石油化学パイプの選択、設置、メンテナンス

石油化学配管の材質選択とグレード

正しいパイプ材料を選択することは、石油化学配管において最初で最も影響力のある決定です。選択は、流体の化学的性質、温度、圧力、機械的負荷、および予想される耐用年数と一致する必要があります。一般的な炭化水素ラインの場合、〜400°F 未満の温度や腐食代やコーティングが使用される場合は、炭素鋼 (API 5L/ASME SA-106) が一般的です。腐食性サービス用（塩化物、H ₂ S、酸性ガス）、二相ステンレス鋼（UNS S31803/S32205 など）またはスーパー二相ステンレス鋼は、より高い耐孔食性と耐応力腐食性を提供します。オーステナイト系ステンレス鋼 (304L/316L) は、適度な耐食性と溶接性が必要な場合に使用されますが、304L は高温での塩化物応力腐食を受けやすいことに注意してください。ニッケル合金 (インコネル 625/825、400 シリーズなど) は、高温、高腐食環境、およびステンレス鋼では不十分な場合の酸性サービスに使用されます。

材質比較表（代表的な特性と用途）

腐食制御: コーティング、ライニング、陰極防食

安全性と稼働時間の目標を達成するには、外部および内部の腐食を防ぐことが不可欠です。外部保護は通常、プライマー、高ビルドエポキシまたは融着エポキシ (FBE)、および外側の摩耗/トップコートを組み合わせます。断熱システムは、断熱材下の腐食 (CUI) を促進する水トラップを回避するように指定する必要があります。内部腐食制御には、腐食防止剤、炭素鋼の内部ライニング (セメントモルタル、ポリマーライナー)、および防止剤が使用できない場合の耐食性材料の選択が含まれます。

腐食を軽減するための実行可能な対策

• 攻撃的な環境での外部保護には、FBE または多層エポキシを指定します。
• 注入スキッドによって注入された内部腐食防止剤を使用し、防止剤の濃度を監視します。
• 埋設配線には陰極防食（犠牲陽極または印加電流）を実装します。
• デッドレッグを避ける設計。固形物や水が蓄積する可能性のある排水口やピギングポートを設けてください。

溶接、接合、取り付けのベストプラクティス

溶接と接合の品質は、漏れのない動作に直接影響します。 ASME IX に準拠した認定された溶接手順 (WPS/PQR) を使用し、溶接工が正確な材料と接合タイプの認定を受けていることを確認してください。予熱および溶接後熱処理 (PWHT) の要件は、材料と厚さによって指定する必要があります。高合金鋼の場合は、パス間温度を制御し、低水素を使用します。フランジ付きジョイントには、温度、圧力、流体適合性を考慮して選択された適切なガスケット材料 (RTJ、スパイラル巻き、エラストマー) を使用する必要があります。

設置チェックリスト (フィールド)

• 設置前に材料証明書 (MTC) とトレーサビリティを確認してください。
• 配管のストレスを防ぐため、位置合わせとサポートの間隔を確認します。長時間の実行または複雑な負荷に対して CAESAR II 解析を実行します。
• 取り付け中にパイプの端と内部ボアを汚染から保護します (キャップ/プラグ)。
• 溶接の NDE 結果を記録し、完成時の文書に添付します。

検査、試験、NDT 方法

堅牢な検査およびテスト計画 (ITP) は、圧力テスト、NDT、定期的な稼働中評価を組み合わせたものです。静水圧または空気圧試験では、規定の制限値 (例えば、静圧の場合は設計圧力の 1.5 倍) に従って、試運転時の圧力の完全性を検証します。日常的な NDT には、目視検査、鉄表面の亀裂に対する磁粉検査 (MT)、非鉄表面に対する染料浸透剤 (PT)、肉厚モニタリングのための超音波検査 (UT)、および内部欠陥が致命的となる重大な溶接部に対する放射線検査 (RT) が含まれます。

推奨される NDT とモニタリングの頻度

運用方法: ピギング、圧力制御、監視

運用制御により、侵食、固形物の蓄積、計画外の停止が最小限に抑えられます。ピギング (機械式洗浄ピグおよびインテリジェント ピグ) は、ワックス状原油や固形物を含む混相流を輸送するパイプライン、またはインライン検査 (ILI) に不可欠です。圧力過渡解析とサージ保護 (サージタンク、サージリリーフバルブ) により、ウォーターハンマーのリスクが軽減されます。圧力/温度トランスミッター、腐食クーポン、オンラインフローケミストリーサンプラーなどの恒久的なモニタリングを設置して、積極的な介入を可能にします。

ピギングとモニタリングのベスト プラクティス

• 安全なピグ操作のために、適切なスペースとバイパスラインを備えたピグランチャー/レシーバーを設計します。
• 金属の損失や亀裂を早期に検出するために、ベースライン UT/ILI の後にインテリジェントなピグの実行をスケジュールします。
• 圧力と温度の変化率に対する SCADA アラームを実装します。緊急シャットダウンロジックと統合します。

修理、リハビリテーション、緊急時の計画

修理の決定はデータに基づいて行う必要があります。欠陥の重要度に応じて、一時的なクランプ、ボルト留めの修理スリーブ、または溶接による修理が使用される場合があります。壁の損失については、測定された腐食速度を使用して残存寿命を計算し、亀裂のような欠陥に対してエンジニアリング臨界評価 (ECA) を適用します。修復方法には、局所的な補強のための複合ラップ システム (炭素繊維強化ポリマー) や化学的適合性のアップグレードのための内部ライニングの交換が含まれます。

緊急対応の必需品

• 最新の配管および計装図 (P&ID) とパイプライン資産登録簿を維持します。
• 一般的な直径に合わせたサイズの修理クランプと一時的なシーリング キットを在庫しております。
• 現場修理のための安全な隔離、減圧、火気作業許可手順についてスタッフを訓練します。

文書化、トレーサビリティ、規制遵守

材料試験証明書 (MTC)、溶接記録、NDE レポート、試運転記録により、注文から設置までの完全なトレーサビリティを維持します。規制要件 (プロセス配管に関する API、ASME B31.3、地域の規制) により、テスト圧力、検査間隔、および文書の保存が規定されます。一元的な文書管理システムを使用して資産データ、検査履歴、余寿命計算を保存し、状態ベースの保守を実装できます。

コスト要因と生涯計画

主なコスト要因には、材料の選択、コーティング システム、検査頻度、故障による予期せぬダウンタイムが含まれます。初期の材料コスト (二相合金やニッケル合金など) の増加と、メンテナンスの削減、停止回数の減少、および検査間隔の延長とのバランスをとることで、ライフサイクル コストを最適化します。ステンレス/二相鋼と積極的な腐食制御を施した炭素鋼のどちらを使用するかを決定する場合は、単純な正味現在価値 (NPV) または回収分析を実行します。

試運転前のクイックリファレンスチェックリスト

• MTC、WPS/PQR、およびオペレーターの資格が完全であり、アクセス可能であることを確認します。
• すべての臨死体験と圧力テストに合格し、レポートが提出されていることを確認します。
• 腐食保護システム (陰極防食、コーティング) が設置され、テストされていることを確認してください。
• 将来の傾向のためにベースラインの UT 厚さマップと ILI データを確立します。

これらの実用的なガイドラインに従うことで、リスクが軽減され、資産の寿命が延び、石油化学配管の安全性と信頼性が維持されます。疑問がある場合は、サービス固有の腐食および機械的評価を実行し、材料および検査の専門家に相談してください (特に酸っぱい、高温、または非常に腐食性の高いプロセス ストリームの場合)。