Транспортировка нефти и газа по трубопроводам требует определенного давления. Чем длиннее трубопровод, тем выше давление, необходимое для транспортировки нефти и газа. Давление в магистральных трубопроводах обычно составляет от нескольких МПа до более чем десяти МПа. Поэтому трубопровод должен обладать достаточной способностью выдерживать это давление. Кроме того, длина магистральных трубопроводов часто достигает сотен или даже тысяч километров, а диаметр обычно составляет несколько сотен миллиметров, достигая более 1 метра. Количество материалов, используемых при строительстве трубопроводов, огромно, и цена на эти материалы не должна быть слишком высокой. Поэтому способность выдерживать высокое давление и экономичность являются основными факторами, которые необходимо учитывать при выборе материалов для трубопроводов.
В качестве труб используются два типа неметаллических материалов: различные конструкционные пластиковые трубы и цементные трубы.
Пластиковые трубы коррозионностойки и недороги, но их прочность и жесткость ниже, чем у металлических материалов, а несущая способность значительно ниже, обычно всего несколько десятых МПа. Даже если рабочее давление алюминиево-пластиковых и сталево-пластиковых композитных труб составляет всего 1-2 МПа, еще одной проблемой инженерных пластиковых труб является их малый диаметр. Поэтому инженерные пластиковые трубы часто используются в качестве трубопроводов среднего и низкого давления, например, для водоснабжения и водоотведения, транспортировки садового газа и т. д., и не подходят для трубопроводов большого диаметра и высокого давления на большие расстояния.
Цементные трубы не подходят для прокладки трубопроводов высокого давления на большие расстояния из-за их низкой несущей способности, склонности к протечкам в местах соединения труб, а также проблем с коррозией (внутренние стальные стержни).
Характерная чертатруба из нержавеющей сталиЕго отличительной чертой является относительно высокое содержание легирующих элементов. Благодаря большому количеству легирующих элементов, его коррозионная стойкость значительно лучше, чем у углеродистой и низколегированной стали, но и цена на него также намного выше. Как правило, цена нержавеющей стали в 4-5 раз выше, чем у углеродистой стали, и высокая цена ограничивает ее применение в трубопроводной промышленности.
Еще один важный момент заключается в том, что улучшенная коррозионная стойкость и устойчивость к высокотемпературному окислению нержавеющей стали обусловлены лишь образованием пассивирующей пленки на поверхности, и она не подвержена коррозии во всех средах. Коррозия возникает, когда пассивная пленка повреждается или не может поддерживаться в надлежащем состоянии. Например, ионы хлорида в морской воде разрушают целостность пассивной пленки и вызывают точечную коррозию; при наличии небольших изменений на поверхности конструкции из нержавеющей стали, таких как прилипшие посторонние вещества, происходит коррозия. Микроэлементы образуются под действием электролита. Поэтому коррозионная стойкость нержавеющей стали не является абсолютной.
Несмотря на низкую коррозионную стойкость, стальные трубы широко используются в нефтегазотранспортной отрасли благодаря простоте производства, высокой устойчивости к давлению, широкому спектру поставок, низкой цене, а также возможности контроля коррозии с помощью покрытий и катодной защиты. Как правило, для трубопроводов малого диаметра низкого давления используются обычные трубы из углеродистой стали, в то время как для трубопроводов высокого давления большого диаметра, в соответствии с требованиями к механическим характеристикам, используются трубы из высокопрочной стали микролегированных сплавов.
Конечно, с развитием науки и техники, если удастся значительно снизить цену труб из нержавеющей стали или повысить прочность неметаллических труб, их также можно будет использовать в качестве магистральных нефте- и газопроводов.
Дата публикации: 25 мая 2023 г.