Pri izkoriščanju nafte, zbiranju in transportu nafte in plina,-vzorčenju na kraju samem, pomožnih operacijah v vrtini in proizvodnji ploščadi na morju se posebne izolacijske posode uporabljajo predvsem za shranjevanje medijev nafte in plina pri stalni{1}}temperaturi, proti-koagulacijo procesne tekočine, ohranjanje toplote vzorčenega medija in zaščito toplotne izolacije opreme. Za razliko od opreme za civilno izolacijo so delovni pogoji na naftnih poljih izredno težki, saj vključujejo nenadne temperaturne spremembe, nihanja tlaka, oprijem slane prhe in korozijo, ki jo povzročajo kloridni ioni, vodikov sulfid in organske kisline surove nafte. Ti strogi pogoji postavljajo visoke zahteve glede okoljske prilagodljivosti, strukturne trdnosti, življenjske dobe ter stroškov delovanja in vzdrževanja izolacijskih posod.
Trenutno so nerjaveče jeklo 316, nerjavno jeklo 17-4PH, utrjeno z izločanjem, in titanova zlitina trije glavni materiali za izolacijske votline za nafto in izolacijske naprave za vzorčenje. Ta članek primerja tri materiale z vidika okoljske prilagodljivosti, strukturne zmogljivosti in stroškov celotnega cikla ter zagotavlja praktične izbirne reference za nabavo opreme za naftna polja in podporo procesom.
1. Delovni pogoji in okoljska prilagodljivost vsakega materiala
Odpornost proti koroziji in prilagodljivost delovnim pogojem sta glavni merili za izbiro materiala za naftno opremo, stabilnost materiala pa neposredno določa življenjsko dobo opreme in-varnost delovanja na mestu.
316 nerjavno jekloponaša se z najmočnejšo univerzalnostjo za naftna polja na kopnem. Z dodatkom molibdena izkazuje odlično odpornost proti luknjičasti koroziji in razpokani koroziji ter se stabilno prilagaja mešanim medijem z oljem-vodo, procesno čisto vodo in blagim razpršenim slanim okoljem na običajnih naftnih poljih na kopnem. Odlikuje ga odlična žilavost pri visokih in nizkih temperaturah brez mrzle krhkosti in ni nagnjen k deformacijam, luščenju ali koroziji pri pogostih nihanjih temperature in tlaka. Z vrhunskim delovanjem vakuumskega oblikovanja in varjenja ter stabilno tesnostjo votline se široko uporablja v običajnih delovnih pogojih, kot so zbiranje in transport na zemlji, vzorčenje na-na mestu in izolacija postaje s konstantno temperaturo. Vendar ima omejeno odpornost proti ekstremni koroziji. V okoljih z visoko-koncentracijo kloridne morske vode, visoko-vsebnostjo vodikovega sulfida in globokomorskim-močnim solnim pršenjem je njegov pasivacijski film občutljiv na poškodbe, kar povzroči luknjičasto korozijo in puščanje, zaradi česar ni primeren za dolgoročno-uporabo v morskih in zelo jedkih blokih.
17-4PH precipitacijsko utrjeno nerjavno jekloima izjemno-visoko mehansko trdnost. Po obdelavi s staranjem je njegova natezna trdnost veliko večja kot pri nerjavnem jeklu 316, z izjemno odpornostjo na visok pritisk, deformacijo in utrujenost zaradi vibracij. Primeren je za delovne pogoje v vrtini z visokim tlakom, visoko obremenitvijo in pogostim udarcem tlaka ter lahko učinkovito reši deformacijo, rahljanje in pokanje zaradi utrujenosti visokotlačnih izolacijskih votlin in tlačno-priborov. Kljub temu ima šibko odpornost proti koroziji, ki je blizu nerjavečega jekla 304 in precej slabša od nerjavečega jekla 316. Nagnjen je k napetostni koroziji in razpokam v okoljih,-ki vsebujejo klor, žveplo-in vlažnem solnem razpršenem okolju. Jeuporabno samo za-nosilne konstrukcije-z visokotlačno obremenitvijo pri nizki-koroziji in suhih delovnih pogojih, in je strogo prepovedano za ploščadi na morju in naftna polja z visoko-žveplom.
Titanova zlitinaje optimalen material za ekstremno korozivne delovne pogoje. Na njeni površini je mogoče oblikovati gost-pasivni film, ki se samopopravlja, kar omogoča dolgoročno-odpornost na potopitev v morsko vodo,-solno pršilo z visoko-gostoto, vodikov sulfid, kisle medije ogljikovega dioksida in izmenično visoke in nizke temperaturne delovne pogoje skoraj brez tveganja korozije ali puščanja. Medtem titanova zlitina tehta le 50 % nerjavečega jekla, z očitnimi prednostmi pri lahki teži in visoki specifični trdnosti, ki lahko učinkovito zmanjša obremenitev opreme na morski ploščadi in je primerna za visoko-izolacijske naprave za vzorčenje in mobilno natančno izolacijsko opremo. Njegova edina pomanjkljivost je razmeroma mehka tekstura s slabo odpornostjo na udarce in obrabo, zaradi česar ni primeren za težke delovne pogoje z močnimi udarci.
2. Celoten-cikel primerjave stroškov storitve
Izbira materiala za naftna polja se ne bi smela osredotočati le na nabavno ceno na enoto, temveč celovito oceniti stroške surovin, stroške predelave, stroške delovanja in vzdrževanja, stroške zamenjave in izgube ob zaustavitvi.
316 nerjavno jekloima zadostno tržno ponudbo in zmerno ceno na enoto. Njegovi postopki oblikovanja tankih-sten, varjenja in žarjenja v raztopini so zreli, ki se prilagajajo natančni dvo-slojni vakuumski strukturi izolacijskih posod z visokim izkoristkom predelave in nizkimi stroški množične proizvodnje. V običajnih delovnih pogojih na kopnem lahko njegova življenjska doba doseže 8–10 let z nizko stopnjo napak in brez dnevnega vzdrževanja, s čimer se izognete pogostim zamenjavam in izgubam pri zaustavitvi. Zagotavlja najboljšo stroškovno učinkovitost celotnega-cikla in je primeren za-standardizirane podporne aplikacije velikega obsega na naftnih poljih.
17-4PH nerjaveče jekloima ceno surovine blizu nerjavečega jekla 316, vendar so njegovi skupni stroški obdelave veliko višji. Odlikuje ga visoka trdota in težko rezanje z lahkim odbojem med oblikovanjem tank{2}}sten. Njegova trdnost in korozijska odpornost po varjenju močno upadeta, zato je potrebna toplotna obdelava s sekundarnim staranjem, kar vodi v zapletene tehnološke postopke in dolge proizvodne cikle. Poleg tega se zaradi slabe odpornosti proti koroziji stara in hitro odpove v običajnih delovnih pogojih s pogostim vzdrževanjem. Primeren je le za majhne{6}}serijske posebne visokotlačne-strukturne podpore in ga ni mogoče univerzalno uporabiti.
Titanova zlitinazahteva največjo začetno investicijo. Njegova cena surovin je 5–8-krat večja od nerjavečega jekla 316, z visokimi zahtevami za oblikovanje in varjenje (popolna zaščita z inertnim plinom je obvezna), kar ima za posledico visok procesni prag, nizek izkoristek in veliko višje stroške končnega izdelka kot pri nerjavnem jeklu. Vendar pa kaže vidne prednosti v ekstremnih delovnih pogojih, kot so morje, okolja z visoko-soli in-žveplom. Z življenjsko dobo več kot 15 let in dolgotrajnim-delovanjem-brez vzdrževanja lahko močno zmanjša stroške zamenjave opreme, izklop zaradi vzdrževanja in proti{11}}korozijsko vzdrževanje, kar zagotavlja boljše gospodarske koristi celotnega-ciklusa za vrhunsko-osrednjo naftno in plinsko opremo na morju.
3. Zaključek in predlogi za izbiro gradiva
Absolutno optimalnega materiala za izolacijske posode za nafto ni, zato je treba izbiro uskladiti z dejanskimi delovnimi pogoji. 316 nerjaveče jeklo ima uravnoteženo celovito zmogljivost in visoko stroškovno učinkovitost, primerno za večino običajnih kopenskih naftnih polj, zemeljsko zbiranje in transport ter scenarije izolacije vzorčenja. 17-4Nerjaveče jeklo PH ima visoko trdnost in odpornost proti utrujenosti, ki je uporabno samo za posebne-tlačne in visoko-nosilne konstrukcije v pogojih nizke-korozije. Titanova zlitina se ponaša z najvišjo -odpornostjo proti koroziji, posebej zasnovana za ekstremne delovne pogoje na morskih ploščadih, globokem morju in visoko-korozijskih okoljih. Izbira materiala za naftna polja mora slediti načelom "prednosti korozije, prilagoditve trdnosti in optimalnih stroškov polnega-cikla". Razumno ujemanje materialov, ki temelji na-medijih na kraju samem, pogojih temperature in tlaka ter zahtevah glede življenjske dobe, lahko zagotovi varno in stabilno delovanje opreme, hkrati pa nadzira celovite stroške inženiringa.