ASME SB338 Grade 5 Ti-6Al-4V Rundrohr für Öl und Gas

Was ASME SB338 Grade 5 Rundrohr ist

ASME SB338 ist die Version der American Society of Mechanical Engineers von ASTM B338, der Spezifikation für nahtlose und geschweißte Rohre aus Titanlegierung für Kondensatoren und Wärmetauscher. Güteklasse 5 in dieser Spezifikation ist Ti-6Al-4V, UNS R56400, eine Alpha-Beta-Legierung, die weithin als Allzweck-Strukturtitan gilt. Rundrohre werden durch Warmfließpressen und Kaltpilgern oder durch Walzen und Schweißen mit vollständig geglühter Naht hergestellt. Für Öl- und Gasanwendungen wird der runde Abschnitt bevorzugt, da er dem Innendruck gleichmäßig standhält und für lange Steuerleitungsstrecken aufgerollt werden kann.

Mechanische Eigenschaften und Chemie

Rohre der Güteklasse 5 müssen eine Mindestzugfestigkeit von 895 MPa (130 ksi), eine Mindestzugfestigkeit von 828 MPa (120 ksi) und eine Mindestdehnung von 0,2 % in 50 mm aufweisen, wobei für den geglühten Zustand des Rohrs keine obere Zuggrenze erforderlich ist. Die Chemie wird auf 5,5 bis 6,75 Prozent Aluminium und 3,5 bis 4,5 Prozent Vanadium kontrolliert, mit einem maximalen Sauerstoffgehalt von 0,20 Prozent, Stickstoff 0,05 Prozent, Kohlenstoff 0,08 Prozent, Wasserstoff 0,015 Prozent und Eisen 0,30 Prozent für Rohrprodukte. Die Dichte beträgt 4,43 g/cm3, der Elastizitätsmodul etwa 114 GPa und der Beta-Transus etwa 995 °C, was die Obergrenze für alle Glüh- und Umformvorgänge darstellt.

Öl- und Gasanwendungen

Hydraulische Bohrlochsteuerleitungen und chemische Injektionsleitungen in tiefen und ultratiefen Bohrlöchern.

Nabelschläuche, bei denen das geringe Gewicht die Oberspannung am Tragegurt verringert.

Oberflächenhydraulikleitungen auf Offshore-Plattformen, wo Meerwasserkühlung und Spritzzonenexposition auftreten.

Instrumentierungs- und Probenahmeleitungen für Produktionen mit hohem Chloridgehalt oder leicht sauren Produkten.

Wärmetauscher- und Kühlerrohrbündel auf oberen Prozessmodulen.

Der Vorteil liegt auf der Hand: Die Druckkapazität pro Gewichtseinheit ist hoch, das Material verträgt Chloride und Kohlendioxid ohne Lochfraß und es versprödet nicht bei Betriebstemperaturen, bei denen Polymerauskleidungen oder beschichteter Kohlenstoffstahl zu versagen beginnen. Bei Bohrlöchern, die Schwefelwasserstoff enthalten, wird die Materialauswahl durch ISO 15156, auch veröffentlicht als NACE MR0175, gesteuert, in der die bei definierten Temperatur- und Partialdruckgrenzen zulässigen Titanqualitäten aufgeführt sind.

Herstellung, Prüfung und Lieferung

Nahtlose Rohre werden aus stranggepressten Hohlkörpern hergestellt und kalt auf die endgültige Größe reduziert und dann vakuumgeglüht, um die Kaltverformung zu entfernen. Geschweißte Rohre werden in einer kontrollierten Atmosphäre geformt und nahtgeschweißt, geglüht und dimensioniert. Die zerstörungsfreie Standardprüfung ist eine vollständige Wirbelstromprüfung mit Ultraschallprüfung oder stichprobenartigen Röntgenprüfungen bei kritischen Anforderungen, gefolgt von einer hydrostatischen Druckprüfung auf den vereinbarten Faktor des Auslegungsdrucks. Tests am fertigen Rohr umfassen Zugeigenschaften, Abflachung, Aufweitung und Härte. Die Enden werden glatt, abgeschrägt oder mit Gewinde geliefert, und die Spulen können im geglühten Zustand zum Richten vor Ort geliefert werden. Jede Lieferung verfügt über ein EN 10204 3.1-Mühlentestzertifikat mit Rückverfolgbarkeit der Chargennummer, und für Betreiberspezifikationspakete ist eine Inspektionsfreigabe durch Dritte verfügbar.

Handhabungs-, Schweiß- und Installationspunkte

Titanrohre reiben an sich selbst und an Stahl, sodass Handhabungsgeräte, Spannzeuge und Matrizen sauber und funktionsfähig gehalten werden. Das Schweißen vor Ort erfolgt nach einem qualifizierten Verfahren mit vollständiger Argonspülung. Die fertige Verbindung wird untersucht und die Abschirmungsfarbe aufgezeichnet. Kaltbiegen von gewickelten Steuerleitungen ist üblich, der Biegeradius wird jedoch großzügig gehalten, da Güteklasse 5 schnell kaltverfestigt und eine weitaus geringere Duktilität aufweist als handelsübliche Güteklassen. Wenn Rohre zu einem Rohrboden aufgeweitet werden, wird das Aufweitungsdrehmoment kontrolliert, um ein Überrollen und eine Wandverdünnung zu vermeiden. Da die Legierung eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, werden die Bearbeitungs- und Schnittgeschwindigkeiten mit Flutkühlmittel niedrig gehalten.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Unterschied zwischen ASME SB338 und ASTM B338?

A: Es handelt sich um technisch identische Spezifikationen, die von zwei Stellen veröffentlicht wurden. Eine für den einen akzeptable Röhre ist für den anderen akzeptabel, und die in der Bestellung verwendete Bezeichnung spiegelt lediglich den Code wider, unter dem die Ausrüstung gebaut wird.

F: Warum wird für Tiefbrunnen die Güteklasse 5 gegenüber der Güteklasse 2 gewählt?

A: Klasse 5 bietet eine Mindestzugfestigkeit von 895 MPa gegenüber 345 MPa bei Klasse 2, sodass eine viel dünnere Wand den gleichen Druck aushält und die Gesamtsaite deutlich weniger wiegt.

F: Kann ein Röhrchen der Güteklasse 5 im sauren Bereich verwendet werden?

A: Dies ist möglich, sofern die Auswahl anhand von ISO 15156 für den spezifischen Schwefelwasserstoffpartialdruck, die Temperatur und den Chloridgehalt des Bohrlochs gerechtfertigt ist. Jede Bewerbung wird einzeln beurteilt.

F: Was ist der übliche Größenbereich?

A: Nahtlose Steuerleitungsrohre werden im Allgemeinen mit einem Außendurchmesser von etwa 3 mm bis 50 mm und einer Wandstärke von 0,5 mm bis 5 mm hergestellt, und größere Prozessrohre werden auf Bestellung gefertigt.

F: Wie wird die Tube beim Versand geschützt?

A: Die Bohrung wird gespült, getrocknet und verschlossen, und Spulen oder gerade Längen werden ummantelt oder in Kisten verpackt. Der Kontakt mit Kohlenstoffstahl beim Verstauen wird vermieden, sodass Eisenverunreinigungen nicht auf die Titanoberfläche übertragen werden.