Титановые сплавы для освоения месторождений нефти и газа на шельфе

Основным потребителем российского титана является зарубежное авиа-и двигателестроение, однако есть тенденция увеличения спроса со стороны предприятий других отраслей промышленности.
Энергетика, прежде всего атомная – в настоящее время достаточно крупный потребитель титановых сплавов,которые используются главным образом в теплообменных системах, особеннона атомных электростанциях, работающихсморской водой,втом числе создаваемыхвнастоящее время мобильных атомных энергетических установках.
Уникальные актикоррозийные свойства титановых сплавов используются в химической промышленности, которая является стабильным и постоянно увеличивающимся рынком сбыта Корпорации.
Добыча энергоносителей (нефти, газа, газоконденсата) в последние годы смещаетсявсторону морского шельфа.Титановые сплавы – это практически идеальныйконструкционный материал для морских буровыхидобывающих платформ, райзеров,трубопроводных систем, поскольку титаниего сплавы имеют абсолютную коррозионную стойкость в морской воде.
Свойства титана
На сегодняшний день тысячи тонн титана эксплуатируются ватомной энергетике,всудовыхиназемных объектах,вопреснительных системах,в сфере морского нефте-игазопромысла. Столь широкое применение этого материала обусловлено рядом его уникальных свойств:
1. Прочностные и коррозионные свойства. Титан по прочностным характеристикам аналогичен традиционным конструкционным сталям, но при этом на 45% легче. Покоррозионной устойчивости титан превосходит многие широко применяемыеконструкционные стали.
2. Эксплуатация при низких температурах. Титаниего сплавы характеризуются низкой температурой перехода от пластичного поведения к хрупкому и отличаются благоприятными уровнями вязкости разрушения даже при температурах ниже нуля градусов, и все титановые сплавы являются механически надежными при низких температурах как минимум вплоть до -100°С.
3. Наводораживание. Поглощение водорода и результирующее охрупчивание является ообщепризнанной опасностью для многих металлов в условиях их применения в морском нефте- и газопромысле. Оксидная пленка на титане обычно служит отличной преградой для водорода. Существуют условия, при которых возникает проблема наводораживания титана, однако этого можно избежать при правильном подходе к проектированию.
4. Сопротивление эрозии и кавитации. Спомощью титана можно легкообеспечивать перемещение морской воды, текущей со скоростью вплоть до 30 м/сек. Присутствие абразивных частиц в воде обуславливает снижение максимально допустимой скорости, но любой титановый сплав будет по своим рабочим характеристикам превосходить большинство других материаловвтех условиях,прикоторыхегооксидная пленка вслучае ее повреждения будет автоматически восстанавливаться благодаря эффекту самозалечивания. В тех случаях, когда имеются насосы достаточной мощности, скорости потокавсистеме титановых труб можнобезопасно увеличивать, тем самым позволяя проектировать трубопроводыструбами меньшего диаметра и меньшими радиусами загиба нитки. Выгодными последствиями использования титана являются экономия веса, пространства и затрат. В случае с титаном никакой защиты от эрозии на входе или выходе из трубопроводаиливместах загиба нитки трубопроводане требуется.
5. Подходы к оценке затрат проекта. Не следует планировать бюджет для проекта титанового оборудования, исходя из стоимости по весу, особенно по весу сталиилимедных сплавов. Например, настальных трубопроводах закладывается припуск на коррозию в размере 6 мм на сторону, учитывая при этом разницу в удельном весе титана и стали, томасса1п.м.трубы на Ду 200 из титана составит 12,2 кг, а из стали 09Г2С51,78 кг.Если к этому добавить экономию на эксплуатационных затратах за счет малого веса титановой конструкции и гарантированного длительного срока эксплуатации, то преимущества титана очевидны.
Титановые сплавы в атомноЙ энергетике
Все более активно титан применяется в качестве конструкционного материала для строящихся объектов российской атомной энергетики: для изготовления конденсаторов и рабочих лопаток паровыхтурбин, теплообменного оборудования.
Титан обеспечивает гарантированный ресурс работы на период до 60 лет, что сопоставимо сз акладываемым ресурсом ядерного реактора. Подобное оборудование уже поставлено на Ростовскую АЭС,Белоярскую АЭС и запланировано на строящиеся блоки Нововоронежской и Ленинградской АЭС.Основным поставщиком тонкостенных сварныхт труб для этих объектов является ОАО Корпорация ВСМПО-АВИСМА. Предприятие поставляет штампованную заготовку опаткипаровой турбины длиной 1200 мм, тонкостенные сварные трубы с толщиной стенки от 0,45 мм до 1,24 мм как по российским,так и по американским и европейским стандартам. Для российских атомных объектов поставка труб осуществляется по техническим условиям, согласованным с Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору.
Титан для добычи нефти и газа на шельфе
Титан – незаменимый материал для строительства установок опреснения морской воды, в сооружении морских платформ для разведки месторождений, добычи нефти и природного газа на шельфе. Процесс освоения нефтедобычи на морском шельфе, несмотря насложные природные условия, представляет особый интерес для российских нефтяников.
В настоящий момент реализуются работы на Каспийском шельфе, интенсивно идут работы на объекте «Сахалин-2» – введен в эксплуатацию завод по производству СПГ. Практически закончены работы по переоснащению плавучей буровой станции для месторождения Приразломное. Смещены сроки реализации проекта освоения Штокмановского месторождения, нов озможно эта отсрочка позволит еще раз проверить конструкторские решения, т.к.ошибка на стадии проектирования является наиболее дорогой.
Дальнейшие прогнозы по шельфовой добыче достаточно оптимистичны: применение титанавэтой области будет расти вследствие запланированного перемещения промысла на более глубокие участки шельфа. Так, газоконденсатное месторождение Штокмановское в Баренцовом море находится на глубине от 280 до 380 м, а пласты с газовым конденсатом находятся на глубине от 1800 до 2300 м. В связис этим основные принципы проектирования и строительства морских установок, выбор материалов для морского применения при бурении в тяжелых геологических условиях становятся сегодня основополагающим вопросом в первую очередь для генерального заказчика как эксплуатирующей организации. Морское применение титановых сплавов перспективно для следующих систем и оборудования для освоения нефтегазовых месторождений на шельфе: глубоководные бурильные райзеры; обсадные трубы; добывающие райзеры; насосы и системы забортной, питьевой, буровой и попутной воды; трубопроводы циркуляционной системы технологических растворов; сепараторы жидкостные, теплообменное оборудование различного назначения; сосуды высокого давления; высокопрочные гибкие растяжки для фиксации платформы.
ВСМПО-АВИСМА для российских проектов
Корпорация ВСМПО-АВИСМА участвовала в крупнейших нефте-игазодобывающих проектах страны: переоснащение буровой плавучей станции «Приразломная» и строительство нефтедобывающего объекта «Обский-1» (титан применяется для подогревателя флюидаструбным пучком).
Для проекта морской ледостойкой стационарной платформы (МЛСП) «Приразломная» Корпорация поставила под проект около 180 т титана, из них порядка 120т – оборудование и элементы трубопроводов.
При строительстве буровых платформ наибольшая доля титана задействована в организации трубопроводных систем различного назначения. Корпорация может полностью обеспечить весь ассортамент труб, необходимый для этих целей. Трубное производство ВСМПО оснащено мощным комплексом оборудования: гидравлическими прессами (усилием 20000, 12500, 3500 т) для производства труб из алюминиевых сплавов, гидравлическими прессами (усилием 3150 и 660т) для производства труб и трубных заготовок, станом поперечно-винтовой прокатки ПВП 40-80 для производства горячекатаных труб, станом холодной прокатки труб ХПТиХПТР, волочильным станом, трубосварочным станом,атакже современными средствами ультразвукового контроля, токовихревогоконтроля, гидро-и пневматическими испытательными стендами.