รายละเอียดเกี่ยวกับคุณลักษณะ การใช้งาน และการพัฒนาในอนาคตของท่อเหล็กไร้รอยต่อสำหรับโรงงานปิโตรเคมีและเคมีภัณฑ์

ในอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเลียมสมัยใหม่ท่อเหล็กไร้รอยต่อในฐานะที่เป็นวัสดุพื้นฐานที่สำคัญ ท่อเหล่านี้ทำหน้าที่สำคัญในการขนส่งของเหลวที่มีอุณหภูมิสูง ความดันสูง และมีฤทธิ์กัดกร่อน ประสิทธิภาพของท่อเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับการทำงานที่ปลอดภัยและประสิทธิภาพการผลิตของอุปกรณ์

ประการแรก คุณลักษณะทางวัสดุและข้อดีหลักของท่อเหล็กไร้รอยต่อ
เนื่องจากโครงสร้างที่เป็นเนื้อเดียวกันและไร้รอยต่อ ท่อเหล็กไร้รอยต่อจึงมีประสิทธิภาพในการรับแรงดันและการซีลที่ดีกว่าท่อเหล็กเชื่อมอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ท่อเหล็กไร้รอยต่อสำหรับโรงงานแยกสารปิโตรเลียมต้องทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่า 450°C และการกัดกร่อนจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ โดยทั่วไปแล้วจะทำจากเหล็กอัลลอย Cr-Mo (เช่น 15CrMoG) หรือเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก (เช่น 0Cr18Ni9) ท่อเหล่านี้ต้องเป็นไปตามมาตรฐาน GB5310 “ท่อเหล็กไร้รอยต่อสำหรับหม้อไอน้ำแรงดันสูง” และมีความแข็งแรงดึงอย่างน้อย 415 MPa และความแข็งแรงครากอย่างน้อย 205 MPa

ประการที่สอง ตัวอย่างการใช้งานทั่วไปและพารามิเตอร์ทางเทคนิคของท่อเหล็กไร้รอยต่อ
1. หน่วยกลั่น: ท่อส่งของหน่วยกลั่นบรรยากาศและหน่วยกลั่นสุญญากาศใช้ท่อไร้รอยต่อขนาดใหญ่ตั้งแต่ 219 มม. ถึง 813 มม. โดยมีแรงดันใช้งานสูงสุดถึง 4 MPa ส่วนท่อแยกไซโคลนของหน่วยแตกตัวเร่งปฏิกิริยาต้องใช้ท่อสแตนเลสทนความร้อน 310S เพื่อทนต่อการกัดกร่อนของก๊าซไอเสียที่อุณหภูมิ 900 °C
2. หน่วยแตกตัวเอทิลีน: ข้อมูลระบุว่าท่อส่วนการพาความร้อนของเตาเผาแตกตัวส่วนใหญ่ทำจากท่อหล่อแบบเหวี่ยง HP40Nb ซึ่งมีปริมาณโครเมียม-นิกเกิล 25Cr-35Ni และมีความแข็งแรงต่อการแตกหักจากการคืบเกิน 30MPa ที่ 1000°C 3. เครื่องผลิตก๊าซเคมีจากถ่านหิน: ท่อลำเลียงตะกรันสำหรับหน่วยผลิตก๊าซจากถ่านหินยี่ห้อหนึ่งต้องการทั้งความทนทานต่อการสึกหรอและความทนทานต่อการกัดกร่อน มักใช้ท่อคอมโพสิตโลหะสองชนิด โดยมีชั้นในเป็นเหล็กหล่อโครเมียมสูง (HRC ≥ 58) และชั้นนอกเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนรับแรงดัน

ประการที่สาม: การเปรียบเทียบระบบมาตรฐานภายในประเทศและมาตรฐานสากลสำหรับท่อเหล็กไร้รอยต่อ
ท่อปิโตรเคมีของประเทศเราส่วนใหญ่เป็นไปตามมาตรฐาน เช่น GB/T8163 (การขนส่งของเหลว) และ GB9948 (การแตกตัวของปิโตรเลียม) ซึ่งสอดคล้องกับ ASTM A335 (มาตรฐานอเมริกัน) และ EN10216 (มาตรฐานยุโรป) ยกตัวอย่างเช่น ท่อเหล็ก P91 ข้อกำหนดด้านพลังงานกระแทกของ GB5310 และ ASME A335 แตกต่างกันอย่างมาก มาตรฐานของประเทศกำหนดให้พลังงานกระแทกตามขวางต้อง ≥ 40 J (ที่ 20°C) ในขณะที่มาตรฐานอเมริกันกำหนดให้พลังงานกระแทกตามยาวต้อง ≥ 54 J

ประการที่สี่: จุดควบคุมคุณภาพที่สำคัญสำหรับท่อเหล็กไร้รอยต่อ
1. กระบวนการผลิต: ท่อเหล็กรีดร้อนต้องรักษาอุณหภูมิการรีดขั้นสุดท้ายให้สูงกว่า Ar3 50°C เพื่อป้องกันการเกิดแถบ ส่วนท่อเหล็กดึงเย็นต้องผ่านกระบวนการอบอ่อนขั้นกลางเพื่อขจัดปัญหาการแข็งตัวจากการทำงาน
2. เทคโนโลยีการตรวจสอบ: นอกเหนือจากการทดสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิคแบบดั้งเดิมแล้ว ท่อเหล็กขนาดใหญ่และผนังหนาควรได้รับการตรวจสอบหาข้อบกพร่องจากการแยกชั้นโดยใช้ TOFD (Time-of-Flight Diffraction) ท่อเหล็กที่ใช้งานในอุณหภูมิสูงควรได้รับการทดสอบการกัดกร่อนตามขอบเกรน (เช่น วิธี GB/T4334E)
3. การติดตั้ง ณ สถานที่จริง: แรงดันการทดสอบไฮดรอลิกควรเป็น 1.5 เท่าของแรงดันที่ออกแบบไว้ โดยมีระยะเวลาการคงแรงดันอย่างน้อย 10 นาที โครงการปิโตรเคมีโครงการหนึ่งแสดงให้เห็นว่าปริมาณไอออนคลอไรด์ที่มากเกินไป (>25 ppm) ในน้ำทดสอบทำให้เกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนเนื่องจากความเค้นในท่อเหล็กกล้าออสเทนิติก

ประการที่ห้า นวัตกรรมทางเทคโนโลยีและแนวโน้มการพัฒนาในท่อเหล็กไร้รอยต่อ
1. การยกระดับวัสดุ: สถาบันวิศวกรรมแห่งหนึ่งกำลังส่งเสริมเหล็กกล้าไร้สนิมเกรนละเอียด TP347HFG ซึ่งมีความแข็งแรงทนทานสูงกว่า TP347 ทั่วไปถึง 20% และเหมาะสำหรับสภาวะการทำงานวิกฤตยิ่งยวดที่อุณหภูมิ 700°C
2. เทคโนโลยีวัสดุผสม: ท่อผสมไทเทเนียม/เหล็กที่ผลิตโดยใช้กระบวนการผสมแบบระเบิดและการรีดร้อน มีต้นทุนต่ำกว่าท่อไทเทเนียมบริสุทธิ์ถึง 60% และได้รับการใช้งานอย่างประสบความสำเร็จในโรงงานผลิตกรดอะซิติก 3. การตรวจสอบอัจฉริยะ: ระบบตรวจสอบการกัดกร่อนแบบออนไลน์ที่ใช้เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง สามารถแจ้งเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงความหนาของผนังท่อด้วยความแม่นยำ 0.1 มิลลิเมตร การนำไปใช้ในโรงกลั่นแห่งหนึ่งได้ช่วยยืดระยะเวลาการบำรุงรักษาจากสามปีเป็นห้าปี
ด้วยความก้าวหน้าของเป้าหมาย “คาร์บอนคู่” ท่อเหล็กสำหรับโรงงานผลิตไฮโดรเจนสีเขียวจึงเผชิญกับความท้าทายใหม่ๆ งานวิจัยที่มีอยู่บ่งชี้ว่าท่อส่งที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนจำเป็นต้องมีการพัฒนาเหล็กกล้าเสริมความแข็งแรงด้วยการกระจายตัวของออกไซด์ (ODS) ซึ่งสามารถลดการซึมผ่านของไฮโดรเจนได้ถึงสองเท่าเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าแบบดั้งเดิม ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีแฝดดิจิทัลกำลังได้รับการส่งเสริมและนำไปใช้ตลอดวงจรชีวิตของท่อส่ง โดยใช้แบบจำลอง 3 มิติ ซึ่งช่วยให้สามารถคาดการณ์อายุการใช้งานที่เหลืออยู่แบบเรียลไทม์และให้ข้อมูลสนับสนุนสำหรับการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

บทสรุป
วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีของท่อเหล็กไร้รอยต่อสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีนั้นสอดคล้องกับความต้องการของอุตสาหกรรมมาโดยตลอด ตั้งแต่การควบคุมโครงสร้างจุลภาคในวิทยาศาสตร์วัสดุไปจนถึงการเพิ่มประสิทธิภาพในระดับมหภาคในการใช้งานทางวิศวกรรม ทุกรายละเอียดล้วนสะท้อนถึงภูมิปัญญาของการผลิตสมัยใหม่ ด้วยความก้าวหน้าในการแปรรูปขั้นสูงและการแทรกซึมของเทคโนโลยีอัจฉริยะ สาขาอุตสาหกรรมดั้งเดิมนี้จะได้รับการฟื้นฟูอย่างต่อเนื่อง เพื่อรักษามาตรฐานการดำเนินงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของอุตสาหกรรมพลังงานและเคมี