Ventile für die Offshore-Öl- und Gasindustrie: Anwendungsbereiche, Werkstoffe und Auswahl
Offshore-Öl- und Gasventile dienen der Absperrung, der Druckregelung und dem Rückflussschutz auf Plattformen, in Prozessmodulen und in maritimen Versorgungssystemen. Bei der Auswahl der Ventile müssen der Betriebsdruck, Kohlenwasserstoffe, Chloride, Schwefelwasserstoff, die Einwirkung von Salzwasser von außen sowie der eingeschränkte Zugang für Wartungsarbeiten berücksichtigt werden.
WDL-Ventil liefert Kugel-, Absperr-, Kugel-, Rückschlag- und Regelventile für den Einsatz in den Bereichen Kohlenwasserstoffe, Förderwasser, Meerwasser, Gas und Versorgungsnetze.
Wo kommen Ventile auf Offshore-Anlagen zum Einsatz?
Offshore-Ventile kommen in den unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz, von Bohrlochköpfen und Förder- und Trennsystemen bis hin zu Gasverdichtung, Wasserinjektion, Meerwasserkühlung, Entwässerung und Exportleitungen. Jeder dieser Einsatzbereiche bringt eine andere Kombination aus Druck-, Korrosions-, Erosions- und Sicherheitsanforderungen mit sich.
| Offshore-System | Ventilfunktion | Wichtigste Service-Risiken | Gängige Ventiltypen |
|---|---|---|---|
| Herstellung und Trennung | Isolierung und Prozesssteuerung | Hochdruck, Mehrphasenströmung, Sand und saures Gas | Kugel-, Absperr-, Kugel- und Regelventile |
| Gasverdichtung | Absperrung, Rücklaufsteuerung und Rückschlagventil | Hoher Druck, Vibrationen und schnelle Druckänderungen | Kugel-, Absperr- und Regelventile |
| Aufbereitung von Produktionswasser | Isolierung und Durchflussregelung | Chloride, gelöste Gase, Chemikalien und Feststoffe | Kugel-, Absperr-, Kugel- und Rückschlagventile |
| Meerwasser und Wassereinspritzung | Isolierung, Steuerung und Rückflussverhinderung von Pumpen | Lochfraß, Spaltkorrosion, Erosion und Biofouling | Absperrklappen, Kugelhähne, Absperrschieber, Rückschlagventile und Regelventile |
| Brenngas und Versorgungsleistungen | Dichte Isolierung und Druckregelung | Brandgefahr, Leckagen und häufige Ein- und Ausschaltzyklen | Kugel-, Kugelhahn- und Regelventile |
| Export und Verladung | Notfallmaßnahmen und Absperrung von Rohrleitungen | Druck, Brandschutz und kritische Absperrung | Kugel-, Absperr- und Rückschlagventile |
WDL-Ventile für den Offshore-Öl- und Gasbereich
Die folgenden WDL-Produkte sind geeignete Ausgangspunkte für die Absperrung korrosiver Flüssigkeiten und für Rückschlagventil-Anwendungen. Die endgültige Eignung muss anhand des Projektdatenblatts, der Werkstoffspezifikation, der Druckklasse und der erforderlichen Zertifizierung bestätigt werden.
Welche Ventiltypen werden im Offshore-Bereich eingesetzt?
Kugelhähne
Kugelhähne zeichnen sich durch eine schnelle Betätigung, geringe Druckverluste und eine dichte Absperrung aus. Für Hochdruck-Produktions- und Exportleitungen kommen in der Regel Ausführungen mit vollem Durchgang und Drehzapfenbefestigung in Betracht. Die Sitzausführung, die Druckentlastung des Sitzraums, die Anforderungen an die Brandsicherheit sowie das Betätigungsdrehmoment müssen festgelegt werden.
Absperrschieber
Absperrschieber ermöglichen eine Durchgangsabsperrung bei geringem Durchflusswiderstand. Sie eignen sich für den Betrieb in vollständig geöffneter oder vollständig geschlossener Stellung, jedoch sollten Standard-Absperrschieber nicht zur kontinuierlichen Drosselung verwendet werden.
Kugelhähne und Regelventile
Kugel- und Regelventile regeln Druck, Füllstand und Durchfluss in Prozessmodulen. Bei der Auswahl der Ventilinnenteile müssen Kavitation, Verdampfung, Gasgeräusche, Erosion, der erforderliche Regelbereich und die vorgeschriebene Absperrklasse berücksichtigt werden.
Rückschlagventile
Rückschlagventile schützen Pumpen, Kompressoren und Rohrleitungen vor Rückfluss. Die Schließgeschwindigkeit und -richtung sollten an die Strömungsbedingungen angepasst sein, um Schlag, Vibrationen und Druckstöße zu reduzieren.
Absperrklappen
Absperrklappen zeichnen sich durch eine kompakte Bauweise für große Versorgungs- und Kühlwasserleitungen auf See aus. Die Werkstoffe von Scheibe, Welle, Sitz und Gehäuse müssen mit Meerwasser und den äußeren atmosphärischen Bedingungen auf See verträglich sein.
Wie wirken sich Chloride und saure Betriebsbedingungen auf Ventilwerkstoffe aus?
Chloridbelastung: Meerwasser und Förderwasser können Lochfraß, Spaltkorrosion und chloridinduzierte Spannungskorrosion verursachen. Je nach Temperatur, Chloridkonzentration, Sauerstoffgehalt und Strömungsgeschwindigkeit kommen Duplex- und Super-Duplex-Edelstähle, Nickellegierungen, Titan oder geeignete nichtmetallische Auskleidungen in Betracht.
Mieser Service: Nasser Schwefelwasserstoff kann zu Schwefelspannungsrissen und anderen Schadensmechanismen führen. Werkstoffgüte, Härte, Wärmebehandlung, Schweißverfahren und Verschraubung müssen die festgelegten Grenzwerte für den Einsatz in saurer Umgebung erfüllen, anstatt sich allein auf eine allgemeine Legierungsbezeichnung zu verlassen.
Korrosion durch äußere Einwirkungen auf See: Salznebel, Feuchtigkeit und schwer zugängliche Spalten können Außenflächen, Befestigungselemente, Halterungen und Stellantriebe angreifen. Neben den druckbeständigen Werkstoffen des Ventils sollten ein projektgerechtes Beschichtungssystem, kompatible Schraubverbindungen und ein geeigneter Gehäuseschutz vorgesehen werden.
Materialauswahl und Schutzmaßnahmen für Offshore-Ventile
| Material oder Schutz | Typische Überlegungen | Wichtige Einschränkung |
|---|---|---|
| Kohlenstoffstahl mit Beschichtung | Abgaben auf Kohlenwasserstoffe und Versorgungsleistungen, soweit sie intern miteinander vereinbar sind | Beschädigungen der Beschichtung, Korrosionszugabe und Härte bei Säurebetrieb |
| Edelstahl 316 | Ausgewählte Versorgungsleistungen und mäßig korrosive Anwendungen | Möglicherweise ungeeignet für warme oder stagnierende Umgebungen mit hohem Chloridgehalt |
| Duplex-Edelstahl | Produktionswasser, ausgewähltes Meerwasser und Prozessdienstleistungen | Güteklasse, Schweißqualität und Einsatzgrenzen müssen überprüft werden |
| Super-Duplex-Edelstahl | Anspruchsvollere Anwendungen mit Chloridanteilen | Temperatur, Herstellung und Phasengleichgewicht müssen kontrolliert werden |
| Nickellegierungen oder Titan | Besondere Aufgaben unter stark korrosiven Bedingungen | Kompatibilität, galvanische Effekte und Projektkosten |
| Außenbeschichtungssystem | Schutz vor Salznebel und Meeresklima | Oberflächenvorbereitung, Trockenfilmdicke und Reparaturverfahren |
Wie sollten Ventile für die Offshore-Öl- und Gasindustrie ausgewählt werden?
- Definieren Sie die Flüssigkeit: Öl, Nassgas, Trockengas, Kondensat, Förderwasser, Meerwasser oder Chemikalien.
- Entwurfsbedingungen bestätigen: Betriebs-, Auslegungs- sowie transiente Druck- und Temperaturwerte.
- Korrosive Komponenten identifizieren: H₂S, CO₂, Chloride, Sauerstoff, Wasseranteil, Feststoffe und chemische Zusätze.
- Betriebsart des Ventils angeben: Absperrung, Drosselung, Rückschlag, Druckregelung oder Notabschaltung.
- Materialien und Dichtungen auswählen: Gehäuse, Verkleidung, Verschraubungen, Sitz, Dichtung, Dichtungsring und Außenbeschichtung.
- Definition von „Betätigung“: manuell, elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrohydraulisch, einschließlich Ausfallverhalten.
- Test bestätigen: Druck-, Dichtheits-, Brandschutz-, Fluchtausstoß-, Niedertemperatur- oder projektspezifische Prüfungen.
- Planwartung: Berücksichtigen Sie den Zugang, den Hubraum, Ersatzteile und den Ausbau des Stellantriebs auf der Plattform.
Die allgemeine Ventilkonstruktion sowie die Druck- und Temperaturwerte können wie folgt festgelegt werden: ASME B16.34. Für H₂S-haltige Produktionsumgebungen, ISO 15156-1 enthält Grundsätze und Anforderungen für die Auswahl metallischer Werkstoffe. DNV betont in seinem Bericht zudem, wie wichtig die Inspektion von Schiffsventilen und die Aufrechterhaltung intakter Schutzauskleidungen ist. Leitfaden zu Ausfällen von Überbordventilen.
Erforderliche Angaben für ein Angebot für Offshore-Ventile
- Ventiltyp, Größe, Druckklasse und Anschlussart
- Flüssigkeitszusammensetzung, H₂S- und CO₂-Partialdruck, Chloridgehalt und Feststoffe
- Auslegungs- und Betriebsdruck sowie -temperatur
- Anforderungen an Karosserie, Verkleidung, Verschraubungen, Sitze, Dichtungen und Beschichtungen
- Vorgeschriebene Normen für Konstruktion, Brandschutz, flüchtige Emissionen und den Einsatz in sauren Medien
- Antriebstyp, Stromversorgung, Steuersignal, Endlage und Schließzeit
- Anforderungen an Inspektion, Prüfung, Zertifizierung und Dokumentation
Häufig gestellte Fragen zu Ventilen für die Offshore-Öl- und Gasindustrie
Welches Ventilmaterial eignet sich für Meerwasser in Offshore-Anwendungen?
In Frage kommen Duplex- oder Super-Duplex-Edelstahl, Titan, Nickel-Aluminium-Bronze und ausgewählte Nickellegierungen. Die richtige Wahl hängt von der Temperatur, der Chloridkonzentration, dem Sauerstoffgehalt, der Strömungsgeschwindigkeit, Spalten und der galvanischen Verträglichkeit ab.
Was ist ein Säureabsperrventil?
Ein Ventil für den Einsatz in säurehaltigen Medien muss aus Werkstoffen bestehen und über Härtekontrollen, Fertigungsverfahren und Dokumentationen verfügen, die für die angegebene H₂S-haltige Umgebung geeignet sind. Die Konformität muss sich auf die relevanten druckführenden und mit dem Medium in Berührung kommenden Komponenten erstrecken.
Warum werden Duplexventile im Offshore-Bereich eingesetzt?
Duplex-Edelstähle verbinden eine relativ hohe Festigkeit mit einer im Vergleich zu gängigen austenitischen Sorten verbesserten Beständigkeit gegen verschiedene chloridbedingte Korrosionsmechanismen. Ihre Eignung hängt jedoch nach wie vor von der jeweiligen Umgebung und der Verarbeitungsqualität ab.
Benötigen Offshore-Ventile spezielle Beschichtungen?
Außenflächen aus Kohlenstoffstahl erfordern in der Regel ein Beschichtungssystem, das für Salznebel, Feuchtigkeit und die Korrosionskategorie des Projekts geeignet ist. Die Anforderungen an die Oberflächenvorbereitung, die Beschichtungsdicke, die Prüfung und die Instandsetzung sollten festgelegt werden.
Was sollte eine Angebotsanfrage für Offshore-Ventile enthalten?
Dazu gehören Anforderungen hinsichtlich der Zusammensetzung des Mediums, des Drucks, der Temperatur, der Größe, der Klasse, der Werkstoffe, der Grenzwerte für den Einsatz mit saurem Medium, der Beschichtung, der Sitzleckage, der Betätigung sowie der Prüfung, Inspektion und Zertifizierung.
Besprechen Sie Ihre Anwendung für Offshore-Ventile
WDL Valve kann die Zusammensetzung Ihrer Flüssigkeit, die Chloridbelastung, die Anforderungen für den Einsatz in sauren Medien sowie die Betriebsbedingungen prüfen, um Ihnen einen geeigneten Ventiltyp, Werkstoff, ein geeignetes Dichtungssystem und einen geeigneten Antrieb zu empfehlen.
