حفاری نفت خام و همچنین تولید، فرآوری، ذخیره و حمل و نقل این محصول انرژیزا، فشار و خوردگی زیادی به مواد مورد استفاده در تجهیزات صنعت نفت وارد میکند. در حقیقت، مایعاتی که در حین عملیات حفاری مورد استفاده قرار میگیرند حاوی اسید بوده و باعث ایجاد خوردگی میشوند. نفت خام حاوی موادی مانند گوگرد و سولفید هیدروژن است و وجود این مواد باعث ایجاد خوردگی در خطوط لوله میشود. علاوه بر این دمای بالاتر از ۱۱۰۰ درجه فارنهایت در کارخانههای فرآوری روغن میتواند فولاد را شکننده کند. بنابراین فلزات مورد استفاده در صنعت نفت باید در برابر همه این مشکلات مقاوم باشند. رایجترین فلز مورد استفاده در صنایع نفت و گاز، فولاد ضد زنگ است. اینکه کاربرد فولاد ضدزنگ در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی چیست، موضوعی است که در ادامه به آن پرداخته شده است.
مهمترین فلزی که در هر بخش از صنعت نفت و گاز از تولید و فرآوری گرفته تا توزیع محصولات تصفیه شده، استفاده میشود، فولاد است. فولاد کربن، آلیاژ آهن با حداکثر ۲ درصد کربن است که باعث افزایش استحکام مواد و مقاومت در برابر خوردگی میشود. این فولاد همچنین حاوی مقادیر کمی از فلزات دیگر مانند نیکل یا کروم است. رایجترین فولادها در صنعت نفت و گاز بر اساس استاندارد ASTM عبارتند از:
(A53, A106, A333, API 5L) انواع لولهها از جنس فولاد کربنی برای فولاد کربنی دما بالا و دما پایین
(A335) لولههای فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن برای کاربرد در شرایط دما و فشار بالا، پالایشگاه و نیروگاهها
(A312) سری ۳۰۰ و ۴۰۰ (لولههای فولادی ضد زنگ گریدهای ۳۰۴، ۳۱۶، ۳۲۱، ۳۴۷)
کاربرد استیل در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی
مصرف اصلی فولاد ضد زنگ در صنایعی است که خورندگی بالا، دما و یا فشار خیلی زیاد مرسوم میباشد. در صنعت پالایش نفت تأکید روزافزونی بر فولادهای ضد زنگ با مقاومت بالا در برابر خوردگی شده است. خوردگیهایی که در بسیاری از فرآیندهای پالایش یافت میشوند نشات گرفته از یکی از موارد زیر است: گوگرد، اسید نفتیک، اسید پلی اتیونیک، کلریدها، دی اکسیدکربن، آمونیاک، سیانیدها و فنلها. میتوان از فولاد ضد زنگ در بسیاری از واحدها و تجهیزات پالایش نفت، مانند واحدهای شکست کاتالیزور مایع و سرویسهای اسید پلیاتیونیک استفاده کرد.
از جمله کاربرد استیل در صنعت نفت، در واحدهای شکست کاتالیزور مایع، مخلوطی از سوخت موتور و خوراک پتروشیمیایی تحت عملیات قرار میگیرند. معمولاً در پالایش نفت به خصوص در واحدهای شکست کاتالیزور مایع، از انواع گریدهای ۳۰۴ ، ۳۲۱ و ۳۴۷ از جنس فولاد ضد زنگ استفاده میشود. این فلزات همچنین در پالایشگاهها در کورههای فشار قوی مورد استفاده قرار میگیرند. این گریدهای استنیتی از جنس فولاد ضد زنگ، از نظر مقاومت در دمای بالا بسیار عالی بوده و در برابر اکسیداسیون و سولفیداسیون مقاوم هستند. با این وجود، برای فولاد ضد زنگ ۳۰۴ در محدوده دمای ۸۰۰ درجه فارنهایت تا ۱۵۰۰ درجه فارنهایت، “کاربید کروم کروم” در مرز دانه به وجود میآید. در نتیجه، برای جلوگیری از این وقایع، در پالایشگاهها از گریدهای تثبیت شده، مانند فولاد ضد زنگ نوع ۳۲۱ که با تیتانیوم یا فولاد ضد زنگ ۳۴۷ تثبیت شده است، استفاده میشود.
کاربرد فولاد کربنی در صنعت نفت و گاز
ASTM A53 (لوله های فولادی سیاه و گالوانیزه، یکدست و جوش داده شده)
لوله های A53 برای کاربردهای مکانیکی استفاده میشوند و مایعات را تحت فشار کم تا متوسط انتقال میدهند. یک لوله A53 را میتوان در صورت لزوم جوش داد و آن را به شکل خاصی فرم داد. این لوله در سه نوع اصلی F (برای جوشکاری مناسب نیست)، S (نورد گرم و نورد سرد) و E (لولههای ERW ساخته شده از کلافهای فولادی) موجود میباشند.
ASTM A106 (لوله بدون درز CS برای کاربردهای فشار بالا و دمای بالا تا ۷۵۰ درجه فارنهایت)
لوله های ASTM A106 / SA106 در ابعاد و اندازه از ۱/۲ تا ۲۸ اینچ (طبق مشخصات ASME B36.10) در دسترس هستند. این لولهها به صورت منفرد و با طولهای متناوب (۱۷- ۱۷)( ۲۴-۲۴) و یا با طول دو برابر (۳۶-۳۶) (۴۴-۴۴) در دسترس هستند.
ASTM A333 نیز در درجه حرارت پایین مورد استفاده قرار میگیرد.
کاربرد فولاد آلیاژ کروم-مولیبدن در صنعت نفت و گاز
در صنعت لولهسازی، از فولاد با ترکیب آلیاژی بالا برای ساخت لولههایی که باید تحت فشار و دمای بالا کار کنند، استفاده میشود. لولههای بدون درز ” کروم-مولیبدن ” دارای مقاومت قابل توجهی در برابر خوردگی بوده و از استحکام کششی بالا در درجه حرارتهای بالا برخوردار میباشند. بطور کلی، لوله های ASTM A335 P11 ، P22 و P91 در تجهیزات تولید برق مورد استفاده قرار میگیرند. در صنایع نفت و گاز اغلب از گرید P5 و P9 برای مصارف و تجهیزات پالایشگاهی استفاده شده است.
