Клапаны для морских нефтегазовых установок: области применения, материалы и выбор
Оффшорные нефтегазовые арматуры обеспечивают изоляцию, регулирование давления и защиту от обратного потока на платформах, технологических модулях и судовых инженерных системах. При выборе арматуры необходимо учитывать рабочее давление, углеводороды, хлориды, сероводород, воздействие морской воды извне, а также ограниченный доступ для технического обслуживания.
Клапан WDL поставляет шаровые, задвижки, глобусные, обратные и регулирующие клапаны для систем транспортировки углеводородов, добываемой воды, морской воды, газа и инженерных сетей.
Где используются клапаны на морских объектах?
Морские арматурные узлы используются в различных системах — от устьевых и добычно-сепарационных установок до газокомпрессорных установок, систем закачки воды, систем охлаждения морской водой, дренажных и экспортных трубопроводов. Каждая из этих областей эксплуатации характеризуется собственным набором требований, связанных с давлением, коррозией, эрозией и безопасностью.
| Оффшорная система | Функция клапана | Основные риски, связанные с обслуживанием | Распространенные типы клапанов |
|---|---|---|---|
| Производство и разделение | Изоляция и управление технологическими процессами | Высокое давление, многофазный поток, песок и сернистый газ | Шаровые, задвижки, глобусные и регулирующие клапаны |
| Сжатие газа | Изоляция, управление рециркуляцией и обратный клапан | Высокое давление, вибрация и резкие перепады давления | Шаровые, запорные и регулирующие клапаны |
| Очистка технологической воды | Изоляция и регулирование потока | Хлориды, растворенные газы, химические вещества и твердые частицы | Шаровые, задвижки, шаровые краны и обратные клапаны |
| Закачка морской воды и воды | Изоляция насоса, управление и предотвращение обратного потока | Точечная коррозия, щелевая коррозия, эрозия и биологическое загрязнение | Двустворчатые, шаровые, задвижки, запорные и регулирующие клапаны |
| Топливный газ и коммунальные услуги | Надежная герметизация и регулирование давления | Пожароопасность, утечки и частые циклы работы | Шаровые, глобусные и регулирующие клапаны |
| Экспорт и погрузка | Аварийные ситуации и отключение трубопровода | Давление, пожарная безопасность и аварийное отключение | Шаровые, задвижки и обратные клапаны |
Клапаны WDL для морской нефтегазовой промышленности
Перечисленные ниже изделия WDL являются подходящими исходными вариантами для изоляции от коррозионных сред и обеспечения обратного клапана. Окончательная пригодность должна быть подтверждена с учетом технического задания проекта, спецификации материалов, класса давления и требуемой сертификации.
Какие типы клапанов используются в морской нефтегазодобыче?
Шаровые краны
Шаровые краны обеспечивают быстрое срабатывание, низкие потери давления и герметичную изоляцию. Конструкции с полным проходом и наконечниковым креплением обычно применяются в производственных и экспортных трубопроводах высокого давления. Необходимо указать конструкцию седла, систему сброса давления в полости, требования пожарной безопасности и рабочий крутящий момент.
Задвижки
Задвижки обеспечивают прямопроходную изоляцию с низким сопротивлением потоку. Они подходят для работы в полностью открытом или полностью закрытом положении, однако стандартные задвижки не следует использовать для непрерывного регулирования расхода.
Глобусы и регулирующие клапаны
Глобусы и регулирующие клапаны обеспечивают регулирование давления, уровня и расхода в технологических модулях. При выборе внутренних узлов необходимо учитывать такие факторы, как кавитация, испарение, газовые шумы, эрозия, требуемый диапазон регулирования и указанный класс герметичности.
Обратные клапаны
Обратные клапаны защищают насосы, компрессоры и трубопроводы от обратного потока. Скорость закрытия и направление движения клапана должны соответствовать условиям потока, чтобы снизить риск ударов, вибрации и скачков давления.
Дисковые затворы
Поворотные заслонки отличаются компактной конструкцией и предназначены для использования в крупных морских инженерных сетях и трубопроводах охлаждающей воды. Материалы диска, вала, седла и корпуса должны быть устойчивы к воздействию морской воды и внешней атмосферы в условиях морской платформы.
Как хлориды и кислотные среды влияют на материалы, из которых изготовлены клапаны?
Воздействие хлоридов: Морская вода и добываемая вода могут вызывать точечную коррозию, щелевую коррозию и хлоридную коррозию под напряжением. В зависимости от температуры, концентрации хлоридов, содержания кислорода и скорости потока можно рассмотреть возможность применения дуплексных и супердуплексных нержавеющих сталей, никелевых сплавов, титана или подходящих неметаллических футеровок.
Плохое обслуживание: Влажный сероводород может вызывать растрескивание под действием сульфидных напряжений и другие механизмы повреждения. Марка материала, твердость, термообработка, режим сварки и крепление болтами должны соответствовать установленным пределам для работы в средах с содержанием сероводорода, а не опираться исключительно на общее название сплава.
Внешняя морская коррозия: Солевой туман, влажность и труднодоступные щели могут вызывать коррозию наружных поверхностей, крепежных элементов, кронштейнов и приводов. Наряду с материалами клапана, обеспечивающими удержание давления, следует предусмотреть специальную систему покрытия, совместимый крепеж и подходящую защиту корпуса.
Материалы изготовления и варианты защиты клапанов для морских установок
| Материал или защита | Типичные соображения | Важное ограничение |
|---|---|---|
| Углеродистая сталь с покрытием | Пошлины на углеводороды и коммунальные услуги, если они согласуются с внутренними нормами | Повреждения покрытия, припуск на коррозию и твердость при эксплуатации в средах с содержанием серы |
| нержавеющая сталь марки 316 | Отдельные коммунальные сети и системы, подверженные умеренной коррозии | Может оказаться неподходящим для использования в условиях повышенной температуры или застоя воды с высоким содержанием хлоридов |
| Дуплексная нержавеющая сталь | Промысловая вода, отдельные виды морской воды и технологические услуги | Необходимо проверить класс, качество сварки и эксплуатационные ограничения |
| Супердуплексная нержавеющая сталь | Более сложные условия эксплуатации в хлоридной среде | Необходимо контролировать температуру, процесс изготовления и фазовый состав |
| Никелевые сплавы или титан | Особые условия эксплуатации в условиях сильной коррозии | Совместимость, гальванические эффекты и стоимость проекта |
| Система внешнего покрытия | Защита от солевого тумана и морской атмосферы | Подготовка поверхности, толщина сухой пленки и порядок проведения ремонтных работ |
Как следует выбирать клапаны для морских нефтегазовых сооружений?
- Определите жидкость: нефть, влажный газ, сухой газ, конденсат, пластовая вода, морская вода или химические вещества.
- Подтвердите расчетные условия: рабочее, расчетное и переходное давление и температура.
- Определите коррозионно-активные компоненты: H₂S, CO₂, хлориды, кислород, содержание воды, твердые вещества и химические добавки.
- Укажите условия эксплуатации клапана: изоляция, регулирование расхода, обратный клапан, регулирование давления или аварийное отключение.
- Выберите материалы и уплотнения: корпус, отделка, крепеж, сиденье, уплотнение, прокладка и внешнее покрытие.
- Определение термина «привод»: ручное, электрическое, пневматическое, гидравлическое или электрогидравлическое, включая механизм действия при отказе.
- Подтвердить тестирование: испытания под давлением, на герметичность, на пожарную безопасность, на выбросы в атмосферу, низкотемпературные испытания или испытания, предусмотренные конкретным проектом.
- Обслуживание плана: Учтите вопросы доступа, пространства для подъема, наличия запасных частей и возможности демонтажа привода на платформе.
Общие конструктивные характеристики клапана и номинальные значения давления и температуры могут быть определены в соответствии с ASME B16.34. Для производственных сред, содержащих H₂S, ISO 15156-1 содержит принципы и требования к выбору металлических материалов. Компания DNV также подчеркивает важность проведения осмотров судовых клапанов и поддержания защитных покрытий в исправном состоянии в своём рекомендации по устранению неисправностей клапанов сброса за борт.
Информация, необходимая для подготовки коммерческого предложения по оффшорным клапанам
- Тип клапана, размер, класс давления и тип присоединения
- Состав жидкости, парциальное давление H₂S и CO₂, содержание хлоридов и содержание твердых веществ
- Расчетные и рабочие давление и температура
- Требования к корпусу, отделке, креплению, сиденью, уплотнению и покрытию
- Обязательные стандарты в области проектирования, пожарной безопасности, контроля неорганизованных выбросов и эксплуатации на газовых месторождениях с высоким содержанием серы
- Тип привода, источник питания, управляющий сигнал, положение в случае отказа и время закрытия
- Требования к инспекциям, испытаниям, сертификации и документации
Часто задаваемые вопросы об арматуре для морской нефтегазовой промышленности
Какой материал клапана подходит для использования в условиях морской среды?
Можно рассмотреть использование дуплексной или супердуплексной нержавеющей стали, титана, никель-алюминиевой бронзы и отдельных никелевых сплавов. Правильный выбор зависит от температуры, концентрации хлоридов, содержания кислорода, скорости потока, наличия щелей и гальванической совместимости.
Что такое клапан с кислой средой?
В клапане для работы в среде с высоким содержанием сероводорода используются материалы, параметры твердости, технологические процессы и документация, соответствующие указанной среде с содержанием H₂S. Требования должны распространяться на все соответствующие компоненты, находящиеся под давлением и контактирующие с рабочей средой.
Почему на морских платформах используются дуплексные клапаны?
Дуплексные нержавеющие стали сочетают в себе относительно высокую прочность с улучшенной стойкостью к ряду механизмов коррозии, связанных с хлоридами, по сравнению с обычными аустенитными марками. Их пригодность по-прежнему зависит от конкретных условий эксплуатации и качества изготовления.
Требуются ли для подводных клапанов специальные покрытия?
Наружные поверхности из углеродистой стали, как правило, требуют применения системы покрытий, устойчивой к воздействию солевого тумана, влажности и соответствующей категории коррозии, предусмотренной проектом. Необходимо указать требования к подготовке поверхности, толщине покрытия, контролю и ремонту.
Что следует указать в запросе предложений на поставку оффшорных клапанов?
Включить требования к составу среды, давлению, температуре, размеру, классу, материалам, предельным значениям для работы в среде с высоким содержанием серы, покрытию, утечке в седле, приводу, испытаниям, осмотру и сертификации.
Обсудите возможности применения ваших оффшорных клапанов
Компания WDL Valve может проанализировать состав вашей жидкости, уровень воздействия хлоридов, требования к работе в условиях сернистой среды и эксплуатационные условия, чтобы порекомендовать подходящий тип клапана, материал, систему уплотнения и привод.
