Phụ kiện ống trong kỹ thuật hàng hải và ngoài khơi

Chức năng của phụ kiện ống trong môi trường biển

Trong kỹ thuật hàng hải và ngoài khơi, phụ kiện đường ống phục vụ các mục đích sau:

Kiểm soát hướng – sử dụng cút và khúc cua để định tuyến hệ thống đường ống hiệu quả trong không gian hạn chế.

Phân phối dòng chảy – sử dụng chữ T, chữ thập và chữ Y để phân chia hoặc kết hợp các luồng chất lỏng.

Chuyển đổi đường kính – sử dụng bộ giảm và khuôn dập cho các kích thước ống khác nhau.

Kết nối hệ thống – thông qua các khớp nối, đầu nối, mặt bích và bộ điều hợp.

Niêm phong và cô lập – sử dụng nắp, nút và van để ngăn chặn hoặc kiểm soát dòng chảy.

Kiểm soát áp suất – với các phụ kiện rèn hoặc hàn chịu áp suất cao để đảm bảo hoạt động không bị rò rỉ dưới áp suất cực lớn.

Các phụ kiện này phải tương thích với hệ thống đường ống xử lý nước, không khí, dầu, nhiên liệu, chất bôi trơn, hóa chất và thậm chí cả khí được sử dụng trong hệ thống lặn và chữa cháy.

Các lĩnh vực ứng dụng chính

Đóng tàu và tàu biển

Tàu thuyền—bao gồm tàu ​​chở hàng, tàu chở dầu, tàu du lịch và tàu quân sự—chứa hệ thống đường ống phức tạp dựa vào các phụ kiện bền và tiết kiệm không gian.

Các hệ thống phổ biến sử dụng phụ kiện đường ống bao gồm:

Hệ thống làm mát bằng nước biển (để làm mát động cơ và máy móc)

Hệ thống nước dằn (dùng để ổn định tàu)

Hệ thống chuyển nhiên liệu và dầu

Mạng lưới chữa cháy và phun nước

Hệ thống khí nén và bilge

Đường ống xử lý nước uống và chất thải

Các phụ kiện trong các hệ thống này thường được làm từ vật liệu chống ăn mòn như đồng-niken, thép không gỉ hai lớp hoặc thép cacbon tráng, tùy thuộc vào ứng dụng. Không gian hạn chế trên tàu đòi hỏi các phụ kiện chính xác, chẳng hạn như khuỷu tay bán kính ngắn và mặt bích nhỏ gọn.

Nền tảng dầu khí ngoài khơi

Các giàn khoan ngoài khơi chứa nhiều hệ thống được kết nối với nhau, bao gồm khoan, sản xuất, chế biến, an toàn và nơi ở. Các phụ kiện đường ống được sử dụng phải hoạt động đáng tin cậy trong môi trường có độ mặn cao, độ ẩm cao và thường có áp suất cao.

Các ứng dụng chính bao gồm:

Đường điều khiển thủy lực để kích hoạt van

Đường ống dẫn nước sản xuất và dầu thô

Hệ thống thông gió và đốt khí

Đường phun áp suất cao (nước, khí hoặc hóa chất)

Hệ thống chữa cháy quan trọng cho sự an toàn và ứng phó khẩn cấp

Trong các hệ thống này, phụ kiện thường được rèn hoặc hàn đối đầu và thường được làm từ hợp kim chống ăn mòn. Các tiêu chuẩn NORSOK và API thường được tuân thủ trong các lắp đặt này.

Đường ống và cơ sở hạ tầng ngầm

Đường ống ngầm vận chuyển dầu, khí đốt và hóa chất từ ​​các giếng ngoài khơi đến các đơn vị chế biến hoặc lưu trữ. Các đường ống này được đặt trên đáy đại dương, thường ở độ sâu lớn, khiến độ bền và khả năng chống chịu áp suất bên ngoài và ăn mòn trở nên hoàn toàn cần thiết.

Các phụ kiện đường ống sử dụng dưới biển phải:

Hàn hoặc rèn với nguy cơ rò rỉ tối thiểu

Được thiết kế để bù áp suất và chống lại sự phát triển của sinh vật biển

Được trang bị lớp phủ chống ăn mòn hoặc bảo vệ catốt

Các phụ kiện chuyên dụng dưới biển được sử dụng trong:

Riser và đường ống dòng chảy

Ống phân phối và ống nối

Đơn vị chấm dứt rốn

Cổng kiểm tra và kiểm tra

Vật liệu thường bao gồm thép không gỉ siêu kép, Inconel hoặc thép cacbon bọc để chịu được cả ứng suất cơ học và tiếp xúc với hóa chất.

Cân nhắc về vật liệu

Ăn mòn là mối quan tâm hàng đầu trong các ứng dụng hàng hải và ngoài khơi. Do đó, việc lựa chọn vật liệu cho phụ kiện đường ống là rất quan trọng:

Đồng-Niken (CuNi): Phổ biến trong hệ thống nước biển do khả năng chống ăn mòn và chống bám bẩn sinh học tuyệt vời.

Thép không gỉ Duplex và Super Duplex: Có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn, lý tưởng cho môi trường có áp suất cao và giàu clorua.

Thép cacbon có lớp phủ: Lựa chọn tiết kiệm cho các khu vực ít bị ăn mòn, thường được bảo vệ bằng epoxy, lớp phủ kẽm hoặc hệ thống catốt.

Titan hoặc Inconel: Được sử dụng trong những điều kiện khắc nghiệt nhất đòi hỏi khả năng chống ăn mòn, áp suất và nhiệt độ.

Tiêu chuẩn và chứng nhận

Phụ kiện đường ống cho kỹ thuật hàng hải và ngoài khơi phải đáp ứng các tiêu chuẩn của tổ chức phân loại và các quy định quốc tế, chẳng hạn như:

DNV (Det Norske Veritas)

ABS (Cục Hàng hải Hoa Kỳ)

Sổ đăng ký Lloyd

BV (Cục Kiểm tra thực tế)

Tiêu chuẩn ISO 15590, Tiêu chuẩn ASME B16.9, API5L, API6A

Khả năng truy xuất nguồn gốc, chứng chỉ kiểm tra vật liệu (MTC), thử nghiệm áp suất và NDT (kiểm tra không phá hủy) thường là bắt buộc đối với các ứng dụng ngoài khơi.

Thách thức và cân nhắc

Ăn mòn nước mặn:Tiếp xúc thường xuyên với nước biển sẽ làm tăng tốc độ phân hủy kim loại.

Giới hạn không gian:Các công trình lắp đặt trên biển thường yêu cầu thiết kế phụ kiện nhỏ gọn và tùy chỉnh.

Truy cập bảo trì:Các phụ kiện phải dễ tiếp cận và thường bao gồm các kết nối có mặt bích để tháo rời dễ dàng hơn.

Áp suất và độ rung: Lưu lượng cao và thiết bị chuyển động đòi hỏi phụ kiện chống rung và chống mỏi.

Xu hướng tương lai

Với sự phát triển ngày càng tăng ngoài khơi như các giàn LNG nổi (FLNG), các mỏ dầu nước sâu và các cơ sở năng lượng tái tạo (gió ngoài khơi và thủy triều), nhu cầu về phụ kiện đường ống hiệu suất cao tiếp tục tăng. Các cải tiến bao gồm:

Phụ kiện ống cuộn đúc sẵn để lắp đặt theo mô-đun

Phụ kiện thông minh với các cảm biến để phát hiện rò rỉ và theo dõi áp suất

Phụ kiện ống composite cung cấp khả năng chống ăn mòn và giảm trọng lượng

Trong kỹ thuật hàng hải và ngoài khơi, phụ kiện đường ống là những thành phần không thể thiếu đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của các mạng lưới đường ống phức tạp. Từ hệ thống làm mát và dằn trên tàu đến vận chuyển dầu dưới biển và chữa cháy trên các giàn khoan ngoài khơi, các phụ kiện này phải hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt. Việc lựa chọn vật liệu, thiết kế và tiêu chuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất lâu dài của chúng. Khi các công nghệ ngoài khơi phát triển và tiến vào vùng nước sâu hơn và các địa điểm xa hơn, vai trò của phụ kiện đường ống chất lượng cao, chống ăn mòn và được thiết kế chính xác sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn.