Pipa Seamless vs Welded: Panduan Komprehensif untuk Industri Minyak & Gas

Pipa baja adalah tulang punggung industri minyak dan gas, dan digunakan di setiap tahap, mulai dari ekstraksi, pemrosesan, hingga transportasi.

Memilih jenis pipa yang tepat sangat penting untuk memastikan pengoperasian yang aman, efisien, dan andal.

Itudua kategori utama pipa baja adalah mulus dan dilas, masing-masing dengan karakteristik dan aplikasi unik.

Pada artikel ini, kami akan memberikan perbandingan komprehensif pipa seamless dan pipa las dalam konteks industri minyak dan gas.

Kami akan membahas proses manufaktur, sifat dan keunggulan penting masing-masing jenis, dan aplikasi yang paling umum.

Kami juga akan membahas berbagai pilihan material, termasuk baja karbon, baja paduan, baja tahan karat, dan paduan nikel, serta panduan dalam memilih kelas yang tepat untuk lingkungan yang berbeda.

Terakhir, kita akan mempelajari aspek praktis dalam menentukan dan memesan pipa, termasuk standar, dimensi, dan penyelesaian akhir yang relevan.

Di akhir artikel ini, Anda akan memahami secara menyeluruh perbedaan antara pipa seamless dan pipa las serta diperlengkapi untuk membuat keputusan yang tepat untuk proyek minyak dan gas Anda.

Jenis Pipa Dijelaskan

Industri minyak dan gas menggunakan tiga jenis pipa baja utama: Seamless, ERW (Electric Resistance Welded), dan LSAW (Longitudinal Submerged Arc Welded).
 

Pipa mulusterbuat dari billet baja padat yang dipanaskan dan didorong atau ditarik ke atas cetakan untuk membuat tabung berongga tanpa lapisan las.

Biasanya digunakan untuk aplikasi bertekanan tinggi-di operasi hulu seperti pengeboran dan eksplorasi, transmisi fluida tengah, pengilangan hilir, dan layanan utilitas.

pipa ERWdibuat menggunakan cold{0}}forming, yaitu membentuk gulungan baja menjadi bentuk silinder, dan jahitannya dilas bersama menggunakan arus listrik.

Jahitan las membentang sepanjang pipa. Pipa ERW-hemat biaya untuk aplikasi-tekanan-sedang-tekanan rendah, seperti mengangkut air, minyak, dan gas.

pipa LSAWdibuat dengan cara membengkokkan dan mengelas pelat baja sepanjang panjangnya, dengan jahitan lurus (jahitan memanjang) atau spiral.

Mereka digunakan untuk pipa berdiameter-besar (16-60 inci) dalam aplikasi penting, seperti pipa minyak dan gas jarak jauh yang melintasi kota atau di bawah air.

Tabel di bawah ini merangkum perbedaan utama antara jenis-jenis pipa ini dan penerapan umumnya dalam industri minyak dan gas:
 

Proses Pembuatan Pipa Seamless, ERW, dan LSAW

Produksi Pipa Tanpa Jahitan

Pipa seamless dibuat melalui proses pengerjaan panas tanpa pengelasan. Langkah-langkah utamanya adalah:
 

Billet baja bulat padat dipanaskan dalam tungku perapian berputar hingga sekitar 1204C/2200F.

Billet merah-panas kemudian ditusuk melalui bagian tengahnya menggunakan ujung penusuk untuk membuat tabung berongga.

Tabung berongga melewati pabrik sumbat, tempat mandrel dimasukkan. Tabung tersebut kemudian digulung untuk mengurangi ketebalan dinding dan menambah panjangnya.

Pipa tersebut kemudian dilewatkan melalui sizing stand untuk mencapai dimensi akhir.

Setelah dingin, pipa diluruskan, dipotong memanjang, diuji, dan dikirim.

Pipa mulus dapat ditarik lebih lanjut dengan cara dingin untuk menghasilkan pipa dengan diameter lebih kecil dan dinding lebih tipis.

Produksi Pipa ERW

Pipa ERW dibuat dengan cara-dingin membentuk kumparan baja dan mengelas jahitannya:
 

Kumparan baja dengan lebar dan ukuran yang sesuai dipilih dan dimuat ke uncoiler.

Strip melewati rol, secara bertahap membentuknya menjadi bentuk bulat.

Tepi memanjang dipanaskan dengan mengalirkan-arus berfrekuensi tinggi di antara keduanya.

Gulungan menekan ujung-ujungnya bersamaan untuk membuat lasan fusi tanpa menambahkan logam pengisi.

Pipa yang dilas melewati dudukan pengukur untuk mencapai diameter akhir.

Pipa dipotong memanjang, ujung-ujungnya dibentuk (polos, miring, berulir, dll), dan pipa diuji sebelum dikirim.

Seluruh proses ERW berlangsung terus menerus, dengan pipa bergerak dengan kecepatan konstan melalui tempat pembentukan dan pengelasan.

Produksi Pipa LSAW

Pipa LSAW terbuat dari bahan plat baja yang dibentuk dan dilas:
 

Pelat baja dipilih, dan ujung-ujungnya digiling untuk mempersiapkannya untuk pengelasan.

Pelat tersebut terlebih dahulu-dibengkokkan pada rem tekan untuk mulai membentuknya menjadi bentuk bulat.

Penekan AU-membentuk pelat menjadi bentuk U-, dan tekanan O-menutup U menjadi sebuah tabung.

Jahitan memanjang awalnya dilas dengan paku di bagian dalam untuk menyatukan ujung-ujungnya.

Pipa tersebut kemudian dilewatkan melalui stasiun pengelasan otomatis yang meletakkan beberapa lintasan las busur terendam di dalam dan di luar lapisan.

Ekspander mekanis memperluas pipa yang dilas sedikit untuk mencapai bentuk bulat yang tepat.

Pipa dipotong memanjang, dimiringkan, diuji secara hidrostatis, dan diperiksa sebelum dikirim.

Pipa LSAW umumnya digunakan untuk diameter yang lebih besar (16" ke atas) dan memiliki dinding yang lebih tebal dibandingkan pipa ERW.

Kelebihan dan Kekurangan Pipa Seamless, ERW, dan LSAW

Pipa Mulus

Kelebihan:

Tidak ada lapisan las yang menghilangkan potensi titik lemah dan memungkinkan peringkat tekanan lebih tinggi

Permukaan interior yang halus mengurangi gesekan dan turbulensi untuk karakteristik aliran yang lebih baik

Kekuatan, daya tahan, dan ketahanan yang unggul terhadap gaya tekuk dan benturan

Ketahanan korosi yang sangat baik karena kurangnya lapisan las

Menangani suhu dan tekanan tinggi dengan baik, sehingga ideal untuk aplikasi minyak & gas, kimia, dan listrik yang kritis

Kontra:

Lebih mahal dibandingkan pipa las karena proses pembuatannya yang rumit

Kisaran ukuran terbatas, dengan tantangan menghasilkan diameter yang sangat kecil atau sangat besar

Panjang yang lebih panjang rumit, sehingga pilihan ukuran mungkin lebih terbatas dibandingkan pipa yang dilas

Dinding lebih tebal dan bobot lebih berat dari pipa yang dilas

Pipa ERW

Kelebihan:

Biaya lebih rendah dibandingkan seamless karena proses pengelasan yang lebih mudah dan otomatis

Tersedia dalam ukuran yang lebih panjang karena tidak ada batasan ukuran seperti mulus

Dinding lebih tipis dan bobot lebih ringan dibandingkan mulus namun tetap mempertahankan kekuatan yang baik

Permukaan interior dan eksterior halus

Cocok untuk aplikasi umum bertekanan rendah hingga sedang-seperti utilitas dan konstruksi

Kontra:

Jahitan las adalah titik lemah potensial dibandingkan jahitan mulus, yang menurunkan peringkat tekanan

Lasan lebih rentan terhadap korosi dibandingkan bodi mulus

Pengujian ekstensif pada lapisan las diperlukan untuk memastikan integritas

Tidak cocok untuk aplikasi-tekanan tinggi,-suhu tinggi, atau layanan berat yang kritis

Pipa LSAW

Kelebihan:

Menangani tekanan dan beban mekanis yang lebih tinggi dibandingkan ERW karena dinding yang lebih berat dan beberapa jalur pengelasan

Fleksibilitas ukuran-pilihan umum untuk pipa berdiameter besar di atas 16"

Toleransi ketat dan kontrol dimensi yang baik

Cocok untuk aplikasi penting seperti-jalur transmisi minyak & gas jarak jauh

Kontra:

Harganya lebih mahal dibandingkan ERW karena materialnya lebih berat dan proses pengelasannya khusus

Potensi cacat las jika proses tidak dikontrol secara memadai, sehingga memerlukan inspeksi dan pengujian yang ketat

Dinding tebal dan berat meningkatkan biaya material vs ERW

Batasan ukuran dan panjang vs ERW

Singkatnya, pipa seamless memberikan kekuatan, kapasitas tekanan, dan ketahanan korosi tertinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi minyak & gas, kimia, dan pembangkit listrik yang menuntut.

Pengorbanannya adalah biaya yang lebih tinggi dan pilihan ukuran yang lebih terbatas.

ERW adalah pilihan{0}}yang hemat biaya untuk utilitas umum dan aplikasi konstruksi di mana lapisan las tidak menjadi masalah integritas utama.

Ini menawarkan berbagai ukuran dan panjang.

LSAW adalah opsi-pengelasan tugas berat untuk pipa-berdiameter besar,-tekanan tinggi yang memerlukan kualitas pengelasan dan inspeksi terbaik.

Pengelasan multi-lintasan memberikan kekuatan yang hampir mulus.

Kuncinya adalah memilih produk yang tepat berdasarkan evaluasi aplikasi menyeluruh dan tekanan, suhu, korosivitas, dan kekritisan lingkungan.

Memilih Jenis Baja Ideal untuk Pipa Minyak & Gas

Baja Paduan

Baja paduan mengandung elemen paduan selain besi dan karbon untuk meningkatkan kekuatan, ketangguhan, ketahanan terhadap korosi, atau kinerja-suhu tinggi.

Baja paduan rendah (kandungan paduan kurang dari 8%) umumnya digunakan dalam industri minyak dan gas untuk:
 

Pipa bor dan kerah bor

Casing dan tabung

Katup, kepala sumur, dan pohon Natal

Pengencang seperti mur, baut, dan stud

Elemen paduan memberikan kekuatan yang lebih tinggi, memungkinkan penggunaan dinding yang lebih tipis, sehingga mengurangi berat dan biaya. Beberapa paduan juga tahan terhadap retak dan korosi hidrogen sulfida (H2S).

Baja Karbon

Baja karbon sebagian besar mengandung besi dan karbon, dengan hanya sejumlah sisa unsur lainnya.

Mereka dikategorikan sebagai karbon rendah, sedang, atau tinggi berdasarkan kandungan karbonnya. Baja karbon banyak digunakan dalam minyak dan gas untuk:
 

Garis aliran dan saluran pipa

Tangki penyimpanan dan bejana tekan

Komponen struktural seperti balok, pelat, dan tabung

Sistem-perpipaan bertekanan rendah

Baja karbon kuat, tangguh, dan relatif murah.

Namun, bahan ini memiliki ketahanan korosi yang buruk dan rentan terhadap retak H2S pada layanan asam. Inhibitor atau pelapis seringkali diperlukan.

Baja Tahan Karat

Baja tahan karat mengandung setidaknya 10,5% kromium, yang membentuk lapisan oksida pelindung di permukaan, memberikan ketahanan korosi yang sangat baik.

Nilai yang digunakan dalam minyak dan gas meliputi:
 

Austenitik (seri 300): 304, 316, 317, 321, 347

Feritik: 405, 430

Martensit: 410, 420, 431

Rangkap:2205, 2507 super dupleks

Stainless digunakan untuk komponen penting yang terkena air laut, air terproduksi, CO2, klorida, dan lingkungan yang sedikit asam:
 

Peralatan bawah laut

Komponen kepala sumur dan pohon Natal

Penukar panas dan bejana tekan

Perpipaan, katup, dan instrumentasi

Nilai dupleks berkekuatan tinggi memungkinkan dinding lebih tipis, sedangkan super austenitik dan super dupleks memberikan ketahanan terhadap kondisi agresif.

Namun, baja tahan karat memiliki biaya awal yang lebih tinggi dibandingkan baja karbon.
 

Paduan Nikel

Paduan nikel mengandung nikel tingkat tinggi dan elemen lain seperti kromium dan molibdenum untuk ketahanan korosi maksimum, bahkan di lingkungan yang panas, asam, dan sangat asam. Nilai umum meliputi:
 

Nikel-tembaga:Monel 400, K-500

Nikel-kromium-besi: 825, 625, 718

Nikel-kromium-molibdenum: C-276, 2550, 686

Nikel-besi-kromium:800, 800 jam, 800HT

Paduan nikel digunakan untuk aplikasi yang paling menuntut dimana baja tahan karat tidak memadai:
 

Sumur dan jalur aliran gas asam

Manifold dan jumper bawah laut

Peralatan downhole dan katup pengaman

Kapal dan perpipaan di kilang dan pabrik gas

Ketahanan korosi dan stabilitas yang sangat baik pada suhu tinggi memiliki biaya yang jauh lebih tinggi dibandingkan baja tahan karat.

Paduan nikel dicadangkan untuk lingkungan yang parah yang akan dengan cepat mendegradasi paduan lainnya.

Baja karbon merupakan pilihan ekonomis untuk banyak aplikasi minyak dan gas, sedangkan baja paduan memberikan peningkatan kekuatan dan ketangguhan bila diperlukan.

Baja tahan karat tahan terhadap korosi di lingkungan berair, sedangkan paduan nikel meningkatkan kinerjanya dalam kondisi panas, asam, dan asam.

Komposisi fluida, suhu, dan tekanan harus dievaluasi secara cermat untuk memilih paduan yang optimal demi-keandalan dan keamanan jangka panjang.

Memahami Dimensi dan Ukuran Pipa Seamless dan Welded

Ukuran Pipa Nominal (NPS)

Ukuran pipa biasanya ditentukan oleh ukuran pipa nominal (NPS), yang merupakan penanda tak berdimensi. Untuk ukuran 1/8 hingga 12 inci, NPS sesuai dengan perkiraan diameter dalam (ID) pipa dalam inci, menggunakan pecahan biasa. Misalnya, pipa NPS 2 memiliki ID sekitar 2,1 inci.

Untuk ukuran 14 inci ke atas, NPS adalah perkiraan diameter luar (OD) dalam inci. Jadi, pipa NPS 20 memiliki OD sekitar 20 inci.

Penting untuk diperhatikan bahwa OD dan ID yang tepat akan bervariasi tergantung pada ketebalan dinding yang ditentukan.

Ketebalan Dinding

Ketebalan dinding menentukan tingkat tekanan dan berat pipa. Biasanya ditentukan dengan nomor jadwal (Sch) atau ketebalan sebenarnya dalam inci atau milimeter.

Nomor jadwal standar adalah 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, dan 160. Semakin tinggi angkanya, semakin tebal temboknya. Misalnya pipa NPS 6 Sch 40 memiliki ketebalan dinding 0,280", sedangkan NPS 6 Sch 80 memiliki ketebalan dinding 0,432".

Untuk NPS tertentu, pipa dengan jadwal berbeda akan memiliki OD yang sama tetapi ID berbeda. OD tetap konstan, dan ID menurun seiring dengan penebalan dinding.

Standar ASME yang Relevan

ASME (American Society of Mechanical Engineers) menerbitkan beberapa standar yang mencakup dimensi pipa yang terbuat dari berbagai bahan:
 

ASME B36.10:Baja karbon dan baja paduan yang dilas dan mulus

ASME B36.19:Baja tahan karat

ASME B36.20:Bahan logam untuk aplikasi umum

ASME B36.21:Bahan bukan logam untuk aplikasi umum

Standar ini menyediakan tabel dimensi untuk NPS 1/8 hingga 80, yang menentukan OD, ID, ketebalan dinding, berat per kaki, dan parameter penting lainnya untuk setiap kombinasi NPS dan jadwal atau ketebalan dinding.

Standar ini memastikan dimensi yang konsisten antar produsen, meskipun beberapa variasi diperbolehkan dalam toleransi yang ditentukan.

Mengacu pada standar yang relevan ketika menentukan atau memesan pipa sangat penting untuk memastikan dimensi memenuhi persyaratan aplikasi, kode perpipaan, dan peraturan.

Panjang dan Ujung Pipa yang Mulus dan Dilas

Panjang Pipa

Pipa baja umumnya tersedia dalam tiga pilihan panjang:
 

Panjang acak tunggal (SRL)adalah pilihan yang paling umum dan ekonomis. Panjang pastinya akan bervariasi tetapi biasanya panjangnya 16 hingga 24 kaki. Pabrik mengoptimalkan panjangnya untuk meminimalkan sisa selama produksi.

Panjang acak ganda (DRL):Ini dua kali lebih panjang dari acak tunggal, berkisar antara 32 hingga 48 kaki. Mereka kurang umum dan mungkin memiliki ketersediaan terbatas, namun mereka dapat mengurangi koneksi yang diperlukan dalam saluran pipa yang panjang.

Panjang potongan spesifik:Pipa dapat dipesan dengan panjang tertentu sesuai kebutuhan pelanggan. Hal ini lebih mahal karena dapat menghasilkan lebih banyak sisa untuk pabrik dan memerlukan pengaturan dan penanganan tambahan. Panjang potongan biasanya hanya ditentukan jika panjang pastinya sangat penting, misalnya untuk fabrikasi spool atau instalasi lepas pantai yang memerlukan sambungan yang tepat.

Panjang yang tersedia juga dapat bervariasi tergantung pada ukuran dan ketebalan dinding pipa. Diameter yang lebih besar dan dinding yang lebih berat lebih sulit untuk ditangani dan diangkut, sehingga panjangnya mungkin terbatas pada yang lebih pendek.

Akhir Selesai

Ujung-ujung pipa dapat diselesaikan dengan beberapa cara tergantung pada cara penyambungannya:
 

Ujung polos (PE):Ujung-ujungnya dipotong persegi dan dibiarkan belum selesai. Ini adalah opsi paling dasar yang cocok untuk pengelasan atau sambungan mekanis.

Ujung miring (BE):Ujungnya dipotong dengan sudut, biasanya 30 derajat atau 37,5 derajat , untuk membuat alur V-untuk pengelasan. Kemiringan memungkinkan penetrasi logam las sepenuhnya ke dalam sambungan. Ujung miring adalah pilihan paling umum untuk konstruksi yang dilas.

Ujung berulir (TE):Ujung-ujungnya diulir secara eksternal (jantan) atau internal (betina) agar pipa-pipa dapat disekrup menjadi satu. Sambungan berulir biasanya digunakan untuk-aplikasi bertekanan rendah seperti saluran air atau udara dan instalasi sementara atau portabel. Benangnya bisa meruncing (NPT) atau lurus (BSPP atau BSPT).

Berulir dan digabungkan (S&K):Salah satu ujungnya diulir secara eksternal, dan kopling (selongsong) disekrup ke sana. Ujung kopling yang lain diulir secara internal untuk menerima pipa berikutnya. Hal ini memungkinkan perakitan dan pembongkaran cepat di lapangan.

Ujung beralur:Sebuah alur dipotong di sekeliling keliling pipa dekat ujung untuk menerima kopling mekanis. Kopling beralur memungkinkan pemasangan yang cepat dan fleksibilitas pada sambungan untuk mengakomodasi ekspansi atau kontraksi termal.