ASTM A312 TP304N Geschweißtes Edelstahlrohr: Fertigungsmöglichkeiten und Produktspezifikationen

Land:Brasilien (Campos-Becken, vor der Küste von Rio de Janeiro)
Standard & Güteklasse:ASTM A312 TP304N (geschweißt)
Abmessungen & Menge:

• Außendurchmesser 219,1 mm (8 Zoll) × Wandstärke 10S (3,76 mm Wandstärke) – 1200 Meter (ca. 28 Tonnen) – EFW-Verfahren
• Außendurchmesser 168,3 mm (6 Zoll) × Wandstärke 10S (3,40 mm Wandstärke) – 1800 Meter (ca. 22 Tonnen) – ERW-Verfahren
• Außendurchmesser 114,3 mm (4 Zoll) × Wandstärke 10S (3,05 mm Wandstärke) – 2.500 Meter (ca. 20 Tonnen) – ERW-Verfahren
• Außendurchmesser 60,3 mm (2″) × Wandstärke 10S (2,77 mm Wandstärke) – 3.000 Meter (ca. 12 Tonnen) – ERW-Verfahren
• Außendurchmesser 406,4 mm (16″) × Wandstärke Schedule 10S (4,78 mm Wandstärke) – 300 Meter (ca. 12 Tonnen) – EFW-Verfahren (Stahlstützen)

Gesamt:8.800 Meter (8,8 km), ca. 94 Tonnen

Spezifikationen:ASTM A312 TP304N, lösungsgeglüht und gebeizt, abgeschrägte Enden. Hydrostatische Prüfung. 100 % Ultraschallprüfung für EFW-Rohre, Wirbelstromprüfung für ERW. PMI an jedem Rohr. Zugprüfung (Streckgrenze ≥ 275 MPa, erreicht 310–340 MPa; Zugfestigkeit ≥ 550 MPa, erreicht 580–620 MPa). Kerbschlagprüfung nach Charpy bei -20 °C (min. 27 J, erreicht 100–150 J). Prüfung auf interkristalline Korrosion nach ASTM A262 Practice E (bestanden). Fremdprüfung durch DNV Brasilien.

Anwendung:Prozessleitungen und Tragkonstruktionen für eine Offshore-Produktionsplattform im Campos-Becken. Die Prozessleitungen transportieren Produktionswasser und Niederdruckgas mit niedrigem Chloridgehalt (aufbereitetes Produktionswasser) bei 50–80 °C. Die Tragkonstruktionen dienen der Aufnahme von Anlagengestellen und Rohrbrücken. Um die Lebensdauer der Plattform zu verlängern (aufgrund von Materialermüdung), war eine Gewichtsreduzierung erforderlich. TP304N wurde aufgrund seiner um 35 % höheren Streckgrenze ausgewählt, wodurch dünnere Wandstärken (Schedule 10S statt Schedule 40S) sowohl für die Rohrleitungen als auch für die Tragkonstruktionen möglich sind.

Technischer Kontext:Die Plattform war ursprünglich für Rohrleitungen aus Edelstahl 304 ausgelegt. Durch die Umrüstung auf TP304N und die Reduzierung der Wandstärke von Schedule 40S (4,55–8,18 mm) auf Schedule 10S (2,77–4,78 mm) erreichte das Ingenieurteam eine Gewichtsreduzierung von 45 % bei den Rohrleitungen und 30 % bei den Tragkonstruktionen – eine Gesamtersparnis von 35 Tonnen (27 % des ursprünglichen Gewichts). Dadurch konnte die Plattform innerhalb des vorgegebenen Gewichtsrahmens für die Oberseite bleiben.

Technische Herausforderungen und Lösungen:

• Gewichtsreduzierung ohne Beeinträchtigung der DruckfestigkeitDie höhere Streckgrenze von TP304N ermöglichte dünnere Wandstärken gemäß ASME B31.3. Bei 8″-Rohren wurde Schedule 40S (8,18 mm) durch Schedule 10S (3,76 mm) ersetzt, wodurch das Gewicht um 54 % reduziert wurde. Womic lieferte die Maßzertifizierung und die Druckprüfberichte. Die hydrostatische Prüfung bei 3,0 MPa wurde bestanden (Auslegungsdruck 1,8 MPa, Prüfdruck 2,7 MPa).
• Schweißgutfestigkeitsanpassung– Das Schweißgut von ERW- und EFW-Schweißnähten muss die gleiche Festigkeit wie das Grundmaterial aufweisen. Womic optimierte die ERW-Parameter, um einen Wirkungsgrad der Schweißnaht von 95 % zu erreichen (Zugfestigkeit 560 MPa gegenüber 590 MPa beim Grundmaterial). EFW-Schweißungen mit ER308-Zusatzwerkstoff erreichten einen Wirkungsgrad von 100 %. Alle Zugversuche wurden bestanden.
• Korrosionsbeständigkeit bei reduzierter WandstärkeDünnere Wände bieten weniger Korrosionsspielraum. Das geförderte Wasser ist chloridarm (< 50 ppm) mit einem pH-Wert von 6,5–7,5, daher ist die Korrosionsrate gering. TP304N weist aufgrund des Stickstoffgehalts eine etwas bessere Lochfraßbeständigkeit als 304 auf. Womic führte einen Lochfraßtest nach ASTM G48 (24 h bei 22 °C) durch – kein Lochfraß. Vom Kunden akzeptiert.
• Tragwerksplanung mit TP304NDie 16″-Stützen wurden mit Stahlblechen nach Schedule 10S (4,78 mm) anstelle von Schedule 40S (9,53 mm) ausgeführt. Finite-Elemente-Analysen (FEA) bestätigten, dass die dünnere Wandstärke in Kombination mit der höheren Streckgrenze von TP304N die gleiche Tragfähigkeit gewährleistet. Womic gab eine Geradheitstoleranz von ≤ 0,15 % für die Stabilität der Stützen an.
• Feldschweißverfahren für TP304NDas Wartungsteam der Plattform musste während der Installation die Rohrleitungen modifizieren. Womic lieferte die Schweißanweisung (WPS) für das WIG-Schweißen mit ER308-Zusatzwerkstoff, einer Wärmeeinbringung von ≤ 1,8 kJ/mm und einer Zwischenlagentemperatur von ≤ 150 °C. 20 Schweißproben bestanden die Röntgenprüfung (RT), die Eindringprüfung (PT) und die Zugprüfung.
• Logistik für das Campos-BeckenDie Rohre wurden von Shanghai nach Rio de Janeiro und anschließend per Versorgungsschiff zur Offshore-Plattform transportiert. DNV führte bei der Verladung eine Inspektion der Rohre durch. Die gesamten 94 Tonnen wurden in zwei Lieferungen innerhalb von fünf Wochen zugestellt.

Ergebnis:Die Rohrleitungen und die Tragkonstruktion der Plattform wurden im zweiten Quartal 2024 installiert. Durch die Gewichtsersparnis von 35 Tonnen konnte die Plattform ihr zulässiges Höchstgewicht ohne zusätzliche strukturelle Verstärkungen einhalten. Nach zwölf Monaten Betrieb zeigten Inspektionen weder Korrosion noch Schweißnahtfehler. Der Betreiber plant, TP304N für zukünftige Plattformmodernisierungen einzusetzen, um das Gewicht weiter zu reduzieren und die Lebensdauer der Anlage zu verlängern. Womic Steel ist nun ein qualifizierter Lieferant für die Edelstahlrohrleitungen dieses Betreibers.

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