Là nguồn năng lượng quan trọng của quốc gia, việc vận chuyển dầu và khí tự nhiên ở khoảng cách xa,{1}}áp suất cao đặt ra những yêu cầu nghiêm ngặt đối với vật liệu đường ống. Ống thép, với tư cách là phương tiện vận chuyển dầu khí cốt lõi, trực tiếp quyết định sự an toàn, độ bền và tính kinh tế của mạng lưới đường ống. Trong các điều kiện phức tạp như nhiệt độ cao, áp suất cao, sự ăn mòn và biến dạng địa chất, chỉ có vật liệu thép làm đường ống phù hợp mới có thể đảm bảo-hoạt động ổn định lâu dài của huyết mạch năng lượng này.
Hệ thống vật liệu cho đường ống dẫn dầu khí được làm bằng thép ống chuyên dụng, tuân thủ cả tiêu chuẩn API 5L quốc tế và tiêu chuẩn GB/T 9711 trong nước. Nó được chia thành hai loại chất lượng: PSL1 và PSL2. PSL2 có các yêu cầu khắt khe hơn về thành phần, độ bền, khả năng phát hiện khuyết tật và khả năng hàn, đồng thời phù hợp với các đường ống dẫn-áp suất cao,-rủi ro cao. Thép làm đường ống được phân loại theo cường độ chảy; tiêu chuẩn API sử dụng dòng X và tiêu chuẩn quốc gia sử dụng dòng L. Con số tương ứng với cường độ năng suất tối thiểu (MPa), là cơ sở cốt lõi để lựa chọn vật liệu.
Đối với việc thu thập và vận chuyển áp suất-thấp cũng như các đường ống có khoảng cách-ngắn trong các trạm, L245 (Cấp B) và L290 (X42) được ưu tiên. Những loại thép làm đường ống bằng hợp kim vi lượng cacbon thấp{6}}này có hàm lượng cacbon thấp, độ bền tốt và dễ hàn. Chúng thích hợp cho việc thu gom và vận chuyển dầu khí thông thường, mạng lưới đường ống mỏ dầu nội bộ và các đường vận chuyển phụ trợ có áp suất dưới 4MPa. Chúng có độ dẻo và khả năng chống va đập tốt, có thể thích ứng với môi trường đất nói chung và mang lại hiệu quả chi phí tuyệt vời trong các tình huống áp suất thấp, không bị ăn mòn, khiến chúng trở thành vật liệu cơ bản cho kỹ thuật bề mặt mỏ dầu khí.
Đối với các đường truyền khoảng cách dài-áp suất trung bình- và áp suất cao-, vật liệu chủ đạo được chọn là L360 (X52), L415 (X60) và L450 (X65). Ba loại này là vật liệu chính được sử dụng trong mạng lưới đường ống dẫn dầu và khí đốt của Trung Quốc, với cường độ năng suất 360–450 MPa, cân bằng độ bền, độ dẻo dai và khả năng hàn. Chúng phù hợp với áp suất truyền tải từ 6–10 MPa và bao phủ các đường ống dẫn dầu thô, dầu tinh chế và khí đốt tự nhiên ở khoảng cách xa trong đất liền. Trong các môi trường địa chất thông thường như đồng bằng và đồi núi, chúng có thể chịu được áp suất bên trong và tải trọng bên ngoài một cách ổn định, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho{17}việc thi công hàn tại chỗ, đáp ứng nhu cầu của phần lớn các đường trục trên bờ.
Đường ống-áp suất cao, đường kính{1}}lớn trong môi trường phức tạp sử dụng thép đường ống cường độ cao L485 (X70) và L555 (X80). X70 và X80, thông qua quá trình{10}làm nguội và hợp kim vi mô, duy trì độ bền{11}ở nhiệt độ thấp trong khi tăng cường độ bền. Điều này cho phép thành ống mỏng hơn, giảm tiêu thụ thép và chi phí xây dựng. Chúng phù hợp với các đường trục có áp suất cao trên 10MPa và để vượt qua các địa hình phức tạp như sông, núi và khu vực băng giá vĩnh cửu. Chúng cũng là những vật liệu thường được sử dụng cho các đường ống xuyên biên giới và đường ống gần bờ trên biển.
Đối với các điều kiện vận hành đặc biệt liên quan đến môi trường ăn mòn như hydro sunfua, carbon dioxide và độ mặn cao, thép cacbon thông thường dễ bị nứt do hydro -gây ra (HIC) và nứt ăn mòn do ứng suất (SSC). Do đó, phải chọn thép đường ống chịu axit-(chẳng hạn như L245NS, L360NS, X52NS và X65NS), thép không gỉ song công hoặc ống composite. Hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho của vật liệu kháng axit-được hạn chế nghiêm ngặt và khả năng chống ăn mòn được cải thiện thông qua quá trình nấu chảy thép nguyên chất để đảm bảo an toàn cho việc thu gom và vận chuyển trong các mỏ dầu khí có tính axit. Trong môi trường có tính ăn mòn cao, cấu trúc hỗn hợp gồm thép cacbon + lớp chống{11}}ăn mòn + lớp lót bên trong được sử dụng để cân bằng độ bền và khả năng chống ăn mòn.
Tóm lại, không có loại vật liệu nào là “tối ưu” tuyệt đối cho ống thép vận chuyển dầu, khí tự nhiên; chỉ có lựa chọn phù hợp nhất: L245/L290 để thu thập và truyền áp suất-thấp, L360/L415/L450 cho các đường trục áp suất trung bình- và-cao, X70/X80 cho các môi trường phức tạp{10}áp suất cao và các ống thép hoặc composite{11}}kháng axit cho các điều kiện ăn mòn. Việc lựa chọn vật liệu khoa học phải đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất như độ bền, độ dẻo dai, khả năng chống ăn mòn và khả năng hàn, đồng thời tuân thủ các quy định và kiểm soát chi phí để tạo ra mạng lưới đường ống truyền tải năng lượng an toàn, hiệu quả và{13}lâu dài, cung cấp sự hỗ trợ vững chắc cho nguồn cung cấp dầu và khí đốt ổn định.
