Nafta tootmisel, nafta ja gaasi kogumisel ja transportimisel, kohapeal proovide võtmisel, puuraukude abitöödel ja avamereplatvormide tootmisel kasutatakse spetsiaalseid isolatsioonikonteinereid peamiselt nafta- ja gaasikeskkonna konstantse-temperatuuri säilitamiseks, protsessivedelike anti-koagulatsiooniks, proovide võtmisel keskmise kuumuse säilitamiseks ja seadmete soojuskaitseks. Erinevalt tsiviilotstarbelistest isolatsiooniseadmetest on naftaväljade töötingimused äärmiselt karmid, äkilised temperatuurimuutused, rõhukõikumised, soolapihustus adhesioon ja kloriidioonide, vesiniksulfiidi ja toornafta orgaaniliste hapete põhjustatud korrosioon. Need ranged tingimused seavad kõrged nõuded isolatsioonimahutite keskkonnaga kohanemisvõimele, konstruktsiooni tugevusele, tööeale ning kasutus- ja hoolduskuludele.
Praegu on 316 roostevaba teras, 17-4PH sademega kõvenev roostevaba teras ja titaanisulam kolm peamist materjali naftaisolatsiooniõõnsuste ja isolatsiooniseadmete proovide võtmisel. Selles artiklis võrreldakse kolme materjali keskkonnaga kohanemisvõime, konstruktsiooni jõudluse ja täistsükli maksumuse mõõtmete põhjal, pakkudes praktilisi valikuviiteid naftaväljade seadmete hankimiseks ja protsesside toetamiseks.
1. Iga materjali töötingimused ja kohanemisvõime keskkonnaga
Naftaseadmete materjalide valiku põhikriteeriumid on korrosioonikindlus ja töötingimuste kohandatavus ning materjali stabiilsus määrab otseselt seadmete tööea ja -kohapealse tööohutuse.
316 roostevaba terason maismaal asuvate naftaväljade jaoks kõige universaalsem. Molübdeeni lisamisega on sellel suurepärane vastupidavus punktkorrosioonile ja pragude korrosioonile, kohandub stabiilselt õli-vee segakeskkonnaga, töötleb puhast vett ja kerge soolapihustuskeskkonda tavapärastel kaldal asuvatel naftaväljadel. Sellel on suurepärane vastupidavus kõrgele ja madalale temperatuurile ilma külma rabeduseta ning see ei ole sagedaste temperatuuri- ja rõhukõikumiste korral altid deformatsioonile, katlakivile ega korrosioonile. Suurepärase vaakumvormimise ja keevitamise jõudlusega ning õõnsuse stabiilse tihedusega kasutatakse seda laialdaselt tavapärastes töötingimustes, nagu maapinna kogumine ja transportimine, kohapealne proovide võtmine- ja jaama püsiva temperatuuri isolatsioon. Siiski on sellel piiratud vastupidavus äärmisele korrosioonile. Keskkondades, kus on kõrge-kontsentratsiooniga kloriidi merevesi, kõrge-vesiniksulfiidi sisaldus ja süvamere-tugev soolapihustus, on selle passiveerimiskile kahjustuste suhtes haavatav, mille tulemuseks on punktkorrosioon ja leke, mistõttu see ei sobi pikaajaliseks{10}}teenistuseks avamerel ja väga söövitav.
17-4PH sademetega kõvenev roostevaba terason üli{0}}kõrge mehaanilise tugevusega. Pärast vananemistöötlust on selle tõmbetugevus palju suurem kui roostevaba terase 316 tõmbetugevus, millel on suurepärane vastupidavus kõrgele rõhule, deformatsioonile ja vibratsiooniväsimisele. See sobib kõrge rõhu, suure koormuse ja sagedase survelöögiga puuraukude töötingimustes ning võib tõhusalt lahendada kõrgsurveisolatsiooni õõnsuste ja surve{5}}tarvikute deformatsiooni, lõdvenemise ja väsimuspraod. Sellele vaatamata on sellel nõrk korrosioonikindlus, mis on ligilähedane 304 roostevabast terasest ja palju madalam kui 316 roostevaba teras. See on altid pingekorrosioonile ja pragunemisele kloori-, väävlit-sisaldavas ja niiskes soolapihustuskeskkonnas. On küllkehtib ainult kõrgrõhu{0}}koormust-kandekonstruktsioonide korral madala-korrosiooniga ja kuivades töötingimustesja see on rangelt keelatud avamereplatvormidel ja kõrge{0}}väävlisisaldusega naftaväljadel.
Titaani sulamon optimaalne materjal ekstreemsete söövitavate töötingimuste jaoks. Selle pinnale võib moodustuda tihe iseparanev -passiveerimiskile, mis võimaldab pikaajalist-kindlust merevees sukeldumisele, suure-tihedusega soolapihustustele, vesiniksulfiidile, süsinikdioksiidi happelisele keskkonnale ning vahelduvatele kõrge ja madala temperatuuriga töötingimustele, ilma et korrosiooni- või lekkeohtu oleks peaaegu üldse. Samal ajal kaalub titaanisulam ainult 50% roostevabast terasest, millel on ilmsed kerged eelised ja kõrge eritugevus, mis võib tõhusalt vähendada avamereplatvormi seadmete koormust ja sobib kõrgekvaliteedilisteks-proovide võtmise isolatsiooniseadmeteks ja mobiilseteks täpseteks isolatsiooniseadmeteks. Selle ainsaks puuduseks on suhteliselt pehme tekstuur, millel on nõrk löögi- ja kulumiskindlus, mistõttu see ei ole rakendatav karmides töötingimustes, millel on tugev löök.
2. Täieliku-tsükli teenuskulude võrdlus
Naftaväljade materjalivalik ei peaks keskenduma ainult ühiku hankehinnale, vaid hindama põhjalikult tooraine maksumust, töötlemiskulusid, kasutus- ja hoolduskulusid, asenduskulusid ja seiskamiskaod.
316 roostevaba terason piisav turupakkumine ja mõõdukas ühikuhind. Selle õhukese-seina vormimise, keevitamise ja lahusega lõõmutamise protsessid on küpsed, mis kohanduvad isolatsioonikonteinerite täpse kahe-kihi vaakumstruktuuriga, millel on kõrge töötlemisvõime ja madalad masstootmiskulud. Tavalistes maismaal töötingimustes võib selle kasutusiga ulatuda 8–10 aastani madala rikkemäära ja igapäevase hoolduseta, vältides sagedast asendamist ja seiskamist. See tagab parima kogu-tsükli kulutulemuse ja sobib suuremahuliste-standardsete tugirakenduste jaoks naftaväljadel.
17-4PH roostevaba terasselle tooraine hind on lähedane 316 roostevabast terasest, kuid selle töötlemiskulud on palju kõrgemad. Sellel on kõrge kõvadus ja raske lõikamine ning õhukese-seina moodustamise ajal kerge tagasilöök. Selle tugevus ja korrosioonikindlus vähenevad pärast keevitamist märkimisväärselt, mistõttu on vaja sekundaarset vananemiskuumtöötlust, mis toob kaasa keerukad tehnoloogilised protsessid ja pikad tootmistsüklid. Lisaks vananeb see halva korrosioonikindluse tõttu tavalistes töötingimustes ja sagedase hoolduse korral kergesti rikki. See sobib ainult väikese -partii spetsiaalse kõrgsurve-konstruktsiooni toestamiseks ja seda ei saa universaalselt rakendada.
Titaani sulamnõuab suurimat alginvesteeringut. Selle toormaterjali maksumus on 5–8 korda kõrgem kui roostevaba terase 316 oma, vormimise ja keevitamise suhtes kehtivad kõrged nõuded (täielik inertgaasikaitse on kohustuslik), mille tulemuseks on kõrge protsessilävi, madal saagis ja palju kõrgem valmistoote maksumus kui roostevaba teras. Siiski näitab see silmapaistvaid eeliseid ekstreemsetes töötingimustes, nagu avamere, kõrge -soola- ja-väävlisisaldusega keskkonnas. Üle 15-aastase kasutusea ja pikaajalise-hooldusvaba{10}}töötamise tõttu võib see oluliselt vähendada seadmete väljavahetamise, hoolduse seiskamise ja-korrosioonivastase hoolduse kulusid, pakkudes paremat -tsüklilist majanduslikku kasu kõrgekvaliteediliste avamere nafta- ja gaasiseadmete jaoks.
3. Järeldus ja materjali valiku ettepanekud
Nafta isolatsioonikonteinerite jaoks pole absoluutselt optimaalset materjali ja valik peaks vastama tegelikele töötingimustele. 316 roostevaba teras on tasakaalustatud kõikehõlmava jõudluse ja kõrge kuluga, sobib enamiku tavapäraste maismaa naftaväljade jaoks, maapinna kogumiseks ja transportimiseks ning isolatsiooniproovide võtmiseks kandekonstruktsioonid madalas-korrosiooni tingimustes. Titaanisulam on kõrgeima-korrosioonikindlusega, mis on spetsiaalselt loodud äärmuslikeks töötingimusteks avamereplatvormidel, süvamerel ja kõrge{7}}korrosiooniga keskkondades. Naftavälja materjalide valikul tuleb järgida "korrosiooniprioriteedi, tugevuse kohandamise ja optimaalse -tsükli optimaalse maksumuse" põhimõtteid. Materjalide mõistlik sobitamine, mis põhineb -kohakeskkonnal, temperatuuri- ja rõhutingimustel ning kasutusea nõuetel, võib tagada seadmete ohutu ja stabiilse töö, kontrollides samal ajal kõikehõlmavaid insenerikulusid.