ปิโตรเลียมแคร็ก

การวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ของท่อเหล็กที่ไร้รอยต่อสำหรับการแตกปิโตรเลียมต่อ GB 9948 และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

องค์ประกอบของวัสดุและการผลิตต่อ GB 9948

ท่อเหล็กไม่มีตะเข็บสำหรับการแตกร้าวของปิโตรเลียม, ตามที่ระบุโดย GB มาตรฐานแห่งชาติของจีน 9948-2013, ออกแบบมาสำหรับอุณหภูมิสูง (600-700° C) และแรงดันสูง (10-20 MPa) สภาพแวดล้อมในโรงกลั่นน้ำมัน, ที่ไฮโดรคาร์บอนแตกเป็นเศษส่วนที่เบากว่าเช่นน้ำมันเบนซิน, ดีเซล, และเอทิลีน. มาตรฐานจัดประเภทเกรดเหล็กเป็นสามประเภท:

เหล็กโครงสร้างคาร์บอน: เกรด 10# (C 0.07-0.13%, Mn 0.35-0.65%) และ 20# (C 0.17-0.23%, Mn 0.35-0.65%) เสนอจุดแข็งแรงดึงของ 335-410 MPA และความแข็งแรงของผลผลิต 205-235 MPa, เหมาะสำหรับสายการถ่ายโอนความดันต่ำเนื่องจากความคุ้มค่า แต่ความต้านทานการกัดกร่อนที่ จำกัด.
เหล็กโครงสร้างโลหะผสม: เกรดเช่น 12crmo (0.4-0.7% Cr, 0.4-0.55% Mo), 15ล้อ (0.8-1.1% Cr, 0.4-0.55% Mo), 12Cr1MoV (0.9-1.2% Cr, 0.25-0.35% Mo, V 0.15-0.30%), และ 12cr9moi (8-10% Cr, 0.85-1.05% Mo) ให้ความแข็งแรงของการคืบและความต้านทานการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้น, ด้วยความต้านทานแรงดึงของ 410-540 MPA และความแข็งแรงของผลผลิต 205-295 MPa. โครเมียมและโมลิบดีนัมรูปแบบการป้องกันชั้นและคาร์ไบด์, ลดอัตราซัลไฟเดอ <0.1 mm/ปีที่ 650 ° C.
สแตนเลสสตีล: เกรดเช่น 07CR19NI10 (TP304 เทียบเท่า, 18-20% Cr, 8-11% Ni), 07Cr18Ni11Nb (TP347H), 07cr19ni11ti (TP321), และ 022CR17NI12MO2 (TP316L) ต้านทานการเกิด carburization และการกัดกร่อนระหว่างเกรน, ด้วยแรงดึง≥485 MPa และการยืดตัว≥35%. โมลิบดีนัม (2-3% ใน 316L) เพิ่มความต้านทานต่อหลุมในสภาพแวดล้อมH₂s.

การผลิตเกี่ยวข้องกับบิลเล็ตแข็งที่ร้อนแรงหรือวาดด้วยความเย็น, ผลิตท่อไร้รอยต่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางด้านนอก (OD) จาก 10 มม.ถึง 426 มม., ความหนาผนัง (WT) จาก 1.5 มม.ถึง 50 มม. (SCH 40-XXS), และความยาวถึง 12 ม. การหมุนร้อนที่ 900-1200 ° C ทำให้มั่นใจได้ว่าโครงสร้างเฟอร์ไรต์เพิร์ลหรือโครงสร้าง bainitic สม่ำเสมอสม่ำเสมอ, ในขณะที่การปรับแต่งธัญพืชเย็น (10-20 Μ m), เพิ่มความแข็งแรงและผิวผิว (RA ≤1.6μm). มาตรฐานเช่น GB 9948, ASTM A335, และ EN 10216-2 มอบหมายให้เป็นมาตรฐาน (900-950° C) หรืออารมณ์ (650-750° C) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการต่อต้านคืบและความทนทาน.

ความต้านทานการกัดกร่อนและประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม

ท่อแตกปิโตรเลียมเผชิญกับซัลไฟต์, การโจมตีด้วยไฮโดรเจน, และโค๊งเนื่องจากสารประกอบกำมะถัน (h₂s, 10-100 PPM), ก๊าซไฮโดรเจน, และไฮโดรคาร์บอนตกค้าง. เกรดเหล็กคาร์บอน (10#, 20#) กัดกร่อน 1-3 MM/ปีในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยH₂Sที่ 600 ° C, จำกัด การใช้งานแอพพลิเคชั่นการกัดกร่อนต่ำ. เหล็กกล้าอัลลอยด์เช่น 12cr1mov และ 12cr9moi สร้างเลเยอร์cr₂o₃ที่มั่นคง, ลดการกัดกร่อน <0.1 มม./ปี, ด้วยวานาเดียมเพิ่มความต้านทานไฮโดรเจน. เหล็กกล้าไร้สนิมเช่น 07cr19ni11ti (TP321) ต้านทานการคาร์บูไรซ์ (การแพร่กระจายคาร์บอน <0.01 มม./ปีที่ 700 ° C) และการกัดกร่อนระหว่างเกรน, สำหรับ GB 9948. Coking จะบรรเทาโดยการเคลือบแบบอะลูมิเนส (5-10 μm al layer) หรือพื้นผิวที่เรียบผ่านดอง, ลดความเปรอะเปื้อนโดย 40-60%. การเคลือบภายนอก (เช่น., 3LPE) และการป้องกัน cathodic (-850 MV vs. ด้วย/cus₄) ปกป้องสายที่ฝังอยู่, ยืดอายุการใช้งานไปสู่ 20-30 ปีในเตาเผาที่แตก, แลกเปลี่ยนความร้อน, และสายถ่ายโอน.

คุณสมบัติเชิงกลและแอปพลิเคชัน

การออกแบบที่ไร้รอยต่อของท่อแคร็กปิโตรเลียมช่วยเพิ่มการส่งมอบของเหลวให้มากที่สุดเนื่องจากพื้นที่หน้าตัดขนาดใหญ่ภายใต้เส้นรอบวงที่เท่ากัน, เหมาะสำหรับส่วนประกอบวงแหวนเช่นหลอดเตาและขดลวดเครื่องปฏิกรณ์. เกรดเช่น 15crmo และ 12cr5mont (ความแข็งแรง 440-540 MPa) รองรับระบบแรงดันสูง (10-20 MPa), กับ sch 160 การจัดการท่อ ~ 30 MPa ที่ 650 ° C, ต่อ ASME B31.3. ข้อเสนอท่อไร้รอยต่อ 20-25% ความแข็งแรงของการระเบิดสูงกว่ารอยเชื่อม, สำคัญสำหรับแครกเกอร์เอทิลีนและหน่วยไฮโดรครัค. การใช้งานของพวกเขาในการผลิตวงแหวนแบริ่งกลิ้ง, ชุดแจ็ค, ถังปืน, และส่วนประกอบที่แม่นยำอื่น ๆ ช่วยปรับปรุงการใช้วัสดุโดย 10-15%, ทำให้กระบวนการง่ายขึ้น, และประหยัดเวลาในการประมวลผล, สำหรับ GB 9948. เกรดสแตนเลสเช่น 022CR17NI12MO2 ให้แน่ใจว่าสุขอนามัยและความทนทานในสื่อการกัดกร่อน. เงื่อนไขการจัดส่ง (อบ, ดอง) และสิ้นสุดเสร็จสิ้น (ที่ราบ, มุมเอียง, เกลียว) ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีความคล่องตัว, ด้วยการจัดส่งภายใน 15-30 วัน.

การวิเคราะห์เปรียบเทียบกับมาตรฐาน ASTM และ API

สต็อกท่อเหล็กที่ไร้รอยต่อสำหรับการแตกน้ำมัน, เช่น ASTM A53/A106 GR. B (ความแข็งแรง 415 MPa, ผล 240 MPa) และเกรด API 5L (Gr. B, X42, X52, K55, J55, L80), ใช้ในแอปพลิเคชันที่มีความต้องการน้อยกว่าเมื่อเทียบกับ GB 9948 เกรดอัลลอยด์และสแตนเลส. มาตรฐาน ASTM A106 Gr. B ขาด CR/MO ที่เพียงพอสำหรับความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง, การสึกกร่อน 1-2 mm/ปีในสภาพแวดล้อมH₂s, ในขณะที่ API 5L x52 (ผล 359 MPa) เหมาะกับท่อ แต่ไม่ใช่เตาเผาเนื่องจากความแข็งแรงของการคืบ จำกัด. GB 9948 เกรดเช่น 12CR9MONT และ 07CR18NI11NB มีประสิทธิภาพสูงกว่า ASTM A106 และ API 5L ในความต้านทาน sulfidation (5-10 อัตราการกัดกร่อนลดลงเท่าใด) และชีวิตคืบคลาน (100,000 ชั่วโมงที่ 600 ° C), ทำให้เหมาะสำหรับเครื่องปฏิกรณ์โรงกลั่นน้ำมัน. ความก้าวหน้าในอนาคต ได้แก่ การเคลือบผิวแบบนาโนและเซ็นเซอร์โคคกิ้งแบบเรียลไทม์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ.

ช่วงมิติและมาตรฐาน

แอพลิเคชัน	จากช่วง	ช่วง WT	ช่วงความยาว	มาตรฐาน
เตาเผา	10-426 มม.	1.5-50 มม.	5-12 ม	GB/T 9948, ASTM A335, บน 10216-2
แลกเปลี่ยนความร้อน	1/2” – 12”	กำหนด 40, 80, 160	จนถึง 12 ม	มาตรฐาน ASTM A213, A312, GB/T 9948
สายถ่ายโอน	1/8” – 24”	กำหนด 40, 80, XXS	จนถึง 12 ม	GB/T 9948, ASTM A335, GOST 9941
ท่อส่งน้ำมัน	10-323 มม.	1.5-40 มม.	5-12 ม	GB/T 9948, มาตรฐาน ASTM A106, บน 10216-2

องค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติเชิงกล

มาตรฐาน	เกรด	C (%)	ศรี (%)	Mn (%)	P (%)	S (%)	Cr (%)	Mo (%)	ความแข็งแรง (MPA ของฉัน)	ความแข็งแรงให้ผลผลิต (MPA ของฉัน)	ยืดตัว (%)
GB/T 9948	10#	0.07-0.13	0.17-0.37	0.35-0.65	≤0.035	≤0.035	–	–	335	205	≥24
GB/T 9948	20#	0.17-0.23	0.17-0.37	0.35-0.65	≤0.035	≤0.035	–	–	410	235	≥25
GB/T 9948	12ล้อ	0.08-0.15	0.17-0.37	0.40-0.70	≤0.035	≤0.035	0.40-0.70	0.40-0.55	410	205	≥22
GB/T 9948	15ล้อ	0.12-0.18	0.17-0.37	0.40-0.70	≤0.035	≤0.035	0.80-1.10	0.40-0.55	440	295	≥21
GB/T 9948	07crooky10	≤0.08	≤1.00	≤2.00	≤0.035	≤0.030	18.0-20.0	–	520	205	≥35
มาตรฐาน ASTM A106	Gr. B	≤0.30	≥0.10	0.29-1.06	≤0.035	≤0.035	–	–	415	240	≥30
API 5L	X52	≤0.28	≤0.45	≤1.40	≤0.03	≤0.03	–	–	455	359	–

ประเด็นสำคัญ

การวิจัยชี้ให้เห็นว่า GB 9948 เป็นมาตรฐานของจีนสำหรับท่อเหล็กที่ไร้รอยต่อในการแตกน้ำมัน, ครอบคลุมคาร์บอน, โลหะผสม, และเกรดสแตนเลส.
ดูเหมือนว่าท่อเหล่านี้, เช่น 10#, 20#, 12ล้อ, และ 07cr19ni10, เหมาะกับอุณหภูมิสูง, แรงกดดันสูง, และเงื่อนไขที่มีฤทธิ์กัดกร่อน.
หลักฐานโน้มตัวไปยัง GB 9948 ท่อมีความเชี่ยวชาญมากกว่า ASTM A53/A106 หรือ API 5L สำหรับการแตกน้ำมัน, ด้วยความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้น.

องค์ประกอบวัสดุและมาตรฐาน

GB 9948, หรือ gb/t 9948-2013, เป็นมาตรฐานแห่งชาติของจีนสำหรับท่อเหล็กที่ไร้รอยต่อที่ใช้ในการแคร็กปิโตรเลียม, สิ่งสำคัญสำหรับโรงกลั่นที่ทำลายไฮโดรคาร์บอนภายใต้สภาวะที่รุนแรง (600-700° C, 10-20 MPa). รวมถึง:

เหล็กโครงสร้างคาร์บอน: 10# (C 0.07-0.13%, Mn 0.35-0.65%) และ 20# (C 0.17-0.23%, Mn 0.35-0.65%), สำหรับวิกฤตน้อยลง, แอปพลิเคชันการกัดกร่อนต่ำ.
เหล็กโครงสร้างโลหะผสม: เกรดเช่น 12crmo (0.4-0.7% Cr, 0.4-0.55% Mo), 15ล้อ, 12Cr1MoV, สูงสุด 12cr9mont, เพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูง.
สแตนเลสสตีล: 07crooky10 (เหมือน TP304, 18-20% Cr, 8-11% Ni), 07Cr18Ni11Nb (TP347H), 07cr19ni11ti (TP321), 022Cr17Ni12Mo2 (TP316L), สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนอย่างรุนแรง.

เมื่อเทียบกับ ASTM A53/A106 Gr.B (เหล็กกล้าคาร์บอน, 415 แรงดึง MPA, 240 ผลผลิต MPA) และ API 5L (เกรด B, X42, X52, ฯลฯ, สำหรับท่อเส้น), GB 9948 ท่อมีความเชี่ยวชาญมากขึ้น, ด้วยปริมาณอัลลอยที่สูงขึ้นสำหรับสภาพที่รุนแรงของการแคร็กน้ำมัน.

คุณสมบัติและการใช้งาน

ท่อเหล่านี้ใช้สำหรับ:

การผลิตชิ้นส่วนวงแหวนเช่นวงแหวนแบริ่งกลิ้งและชุดแจ็ค, การปรับปรุงการใช้วัสดุและกระบวนการทำให้ง่ายขึ้น.
อาวุธธรรมดา, เช่นถังปืน, เนื่องจากความแข็งแรงสูง.
การจัดส่งของเหลว, ด้วยท่อวงกลมที่เพิ่มพื้นที่สูงสุดสำหรับการไหลของไฮโดรคาร์บอนที่มีประสิทธิภาพ.

เหมาะกับเตาเผาที่แตก, แลกเปลี่ยนความร้อน, และสายถ่ายโอน, กับมิติ (OD 10-426 มม., WT 1.5-50 มม., ยาวถึง 12 ม) สำหรับ GB 9948.

เปรียบเทียบกับมาตรฐานสากล

ASTM A53/A106 Gr.B และ API 5L (B, X42, X52, K55, J55, L80) are for general high-temperature or line pipe use, การขาดคะแนนอัลลอยด์และสแตนเลสของ GB 9948 สำหรับสภาพการแคร็กน้ำมันสุดขีด, เสนอการกัดกร่อนที่ดีขึ้นและการต้านทานคืบ.

หมายเหตุสำรวจ: การวิเคราะห์อย่างละเอียดของท่อเหล็กที่ไร้รอยต่อสำหรับการแตกปิโตรเลียมต่อ GB 9948 และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

บทนำและความสำคัญ

GB 9948 มาตรฐาน, GB/T อย่างเป็นทางการ 9948-2013, เป็นมาตรฐานแห่งชาติของจีนที่สำคัญสำหรับท่อเหล็กที่ไร้รอยต่อที่ใช้ในการแตกปิโตรเลียม, กระบวนการที่โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่มีความร้อนหรือตัวเร่งปฏิกิริยาแบ่งออกเป็นขนาดเล็กลง, ผลิตภัณฑ์ที่มีค่ามากกว่าเช่นน้ำมันเบนซิน, ดีเซล, และวัตถุดิบปิโตรเคมี. มีผลตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 1, 2014, มันแทนที่ GB 9948-2006 และเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเลียมของจีน, ทำงานภายใต้สภาวะที่รุนแรงของอุณหภูมิ 600-700 ° C และ 10-20 แรงกดดัน MPA, ด้วยสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบกำมะถัน, ไฮโดรเจน, และ CO2. มาตรฐานนี้ระบุการจำแนกประเภท, การตั้งชื่อ, มิติ, รูปร่าง, น้ำหนัก, ระดับสากลทั่วไป, วิธีการทดสอบ, กฎการตรวจสอบ, บรรจุภัณฑ์, เครื่องหมาย, และใบรับรองคุณภาพ, ใช้ได้กับท่อเตาเผา, แลกเปลี่ยนความร้อน, และท่อความดันในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี

เกรดเหล็กและองค์ประกอบวัสดุ

GB 9948 จัดประเภทท่อเหล็กออกเป็นสามกลุ่ม, แต่ละข้อเหมาะสำหรับเงื่อนไขการแตกร้าวที่เฉพาะเจาะจง:

ท่อเหล็กโครงสร้างคาร์บอน:
- เกรด: 10#, 20#
- องค์ประกอบ: 10# (C 0.07-0.13%, Mn 0.35-0.65%, ศรี 0.17-0.37%), 20# (C 0.17-0.23%, Mn 0.35-0.65%, ศรี 0.17-0.37%)
- คุณสมบัติ: ความแข็งแรง 335-410 MPa, ความแรงของอัตราผลตอบแทน 205-235 MPa, การยืดตัว≥24-25%, สำหรับ gb/t 9948. นี่คือเหล็กคาร์บอนต่ำสำหรับความสำคัญน้อยกว่า, แอปพลิเคชันการกัดกร่อนต่ำ, ถูก จำกัด ด้วยการคืบและความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงไม่ดี.
ท่อเหล็กโลหะผสม:
- เกรด: 12ล้อ, 15ล้อ, 12cr1mo, 12Cr1MoV, 12Cr2Mo, 12Cr5moi, 12CR5MONT, 12cr9mi, 12CR9MONT
- องค์ประกอบ: เช่น, 12ล้อ (C 0.08-0.15%, Cr 0.4-0.7%, Mo 0.4-0.55%), 15ล้อ (C 0.12-0.18%, Cr 0.8-1.1%, Mo 0.4-0.55%), 12cr9mi (C ≤0.15%, Cr 8-10%, Mo 0.85-1.05%)
- คุณสมบัติ: ความแข็งแรง 410-540 MPa, ความแรงของอัตราผลตอบแทน 205-295 MPa, การยืดตัว≥21-22%. โครเมียมและโมลิบดีนัมช่วยเพิ่มความแข็งแรงของการคืบ (ถึง 100 MPA ที่ 600 ° C สำหรับ 100,000 ชั่วโมง) และรูปแบบเลเยอร์cr₂o₃, ลดซัลไฟด์เป็น <0.1 mm/ปีที่ 650 ° C, ASTM A335 เทียบเท่า.
ท่อสแตนเลส:
- เกรด: 07crooky10, 07Cr18Ni11Nb, 07cr19ni11ti, 022Cr17Ni12Mo2
- องค์ประกอบ: 07crooky10 (18-20% Cr, 8-11% Ni, C ≤0.08%), 07Cr18Ni11Nb (17-19% Cr, 9-12% Ni, มีความเสถียรของ NB), 07cr19ni11ti (17-19% Cr, 9-12% Ni, เสถียร), 022Cr17Ni12Mo2 (16-18% Cr, 10-14% Ni, 2-3% Mo)
- คุณสมบัติ: แรงดึง≥485 MPa, ความแข็งแรงของผลผลิต≥170-205 MPa, การยืดตัว≥35%. เกรดออสเทนนิติกเหล่านี้มีความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า, การต่อต้านคาร์บูไรเซชันและการกัดกร่อนระหว่างกันที่อุณหภูมิ 600-700 ° C, ต่อ ASTM A312.

การผลิตเกี่ยวข้องกับการหมุนร้อนหรือวาดความเย็น, ด้วยการหมุนร้อนที่ 900-1200 ° C สร้างโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอ 10-20 Μ m, เพิ่มความแข็งแรงและผิวผิว (RA ≤1.6μm), สำหรับ gb/t 9948 และ GB 9948 ท่อเหล็กไร้รอยต่อ.

คุณสมบัติและการใช้งาน

ท่อเหล็กที่ไร้รอยต่อสำหรับการแตกน้ำมันต่อ GB 9948 จัดแสดงคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์:

ความต้านทานอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง:
- คะแนนอัลลอยด์และสแตนเลสทนต่อ 600-700 ° C และ 10-20 MPa, ด้วยความแข็งแรงของการคืบที่สำคัญสำหรับการแคร็กเตาและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน. เช่น, 12CR9MONT รองรับแรงกดดัน 20 MPA และ 650 ° C, ต่อ ASME B31.3.
ความต้านทานการกัดกร่อน:
- โครเมียมและโมลิบดีนัมในโลหะผสมเป็นชั้นป้องกัน, ลดซัลไฟด์เป็น <0.1 มม./ปี. เกรดสแตนเลสเช่น 022CR17NI12MO2 ต้านทานH₂Sและคลอไรด์, ด้วยอัตราการกัดกร่อน <0.05 มม./ปี, ต่อ ASTM G48.
การใช้วัสดุและประสิทธิภาพการผลิต:
- ใช้สำหรับชิ้นส่วนวงแหวนเช่นวงแหวนแบริ่งกลิ้งและชุดแจ็ค, ปรับปรุงการใช้วัสดุโดย 10-15%, การทำให้กระบวนการง่ายขึ้น, และประหยัดเวลา, สำหรับ GB 9948 สิ่งอำนวยความสะดวก. สิ่งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนในการผลิตขนาดใหญ่.
แอปพลิเคชันทหาร:
- เนื่องจากความแข็งแรงสูง, ใช้ในอาวุธทั่วไปเช่นถังปืน, ที่ซึ่งพวกเขาทนความกดดันและอุณหภูมิสูง, ใช้ประโยชน์จากรอยเปื้อนของพวกเขา, โครงสร้างสม่ำเสมอ.
ประสิทธิภาพการส่งของเหลว:
- ท่อวงกลมเพิ่มพื้นที่หน้าตัดสูงสุดสำหรับเส้นรอบวงที่กำหนด, ส่งของเหลวมากขึ้น, สิ่งสำคัญสำหรับการประมวลผลไฮโดรคาร์บอนในหน่วยแคร็ก. ท่อพิเศษรองรับรูปทรงเรขาคณิตที่เฉพาะเจาะจง, สำหรับ GB 9948.

แอปพลิเคชันรวมถึงเตาหลอมแคร็ก, แลกเปลี่ยนความร้อน, สายถ่ายโอน, และขดลวดเครื่องปฏิกรณ์, กับมิติ (OD 10-426 มม., WT 1.5-50 มม., ยาวถึง 12 ม), ต่อ GB/T9948 ผู้ผลิตท่อไร้รอยต่อ.