درجات أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ لحقول النفط والغاز
بشكل عام، يمكن لبعض الفولاذ منخفض السبائك تلبية متطلبات بيئة النفط والغاز المسببة للتآكل التي تحتوي على كبريتيد الهيدروجين، ولكن البيئة المسببة للتآكل التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون أو كبريتيد الهيدروجين، وثاني أكسيد الكربون، والكلور - تتعايش حيث يحتاج الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي، أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أو حتى سبائك النيكل . أضافت نسخة 1988 من API 5CT درجات فولاذية للأنابيب المقاومة للتآكل، حددت درجة الفولاذ C75 مع درجات الفولاذ المقاوم للصدأ Martensitic من 9Cr و13Cr
قوة عالية مأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ Artensitic لآبار النفط
في البيئة الرطبة التي يكون فيها ثاني أكسيد الكربون الغاز الرئيسي، غالبًا ما يحدث تلف التآكل المحلي لأنابيب آبار النفط، مثل التآكل الحفري والتآكل بين الحبيبات، وما إلى ذلك. في حالة وجود الكلور، سيتم تكثيف التآكل المحلي. ويعتقد بشكل عام أنه يمكن تجاهل التآكل عندما يكون ضغط ثاني أكسيد الكربون أقل من 0.021MPa، وسوف يحدث التآكل عندما يصل ضغط ثاني أكسيد الكربون إلى 0.021MPa. عندما يكون pCO2 أعلى من 0.021MPa، ينبغي اتخاذ التدابير المناسبة لمكافحة التآكل. بشكل عام، لا يوجد أي ضرر ناتج عن الحفر عندما يكون جزء ثاني أكسيد الكربون أقل من 0.05 ميجا باسكال.
لقد ثبت أن تأثير استخدام عامل الإطلاق المستدام لمنع تآكل ثاني أكسيد الكربون محدود، وأن تأثير استخدام الفولاذ عالي الكروم مثل الفولاذ 9%-13%Cr أفضل. منذ السبعينيات، استخدمت بعض آبار الغاز الطبيعي أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ 9%Cr و13Cr% لمنع التآكل بثاني أكسيد الكربون. يوصي معهد البترول الأمريكي (API) بأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المارتينسيتية 9Cr و13Cr (API L80-9Cr وL80-13Cr) للاستخدام القياسي. يتمتع الفولاذ 13Cr بمقاومة أفضل للتآكل بثاني أكسيد الكربون، بينما يتمتع الفولاذ 9Cr-1Mo بمقاومة أفضل للتشقق الناتج عن التآكل الناتج عن إجهاد H2S. من حيث المبدأ، لا يعتبر أي من الفولاذين مناسبًا إذا كان كبريتيد الهيدروجين موجودًا في جو ثاني أكسيد الكربون. عند وجود كبريتيد الهيدروجين في بئر نفط ثاني أكسيد الكربون، يجب تحسين مقاومة SSCC لأنبوب بئر النفط إلى أقصى حد ممكن، ويجب اعتماد المعالجة الحرارية للتبريد والتلطيف للحصول على مارتنسيت موحد ويجب التحكم في الصلابة أقل من HRC22 قدر الإمكان. .
درجة الفولاذ المقاوم للصدأ لآبار النفط
| درجة | ج | شهر | سجل تجاري | ني | النحاس |
| 9كر | .150.15 | 0.9-1.1 | 8.0-10.0 | .50.5 | / |
| 13كر | 0.15-0.22 | / | 12.0-14.0 | .50.5 | / |
| SUP9Cr | .030.03 | 1.5-2.5 | 12.0-13.5 | 4.0-6.0 | / |
| SUP13Cr | .030.03 | 1.5-2.5 | 14.0-16.0 | 5.0-7.0 | 0.5-1.5 |
مع ذلك، الأنابيب الفولاذية API 13Cr قد خفضت بشكل كبير مقاومة ثاني أكسيد الكربون وتقصير عمر الخدمة عندما تصل درجة حرارة بئر النفط إلى 150 درجة مئوية أو أعلى. من أجل تحسين مقاومة التآكل للأنابيب الفولاذية API 13Cr لثاني أكسيد الكربون وSSC (تكسير إجهاد الكبريتيد)، تم تطوير أنابيب فولاذية منخفضة الكربون SUP13Cr مع إضافة Ni وMo. يمكن استخدام الأنبوب الفولاذي في البيئات الرطبة ذات درجات الحرارة العالية وتركيزات ثاني أكسيد الكربون العالية وكمية صغيرة من كبريتيد الهيدروجين. هيكل هذه الأنابيب عبارة عن مارتنسيت مقسى وأقل من 5% من الفريت. يمكن تحسين مقاومة التآكل لثاني أكسيد الكربون عن طريق تقليل الكربون أو إضافة Cr وNi، ويمكن تحسين مقاومة التآكل للحفر بإضافة Mo. بالمقارنة مع الأنابيب الفولاذية API 13Cr، تم تحسين مقاومة التآكل لثاني أكسيد الكربون وSSC بشكل كبير. على سبيل المثال، في نفس البيئة المسببة للتآكل، معدل التآكل للأنابيب الفولاذية API 13Cr يكون أكثر من 1mm/a، بينما معدل التآكل للأنابيب الفولاذية SUP13Cr يقل إلى 0.125mm/a. ومع تطور الآبار العميقة وفائقة العمق، تستمر درجة حرارة آبار النفط في الارتفاع. إذا تم زيادة درجة حرارة بئر الزيت إلى أكثر من 180 درجة مئوية، فإن مقاومة التآكل لأنابيب بئر الزيت SUP13Cr تبدأ أيضًا في الانخفاض، مما لا يمكنه تلبية متطلبات الاستخدام على المدى الطويل. وفقًا لمبدأ اختيار المواد التقليدية، يجب اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أو سبائك النيكل.
مالفولاذ المقاوم للصدأ أرتنسيتي أنبوب لخط أنابيب النفط
ال أنبوب خط الأنابيب يتطلب نقل النفط والغاز المسببة للتآكل نفس المواد المقاومة للتآكل مثل أنابيب آبار النفط. في السابق، كان يتم حقن الأنابيب عادةً بعوامل إطلاق مستدام أو مواد مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور. الأول غير مستقر في تأثير مقاومة التآكل عند درجة حرارة عالية ويمكن أن يسبب التلوث البيئي. على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل، إلا أن التكلفة مرتفعة، ومن الصعب التحكم في مدخلات حرارة اللحام، كما أن التسخين المسبق للحام والمعالجة الحرارية بعد اللحام لبناء الموقع يجلب صعوبات. يتم وضع أنبوب المارتنسيت 11Cr لبيئة ثاني أكسيد الكربون وأنبوب المارتنسيت 12Cr لبيئة CO2+ H2S النزرة قيد الاستخدام. يتمتع العمود بقابلية لحام جيدة، دون التسخين المسبق والمعالجة الحرارية بعد اللحام، ويمكن أن تكون خواصه الميكانيكية مساوية لدرجة الفولاذ X80، ومقاومته للتآكل أفضل من مقاومة خط الأنابيب مع عامل إطلاق متخلف أو أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ثنائية الطور.
أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ لخط الأنابيب
| درجة | ج | سجل تجاري | ني | شهر |
| 11كر | .030.03 | 11 | 1.5 | / |
| 12كر | .030.03 | 12 | 5.0 | 2.0 |
أنابيب دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ لصناعة البترول
لا يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي SUP 15Cr أن يلبي متطلبات مقاومة التآكل عندما تتجاوز درجة حرارة بئر الزيت (الغاز) المحتوي على ثاني أكسيد الكربون 200 درجة مئوية، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج ذو المقاومة الجيدة لثاني أكسيد الكربون والكلور مطلوب شقوق تآكل الإجهاد. حالياً، 22كر والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 25Cr (الأوستنيتي والفريت) مناسب لآبار ثاني أكسيد الكربون التي تزيد درجة حرارتها عن 200 درجة مئوية، بينما يقوم المصنعون بضبط محتوى الكروم والنيكل لضبط مقاومة التآكل. يتكون الفولاذ المزدوج من الفريت بالإضافة إلى الطور الأوستنيتي. إلى جانب Cr وNi، يمكن إضافة Mo وN لتحسين مقاومة التآكل. بالإضافة إلى أن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل في درجات الحرارة العالية، مقارنةً بالفولاذ المقاوم للصدأ مارتنسيت، فإنه يتمتع بمقاومة أفضل للتآكل الناتج عن إجهاد H2S، في اختبار درجة حرارة الغرفة NACE TM 0177-A، في محلول، بيئة تحميل 85%SMYS، غير القابل للصدأ مارتنسيت يمكن للفولاذ اجتياز اختبار الضغط الجزئي 10kPa H2S فقط، ويمكن للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 25Cr اجتياز اختبار الضغط الجزئي 100kPa H2S.
بشكل عام، في التعايش بين بيئات CO2 وH2S، أو الضغط الجزئي لـ H2S لا يصل إلى درجة حرجة ولكن Cl- مرتفع جدًا، ولا يمكن للفولاذ 13Cr (بما في ذلك الفولاذ 13Cr الفائق) تلبية المتطلبات، 22كر مطلوب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (ASF 2205) أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الفائق 25Cr، وحتى الفولاذ المقاوم للصدأ عالي النيكل والكروم والسبائك القائمة على Ni والسبائك Fe-Ni مثل G3 وسبائك 825 التي تحتوي على أكثر من 20% Cr وNi30%.
