تطبيقات الفولاذ في الصناعة البحرية

يتمتع الفولاذ، بما في ذلك الفولاذ المزدوج والفولاذ المزدوج الفائق، بفوائد كبيرة لصناعة النفط والغاز البحرية. بالمقارنة مع المواد الأخرى، فهي تتميز بخفض الوزن ومقاومة التآكل المتزايدة وتكاليف دورة الحياة المعقولة.

صناعة النفط والغاز البحرية

تعد المشاريع البحرية مهمة لإنتاج ومعالجة الهيدروكربونات في جميع أنحاء العالم. العمليات البحرية التي استقرت في أشد البيئات، تشكّل ما يقرب من 30٪ من إنتاج النفط الخام العالمي. ومع ذلك، تتطلب البيئة البحرية المالحة معايير عالية للسلامة وطول العمر لأنظمة التشغيل البحرية. غالبا ما تكون البنى التحتية للتطبيقات البحرية عرضة لكميات كبيرة من الأملاح المنقولة عن طريق المناخ. تتآكل الهياكل الفولاذية الكربونية التقليدية بشكل متكرر وتتطلب صيانة منتظمة.

من ناحية أخرى، يضمن الفولاذ المقاوم للصدأ (المعروف أيضا باسم الفولاذ المقاوم للصدأ) أنه خيار قوي للتطبيقات البحرية الثقيلة. المعدن مقاوم بطبيعته للتآكل، وحتى في البيئات البحرية والساحلية، فإنه يوفر نسبة عالية من الوزن إلى الوزن لتطبيقات البنية التحتية. كما أنه يضمن عمرا طويلا مع مقاومة رائعة للضغط الشديد ودرجات الحرارة المرتفعة. جدير بالذكر أنه باستخدام هذه المنتجات، يمكن زيادة متوسط ​​العمر المتوقع لمزيد من الهياكل البحرية خمس مرات تقريبا مقارنة بالفولاذ الآخر.

تكاليف دورة الحياة

تأكيدا على نمو الحد الأدنى لتكلفة دورة الحياة (LCC) في الهندسة المعمارية والبناء، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ مؤهل للاستخدام في العديد من الصناعات. يؤكد هذا المفهوم على ارتفاع الطلب لتطوير البنية التحتية الجديدة، والتي تعتبر دائمة للغاية ولا تتطلب صيانة واسعة.

يعد خفض الوزن أيضا عاملا رئيسيا عند تركيب الهياكل البحرية. يتبع خفض الوزن التعب والإرهاق المستمر. يسمح استخدام هذا الفولاذ باستغلال أنابيب الحفر والمزيد من معدات الإنتاج والتنقيب عن النفط والغاز.

تطبيقات دور الفولاذ في الصناعة البحرية 

SS 316L   هو درجة رئيسية من الفولاذ الأوستنيتي يستخدم في العديد من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك البحرية. هذه المادة تزيد من المقاومة في درجات الحرارة المرتفعة وتحمي أيضا الهياكل من البيئات شديدة الحموضة. عادة ما تستخدم درجات الأوستنيتي، التي تحتوي على 6٪ من الموليبدينوم، للغطس الدائم في مياه البحر molybdenum.

بسبب السعر العالمي غير المستقر للنيكل في السنوات الأخيرة، حلت درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة محل درجات الأوستنيتي إلى حد كبير. نظرا للتركيب الممتاز للخصائص الميكانيكية ومقاومة الإجهاد للتكسير، تعد الدرجات المزدوجة خيارا جيدا للتطبيقات البحرية. معيار UNS S32205 هو أكثر درجات الفولاذ المزدوج شيوعا المستخدمة في التركيبات البحرية.

أبرز المزايا

بينما أثبتت درجات منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة فعاليتها في التطبيقات الثقيلة، فإن لجيل الجديد من منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين له خصائص مشابهة لمنتجات الفولاذ الأوستنيتي مقاومة التأكل في مياه البحر. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه الدرجات لها خواص ميكانيكية محسنة مقارنة بالدرجات الأخرى، وتتميز هذه الدرجات المزدوجة الفائقة بمستويات أعلى من النيتروجين والكروم والموليبدينوم والنيكل، مما يساعد على تحسين مقاومة التجويف وتآكل الفجوة الموجودة فيها.

بعض معايير UNS S32750  و UNS S32760  والتي تستخدم للتطبيقات العدوانية، على سبيل المثال، المكونات المغمورة. بينما نرى أن هذا الفولاذ هو بديل أفضل للفولاذ الكربوني. من المهم أن نفهم أن اختيار أفضل درجات الفولاذ ضرورية لاحتياجات محددة واقتصادية وتكلفة طويلة الأمد.

التطبيقات البحرية

المكونات تحت الماء: خط الأنابيب والأفران للنفط، أنابيب الصرف الصحي والمياه، ومصاعد منصات البترول، والمبادلات الحرارية للسفن ومحطات الطاقة البحرية، والمعدات الملحقة بهيكل القوارب والسفن.

مكونات هيكل المنصة: المضخات، والرافعات، وصهاريج التخزين، وخزانات العمليات، وبوابات الانفجار، والأنابيب، وحديد التسليح، وصواني الكابلات، والدرج، وألواح المداس، والممرات، ومبردات الزيت والغاز، وفواصل الجاذبية، و…

مكونات سطح القوارب والسفن مثل عيون السطح، وأقواس حبال المرساة، والقيود، الأسوار الساحلية (الأرضية)، والسلالم، وقاعدة المصابيح و…

الخاتمة

توضح دراسة أجراها قسم المعادن وعلوم المواد بجامعة مانشستر / UMSIT، بعنوان “التطورات في استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لأنظمة الأنابيب البحرية”، كيف يساهم استخدام نظام غمر من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي المزدوج في المشاريع البحرية في تقليل وزن وحجم الإعدادت مقارنة بنيكل مع سبيكة 10.90 (Cu-Ni، يتطلب النظام المغمور حدا أدنى من ضغط الفوهة وتدفق المياه.

يستخدم نظام الفولاذ عالي المزدوج عددا أقل من الأنابيب للتحكم في تدفق المياه مقارنة بأنظمة 10.90 Cu-Ni. وبالتالي، يتم تقليل الوزن الجاف لنظام غمر من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي المزدوج بنسبة 15٪.

بالإضافة إلى ذلك، اتضح أنه نظرا للمقاومة أكثر من الفولاذ المزدوج، تم تقليل متطلبات الأنابيب لبدء التشغيل بمقدار 38 ~ reduced. كما يوضح أيضا أن تطبيقات مثل الرشاشات وأنظمة الغمر بالحريق، إذا تم تصنيعها باستخدام هذا الفولاذ، تقلل الوزن بما يصل إلى 20 weight.

تقليل الوزن ومتطلبات الأنابيب في نظام جانبي قياسي يعتبر هذا الفولاذ خيارا فعالا من حيث التكلفة مقارنة بسبيكة 10.90 Cu-Ni . وفقا للدراسة، فإن التكلفة الفعالة لمواد الأنابيب الفولاذية عالية المزدوجة المستخدمة لإنتاج نظام الغمر القياسي ستكون نصف تكلفة استخدام سبيكة 10.90 Cu-Ni.