Ống thép Q420 và lý do cần thiết kế chống ăn mòn
Q420 là loại thép kết cấu cường độ cao hợp kim thấp tính bằng GB/T 1591, được cung cấp cường độ chảy tối thiểu 420 MPa và có bổ sung hợp kim vi mô niobium, vanadi, titan hoặc nhôm. Loại tương đương phổ biến gần nhất ở Châu Âu là loại S420 trong EN 10025-2. Thiết kế hợp kim nạc mang lại cho Q420 độ bền cũng khiến nó tiếp xúc hoàn toàn với sự ăn mòn của khí quyển, đất và biển, vì vậy hệ thống phủ và, nếu có, bảo vệ ca-tốt mang lại toàn bộ độ bền cho hệ thống lắp đặt.
Tính ăn mòn được phân loại đầu tiên. ISO 12944-2 xếp môi trường vào loại từ C2 cho các địa điểm trong đất liền có mức độ ô nhiễm thấp cho đến C5-M cho các điều kiện ven biển và ngoài khơi, đồng thời độ dày và hệ thống lớp phủ yêu cầu tuân theo phân loại đó chứ không phải từ chính loại thép.
Hệ thống sơn được sử dụng phổ biến
| Dịch vụ | Hệ thống điển hình | Ghi chú |
|---|---|---|
| Không khí công nghiệp, nhiệm vụ nặng nề | Sơn lót epoxy giàu kẽm, epoxy trung gian oxit sắt mica, sơn phủ polyurethane hoặc fluorocarbon | Tổng độ dày màng khô được chọn từ danh mục ăn mòn ISO 12944 |
| Khu vực biển và giật gân | Nhôm phun nhiệt có lớp phủ kín | Cực dương nhôm hoạt động hy sinh trong phạm vi nhiệt độ rộng |
| Đường ống chôn | Polyetylen ba lớp theo GB/T 23257 hoặc ISO 21809-1 hoặc epoxy liên kết nóng chảy theo ISO 21809-2 | Được lựa chọn cùng với bảo vệ cathode |
| Lớp phủ cửa hàng tiết kiệm | Epoxy hai thành phần với tổng độ dày giảm | Chỉ thích hợp cho dịch vụ C3 có mái che |
| Khu vực có tác động cao | Chất đàn hồi polyurea có độ dày rộng | Được sử dụng tại các điểm giao cắt, uốn cong và xử lý các điểm tiếp xúc |
Thông số thiết kế bảo vệ cathode
Thép phủ được bảo vệ khi cấu trúc đối với điện thế điện phân đạt khoảng âm 0,85 V so với điện cực tham chiếu đồng sunfat đồng, với giới hạn âm hơn được áp dụng khi có đất kỵ khí hoặc vi khuẩn khử sunfat. Trên đường ống chôn Q420, cực dương hợp kim nhôm thường được chọn cho nước biển hoặc nước lợ và cực dương magiê cho đất điện trở. Mật độ dòng điện thiết kế tuân theo vùng tiếp xúc, ở vùng thủy triều và vùng thủy triều cao hơn nhiều so với ở các vị trí đất khô hoặc ngập nước liên tục. Tuổi thọ của thiết kế bảo vệ thường phù hợp với tuổi thọ của lớp phủ để cả hai thành phần đều được thay mới trong cùng một lần can thiệp.
Quy trình bảo trì ở dịch vụ ven biển
Kiểm tra trực quan hàng năm về hư hỏng lớp phủ, đặc biệt chú ý đến các phần chuyển tiếp vùng bắn nước, các giá đỡ và các mối nối tại hiện trường.
Đo độ dày màng phủ khô và kiểm tra độ bám dính theo các khoảng thời gian cố định, theo các phương pháp trong ISO 2178 và ISO 4624.
Thử nghiệm tia lửa điện hoặc tia lửa tại các khu vực được sửa chữa trước khi lấp lại hoặc ngâm nước để xác nhận tính liên tục của lớp phủ.
Các miếng đệm cách điện và bộ mặt bích tại các mối nối bu-lông được thay thế khi xuống cấp để dòng bảo vệ ca-tốt không bị tiêu hao.
Độ dày của tường được ghi lại định kỳ bằng máy đo siêu âm để xây dựng lịch sử tốc độ ăn mòn, với kế hoạch gia cố hoặc thay thế cục bộ khi phát hiện thấy vết rỗ sâu.
Những cân nhắc về ăn mòn ứng suất và hàn
Dịch vụ hàn hydro sunfua ướt được điều chỉnh bởi giới hạn áp suất riêng phần của ISO 15156, giới hạn này hạn chế cả độ cứng của thép và quy trình hàn. Đối với Q420, nhiệt đầu vào và tốc độ làm mát phải nằm trong quy trình hàn đủ tiêu chuẩn và xử lý nhiệt sau hàn chỉ được áp dụng khi quy trình đủ tiêu chuẩn yêu cầu, vì việc xử lý quá mức có thể làm mềm vùng bị ảnh hưởng bởi hợp kim vi mô. Ứng suất kéo dư trên bề mặt được giảm xuống bằng cách mài mòn có kiểm soát hoặc bằng cách mài cục bộ các chân mối hàn, giúp loại bỏ bộ dẫn động cơ học gây ra vết nứt trong môi trường mang clorua.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Khả năng bảo vệ catốt tối thiểu đối với ống Q420 là bao nhiêu?
Khoảng âm 0,85 V so với điện cực tham chiếu đồng sunfat đồng dành cho đất hiếu khí và nước tự nhiên, với tiêu chí âm hơn được áp dụng trong điều kiện kỵ khí. Tiêu chí thiết kế được nêu trong GB/T 21448 và ISO 15589.
Hỏi: Chỉ riêng lớp phủ epoxy có thể bảo vệ đường ống Q420 bị chôn vùi không?
Chỉ có lớp phủ để lại các khu vực trống ở các mối nối ngoài hiện trường và các phần hở của lớp phủ có thể bị tấn công tập trung. Do đó, các đường ống chôn thường được chỉ định bằng một lớp phủ cộng với bảo vệ catốt và lớp phủ này là lớp chắn chính.
Hỏi: Lớp phủ nào phù hợp với cấu trúc Q420 ven biển?
Hệ thống kết cấu cao được chọn theo danh mục ISO 12944 C5-M hoặc nhôm được phun nhiệt với chất bịt kín yêu cầu tuổi thọ lâu dài. Lớp phủ ngoài phải chống lại sự tiếp xúc với tia cực tím và lắng đọng clorua.
Hỏi: Cấu trúc Q420 nên được kiểm tra thường xuyên như thế nào?
Tình trạng lớp phủ được kiểm tra hàng năm trong môi trường khắc nghiệt. Kiểm tra độ bám dính và khảo sát độ dày chi tiết thường được thực hiện trong khoảng thời gian 5 năm, với việc đo độ dày thành siêu âm được lặp lại trong một chu kỳ ngắn hơn.
Hỏi: Có cần xử lý nhiệt sau hàn sau khi hàn Q420 không?
Không phải như một quy tắc chung. Các mối hàn Q420 thường được để ở tình trạng như hàn khi quy trình đủ điều kiện kiểm soát nhiệt lượng đầu vào và tốc độ làm mát. Giảm căng thẳng chỉ được áp dụng khi quy trình hoặc quy tắc hiện hành yêu cầu.
