Quais são as vantagens de aplicação dos tubos de aço inoxidável LNG na indústria de petróleo e gás?

Quais são as vantagens de aplicação dos tubos de aço inoxidável LNG na indústria do petróleo e do gás? 

No sistema LNG da indústria do petróleo e do gás, as vantagens de aplicação dos tubos de aço inoxidável (como os modelos 304, 316L, etc.) giram principalmente em torno de três demandas principais: tolerância a baixas temperaturas, resistência à corrosão e estabilidade estrutural. Especificamente, podem ser classificadas nas seguintes cinco categorias: 

1. Excelentes propriedades mecânicas a baixas temperaturas, adequadas para as condições de ultra-baixa temperatura do LNG

A temperatura de armazenamento e transporte do LNG é de -162℃. Tubos metálicos comuns (como o aço carbono) experimentarão "embritecimento a baixa temperatura" (uma queda brusca na tenacidade ao impacto e fácil fratura) a essa temperatura, enquanto os tubos de aço inoxidável resolveram esse problema através do projeto dos componentes (contendo cromo e níquel): 

Alta tenacidade a baixa temperatura: O aço inoxidável 304/316L ainda pode manter boa tenacidade ao impacto (≥27J) a -196℃ (temperatura do nitrogênio líquido), sem risco de embritecimento, e pode suportar o impacto e a vibração a baixa temperatura durante o transporte do LNG.

Boa estabilidade de encolhimento em baixa temperatura: O coeficiente de expansão linear é relativamente baixo (cerca de 16,5×10⁻⁶/℃), e o encolhimento é uniforme em baixas temperaturas. Com um projeto de suporte razoável (como suportes deslizantes), pode evitar rachaduras no tubo ou vazamento na interface causados por tensão devido a mudanças repentinas de temperatura. 

2. Forte resistência à corrosão, adequado para múltiplos meios e ambientes complexos

Na indústria de petróleo e gás, os sistemas de GNL geralmente entram em contato com umidade, sal (plataformas costeiras/offshore) e traços de gases ácidos (como H₂S, CO₂). A vantagem da resistência à corrosão dos tubos de aço inoxidável é significativa: 

Resistência à corrosão eletroquímica: O elemento cromo forma um denso filme de óxido Cr₂O₃ na superfície do tubo, que pode impedir a água, o sal e outras substâncias de entrarem em contato com o material base, evitando a comum "corrosão úmida em baixa temperatura" do aço carbono (como a ferrugem causada pela umidade transportada pelo gás de evaporação do GNL);

Resistência à erosão por meios químicos: O aço inoxidável 316L, devido à adição de molibdênio (Mo), tem resistência ainda melhor ao Cl⁻ (como o sal em ambientes costeiros) e ao H₂S, tornando-o adequado para cenários difíceis, como estações de recebimento de GNL offshore e dutos submarinos de GNL;

Resistência à influência do próprio meio GNL: O GNL (principalmente composto de metano) não tem efeito de dissolução ou erosão no aço inoxidável, e a parede interna do tubo é lisa, tornando-o menos propenso a adsorver impurezas, evitando assim o bloqueio ou a contaminação causados pela reação entre o meio e o tubo. 

3. Excelente resistência estrutural e desempenho de vedação garantem a segurança do sistema. O sistema de GNL tem requisitos extremamente altos para a resistência à pressão e o desempenho de vedação dos tubos (vazamentos podem causar riscos como explosão e congelamento), e os tubos de aço inoxidável têm vantagens naturais no desempenho estrutural: 

Alta resistência e resistência à pressão: À temperatura ambiente, a resistência à tração é ≥515MPa e a resistência à fluência é ≥205MPa, o que pode atender aos requisitos de alta pressão do transporte de GNL (por exemplo, a pressão dos dutos de longa distância geralmente é de 1,6~10MPa); a resistência aumenta ainda mais em baixas temperaturas e não causará deformação plástica devido a flutuações de pressão.

Excelente desempenho de soldagem: Após a soldagem com processos como soldagem a arco de argônio (TIG), a solda pode recuperar a tenacidade por meio de tratamento de solução sólida, evitando a fragilização na zona afetada pelo calor da soldagem, e a solda tem boa performance de vedação, com uma taxa de vazamento muito mais baixa do que a de dutos de aço carbono (a taxa de vazamento de dutos de aço inoxidável geralmente é ≤1×10⁻⁹Pa・m³/s).

Parede interna lisa e baixa resistência ao escoamento: A rugosidade da parede interna dos dutos de aço inoxidável é ≤0,8μm, muito mais baixa do que a do aço carbono (≥3,2μm), o que pode reduzir a resistência ao atrito durante o transporte de GNL, diminuir o consumo de energia no transporte e evitar que o acúmulo de impurezas na parede do duto cause congelamento local ou bloqueio. 

4. Longa vida útil e redução dos custos do ciclo de vida

Instalações de GNL na indústria de petróleo e gás, como terminais de recebimento, tanques de armazenamento e dutos de longa distância, geralmente são projetadas para operação a longo prazo (vida útil projetada ≥ 20 anos). A longa vida útil dos dutos de aço inoxidável pode reduzir significativamente os custos de manutenção e operação: 

Resistência climática forte: Quando instalado ao ar livre ou underground, pode resistir ao vento, à chuva e à corrosão do solo (sem a necessidade de manutenção frequente de revestimento anticorrosivo), com uma vida útil de 30 a 50 anos, que é 2 a 3 vezes a dos tubos de aço carbono (cerca de 10 a 15 anos);

Baixo requisito de manutenção: Diferentemente do aço carbono, não é necessário pintar regularmente tinta anticorrosiva ou proteção catódica. Apenas é necessário inspecionar regularmente a camada de isolamento e as soldas, reduzindo o trabalho de operação e manutenção em mais de 50%;

Alta reciclabilidade: O aço inoxidável é um material reciclável. Depois de o equipamento ser desativado, os tubos podem ser reciclados e reutilizados, atendendo às necessidades de desenvolvimento verde da indústria.

5. Especializado para as exigências únicas dos sistemas LNG, com forte compatibilidade

O sistema LNG envolve várias etapas, como armazenamento em baixa temperatura, transporte e vaporização. A compatibilidade dos tubos de aço inoxidável pode atender às demandas de vários cenários:

Adação a mudanças repentinas de temperatura: É capaz de resistir a variações rápidas de temperatura da temperatura ambiente (durante a instalação / manutenção) até -162℃ (em operação), com uma taxa de resfriamento de até 5~10℃/min durante a substituição em estado frio, sem rachaduras devido à dilatação e contração térmicas.

Compatibilidade com vários acessórios: Tem alta consistência de material com válvulas de aço inoxidável, flange, filtros e outros acessórios, evitando a corrosão galvânica causada pelo contato entre metais diferentes e garantindo uma vedação de conexão mais confiável.

Vantagem de leveza: Em comparação com tubos de aço carbono da mesma especificação, os tubos de aço inoxidável (especialmente os tubos de parede fina) são mais leves (por exemplo, um tubo DN100, o aço inoxidável 304 é cerca de 15% mais leve do que o aço carbono), reduzindo a carga sobre os suportes e diminuindo a dificuldade e o custo da instalação em alturas ou no mar.