پرکاربردترین لوله های صنعت پتروشیمی و پالایشگاه

لوله‌هایی که برای صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، کارخانجات و سایر صنایع تولید می‌شوند، به عنوان لوله‌های پرکاربرد و حیاتی شناخته می‌شوند. با این حال، باید توجه ویژه‌ای به این نکته داشت که بین تمام این لوله‌ها، برخی از آنها بخشی از صنایع خاصی را تشکیل می‌دهند و مورد استفاده بیشتری قرار می‌گیرند. این لوله‌ها به دلیل داشتن ویژگی‌ها و قابلیت‌هایی که نیازهای مشتریان را به بهترین شکل برطرف می‌کنند، به صورت رایج در این صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این مقاله، هدف ما ارائه و بررسی پرکاربردترین لوله های صنعت پتروشیمی و پالایشگاه است. قبل از آن، بهتر است با صنعت پتروشیمی به طور کلی آشنا شویم.

آشنایی با صنعت پتروشیمی

صنعت پتروشیمی (Petrochemical Industry) در واقع بخشی از صنعت بزرگ شیمیایی است که فرآورده‌های شیمیایی بسیار زیاد و متنوعی را از مواد خام به دست آمده از نفت یا گاز طبیعی تولید می‌کند. در این زمینه، امکان تولید بعضی از این فرآورده‌های شیمیایی که از نفت ساخته شده‌اند، از منابع سوخت فسیلی مانند ذغال سنگ یا حتی منابع تجدیدپذیر مانند ذرت، سویا، نیشکر و غیره وجود دارد.

قبل از ظهور نفت در زندگی انسان‌ها، مواد شیمیایی مورد نیاز ما با تغییر و تبدیل صنایع گیاهی و جانوری به دست می‌آمد. اما در اوایل قرن بیستم، نفت خام و گاز طبیعی به عنوان ماده اولیه برای تولید بسیاری از نیازهای انسان، اهمیت بالایی پیدا کرد. در دنیای امروز، فرآورده‌های نفتی دیگر فقط به عنوان سوخت وسایل نقلیه مصرف نمی‌شوند، بلکه برای تامین سوخت هواپیماها، موشک‌ها و ماهواره‌ها نیز استفاده می‌شوند. همچنین، مواد اولیه بسیاری از داروها و آنتی‌بیوتیک‌ها از ترکیبات نفتی به دست می‌آید.

پتروپالایشگاه‌ها (Petrochemical Refinery) نسل جدیدی از پالایشگاه‌ها هستند که در واقع، در این مجتمع‌ها هدف تنها تولید سوخت، بنزین، نفت کوره و نفت سفید نیست. در کنار این محصولات، خوراک‌های مورد استفاده در مجتمع‌های پلیمری و شیمیایی و همچنین فرآورده‌های خاص دیگری نیز تولید می‌شود. برای این منظور، نفت خام وارد واحدهای فرآیندی می‌شود تا ترکیبی با پایه پتروشیمی تولید گردد. این موضوع باعث شده است که پتروشیمی به عنوان صنعتی متکی به لوله‌های باکیفیت برای انتقال نفت، گاز و مشتقات آن نیازمند باشد. به طور کلی، لوله‌های پرکاربرد در صنعت پتروشیمی به سه دسته تقسیم می‌شوند که در ادامه مقاله به آنها اشاره خواهیم کرد.

لوله های پرکاربرد در پتروپالایشگاه ها

 لوله های درزدار جوش مستقیم یا درز مخفی (ERW):

لوله های ERW یکی از لوله های پرکاربرد در صنعت پتروشیمی اند که با کمک کویل ها تولید می شوند. در واقع باید در مرحله اول، کویل ها را باز و صاف کنیم و در مرحله بعدی برش دهیم تا در انتهای کار به شکل لوله در بیایند. لبه ها نیز با روش جوش الکتریکی به هم متصل می شوند. لوله های درزدار جوش مستقیم، از سایز 2/1 تا 20 اینچ یافت می شوند و متداول ترین استاندارد های این مدل لوله ها، لوله استنلس استیل A312 و لوله کربن استیل ASME A53  هستند. در سالهای گذشته به خاطر پیشرفت در زمینه ی جوشکاری، لوله های درز مخفی، جایگزین های خوبی هم از نظر عملکرد و هم قیمت برای لوله های بدون درز شده اند. این تکنیک های جدید مورد استفاده در جوشکاری طی این سال ها باعث کاهش برتری لوله های بدون درز نسبت به لوله های درز مخفی شده و امکان جایگزینی لوله های ERW به جای لوله های بدون درز را در بعضی از موارد داده است.

اندازه لوله‌های بدون درز

استانداردهای انجمن مهندسان مکانیک آمریکا یا  ASME B36.10, B36.19 مشخصات ابعادی و وزن لوله‌های بدون درز صنعت پتروشیمیایی تعیین کرده‌اند (این مشخصات برای لوله‌های جوشکاری شده هم به کار می‌روند).

• ASME B36.10: این استاندارد اندازه لوله‌های بدون درز کربنی و کم آلیاژ (ابعاد و وزن) بین ۱.۸ و ۲۴ اینچ را مشخص می‌کند.
• ASME B36.19: این استاندارد مشخصات ابعادی و وزن لوله‌های فولادی بدون درز ضد زنگ، داپلکس (Duplex)، آلیاژ نیکل را مشخص می‌کند.

لوله‌های بدون درز تجاری با اندازه اسمی (که بیانگر ظرفیت تقریبی انتقال سیالات توسط لوله است) و با عدد «اسکجول» (رده بندی) که به ضخامت لوله اطلاق می‌شود (رایج‌ترین عدد اسکجول عبارتند از ۴۰, STD, XS, XXS برای لوله‌های کربنی/ آلیاژی و ۱۰S, 40S, 80S برای لوله‌های ضد زنگ و آلیاژ نیکل) طراحی می‌شوند.

لوله بدون درز (لوله مانیسمان):

این لوله در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز جزو لوله های پرکاربرد به حساب می آید و همان طور که از اسمش معلوم است هیچ گونه درزی در بدنه اش ندارد و همین موجب مقاومت بالای این مدل لوله شده است. برای ساخت لوله های بدون درز، اول شمش های فلزی را در برش داده و بعد در کوره هایی با سوخت گاز، گرم شده تا به نقطه ذوب برسند. در ادامه با دستگاه النگاتور، شمش های برش خورده را گرد کرده و سپس یک سنبه را درون شمشی که هم اکنون گرد شده وارد می کنند و در انتها تاب آن را می گیرند و صافش می کنند.

لوله های مانیسمان در طول های 6 و 12 متری برش داده می شوند و سایزشان از 8/1 تا 24 اینچ متغیر است. شما می توانید با مراجعه به قسمت محصولات سایت جاویدان در پارسی در مورد هر یک از این لوله ها اطلاعات بیشتری کسب کنید.

برای تولید لوله های مانیسمانی که در صنعت پتروشیمی به کار گرفته می شوند، از آلیاژ هایی استفاده می کنند که در دماهای بالا مقاوم باشند و در محیط های پرفشار یا خورنده با کاهش خواص مکانیکی مواجه نشوند. از لوله های پرکاربرد بدون درز در پتروپالایشگاه ها عبارت اند از:

• لوله مانیسمان کربن استیل
• لوله مانیسمان استنلس استیل
• لوله مانیسمان ساخته شده از آلیاژ های گوناگون نیکل
• لوله مانیسمان فولاد آلیاژ کروم

لوله‌های فولادی بدون درز در موارد مختلف در صنعت نفت و گاز به کار می‌روند:

• عملیات‌های بالادستی (لوله‌های نفتی (OTCG))
• عملیات‌های میانی (انتقال و توزیع سیالات مانند نفت، گاز، بخار، اسیدها، دوغاب‌ها)
• عملیات‌های پایین دستی (لوله‌های فرایندی برای تصفیه نفت و گاز در محصولات مشتق شده)
• کاربردهای لوله کشی عمومی در زمینه تأسیسات

رایج‌ترین انواع لوله مورد استفاده در صنعت نفت و گاز عبارتند از (مشخصات لوله بر اساس استاندارد ASTM):

• A53, A106, A333 و API 5L (انواع لوله‌ها از جنس فولاد کربنی برای فولاد کربنی دما بالا و دما پایین)
• A335 گرید P5 تا P91 (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)
• A790/A928 (لوله‌های داپلکس و فوق داپلکس با ساختار دوگانه فریتی و آستنیتی)
• مشخصات متعدد آلیاژهای نیکل (آلیاژ اینکونل، هستلوی، مس- نیکل، آلیاژ مونل، نیکل ۲۰۰) +
• مشخصات لوله‌های غیر آهنی (آلومینیم، مس، برنج، مس- نیکل)

برخی مشخصات استاندارد صرفاً لوله‌های بدون درز را در بر می‌گیرند (مانند ASTM A106) و سایر مشخصات مربوط به لوله‌های بدون درز و جوشکاری شده هستند (مانند ASTM A53)

لوله‌های فولاد کربنی (A53, A333, A106 و API 5L) بیشترین سهم بازار را به خود اختصاص می‌دهند چرا که این لوله‌ها را می‌توان در اغلب شرایط با دمای بالا و پایین استفاده کرد. کاربرد اصلی لوله‌های فولادی بدون درز در شرایطی است که مقاومت در برابر خوردگی لازم است (گریدهای بالاتر این نوع لوله‌ها در مواردی که دما و فشار افزایش می‌یابند یا در زمانی که سیال در حال انتقال بسیار خورنده است، استفاده می‌شوند).

در صنعت بالا دستی نفت و گاز، مشخصات API 5CT مشخصه کلیدی لوله‌های نفتی (OCTG) است.

لوله های درز ماهیچه ای جوش مستقیم (LSAW):

این مدل لوله ها با برش دادن، خم کردن و جوش دادن ورقه های فولادی به یکدیگر ساخته می شوند. لوله LSAW را ممکن است با یکی از دو روش یک یا دو خط جوش مستقیم و درز مارپیچی بسازند.

تفاوت اصلی لوله های ERW که در ابتدا نام بردیم با LSAW در این است که لوله های درزدار جوش مستقیم از کویل های فولادی و لوله های درز ماهیچه ای جوش مستقیم از ورقه های فولادی تولید می گردند.

بزرگترین نقطه ضعف لوله های درزدار، همان وجود درز است که باعث به ایجاد یک نقطه ضعف در طول لوله می شود ولی امروزه با پیشرفت تکنولوژی و به وجود آمدن روش های جدید جوش، آسیب های ناشی از این مشکل نسبت به قبل کاهش چشم گیری یافته است.

در نهایت می شود نتیجه گرفت که لوله های درزدار جدید با استفاده از تکنولوژی‌، توانایی رقابت با لوله های بدون درز که در واقع پرکاربردترین مدل لوله برای پتروشیمی اند را دارند. هر سه مدل لوله های ERW، مانیسمان و LSAW با توجه به ویژگی هایشان، گزینه های خوبی برای لوله های پرکاربرد در صنعت پتروشیمی هستند.

 

لوله مانیسمان (بدون درز) بهتر است یا لوله های درزدار

پرسش «آیا در پروژه خود از لوله ERW استفاده کنم یا لوله مانیسمان؟» بارها مطرح می‌شود. هر یک از این دو نوع لوله مزایا و معایب گوناگون دارد که باید با دقت آنها را ارزیابی کرد تا بتوان تصمیمی مناسب در خصوص انتخاب آنها اتخاذ کرد:

مزایا و معایب لوله‌های مانیسمان

• لوله‌های بدون درز از بلوک یکپارچه فولادی ساخته می‌شوند و فاقد هر گونه درز جوش هستند. این درز جوش می‌تواند ناحیه ضعیف (در برابر خوردگی، سایش، شکست عمومی) باشد.
• لوله‌های بدون درز نسبت به لوله‌های جوشکاری شده از نظر گرد بودن و بیضی بودن دارای شکل‌های قابل پیش بینی و دقیق‌تر هستند.
• مزیت اصلی لوله‌های بدون درز این است که هزینه هر تن از این لوله‌ها نسبت به لوله‌های ERW با اندازه و گرید یکسان بیشتر است (لوله بدون درز در برابر لوله ERW با دامنه اندازه قطر ۲ تا ۲۰ اینچ رقابت می‌کند).
• زمان تحویل می‌تواند طولانی‌تر باشد زیرا تعداد سازنده‌های لوله‌های بدون درز کمتر از تعداد سازنده‌های لوله‌های ERW است (موانع ورد به بازار لوله‌های جوشکاری شده در برابر لوله‌های بدون درز کمتر هستند).
• ضخامت دیواره لوله‌های بدون درز در طول آن‌ها می‌تواند متغیر باشد و در واقع، تلرانس کلی در این زمینه ±۱۲.۵% است.

مزایا و معایب لوله‌های ERW

• لوله‌های جوشکاری شده ارزان‌تر از لوله‌های بدون درز (نوع ERW HFI) هستند زیرا این نوع لوله‌ها با استفاده از کلاف‌های فولادی به عنوان مواد اولیه در واحدهایی تولیدی با پیچیدگی کمتر می‌شوند.
• مدت زمان سفارش تا تحویل لوله‌های جوشکاری شده کمتر از این زمان برای لوله‌های بدون درز است زیرا پایه تولید آن‌ها بزرگ‌تر است.
• لوله‌های جوشکاری شده دارای ضخامت دیواره ثابت هستند. زیرا آنها با استفاده از کلاف (ERW) یا ورق (LSAW) تولید می‌شوند و هر دو تحت کنترل تلرانس شدید هستند.
• «عیب» اصلی لوله‌های جوشکاری شده این است که وجود درز جوش عامل ضعف در این لوله‌ها به شمار می‌رود. از آنجایی که وجود چنین حالتی می‌تواند در گذشته واقعیت داشته باشد اما با پیشرفت فناوری‌های جوشکاری در ده سال گذشته چنین وضعیتی رو ز به روز در حال کاهش است.

نتیجه گیری

لوله‌ها به همراه شیرآلات مؤثرترین عنصر هزینه قیمت لوله کشی در ساخت یک پتروشیمی یا کارخانه هستند. (به عنوان یک قاعده کلی: لوله کشی ۵-۷ درصد کل هزینه یک واحد تولیدی را تشکیل می‌دهد و لوله‌ها حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد و شیرآلات ۱۵ تا ۲۵ درصد این هزینه را به خود اختصاص می‌دهند). این ارقام مقادیر میانگین هستند که مربوط به صنعت نفت و گاز و مواد فولادی کربنی هستند. (وزن لوله در کلاس لوله‌های فولاد ضد زنگ، داپلکس و آلیاژهای نیکل می‌تواند بیشتر باشد). لوله‌های صنعت نفت و گاز بسیار متنوع است. این لوله‌ها می‌توانند رنگ‌های متفاوت داشته باشند (سطح بیرونی آنها رنگ می‌شود). این رنگ بیانگر نوع سیالی است که این لوله ها انتقال می‌دهند. برای مشاوره درباره انتخاب بهترین لوله مناسب صنایع نفت و گاز و سایر انواع لوله و قیمت لوله فولادی و سایر محصولات با کارشناسان فروش جاویدان در پارسی تماس بگیرید.