Uzun məsafəli təbii qaz nəqli üçün kəmər borularının hansı təzyiq göstəricilərinə cavab verməsi lazımdır?

Təbii qaz nəqli üçün kəmər borularının təzyiq göstəriciləri necə müəyyən edilir

Orta sektor təbii qaz əməliyyatlarında kəmər borusunun rolu

Kəmərlər təbii qazın əməliyyatların orta mərhələlərində hərəkət etdirilməsi üçün vacibdir, onu yerin altından çıxardığı yerlərdən emal olunduğu yerlərə və sonra müştərilərə göndərilənə qədər daşıyır. Bu sistemlərdə istifadə olunan polad kəmərlər hətta yüzlərlə mil müxtəlif relyeflər üzərində uzansa belə, bəzən 1000 psi-dən çox olan daxili təzyiqə çatlamadan və ya nasaz olmadan dözümlü olmalıdır. Bu günkü qaz kəmərləri əsasən X70 və X80 kimi dərəcələrə malik olan və qaynaq prosesləri zamanı təzyiqə davamlı olaraq möhkəm qalma xassəsinə malik olan xüsusi poladdan – API 5L-dən asılıdır. Kəmər növünün seçilməsində mühəndislər yalnız təzyiqə davamlılığına deyil, həm də ətraf mühitlə bağlı amillərə, məsələn, yerin altında hansı növ torpaq və ya qayaların olduğu və temperaturun mövsümi dəyişməsi kimi amillərə də diqqət yetirməlidirlər, çünki bu amillər uzun müddətli işə təsir edir.

Təzyiq Reyting Hesablamalarının Arxasında Duran Əsas Prinsiplər

Təzyiq reytinqi təyin edilməsini müəyyən edən üç əsas amil vardır:

1. Materialın Akma Müqaviməti : Yüksək keyfiyyətli poladlar (X80—X120) təhlükəsizlik marjalarını saxlayarkən divarların daha nazik olmasını təmin edir
2. Dizayn Faktoru : Adətən ASME B31.8 standartına əsasən qaz kəmərləri üçün 0.72-dir və bu, qaynaq defektlərini və material dəyişkənliyini nəzərə alır
3. Temperatur Təyinatı : Hər 50°F artım karbon polad borularda icazə verilən gərginliyi 3% azaldır

Formula P = (2 – S – t – F – E) / D aşağıdakı kimi əsas tələbləri müəyyən edir:

Dəyişkən	تعریف	Tipik Dəyər Aralığı
P	İşləmə Təzyiqi (psi)	500—1,500
S	Göstərilən Minimum Akreləşmə Gücü	42,000—120,000 psi
t	Divar Qalınlığı (düym)	0.25—1.25
F	Dizayn Faktoru	0.6—0.8
E	Uzununa Qovşaq Faktoru	dikişsiz boru üçün 1.0
D	Xarici Diametr (düym)	12—48

Divar qalınlığı, diametr və təzyiq arasındakı əlaqə və Barlo düsturu

Barlo düsturu P bərabərdir 2St bölünən D yə, kərpic boru sistemlərinin təhlükəsiz təzyiqlərini hesablamaq üçün əsas yaradır. Məsələn, 36 düymlük borunun divar qalınlığı yarım düym və X70 poladından hazırlanmış, 70 min psi sıxılma dərəcəsinə malikdir. Bu rəqəmləri düstura qoyduqda, ən yüksək iş təzyiqi təxminən 1167 psi alırıq, bu da əksər ötürücü boru kəmərlərinin ehtiyacı ilə üst-üstə düşür. Mühəndislər də bununla bağlı riyazi hesablamaların yeni yüksək təzyiqli sistemlərin əvvəlki 48 düymlük boruların yerinə 24-dən 30 düymə qədər kiçik boruları, lakin divarları ən azı bir düym qalınlığında seçməyə üstünlük verdiyini müşahidə etmişlər. Bu yanaşma əvvəlki onilliklərdən gələn 48 düymlik boruların yerini alır. Faydalar da həqiqətən mövcuddur – təhlükəsizlik səviyyəsi artır və şirkətlər hər mil borunun quraşdırılmasında materiallara 18 ilə 22 faiz qədər qənaət edir.

Boru təzyiq tutumuna təsir edən əsas amillər

Yüksək təzyiqli kəmər borular üçün materialın möhkəmliyi və markasının seçilməsi

Stalın markasının seçilməsi kəmərin təzyiqə necə dözümlülüyünü müəyyən edir. Əksər müasir kəmərlər 70 000 psi həddini aşan dözümlülük möhkəmliyinə malik olan API 5L X70 və ya X80 markalarını seçirlər. Bu cür yüksək möhkəmlikli stalların qiymətli olması onların performansı qurban etmədən divarların daha nazik olması üçün imkan yaratmasıdır, təbii qaz sistemlərində belə partlayış təzyiqini 1500 psi-dən yuxarı saxlayır. Lakin burada bir çətinlik də var. Bu cür möhkəm stallarla işləyərkən mühəndislərin əlavə tədbirlərlə qaynaq keyfiyyətini yoxlaması və materialın korroziyaya dözümlülüyünü təmin etməsi lazımdır. Xüsusilə qazın 0,05 hissədən çox hidrogen sulfid ehtiva etdiyi hallarda bu məsələ xüsusi önəm qazanır.

İş temperaturunun kəmər borusunun bütövlüyünə təsiri

NACE International tərəfindən 2023-cü ildə aparılan tədqiqatlar göstərir ki, temperatur dəyişiklikləri bəzən boruların material xassələrini 15% qədər dəyişə bilər. Həddindən artıq soyuq hava, təxminən -40 Fahrenheit dərəcəsində, karbon poladın qəliblənməsinə səbəb olur və onun təzyiqə davamlılığı testlərə əsasən 20-30% azalır. Əks tərəfdən temperatur 120 Fahrenheit dərəcəsini keçəndə kərpicin korroziya çatlaması sürətlənir. Xoşbəxtlikdən, xarici temperaturdan təxminən ±25 dərəcə daxilində qənaətbəxş temperatur sabitliyini təmin edən xüsusi termoizolyasiya örtükləri mövcuddur. Bu, Türkiyədə üç min mildən artıq uzanan Trans-Anadolu Boru Kəməri kimi böyük layihələrdə gördüyümüz kimi, sistemlərin bütövlüyünü qoruyur.

Uzun Məsafəli Boru Kəməri Dizaynında Diametr və Divar Qalınlığı Nəzərdən Keçirilməsi

Barlo düsturu P bərabərdir 2St bölünən D əsasən bizə divar qalınlığı, kəmər diametri və təzyiqin bir-birinə necə aid olduğunu göstərir. Həqiqi dünyadan rəqəmlərə nəzər yetirin: 36 düymlük kəmər divarları cəmi yarım düym qalınlığında olsa belə təxminən 1200 paund kvadrat düymə təzyiqə dözürlükdən əziyyət çəkər, məhsulun böyük həcmdə daşınması üçün əladır. Ancaq eyni divarlarla 12 düymə eninə keçid edəndə birdən 3600 psi yerinə götürə bilərsiniz. Əksər məsafəli kəmər kəmərləri diametrin divar qalınlığına nisbətini təxminən 40:1 ilə 60:1 arasında saxlamağı üstün tuturlar, çünki işləri saxlamaq və çoxlu miqdarda polad tullamaq arasında ən yaxşı nöqtə buradadır. Rocky Dağları Ekspres Kəməri hətta dağlıq ərazilərdə eninə keçidlər edərkən divarlarını təxminən 18 faiz artırıb, burada yüksəklik dəyişdikcə təzyiq sıçrayır. Əslində məntiqlidir, çünki heç kəs şərtlər ağırlaşanda sızma başlamasını istəməz.

Təbii qazın daşınmasında istifadə olunan kəmərlərin tipik iş təzyiqi diapazonları (500—1500 psi)

Niyə 500-1500 psi Uzun məsafəli qaz kəmərləri üçün standart hədd hesab olunur

Əksər təbii qaz kəmərləri 500-dən 1500 psi-yə qədər işləyir, çünki bu hədd qazın daşınmasında sərf edilən enerji ilə kəmərlərin tikintisi və təmiri üçün sərfəli həddi tarazlaşdırmaq üçün ən optimal hədd kimi qəbul edilir. Şirkətlər təzyiqi artırtdıqda, eyni miqdarda qazın daşınmasında daha kiçik diametrli borular istifadə edə bilərlər, bu da boruların ölçüsünü təxminən 30% azalda bilər. Lakin burada bir məsələ var - təzyiq 1700-2000 psi aralığından sonra materiallar və tələb olunan təhlükəsizlik tədbirləri baxımından xərclər sürətlə artır. Xoş xəbər odur ki, bu iş rejimi əksər operatorların istifadə etdiyi API 5L Grade X60-dan X70-ə qədər olan poladdan hazırlanmış borularla olduqca yaxşı işləyir. Bu polad növləri, təhlükəsizlik hüdudları adətən 1.8-dən 2.2 dəfə onların akreqat möhkəmlik həddinə qədər olmaqla, mühəndislərin bu kritik sistemləri layihələndirərkən əlavə imkanlar yaradır.

Yüksək təzyiqli kəmər kəmər sistemlərində axın səmərəliliyi və təhlükəsizliyin balanslaşdırılması

Operatorlar aşağıdakı əsas tədbirlərlə təzyiqi optimallaşdırırlar:

• Axın sürətinin nəzarəti : ASME B31.8 tərəfindən tövsiyə edildiyi kimi eroziyanı minimuma endirmək üçün sürəti 50 fut/saniyədən aşağı saxlamaq
• Təzyiq dövrlərinin məhdudlaşdırılması : Saatlıq dalğalanmaları ≤10% ilə məhdudlaşdırmaq, yorğunluq zərərini qarşısını almaq üçün
• Korroziya təminatı : Yüksək riskli zonalarda əlavə divar qalınlığı kimi 0.125—0.250 düym əlavə etmək

Müasir kəmər kəmərlər tələb sıçrayışları və ya temperatur dəyişiklikləri zamanı axınları real vaxtda tənzimləyən avtomatlaşdırılmış təzyiq izləmə sistemlərindən istifadə edərək 1200 psi təzyiqdə 98,7% mövcudluğu əldə edirlər.

Tədqiqat işi: Böyük ABŞ və Transkontinental kəmər kəmər şəbəkələrində təzyiq performansı

1800 mil uzunluğunda əraziyə uzanan Transkontinental Kəmər X70 dən hazırlanmış, 0,75 düym qalınlığında olan və təxminən 1480 psi təzyiqdə işləyən kəmərlərdən ibarətdir. Artıq on beş ildən çoxdur ki, bu sistem temperaturun mənfi iyirmi dərəcə Farenheitdən 120 dərəcə Farenheit qədər sıçrayışında belə təzyiq saxlama nisbətinin 99,4 faizini saxlamıq hələ də möhkəm göstəricidir. Bu nəticələr 500-dən 1500 psi-yə qədər olan işlək təzyiq diapazonunda kəmərlərin necə yaxşı işləyə biləcəyini göstərir. Müntəzəm yoxlamalar illik divar qalınlığında cəmi 0,003 faiz azalma aşkar edib ki, bu da ASME B31.8 standartları tərəfindən qəbul edilə bilən material deqradasiyası üçün müəyyən edilmiş 12,5 faiz həddindən xeyli aşağıdır. Belə minimal aşınma kəmərin istismarı müddətində istifadə olunan materialların keyfiyyətinin və düzgün texniki xidmətinin təsdiqidir.

Kəmər kəmər təzyiq qiymətləndirmələri üçün sənaye standartları və müvafiqliyi

ASME B31.8 və API 5L: Təbii qaz tətbiqləri üçün kəmər kəmər üçün əsas standartlar

ASME B31.8 standartı Mexaniki Mühəndislər Amerika Cəmiyyəti tərəfindən təbii qazın ötürülməsi üçün kəmərlərin necə layihələndirilməsi, hansı materialların istifadə edilməsi və onların necə sınanması ilə bağlı qaydalar müəyyən edir. Bu standartına əsasən, kəmərlər su ilə sınanarkən normal iş təzyiqinin 1,25 dəfəsinə dözümlü olmalıdır, bu da mühəndislərə səhvlərə yer vermək və təhlükəsizliyi təmin etmək üçün kifayət qədər yer yaradır. Bundan əlavə, API 5L standartı da var ki, bu da boruların kimyəvi tərkibinə və poladın möhkəmlik xassələrinə baxır. X70 və X80 kimi siniflər hətta 80 min funt/sq düymlük gərginliyə dözümlü olur. Bu iki təlimat komplekti, o cümlədən, metalların qaynaq zamanı necə birləşəcəyini, gərginlik altında çatların yayılma ehtimalını və yüksək təzyiq altında olan boru divarlarında paslanmanın qarşısını almaq üçün üsulları nəzərdə tutur.

Beynəlxalq Kəmər Layihələrində Regional Fərqlər və Uyğunluq Çətinlikləri

Beynəlxalq sərhədləri keçən kəmərlər üzərində işləyən şirkətlər yerlərdən asılı olaraq müxtəlif standartlarla üzləşirlər. Məsələn, Avropadakı EN 14161 standartı ilə Asiyadakı GB/T 9711 standartını göstərmək olar. Avropa standartları faktiki olaraq API 5L spesifikasiyalarında tələb olunanlardan daha yaxşı dartılma keyfiyyəti tələb edir. API 5L qırılmada təxminən 18% uzanmağa icazə verərkən EN 14161 ən azı 25% tələb edir. Bu o deməkdir ki, mühəndislər bu kimi sərhədləri aşan sistemləri layihələndirərkən materialları dəyişdirməli olurlar. Həmçinin bu yalnız materiallarla bağlı deyil. Təzyiq yoxlama prosedurları da böyük fərqlər göstərir. Avropa İttifaqı hidrotestdən sonra kəmərlərin 30 dəqiqə ərzində sabit qalmasını tələb edir ki, bu da digər bölgələrdə qısa müddətli gözləmə ilə müqayisədə fərqlənir. Bütün bu qayda uyğunsuzluqları nəticədə layihə cədvəlində 15-20% əlavə vaxt tələb edir. Lakin işıqlı tərəfi də var. Bu əlavə addımlar kəmərin işlədiyi yerlərdə yerli təhlükəsizlik tələbləri və ətraf mühit qaydalarına uyğunluğunu təmin edir.

Kərəzi Boru Kəməri Təzyiq Texnologiyasında Tendensiyalar və Gələcək İnkişaflar

Kəmər istismarçıları enerji tələbatını ödəmək və səmərəliliyi artırmaq üçün ənənəvi hədləri geridə qoyurlar. İnnovasiyalar təzyiq tutumunu artırmağa və növbəti nəsil materialların hazırlanmasına yönəlib.

Boru Kəməri Səmərəliliyini və Ötürmə Həcmini Artırmaq Üçün Təzyiq Reytinqinin Yüksəldilməsi

Bu günə qədər kəmərlər təxminən 1500-dən 2000 psi-ya qədər işləyir, bu da 2010-cu illərin çox hissəsində müşahidə olunan 500-dən 1500 psi səviyyəsinin çox uzağındadır. Maraqlı bir məqam da ondan ibarətdir ki, eyni boru ölçüsündən istifadə edərək axın təxminən 18-22 faiz artırıla bilib. Yüksək təzyiq operatorların materialları mərkəzi emal zavodlarına köçürməzdən əvvəl daha uzaq məsafələrə göndərməsinə imkan verir. Boru materialları ilə bağlı son araşdırmalar da olduqca aydın nəticələr göstərdi. Mühəndislər borunun ümumi diametrinə nisbətən divar qalınlığını düzgün hesablayarsa, X80 və X100 kimi polad dərəcələri artırılmış təzyiq şəraitində də tamamilə dayanıqlı olur. Keçən il və ya son bir il ərzində dərc olunan bir neçə materialşünaslıq elmi məqalələri bu fakta təsdiqdir.

Yüksək İş Təzyiqi üçün Boru Materialları və Dizaynında İnkişaf

Boru kəməri tikintisini dəyişdirən üç texnoloji irəliləyiş:

• Yüksək Entropiyalı Ərintilər : Hidrogen embrittlementa qarşı müqaviməti 40% yaxşılaşdıran eksperimental xrom-nikel-kobalt qarışıqları
• Kompozitlə gücləndirilmiş qaynaqlar : Gərginlik koncentrasiyası riskini 31% azaldan şüşə lifli materiallar
• Ağıllı Qalınlıq Xəritəsi : İstehsal zamanı divar qalınlığını dinamik olaraq tənzimləyən süni intellekt sistemləri

Bu innovasiyalar hidrogen daşınması sınaqlarında təhlükəsizlik qorunmaqla 2500 psi-dən artıq təzyiqləri təmin edən sınaq kəmərlərinə imkan verib, dekarbonizasiya məqsədlərini dəstəkləyir.

SSS

1. Təbii qaz kəmərlərinin standart iş təzyiq aralığı nədir?
Təbii qaz kəmərlərinin standart iş təzyiq aralığı adətən 500 ilə 1500 psi arasında dəyişir. Bu aralıq enerji daşınma səmərəliliyi və təmir xərcləri arasında balans yaratmaq üçün seçilir.

2. X70 və X80 kimi yüksək möhkəmlikli polad növləri kəmərlərdə niyə istifadə olunur?
Yüksək möhkəmlikli polad markaları olan X70 və X80 işlədilir, çünki onlar yüksək təzyiqləri də davam gətirə bilir və performansı qurban etmədən daha nazik divarlı kəmərlərə imkan verir ki, bu da kəmər xəttinin yüksək təzyiq altında bütövlüyünü saxlamağa kömək edir.

3. Temperatur kəmər xəttinin bütövlüyünə necə təsir edir?
Temperaturun dəyişməsi kəmər xətlərinin material xarakteristikalarını dəyişə bilər. Çox soyuq və ya isti temperaturlar kəmərin qırılganlığını təsir edə bilər və ya gərginlik korroziya çatlamasını sürətləndirə bilər, bütövlüyün ümumi səviyyəsinə təsir edər.

4. Kəmər xəttinin materiallarında müasir innovasiyalar hansılardır?
Müasir innovasiyalar yüksək entropiyalı ərintilər, kompozitlə gücləndirilmiş dikişlər və ağıllı qalınlıq xəritəsi daxildir ki, hamısı təzyiq tutumunu artırmaq və kəmər xəttinin təhlükəsizliyini yaxşılaşdırmağı nəzərdə tutur.

5. Kəmər xəttinin tikintisi və təhlükəsizliyini tənzimləyən əsas standartlar hansılardır?
ASME B31.8 standartı və API 5L standartı kəmər xəttinin tikintisi, təhlükəsizlik yoxlamaları və material tələbləri ilə bağlı əsas qaydalardır.