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Höhere Betriebseffizienz in Upstream-Anlagen dank optimaler Verschraubungen für Öl- und Gasanwendungen
Betreiber von Offshore-Öl- und Gasanlagen stehen heutzutage vor neuen, stetig wachsenden Herausforderungen. Immer tiefere Bohrlöcher erfordern längere Unterwasseranbindungen, die in Verbindung mit innovativen Bohr- und Produktionstechniken zum Einsatz kommen, um maximale Renditen sicherzustellen. Die gesamte Ausrüstung auf einer Offshore-Plattform muss sorgfältig spezifiziert werden, um über die vollständige Lebensdauer einen sicheren und zuverlässigen Betrieb unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen zu ermöglichen. Eigentümer und Anlagenbetreiber rechnen mit einer Lebensdauer ihrer Systeme von 20 bis 30 Jahren – und das selbst in hochkorrosiven Umgebungen und bei immer höheren Betriebstemperaturen.
Angesichts volatiler Märkte und zunehmend strengerer Umweltauflagen wird es für Anlagenbetreiber immer wichtiger, Wartungskosten zu senken, die Zeit bis zur Förderung der ersten Ölmengen zu verkürzen, Umweltbelastungen zu verringern und die Betriebssicherheit insgesamt zu verbessern. Es ist zwar nicht immer einfach, eine derart zuverlässige Betriebsleistung sicherzustellen, aber es ist durchaus möglich. Dafür müssen oftmals nur kleine Veränderungen vorgenommen werden, die jedoch große Wirkung haben.
In vielen Offshore- und Onshore-Anwendungen spielen druckbeaufschlagte Fluidsysteme mit kleinen Nennweiten eine entscheidende Rolle. Sie müssen zuverlässig und leckagefrei funktionieren – und das in einer Vielzahl von Anwendungsumgebungen.
Hydraulikaggregate
Hydraulikaggregate (Hydraulic Power Units – HPU) versorgen Überwasser-, Aufbau- und Unterwasserproduktionssysteme mit hydraulischer Leistung. Der Ausfall eines Hydraulikaggregats kann auch einen Ausfall dieser Systeme zur Folge haben und pro Tag erhebliche finanzielle Verluste verursachen. Hydraulikaggregate sind komplexe Ausrüstungskomponenten. Qualitativ hochwertige Rohrverschraubungen tragen maßgeblich zum zuverlässigen Systembetrieb in der Öl- und Gasindustrie bei. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Auslegung von Hydraulikaggregaten.
Chemische Einspritzsysteme
Chemische Einspritzsysteme ermöglichen eine präzise und wiederholgenaue Dosierung von Chemikalien in die Produktionsanlage. Ein leckagefreier Betrieb ist für den Schutz von Mitarbeitern und Umwelt essenziell. Zudem können Ausfallzeiten zu erheblichen Produktionsverlusten führen. Für eine herkömmliche Einspritzeinheit sind unter Umständen Hunderte verschiedene Einzelverbindungen notwendig, von denen jede eine potenzielle Leckagestelle ist.
Topside-Versorgungsanschlüsse
Überwasser-Versorgungsanschlüsse (Topside Umbilical Termination Units – TUTUs), der zugehörige Versorgungsanschluss sowie Absperrpanels müssen eine dichte Verbindung sowie einen Absperrpunkt zwischen Ober- und Unterwasserausrüstung bieten und gleichzeitig eine sichere Absperrung für Wartungsarbeiten gewährleisten. Diese Systeme erfordern hochwertige und zuverlässige Fluidsystemkomponenten, um ihre wichtigen Funktionen zu erfüllen. Ein Ausfall kann zu einem Verlust des Containments oder zu Sicherheitsvorfällen führen, was wiederum Stillstände und Produktionsausfälle zur Folge haben kann.
Für jede dieser Anwendungen sind Swagelok®-Rohrverschraubungen der Serie FK für mittleren Druck ideal geeignet, um einen zuverlässigen Betrieb, minimalen Wartungsaufwand sowie ein Höchstmaß an Sicherheit zu erzielen. Im Gegensatz zu standardmäßigen Swagelok®-Rohrverschraubungen wurden Rohrverschraubungen der Serie FK speziell für diese Anforderungen konzipiert. Sie eignen sich ideal für zahlreiche Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie mit Drücken von bis zu 22.500 psi (1.551 bar).
Erfahren Sie mehr darüber, wie wir unsere jahrzehntelange Erfahrung in der Öl- und Gasindustrie nutzen, um Unternehmen überall auf der Welt bei ihren Herausforderungen zu unterstützen.
Was sind Verschraubungen der Serie FK für mittleren Druck?
Dank ihrer einzigartigen Auslegung zeichnen sich die Rohrverschraubungen der Serie FK bei ordnungsgemäßer Installation selbst in kritischen Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie durch eine lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit aus. Sie ermöglichen einen leckagefreien Betrieb und verbessern die Gesamtsystemeffizienz von Anlagen. Gleichzeitig reduzieren sie potenzielle Emissionen und damit auch die Umweltauswirkungen.
Dieses Schnittbild zeigt, wie mithilfe der Verschraubungstechnologie mit zwei Klemmringen ein optimaler Dichtungskontakt erzielt wird.
Vibrationsbeständige Verschraubungen
Der Scharnier-Spann-Effekt der Serie FK ermöglicht einen geringfügigen Bewegungsspielraum in der Verschraubung („Zurückfedern“), ohne dabei an Klemmfestigkeit und Haltekraft einzubüßen. Dies sorgt für eine hohe Vibrationsbeständigkeit und verbessert die Zuverlässigkeit in Anwendungen mit hoher Vibrationsbelastung. Durch die Rückfederung halten die Rohrverschraubungen außerdem thermischen Veränderungen besser stand. Diese können die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen, da sich Metalllegierungen bei thermischen Veränderungen ggf. ausdehnen oder zusammenziehen. Dank ihrer Auslegung können diese Verschraubungen auch dazu beitragen, das Risiko von Leckagen zu senken, die durch Schiffsbewegungen wie Stampfen und Rollen auf dem Weg von und zu den Ölfeldern verursacht werden.
Leckagefreie Abdichtung
Rohrverschraubungen der Serie FK haben zwei Kontaktzonen entlang längerer Dichtflächen, wobei eine am Rohr entlang und eine weitere an der Verschraubung verläuft. Diese Kontaktflächen sind leicht abgewinkelt, um ein optimales Spannungsniveau zu schaffen und damit sicherzustellen, dass die Dichtung hält. Dank der beiden Klemmringe erzielen die Verschraubungen eine hohe Dichtleistung: Der vordere Klemmring erzeugt eine lange Kontaktebene, während der hintere Klemmring fest in das Rohr selbst greift und seine eigene Oberflächendichtung erzeugt. Die langen, präzise gefertigten Oberflächen des vorderen Klemmrings tragen ebenfalls zu einer hochzuverlässigen Gasabdichtung bei.
Optimale Haltekraft
Dank der kombinierten mechanischen Haltekonstruktion mit zwei Klemmringen ist die Serie FK die optimale Lösung für zuverlässige Verschraubungen. Über den gehärteten vorderen Klemmring „verbeißt“ sich die Verschraubung buchstäblich in der Rohrleitung. Das schafft eine außerordentlich hohe Druckrate. Diese einsatzgehärteten Klemmringe bieten eine hervorragende Haltekraft für Anwendungen, in denen diese Eigenschaft unerlässlich ist.
Optimale Dimensionierung
Rohrverschraubungen der Serie FK sind in verschiedenen Größen von bis zu 1 Zoll verfügbar und eignen sich ideal für extrem tiefe Bohrungen, die bei modernen Bohrverfahren erforderlich sind. Dank der größeren Rohrverschraubungen können selbst bei größeren Tiefen höhere Durchflussraten erzielt werden, womit die Serie FK anderen Verschraubungen in Öl- und Gasanwendungen in puncto Effizienz weit überlegen ist.
Wiedermontage
Verschraubungen der Serie FK zeichnen sich durch einen Verschraubungskörper mit Innengewinde, eine Mutter mit Außengewinde und vorkonfektionierte Klemmringe aus. Durch diese Konstruktion wird eine einzigartige dynamische Keilwirkung erzielt. Dieser dynamische Keil ermöglicht eine Montage und Wiedermontage nach Drehmoment und ist prüflehrenfähig nach der ersten Montage. Durch die Auslegung mit zwei Klemmringen wird ein besserer Halt auf der Rohrleitung sowie eine leckagefreie Gasdichtigkeit erzielt – sowohl bei der ersten als auch bei allen nachfolgenden Installationen.
Endanschlüsse der Serie FK bieten nicht nur eine zuverlässige Verschraubung in Öl- und Gasanwendungen, sondern lassen sich auch in Kugelhähne im Drehzapfendesign für mittlere Drücke (Serie FKB von Swagelok) integrieren. Diese Kugelhähne zeichnen sich durch eine zuverlässige Absperrung bei Anwendungen bis zu 1.378 bar (20.000 psig) sowie durch eine fortschrittliche Konstruktion mit weniger Dichtungsverschleiß aus. Dadurch eignen sie sich optimal für den Einsatz in anspruchsvollen Offshore-Umgebungen.
Erfahren Sie von einem Hersteller für Öl- und Gaskomponenten, welchen Mehrwert der Einsatz von Kugelhähnen der Serie FKB in Verbindung mit Endanschlüssen der Serie FK in Hydraulikaggregaten liefert.
Rohrverschraubungen der Serie FK und Konus-/Gewindeverschraubungen im Vergleich
Aufgrund ihrer hohen Druckstufen waren Konus-/Gewindeverschraubungen für Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie bislang stets die erste Wahl. Allerdings haben Konus-/Gewindeverschraubungen im Vergleich zur Serie FK einige Nachteile, wie etwa eine unzureichende Effizienz und höhere Wartungsanforderungen.
Montage
Die Montage von Konus-/Gewindeverschraubungen erfordert spezifische Kenntnisse und Erfahrung. Zudem kann der Montageprozess mit einem hohen Arbeits- und Zeitaufwand verbunden sein. Bei Konus-/Gewindeverschraubungen sind neben speziellen Montagewerkzeugen außerdem Schmiermittel zur Reduzierung der Reibung während des Schneidprozesses erforderlich. Im Gegensatz dazu lassen sich Rohrverschraubungen der Serie FK ganz einfach mit einem gängigen Schraubenschlüssel und einem Schraubstock montieren. Rohrverschraubungen der Serie FK können fünfmal schneller montiert werden als vergleichbare Konus-/Gewindeverschraubungen und stellen von Beginn an eine leckagefreie Abdichtung sicher.
Wartung
Dank der leckagefreien Abdichtung bei ordnungsgemäßer Erstmontage werden Nacharbeiten nach der Auslieferung des Systems minimiert und auch die Wartungskosten können insgesamt deutlich gesenkt werden. Konus-/Gewindeverschraubungen lassen aufgrund ihrer Beschaffenheit nach einer gewissen Zeit an Dichtkraft nach und erfordern zusätzliche Aufmerksamkeit. Schätzungen zufolge müssen etwa 20 % der Konus-/Gewindeverschraubungen in einem Plattformsystem bereits während der Erstmontage und der Druckprüfung nachgezogen werden. Im Gegensatz dazu sind bei Rohrverschraubungen der Serie FK nahezu keine Nacharbeiten notwendig. Ausschlaggebend dafür sind die einfache Montage und die Überprüfung mittels einer Prüflehre.
Komplexität
Bei Systemen, die regelmäßig Stößen oder Vibrationen ausgesetzt sind, müssen Konus-/Gewindeverschraubungen mit einem zusätzlichen Vibrationsschutz ausgestattet werden. Wird die Montage ohne Antivibrationsbuchsen oder durch einen Techniker ausgeführt, der nicht mit dem Vorbereitungs- und Montageprozess vertraut ist, steigt das Risiko von frühzeitigen Leckagen an den Konus-/Gewindeverschraubungen beträchtlich. Verschraubungen der Serie FK sind auf eine hohe Vibrationsbeständigkeit ausgelegt und sorgen ohne den Einsatz weiterer Komponenten für eine leckagefreie Abdichtung.
Beispielhafter Anwendungsfall: Zeitersparnisse, die sich aufsummieren
In Öl- und Gasanwendungen kann der Einsatz von Verschraubungen der Serie FK anstelle von Konus-/Gewindeverschraubungen erhebliche Zeitersparnisse mit sich bringen. Dies ist insbesondere bei eng getakteten Fertigungszeiten von Bedeutung, um ständig wechselnde Fristen für Pakete und Projekte einzuhalten. Stellen Sie sich etwa vor, eine Offshore-Plattform wird mit einer Einspritzvorrichtung für mittleren Druck ausgestattet. Hierfür kommen Rohre und Verschraubungen aus Edelstahl 316 zum Einsatz und alle 500 Verschraubungen werden von einem einzigen geschulten Monteur eingebaut.
Die Zeit für die vollständige Montage einer Verschraubung in Öl- und Gasanwendungen hängt vom Rohrdurchmesser, der Werkstoffart sowie der Kompetenz des Monteurs ab.
Die Montagezeit für eine Verschraubung der Serie FK beträgt in etwa 1 Minute, wohingegen die Montagezeit für eine herkömmliche Konus-/Gewindeverschraubungen etwa 5 Minuten beträgt, d. h. fünfmal so lange.
Für den Einbau von 500 Rohrverschraubungen der Serie FK ergibt sich somit eine Montagezeit von ca. 33,3 Stunden (2.000 Minuten), während die Montagezeit bei 500 Konus-/Gewindeverschraubungen insgesamt 166,7 Stunden (10.000 Minuten) beträgt.
Das folgende Video zeigt die jeweiligen Montagezeiten im direkten Vergleich.
Erfahren Sie in diesem Artikel mehr über die Unterschiede zwischen Konus-/Gewindeverschraubungen und Verschraubungen der Serie FK für Öl- und Gasanwendungen.
Überlegungen zur Werkstoffauswahl
Aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen und hohen Korrosionsrisiken auf Öl- und Gasplattformen ist die Spezifikation der richtigen Werkstoffe für wichtige Bauteile von großer Bedeutung (mehr dazu in diesem Artikel). Um Systeme optimal vor korrosionsbedingten Problemen zu schützen, stehen für Rohrverschraubungen der Serie FK mehrere Werkstoffoptionen zur Auswahl – wie zum Beispiel Legierung 2507, Legierung 625 sowie Edelstahl 316.
Die Legierung 2507 bietet die höchste Korrosionsbeständigkeit in Anwendungen mit hoher Chloridbelastung und trägt dazu bei, Problemen auf Offshore-Plattformen wirksam vorzubeugen. Bestandteile wie Nickel, Molybdän, Chrom, Stickstoff und Mangan sorgen für eine hohe Beständigkeit gegen allgemeine Korrosion, Lochfraß, Spaltkorrosion und Spannungsrisskorrosion und gewährleisten gleichzeitig die Schweißbarkeit des Werkstoffs. Außerdem bietet die Legierung 2507 eine höhere Streckgrenze und Zugfestigkeit bei höheren Druckstufen, sodass Verschraubungen der Serie FK auch bei hohen Drücken mit einer geringeren Wanddicke auskommen und mehr Medium durch die Rohre transportiert werden kann.
Die Werkstoffspezialisten von Swagelok unterstützen Sie gerne bei der Auswahl einer optimierten Werkstoffkombination, die Ihre Anforderungen so kosteneffizient wie möglich erfüllt. Sie wissen, welche Faktoren zur Entstehung von Korrosion beitragen, und unterstützen Sie mit fundierten Fachkenntnissen bei der Werkstoffauswahl.
In unserem Leitfaden zur Werkstoffauswahl erfahren Sie mehr über die unterschiedlichen Korrosionsarten in Öl- und Gasanwendungen und wie Sie diese erkennen bzw. vermeiden.
Die perfekte Wahl für moderne Öl- und Gasanwendungen
Betreiber von Upstream-Anlagen in der Öl- und Gasindustrie stehen heutzutage vor Herausforderungen, die nur mit hochwertigen, zuverlässigen und leistungsstarken Bauteilen für hochanspruchsvolle Anwendungen zu bewältigen sind. Dazu gehören auch Verschraubungen, die speziell für einen effizienten Systembetrieb auch in anspruchsvollen Anwendungsumgebungen ausgelegt sind.
Rohrverschraubungen der Serie FK von Swagelok tragen maßgeblich dazu bei, Wartungskosten zu senken, die Produktionsgeschwindigkeit zu steigern, Umweltbelastungen durch Leckagereduzierung einzudämmen und die Betriebssicherheit insgesamt zu verbessern. Dank ihrer robusten Auslegung, vereinfachter Montageprozesse und leistungsstarker Legierungen sind Rohrverschraubungen der Serie FK optimal geeignet, um die anspruchsvollen Anforderungen im Upstream-Sektor der Öl- und Gasindustrie zu erfüllen. Darüber hinaus bieten wir für unsere Rohrverschraubungen der Serie FK umfassende Services, wie zum Beispiel spezielle Schulungen, Vor-Ort-Bewertungen, Auslegungs- und Montageservices usw.
Unsere Fluidsystemspezialisten für Öl- und Gasanwendungen unterstützen Sie dabei, Ihre Anlagen mithilfe fortschrittlicher Verschraubungslösungen effizienter und zuverlässiger zu machen.
