Material: Selection and Application in Oil and Gas Industry

Một trong những công việc quan trọng nhất trong một dự án dầu khí đó là lựa chọn vật liệu cho kết cấu và các thiết bị liên quan của công trình. Với AE học ngành xây dựng thì giáo trình ở trường tập trung chủ yếu vào vật liệu bê tông cốt thép và vật liệu thép các bon làm việc trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên với ngành công nghiệp dầu khí, môi trường làm việc đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc nghiên cứu và lựa chọn vật liệu với những đặc trưng như có tính ăn mòn cao, yêu cầu cường độ cao, chịu được tải trọng mỏi, nhẹ, dễ gia công chế tạo, v.v.... Nói đến vật liệu chắc là anh em sẽ nghĩ ngay tới ASTM - Tạm dịch là Hiệp hội vật liệu và kiểm tra của Mỹ, là một tổ chức có bộ tiêu chuẩn vật liệu được áp dụng rộng rãi nhất thế giới. Tuy nhiên trong ngành dầu khí không chỉ tiêu chuẩn ASTM được sử dụng mà còn rất nhiều tiêu chuẩn & hướng dẫn thực hành của các tổ chức khác như API, DNV, BS, ISO, NE, ASME cũng được ứng dụng rộng rãi.
Tôi xin được liệt kê một số tiêu chuẩn đang được áp dụng rộng rãi hiện nay trong ngành thiết kế đường ống và kết cấu để anh em ta bàn luận, chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm phục vụ công việc:

API:

1. Specification 2H, “Specification for Carbon Manganese Steel Plate for Offshore Platform Tubular Joints”, 9[SUP]th[/SUP] Edition July 2006, Effective Date February 2007.
2. Specification 2MT1, “Specification for As-Rolled Carbon Manganese Steel Plate with Improved Toughness for Offshore Structures”, 2[SUP]nd[/SUP] Edition September 2001, Effective Date March 2002.
3. Specification 2MT2, “Specification for Rolled Shapes with Improved Toughness”, Effective Date December 2002.
4. Specification 2W, “Specification for Steel Plates for Offshore Structures, Produced by Thermo-Mechanical Control Processing (TMCP)”, 5[SUP]th[/SUP] Edition December 2006, Effective Date June 2007.
5. Specification 2Y, “Specification for Steel Plates, Quenched and Tempered, for Offshore Structures”, 5[SUP]th[/SUP] Edition December 2006, Effective Date June 2007.
6. Specification 5L/ISO 3183:2007, “Specification for Line Pipe”, 44[SUP]th[/SUP] Edition October 2007, Effective Date October 2008, includes Errata 1 2009 and Addendum 1 2009.
7. RP 2Z. “Recommended Practice for Preproduction Qualification for Steel Plates for Offshore Structures”, 5[SUP]th[/SUP] Edition September 2005.

ASTM:

1. A6 / A6M - 09, “Standard Specification for General Requirements for Rolled Structural Steel Bars, Plates, Shapes, and Sheet Piling”, 2009.
2. A36 / A36M - 08, “Standard Specification for Carbon Structural Steel”, 2008.
3. A53 / A53M - 07, “Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot‑Dipped, Zinc‑Coated, Welded and Seamless”, 2007.
4. A106 / A106M - 08, “Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for High Temperature Service”, 2008.
5. A123 / A123M - 09, “Standard Specification for Zinc (Hot‑ Dip Galvanized) Coatings on Iron and Steel Products”, 2009.
6. A153 / A153M - 09, “Standard Specification for Zinc Coatings (Hot‑ Dip) on Iron and Steel Hardware”, 2009.
7. A131 / A131M - 08, “Standard Specification for Structural Steel for Ships”, 2008.
8. A320 / A320M - 08, “Standard Specification for Alloy‑Steel and Stainless Steel Bolting Materials for Low‑Temperature Service”, 2008.
9. A325 - 10, “Standard Specification for Structural Bolts, Steel, Heat Treated, 120/105 ksi Minimum Tensile Strength”, 2010.
10. A333 / A333M - 10, “Standard Specification for Seamless and Welded Steel Pipe for Low‑Temperature Service”, 2010.
11. A370 - 09ae1, “Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products”, 2009.
12. A490 - 10, “Standard Specification for Structural Bolts, Alloy Steel, Heat Treated, 150 ksi Minimum Tensile Strength”, 2010.
13. A500 / A500M - 10, “Standard Specification for Cold-Formed Welded and Seamless Carbon Steel Structural Tubing in Rounds and Shapes”, 2010.
14. A537 / A537M - 08, “Standard Specification for Pressure Vessel Plates, Heat-Treated, Carbon-Manganese-Silicon Steel”, 2008.
15. A572 / A572M - 07, “Standard Specification for High-Strength Low-Alloy Columbium-Vanadium Structural Steel”, 2007.
16. A578 / A578M - 07, “Standard Specification for Straight-Beam Ultrasonic Examination of Plain and Clad Steel Plates for Special Applications”, 2007.
17. A633 / A633M - 01(2006), “Standard Specification for Normalized High‑Strength Low‑Alloy Structural Steel Plates”, 2006.
18. A709 / A709M - 09a, “Standard Specification for Structural Steel for Bridges”, 2009.
19. A992 / A992M - 06a, “Standard Specification for Structural Steel Shapes”, 2006.
20. D395 - 03(2008), “Standard Test Methods for Rubber Property-Compression Set”, 2008
21. D429 - 08, “Standard Test Methods for Rubber Property-Adhesion to Rigid Substrates”, 2008
22. D945 - 06, “Standard Test Methods for Rubber Properties in Compression or Shear (Mechanical Oscillograph)”, 2006.
23. D2240 - 05(2010), “Standard Test Methods for Rubber Property-Durometer Hardness”, 2010.
24. D143 - 09, “Standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber”, 2009.
25. D1037 – 06a, “Standard Test Methods for Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials”, 2006.
    
    Cheers!

 

Bác canlevinh có thể sử dụng nội dung của bài viết này cho việc chọn vật liệu chế tạo hệ thống “Khung thép trong điện sóng biển”.
Mong rằng dự án của bác sẽ khả thi và đem lại nguồn lợi lớn cho đất nước có Rừng vàng biển bạc như Việt Nam
Cheer!

 

Xét một cách tổng thể thì những yếu tố nào ảnh hưởng đến quyết định lựa chọn loại vật liệu cho một cấu kiện / thiết bị? Sau đây là liệt kê ra các yếu tố mà chúng ta cần xem xét khi lựa chọn vật liệu:
1. Tải trọng và điều kiện môi trường ở trạng thái vận hành
2. Các điều kiện cực hạn và bất thường
3. Các điều kiện làm việc đặc biệt có thể xảy ra trong đời sống công trình / thiết bị
4. Nhiệt độ làm việc
5. Mức độ ăn mòn của môi trường bên ngoài và bên trong
6. Chiến lược chống ăn mòn và kiểm soát ăn mòn
7. Tuổi thọ của công trình / thiết bị
8. Khả năng có thể bảo trì trong đời sống công trình / thiết bị
9. Các giới hạn về an toàn môi trường
10. Các quy định của cơ quan quản lý nhà nước liên quan

 

Mình xin bổ xung một số thông tin về đăng kiểm ABS về vật liệu và hàn.

Anh em có thể search ABS Part_2_e-July08(MATERIALS AND WELDING), cái này đã có phiên bản 2012, hoàn toàn tải miễn phí từ ABS.

Trong này nó quy định rất rõ cho các loại giàn/tàu sau

- Rules for Building and Classing Steel Vessels
- Rules for Building and Classing Steel Vessels Under 90 Meters (295 Feet) in Length
- Rules for Building and Classing Steel Vessels for Service on Rivers and Intracoastal Waterways
- Rules for Building and Classing Mobile Offshore Drilling Units
- Rules for Building and Classing Steel Barges
- Guide for Building and Classing High Speed Craft
- Guide for Building and Classing High Speed Naval Craft
- Guide for Building and Classing Liftboats
- Guide for Building and Classing Floating Production Installations

Các thông số vật liệu cần quan tâm

•Composition
•Density
•Yield Strength
•Tensile Strength
•Elasticity
•Toughness

 

Vật liệu thỏa mãn được các tiêu chuẩn/quy phạm, các huynh nêu ở trên thì giá toàn trên trời, thậm chí trong nước còn chưa sản xuất được, toàn nhập khẩu.
Trong khi mục tiêu dự án của bác Cẩn là siêu siêu rẻ, càng nội địa hóa càng tốt mà? :-B

 

Theo tôi trong ngành dầu khí thì cũng phải có phân loại cụ thể ra thì mới áp dụng phương pháp lựa chọn vật liệu phù hợp, đơn cử như sau:
- Đường ống ngầm dưới biển
- Đường ống trên bờ
- Bình áp lực, bồn bể
- Kết cấu hợp kim chịu lực
- Ống công nghệ
...

 

Đúng vậy, ngoài việc lựa chọn áp dụng thì việc chọn loại vật liệu thay thế cũng phức tạp không kém, nhiều lúc chỉ cần sai một ly là đi "một dự án" khe khè.

A em nào rành về nguyên tắc chọn vật liệu thay thế trình bày để anh em cùng học hỏi.