзімі бойынша (бұл мерзім жиырма жыл немесе одан да көп болуы мүмкін) инвестицияның тиімділігін жиі қамтамасыз етеді.

Суффикс-платформалардағы өрт суының сақиналы негізгі жүйелері үшін тозғанға төзімді болат трубалар да қолданылады, себебі олар ішкі қаптаманың қажеттілігін жоюға мүмкіндік береді және жылдам жасау мен орнатуға мүмкіндік беретін конфигурацияларда пайдаланылуы мүмкін. Өрт суы жүйелерінің қауіпсіздікке өте маңызды екендігін ескере отырып, ұзақ мерзімді сенімділік – бұл тозғанға төзімді материалдар тұрақты түрде қанағаттандыратын шарт.

Теңіз астындағы газ-мұнай құбырлары мен ризерлердің қолданылуы

Теңіз астындағы қолданыстар тіпті одан да қатаң шарттар жиынтығын ұсынады. Теңіз астындағы қосқыштардың орамдарында, коллекторлардың құбырларында және өндірістік ризерлердің жинақтарында қолданылатын тозғанға төзімді болат трубалар бір уақытта жоғары қысым мен төмен температурада теңіз суының сыртқы әсеріне төзуге тиіс. Теңіз ағыстарынан туындайтын жоғары механикалық күштер, термиялық циклдар және ішкі сұйықтық қысымының әсерінен материалдардың өте жоғары усталуға және сынғыштыққа төзімділігі талап етіледі.

316-сериялық шойын болатын түтіктер жер астындағы құрал-саймандардың сымдары, химиялық инъекциялық сызықтары және беттен теңіз түбіне дейінгі көпжіптік кабельдер бойынша өтетін гидравликалық басқару сызықтары үшін кеңінен қолданылады. Бұл сызықтар жылдар бойына сақталатын, ешқандай араласу немесе жөндеу мүмкіндігі болмайтын сақталған герметикалық тұтастықты сақтауы керек. 316 отрядының коррозияға төзімділігі мен кіші диаметрлі түтіктер арқылы қол жеткізілетін икемділік осы қатаң теңіз астындағы басқару қолданыстары үшін идеалды шешім болып табылады.

Кеме құрылысы және теңіз архитектурасы қолданыстары

Шығару және желдету құбырлары

Қазіргі кеме құрылысында арнаулы шығару жүйелері үшін негізінен коррозияға төзімді болат трубалары мен желдеткіш құбырлары қолданылады, әсіресе шығарылатын зиянды заттардың шекті мөлшерін реттейтін нормативті құжаттар қатаңдап кеткен кезде. Сульфур оксидтерін судың буын пайдаланып тазартатын скрубберлердің ішкі құбырлары қышқылды конденсат пен хлоридтерге бай сумен шайылуға ұшырайды, сондықтан олар өте коррозияға ұшырайды. 316L немесе 317L маркалы коррозияға төзімді болат трубалары осындай жағдайларға жақсы бейімделген, ал қарапайым көміртекті болат тез коррозияға ұшырап, шығарылатын зиянды заттардың шекті мөлшерін реттеу қызметінің сапасын төмендетеді.

Әскери және коммерциялық кемелердегі желдеткіш жүйелері де борттың коррозияға ұшырайтын аймақтары арқылы – мысалы, су жиналатын бөліктерінде, машиналық бөліктерде және теңіз суының буына ұшырайтын аймақтарда – коррозияға төзімді болат трубаларын қолданады. Коррозияға төзімді трубалардың тұрақтылығы тексеру мен ауыстыру циклдарының жиілігін азайтады, бұл құрғақ докқа тұру уақыты шектеулі кемелер үшін ерекше маңызды.

Тұрғын үй және қосымша жүйелер

Кемелер мен теңіз жағалауындағы платформалардағы экипаж үшін қоныс орындарында ішуге жарамды су жүйелері, санитарлық-тазарту жүйелері және гигиеналық стандарттарды қанағаттандыратын, сонымен қатар ішкі коррозияға төзімді ауа-жылу жабдықтау (HVAC) трубалары қажет. Тұтқысыз болат құбырлары Бұл жүйелерде кеңінен қолданылады, себебі олар ішуге жарамды суға загрязнения енгізбейді, көптеген басқа материалдарға қарағанда биопленка түзілуіне төзімдіріек, сонымен қатар ұзақ мерзімді үнемі пайдалану кезінде өзінің конструкциялық бекемдігін сақтайды.

Ас үй мен киім жуу бөлімдері кейбір құбырлар материалы үшін қиындық туғызатын температурада ыстық су мен бу өндіреді. Аустенитті шойын құбырлары бұл температура ауқымында тозуға ұшырамай, үлкен крейсерлік кемелерде, әскери фрегаттарда және теңізде орналасқан тұрғын үйлер платформасындағы қоныс аудару модульдері бойынша коммуникациялық жабдықтарды тарату үшін тәжірибелік және сенімді таңдау болып табылады.

Теңізде су тұзсыздандыру және су тазарту жүйелері

Кері осмос және булану қондырғылары

Тұщы су өндіру ұзақ қашықтықтағы кемелер мен алыстағы теңіз платформаларында өте маңызды. Кері осмос арқылы тұзсыздандыру қондырғылары мен булану қондырғылары көлемді теңіз суын өңдей отырып, ішуге жарамды су алады; осы жүйелердегі трубопроводтар жоғары температурада агрессивті тұзды ерітінділерге ұшырайды. Бұл қондырғылардың барлық бөліктерінде процестің химиялық және жылулық талаптарына төзуге арналған, хром мен молибден мөлшері жоғары болатын, мысалы, 316 және 317L отбасына жататын коррозияға төзімді болат трубалары кеңінен қолданылады.

Кері осмос жүйелерінің жоғары қысымды азықтандыру жағы түтіктерге химиялық әсермен қатар тұрақты механикалық кернеу тудырады. Темірбетонды түтіктер классификациялық қоғамдардың ережелерінде қажетті жарылу қысымы шегін қамтамасыз етеді, сонымен қатар сезімтал мембраналық элементтерді ластайтын металдық ластанудың қаупін болдырмауға мүмкіндік береді. Бұл механикалық және химиялық қасиеттердің үйлесімі басқа материалдарда салыстырмалы құнға ие болумен қатар қол жетімді емес.

Тұзды су көтергіші және тарату түтіктері

Су өңдеу қондырғылары теңіз платформаларында өндіріс қысымын сақтау үшін қоймаларға тұзды су енгізу үшін тұзды су қолданады. Тұзды су көтергіш сорғылары платформаның төменгі бөлігінен таза тұзды судың үлкен көлемін сорып алады да, оны инжекциялауға дейін өңдеу жолағы арқылы өткізеді. Темірбетонды түтіктер таза тұзды су кірісі мен өңделген инжекциялық су таратуын қамтамасыз етеді; әрбір технологиялық ағын үшін марка таңдалады, ол әрбір процестің нақты хлоридтің концентрациясы мен жұмыс температурасына негізделеді.

Микробтық әсер етуі мүмкін болатын теңіз суын жоғары қысыммен сору жүйелері үшін аустенитті коррозияға төзімді болат трубалардың гладкий ішкі беті сульфатты-тазартушы бактериялардың (СТБ) бекіну нүктелерін азайтады, ал бұл микробиологиялық әсер етуші коррозияға әкелуі мүмкін. Осы жүйелерде тиісті биоцидтарды дозалаумен қосылып, коррозияға төзімді болат трубалар теңізде орналасқан инженерлік құрылыстардағы ең қиын пайдаланылатын коммуникациялық қызметтердің бірі үшін ұзақ мерзімді, өте сенімді шешім ұсынады.

Теңізде қолданылатын коррозияға төзімді болат трубалардың маркаларын таңдау кезіндегі ескерілетін факторлар

316 сериясы және оның нұсқалары туралы түсінік

Барлық шойын болатын түтіктер теңіз қолданысында ауыстырылмайды. 316 сериясы — 316, 316L, 316Ti, 316N, 317 және 317L маркалары — нақты қызмет көрсету талаптарына сай әртүрлі қасиеттерге ие. Төмен көміртекті 316L маркасы дәл осындай қасиеттерге ие болғандықтан, көп мөлшерде дәнекерлеу жұмыстары жүргізілетін жағдайларда қолданылады; бұл жылу әсерінің аймағында сенсибилизация мен интергранулярлық коррозия қаупін азайтады. Титанмен тұрақтандырылған 316Ti нұсқасы ұқсас қорғаныс қасиеттеріне ие болғанмен, жоғары температурада жақсы жұмыс істеу қабілеті де қосылады, сондықтан ол шығарыс жанындағы түтіктер мен бу қолданыстары үшін маңызды.

Азотпен қосылған 316N маркасы стандартты 316 маркасына қарағанда жоғары аққыштық және тартылу беріктігін қамтамасыз етеді, бұл қабырға қалыңдығын азайту арқылы салмақты азайту мақсатында қолданылатын жоғары қысымды түтіктердің қолданысында пайдалы болуы мүмкін. 317 және 317L маркаларында 316 маркасына қарағанда молибденнің мөлшері жоғары болады, олардың концентрацияланған тұз ерітінділері мен жоғары температурадағы теңіз суы сияқты агрессивтірек хлорид ортасында шұңқырлануға төзімділігін арттырады. Таңдау тұтқысыз болат құбырлары осы отбасының ішінен сәйкес марканы таңдау — жүйенің ұзақ мерзімді жұмыс істеуі мен тіршілік циклының құнына әсер ететін маңызды инженерлік шешім.

Классификациялық қоғамдар мен реттеуші органдарға сәйкестік

Теңіз инженерлік жобалары Ллойдс Регистр, DNV, БюроВеритас және ABS сияқты классификациялық қоғамдарының бақылауына ұшырайды. Бұл ұйымдар кемелер мен теңізде орналасқан құрылыстардағы арнайы жүйелер үшін материалдық сипаттамалар, дайындау стандарттары және тексеру талаптарын реттейтін ережелерді жариялайды. Теңізде қолданылатын болаттан жасалған түтіктердің сәйкес зауыттық сертификаттары болуы тиіс және ASTM A312, ASTM A269 немесе сәйкес классификациялық органмен мойындалған теңестірілген талаптарға сай болуы қажет.

Бұл реттеуші базаларға сай келу міндетті — бұл кеменің сертификатталуы мен іске қосылуы үшін алдын-ала қойылатын шарт. Толық материалдық ізденіс мүмкіндігі, үшінші жақтың тексеру есебі және сәйкестік туралы құжаттамасы бар болаттан жасалған түтіктерді таңдау жобаны қымбатқа түсетін кешігулерден қорғайды және операторларға түтік жүйелерінің кеменің пайдалану мерзімі бойы толықтай жобаланғандай жұмыс істеуіне кепілдік береді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Неге теңіз қолданысы үшін 316 маркалы болат 304 маркалыға қарағанда ұтымды?

316 маркалы болат молибден қосылған, ол хлоридке байланысты тесік және саңылау коррозиясына төзімділікті қатты жақсартады. Тұзды су ортасында 304 маркалы шойын болат құбырлары жергілікті коррозияға ұшырап, ерте қиратылуға ұшырайды. 316 маркалы болат пен оның нұсқаларына қосылған молибден теңіз суымен суыту жүйелерінде, теңізден тыс өндірістік құбырларында және басқа теңіз қызметі жағдайларында кездесетін ұзақ мерзімді хлорид әсеріне төзімділікті айтарлықтай жақсартады.

Шойын болат құбырларын қосымша қорғаусыз теңіз астындағы қолданыстар үшін пайдалануға бола ма?

Химиялық инъекциялық жіптер, гидравликалық басқару жіптері және өлшеу аспаптарының жіптері сияқты көптеген теңіз асты қолданыстары үшін 316 отрядына жататын коррозияға төзімді болат трубалар көлемдері аз болғандықтан және жіптер жиі умбиликалды байламдар ішіне орналастырылады, сондықтан қосымша катодтық қорғаныс немесе сырлау қажет етпейді. Алайда, өндіріс сұйықтарын тасымалдайтын ірі диаметрлі теңіз асты құбырлары үшін коррозиядан қорғану стратегиялары сұйықтың химиялық құрамына, температурасы мен қысымына байланысты жеке-жеке бағаланады.

Теңізде қолданылатын коррозияға төзімді болат трубаларды орнату кезінде қандай қабырға қалыңдығы стандарттары қолданылады?

Теңіз қондырғыларындағы аустенитті болат құбырларының қабырға қалыңдығы қысымдық есептеулер, классификациялық қоғамдардың ережелері және технологиялық құбырлар үшін ASME B31.3 сияқты қолданыстағы стандарттар негізінде белгіленеді. Қажетті нақты қабырға қалыңдығы жобалау қысымына, сұйықтық қызметіне, жұмыс температурасына және сертификаттаушы органмен белгіленген қауіпсіздік коэффициентіне байланысты. Инженерлер әдетте коррозияға қарсы рұқсат береді, бірақ дұрыс таңдалған жағдайларда аустенитті болат үшін бұл рұқсат көміртекті болат жүйелерімен салыстырғанда жиі аз болады.

Теңіз құбырлары жүйелерінде аустенитті болат құбырларын қалай қосады?

Теңіз жүйелеріндегі асылтұрғын болат түтіктері көбінесе орбиталды немесе қолмен орындалатын TIG дәнекерлеу арқылы біріктіріледі, бұл қысымдық қызметке арналған жоғары сапалы, аз деформацияланатын қосылыстарды қамтамасыз етеді. Техникалық қызмет көрсету мақсатында бөлшектерді ажырату қажет болған жағдайда фланецті қосылыстар қолданылады. Сыртқы диаметрі кішірек өлшемдегі құралдар мен гидравликалық желілерде сығылу қосылыстары мен орбиталды дәнекерленген түтік қосылыстары кеңінен қолданылады. Барлық біріктіру әдістері орнатуға дейін сәйкес дәнекерлеу технологиялық нұсқаулары бойынша бағалануы және классификациялық қоғамдардың талаптарына сай тексерілуі тиіс.