Eksploatuojant naftą, renkant naftą ir dujas bei transportuojant, imant ėminius vietoje, atliekant pagalbines gręžinių operacijas ir jūroje veikiančių platformų gamyboje, specialūs izoliaciniai konteineriai daugiausia naudojami nuolatinės-temperatūros naftos ir dujų laikymui, proceso skysčių antikoaguliacijai, anti-koaguliacijai, renkamų terpės šilumos izoliacijai ir įrangos termoizoliacijai. Skirtingai nuo civilinės izoliacinės įrangos, naftos telkinių darbo sąlygos yra ypač atšiaurios, pasižyminčios staigiais temperatūros pokyčiais, slėgio svyravimais, druskos purškimo sukibimu ir korozija, kurią sukelia chlorido jonai, vandenilio sulfidas ir žalios naftos organinės rūgštys. Šios griežtos sąlygos kelia aukštus reikalavimus izoliacinių konteinerių prisitaikymui prie aplinkos, konstrukcijos stiprumo, eksploatavimo trukmės ir eksploatavimo bei priežiūros išlaidoms.
Šiuo metu 316 nerūdijantis plienas, 17-4PH kritulių grūdinantis nerūdijantis plienas ir titano lydinys yra trys pagrindinės naftos izoliacijos ertmių ir izoliacijos įtaisų mėginių ėmimo medžiagos. Šiame darbe palyginamos trys medžiagos pagal prisitaikymo prie aplinkos, konstrukcinių savybių ir viso ciklo sąnaudų matmenis, pateikiant praktines naftos telkinių įrangos įsigijimo ir procesų palaikymo nuorodų.
1. Kiekvienos medžiagos darbo sąlygos ir prisitaikymas prie aplinkos
Atsparumas korozijai ir prisitaikymas prie darbo sąlygų yra pagrindiniai naftos įrangos medžiagų pasirinkimo kriterijai, o medžiagos stabilumas tiesiogiai lemia įrangos eksploatavimo trukmę ir{0}}saugą vietoje.
316 nerūdijantis plienasgali pasigirti didžiausiu universalumu sausumos naftos telkiniams. Pridėta molibdeno, jis pasižymi puikiu atsparumu taškinei korozijai ir plyšinei korozijai, stabiliai prisitaiko prie mišrios naftos-vandens terpės, apdoroja švarų vandenį ir švelniai purškiamą druską įprastuose naftos telkiniuose. Jis pasižymi puikiu atsparumu aukštai ir žemai temperatūrai, be šalčio trapumo ir nėra linkęs į deformaciją, pleiskanojimą ar koroziją esant dažniems temperatūros ir slėgio svyravimams. Dėl puikių vakuuminio formavimo ir suvirinimo savybių bei stabilaus ertmės sandarumo, jis plačiai naudojamas įprastomis darbo sąlygomis, pvz., žemės surinkimu ir transportavimu, mėginių ėmimu vietoje ir stoties pastovios temperatūros izoliacijai. Tačiau jis turi ribotą atsparumą ekstremaliai korozijai. Aplinkoje, kurioje yra didelės-koncentracijos chlorido jūros vanduo, didelis-vandenilio sulfido kiekis ir giliai-jūroje esantis stiprus druskos purškalas, jos pasyvavimo plėvelė yra pažeidžiama, todėl atsiranda taškinė korozija ir nuotėkis, todėl ji netinkama ilgalaikiam-prieštaravimui atviroje jūroje ir labai ėsdinanti.
17-4PH kritulių grūdinimas nerūdijantis plienaspasižymi itin{0}}dideliu mechaniniu stiprumu. Po senėjimo apdorojimo jo tempiamasis stipris yra daug didesnis nei 316 nerūdijančio plieno, pasižymintis išskirtiniu atsparumu aukštam slėgiui, deformacijai ir vibracijos nuovargiui. Jis tinka gręžinių darbo sąlygomis, kai yra didelis slėgis, didelė apkrova ir dažnas slėgio smūgis, ir gali veiksmingai išspręsti aukšto slėgio izoliacijos ertmių ir slėginių{5} priedų deformaciją, atsipalaidavimą ir nuovargio įtrūkimus. Nepaisant to, jis turi silpną atsparumą korozijai, kuris yra artimas 304 nerūdijančio plieno ir daug prastesnis nei 316 nerūdijančio plieno. Jis yra linkęs į koroziją ir įtrūkimus aplinkoje, kurioje yra chloro, sieros ir drėgna druska. Tai yrataikomas tik aukšto{0}}slėgio apkrovą-nešančiose konstrukcijose esant mažos-korozijos ir sauso darbo sąlygomisir griežtai draudžiama naudoti atviroje jūroje esančiose platformose ir{0}}sieringuose naftos telkiniuose.
Titano lydinysyra optimali medžiaga ekstremalioms korozinėms darbo sąlygoms. Ant jo paviršiaus gali susidaryti tanki savaime-atsitaisanti pasyvinimo plėvelė, užtikrinanti ilgalaikį-atsparumą jūros vandens panardinimui, didelio-tankio druskos purškimui, vandenilio sulfidui, anglies dioksido rūgštinei terpei ir kintamoms aukštos ir žemos temperatūros darbo sąlygoms, beveik nekeliant korozijos ar nuotėkio pavojaus. Tuo tarpu titano lydinys sveria tik 50 % nerūdijančio plieno, turi akivaizdžių lengvumo pranašumų ir didelio specifinio stiprumo, o tai gali veiksmingai sumažinti atviroje jūroje esančios platformos įrangos apkrovą ir yra tinkama aukštos kokybės -mėginių ėmimo izoliacijos įrenginiams ir mobiliajai tiksliajai izoliacijos įrangai. Vienintelis jo trūkumas yra santykinai minkšta tekstūra, prastai atspari smūgiams ir nusidėvėjimui, todėl jis netinka atšiauriomis darbo sąlygomis ir stipriu smūgiu.
2. Viso-ciklo paslaugų kainos palyginimas
Naftos telkinių medžiagų parinkimas turėtų ne tik sutelkti dėmesį į vieneto pirkimo kainą, bet ir visapusiškai įvertinti žaliavų kainą, perdirbimo išlaidas, eksploatavimo ir priežiūros išlaidas, pakeitimo išlaidas ir išjungimo nuostolius.
316 nerūdijantis plienasturi pakankamą rinkos pasiūlą ir vidutinę vieneto kainą. Jo plonų-sienelių formavimo, suvirinimo ir tirpalo atkaitinimo procesai yra brandūs, prisitaikantys prie tikslios dvigubo-sluoksnio vakuuminės izoliacinių talpyklų struktūros, pasižyminčios dideliu apdorojimo išeigumu ir mažomis masinės gamybos sąnaudomis. Įprastomis darbo sausumoje sąlygomis jo tarnavimo laikas gali siekti 8–10 metų, esant mažam gedimų dažniui ir nuliui kasdienės priežiūros, išvengiant dažno keitimo ir išjungimo nuostolių. Jis užtikrina geriausią viso-ciklo sąnaudų našumą ir tinka didelio masto standartizuotoms pagalbinėms programoms-naftos telkiniuose.
17-4PH nerūdijantis plienasjo žaliavos kaina yra artima 316 nerūdijančio plieno, tačiau jo apdirbimo sąnaudos yra daug didesnės. Jis pasižymi dideliu kietumu ir sudėtingu pjovimu, lengvai atšoka formuojant-plonas sieneles. Jo stiprumas ir atsparumas korozijai po suvirinimo žymiai sumažėja, todėl reikia antrinio senėjimo terminio apdorojimo, o tai lemia sudėtingus technologinius procesus ir ilgus gamybos ciklus. Be to, dėl prasto atsparumo korozijai jis sensta ir lengvai sugenda įprastomis darbo sąlygomis, dažnai prižiūrint. Jis tinka tik mažoms-partijoms, specialioms aukšto slėgio{7}}konstrukcijoms ir negali būti taikomas visuotinai.
Titano lydinysreikalauja didžiausių pradinių investicijų. Jo žaliavos kaina yra 5–8 kartus didesnė nei 316 nerūdijančio plieno, keliami aukšti formavimo ir suvirinimo reikalavimai (privaloma visapusiška apsauga nuo inertinių dujų), todėl aukšta proceso riba, maža išeiga ir daug didesnė gatavo produkto kaina nei nerūdijančio plieno. Tačiau jis rodo akivaizdžius pranašumus esant ekstremalioms darbo sąlygoms, pvz., atviroje jūroje, daug{5}}druskos ir{6}}sieros aplinkoje. Turėdamas daugiau nei 15 metų eksploatavimo laiką ir ilgą-nereikalaujant techninės priežiūros{10}}, jis gali labai sumažinti įrangos keitimo, techninės priežiūros išjungimo ir antikorozinės priežiūros išlaidas, o tai suteikia geresnę viso{12}}ciklo ekonominę naudą, naudojant aukščiausios klasės{13}}pagrindinę jūroje naudojamą naftos ir dujų įrangą.
3. Išvada ir medžiagos parinkimo pasiūlymai
Nėra absoliučiai optimalios medžiagos naftos izoliacijos talpykloms, todėl pasirinkimas turi būti suderintas su faktinėmis darbo sąlygomis. 316 nerūdijantis plienas turi subalansuotą visapusišką našumą ir didelę kainą, tinka daugeliui įprastų sausumos naftos telkinių, žemės surinkimui ir transportavimui bei izoliacijos mėginių ėmimo scenarijams. 17-4PH nerūdijantis plienas pasižymi dideliu stiprumu ir dideliu atsparumu nuovargiui} laikančiosios konstrukcijos mažos-korozijos sąlygomis. Titano lydinys pasižymi aukščiausios pakopos Naftos telkinių medžiaga pasirenkama vadovaujantis „korozijos prioriteto, stiprumo pritaikymo ir optimalių viso ciklo sąnaudų“ principais. Pagrįstas medžiagų suderinimas, pagrįstas-svetainės terpėmis, temperatūros ir slėgio sąlygomis bei eksploatavimo trukmės reikalavimais, gali užtikrinti saugų ir stabilų įrangos veikimą, kartu kontroliuojant visas inžinerines išlaidas.