Leitungsrohre, Stähle
Vorteile: Hohe Festigkeit, Gewicht und Materialeinsparung
Typische Anwendung: Rohre mit großem Durchmesser für den Transport von Öl und Gas
Wirkung von Molybdän: Verhindert die Perlitbildung nach dem Endwalzen und sorgt so für eine gute Kombination aus Festigkeit und Tieftemperaturbeständigkeit
Seit mehr als fünfzig Jahren sind Rohre aus Stahl mit großem Durchmesser die wirtschaftlichste und effizienteste Art, Erdgas und Erdöl über große Entfernungen zu transportieren. Der Durchmesser dieser großen Rohre reicht von 20″ bis 56″ (51 cm bis 142 cm), typischerweise variiert er jedoch von 24″ bis 48″ (61 cm bis 122 cm).
Da der weltweite Energiebedarf steigt und neue Gasfelder an immer schwierigeren und abgelegeneren Standorten entdeckt werden, bestimmt der Bedarf an größerer Transportkapazität und erhöhter Pipeline-Sicherheit die endgültigen Designspezifikationen und -kosten. Schnell wachsende Volkswirtschaften wie China, Brasilien und Indien haben die Pipeline-Nachfrage weiter angekurbelt.
Die Nachfrage nach Rohren mit großem Durchmesser übersteigt das verfügbare Angebot in traditionellen Produktionskanälen, die Grobblech in UOE-Rohren (U-forming O-forming E-xpansion) verwenden, was zu Engpässen im Prozess führt. Daher hat die Bedeutung von aus Warmbändern hergestellten Spiralrohren mit großem Durchmesser und großem Kaliber deutlich zugenommen.
Die Verwendung von hochfestem niedriglegiertem Stahl (HSLA) wurde in den 1970er Jahren mit der Einführung des thermomechanischen Walzverfahrens etabliert, bei dem eine Mikrolegierung mit Niob (Nb) und Vanadium (V) kombiniert wurde. und/oder Titan (Ti), was eine höhere Festigkeitsleistung ermöglicht. Hochfester Stahl kann ohne aufwändige zusätzliche Wärmebehandlungsprozesse hergestellt werden. Typischerweise basierten diese frühen Rohrstähle der HSLA-Serie auf Perlit-Ferrit-Mikrostrukturen, um Rohrstähle bis zu X65 (Mindeststreckgrenze von 65 ksi) herzustellen.
Im Laufe der Zeit führte der Bedarf an Rohren mit höherer Festigkeit in den 1970er und frühen 1980er Jahren zu umfangreichen Forschungsarbeiten zur Entwicklung einer Festigkeit von X70 oder mehr unter Verwendung von Stahlkonstruktionen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, von denen viele das Molybdän-Niob-Legierungskonzept verwenden. Mit der Einführung neuer Prozesstechnologien wie der beschleunigten Abkühlung wurde es jedoch möglich, höhere Festigkeiten mit viel schlankeren Legierungsdesigns zu entwickeln.
Wenn Walzwerke jedoch nicht in der Lage sind, die erforderlichen Abkühlgeschwindigkeiten auf dem Auslauftisch aufzubringen, oder nicht einmal über die erforderliche Ausrüstung für die beschleunigte Abkühlung verfügen, besteht die einzig praktikable Lösung in der gezielten Zugabe von Legierungselementen, um die gewünschten Stahleigenschaften zu erzielen . Da X70 zum Arbeitspferd moderner Pipeline-Projekte wird und spiralförmige Leitungsrohre immer beliebter werden, ist die Nachfrage nach kostengünstigen dicken Blechen und warmgewalzten Coils, die sowohl in Steckelwalzwerken als auch in konventionellen Warmbandwalzwerken hergestellt werden, in den letzten Jahren erheblich gestiegen Jahre.
In jüngerer Zeit wurden in China die ersten Großprojekte mit X80-Material für Langstreckenrohre mit großem Durchmesser realisiert. Viele der Mühlen, die diese Projekte beliefern, verwenden Legierungskonzepte mit Molybdänzusätzen, die auf metallurgischen Entwicklungen aus den 1970er Jahren basieren. Auch für leichtere Rohre mittlerer Durchmesser haben sich Legierungskonstruktionen auf Molybdänbasis bewährt. Die treibende Kraft dabei ist eine effiziente Rohrinstallation und eine hohe Betriebssicherheit.
Seit der Kommerzialisierung ist der Betriebsdruck von Gaspipelines von 10 auf 120 bar gestiegen. Mit der Entwicklung des Typs X120 kann der Betriebsdruck weiter auf 150 bar erhöht werden. Steigende Drücke erfordern den Einsatz von Stahlrohren mit dickerer Wandstärke und/oder höherer Festigkeit. Da die gesamten Materialkosten bei einem Onshore-Projekt mehr als 30 % der gesamten Pipelinekosten ausmachen können, kann die Reduzierung der verwendeten Stahlmenge durch höhere Festigkeit zu erheblichen Einsparungen führen.