درجات أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ لمجالات النفط والغاز

بشكل عام، يمكن لبعض الفولاذات ذات السبائك المنخفضة تلبية متطلبات بيئة النفط والغاز السامة التي تحتوي على H2S، ولكن في حالة وجود CO2 أو H2S، أو CO2، أو Cl، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ مارتنسيتي يجب أن يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أو حتى السبائك القائمة على النيكل. أضافت نسخة API 5CT لعام 1988 فئات فولاذية مقاومة للتآكل، ووصفت الفئة C75 التي تحتوي على فئات فولاذية مارتنسيتي من 9Cr و13Cr.

 

قوة عالية Mأنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ الأرتينسي لتعدين النفط

 في البيئة الرطبة التي يكون فيها ثاني أكسيد الكربون هو الغاز الرئيسي، غالباً ما تحدث أضرار التآكل المحلية في أنابيب آبار النفط، مثل التآكل الناتج عن الثقوب وتآكل الأجزاء الفاصلة بين الأقسام، وما إلى ذلك. إذا كان وجود Cl – موجوداً، فإن التآكل المحلي سيشتد. عموماً يُعتبر أن التآكل يمكن تجاهله عندما يكون ضغط ثاني أكسيد الكربون أقل من 0.021MPa، وأن التآكل سيحدث عندما يصل ضغط ثاني أكسيد الكربون إلى 0.021MPa. عندما يكون pCO2 أعلى من 0.021MPa، يجب اتخاذ التدابير المناسبة لمكافحة التآكل. عموماً، لا تحدث أي أضرار بسبب الثقوب عندما يكون جزء ثاني أكسيد الكربون أقل من 0.05Mpa.

لقد ثبت أن تأثير استخدام عامل الإفراج المستمر لمنع تآكل ثاني أكسيد الكربون محدود، وأن تأثير استخدام الفولاذ عالي الكروم مثل الفولاذ 9%-%Cr أفضل. منذ السبعينيات، استخدمت بعض آبار الغاز الطبيعي أنابيب من الفولاذ المقاوم للكروم والكروم% 13Cr لمنع تآكل ثاني أكسيد الكربون. يوصي معهد البترول الأمريكي (API) باستخدام أنابيب من الفولاذ المقاوم للكروم والكروم 13Cr (API L80-9Cr و L80-13Cr) للاستخدام الموحد. يحتوي الفولاذ 13Cr على مقاومة أفضل للتآكل الناتج عن ثاني أكسيد الكربون، بينما يحتوي الفولاذ 9Cr-1Mo على مقاومة أفضل للتكسير التوتري الناتج عن هيدروجين السلفونيك. من حيث المبدأ، لا يعتبر أي من هذه الفولاذات مناسبًا إذا كان وجود هيدروجين السلفونيك موجودًا في جو غني ثاني أكسيد الكربون. عند وجود H2S في بئر النفط CO2، يجب تحسين مقاومة SSCC لنظام الأنابيب النفطية قدر الإمكان، ويجب اعتماد المعالجة الحرارية للتبريد والتسخين لتحقيق مارتنسيت موحد، ويجب التحكم في صلابة أقل من HRC22 قدر الإمكان.

درجة الفولاذ المقاوم للصدأ الخاصة بخرطوم النفط

الدرجة	C	مو	Cr	ني	كوي
9Cr	≤0.15	0.9-1.1	8.0-10.0	≤0.5	/
13Cr	0.15-0.22	/	12.0-14.0	≤0.5	/
SUP9Cr	≤0.03	1.5-2.5	12.0-13.5	4.0-6.0	/
SUP13Cr	≤0.03	1.5-2.5	14.0-16.0	5.0-7.0	0.5-1.5

ومع ذلك، قللت أنابيب الفولاذ API 13Cr بشكل كبير من مقاومة CO2 وقصرت عمر الخدمة عندما تصل درجة حرارة بئر النفط إلى 150 درجة مئوية أو أعلى. وذلك من أجل تحسين مقاومة الفولاذ API 13Cr للتآكل تجاه CO2 وSSC (التكسير الناتج عن الضغط الصخري)، تم تطوير أنابيب الفولاذ SUP13Cr منخفض الكربون مع إضافة النيكل والمون. يمكن استخدام هذه الأنابيب في بيئات رطبة ذات درجات حرارة عالية، ومستويات عالية من CO2، ومقدار صغير من الهيدروجين السلفيد. يتميز هيكل هذه الأنابيب بوجود مارتنسيت معالجة حرارية وأقل من 5% من الفيريت. يمكن تحسين مقاومة التآكل لغاز ثاني أكسيد الكربون عن طريق تقليل الكربون أو إضافة الكروم والنحاس، ويمكن تحسين مقاومة التآكل ضد التآكل الجاف عن طريق إضافة الموليبدينوم. مقارنةً بخرطوم فولاذي API 13Cr، يتم تحسين مقاومة التآكل لغاز ثاني أكسيد الكربون وSSC بشكل كبير. على سبيل المثال، في نفس البيئة الملوثة، تزداد معدل التآكل لخرطوم فولاذي API 13Cr أكثر من 1 مم/عام، بينما يقل معدل التآكل لخرطوم فولاذي SUP13Cr إلى 0.125 مم/عام. مع تطور الآبار العميقة والمستدامة، تزداد درجة حرارة بئر النفط باستمرار. إذا تم زيادة درجة حرارة بئر النفط أكثر من 180 درجة مئوية، فإن مقاومة التآكل لخرطوم بئر النفط SUP13Cr أيضًا تبدأ في الانخفاض، مما لا يستطيع تلبية متطلبات الاستخدام طويل الأمد. وفقًا لمبدأ اختيار المواد التقليدي، ينبغي اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أو سبائك النيكل الأساسية.

 

Mالفولاذ المقاوم للصدأ المعالج بالميكانيك أنبوب لنقل النفط

البرنامج وصلة أنابيب تتطلب نقل النفط والغاز المسببات للآثار السامة نفس المواد المقاومة للتآكل مثل أنابيب آبار النفط. في السابق، كان يتم حقن الأنابيب عادةً بمواد مقاومة للتآكل أو مواد مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الفراغي. هذه المواد غير مستقرة في تأثيرها المقاوم للتآكل عند درجات الحرارة العالية وقد تسبب تلوث بيئي. على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الفراغي يتمتع بمقاومة جيدة للتآكل، فإن التكلفة مرتفعة، ويصعب التحكم في مدخل الحرارة عند اللحام، ويحتاج لحمض التدفئة المسبقة وتجهيز الحرارة بعد اللحام إلى صعوبات عند إنشاء الموقع. يتم استخدام الأنبوب المارينتي 11Cr للأحوال المائية CO2 والأنبوب المارينتي 12Cr للأحوال المائية CO2+ مع وجود هيدروجين سداسي الكلور. تتمتع العمودية بخصائص لحام جيدة، ولا تحتاج إلى تحمض مسبق أو معالجة حرارية بعد اللحام، ويمكن أن تكون خصائصها الميكانيكية متساوية مع الفولاذ X80، كما أن مقاومته للتآكل أفضل من الأنبوب المجهز بمادة إطلاق متأخر أو الأنبوب المارينتي المزدوج الفراغي.

أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ للخطوط الشحنية

الدرجة	C	Cr	ني	مو
11Cr	≤0.03	11	1.5	/
12Cr	≤0.03	12	5.0	2.0

 

أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة للاستخدام في صناعة البترول

لا يمكن لصلادة فولاذية مارتنسيتية SUP 15Cr تلبية متطلبات مقاومة التآكل عند تجاوز درجة حرارة بئر النفط (الغاز) المحتوي على ثاني أكسيد الكربون 200 درجة مئوية، ويجب استخدام فولاذ مزدوج المقاومة الجيدة لـ CO2 وCl — الشقوق التآكينية بسبب الضغط. حالياً، 22Cr وتعد الفولاذات المقاومة للصدأ المزدوجة (الأوستنيتي والفريت) مناسبة لبرك CO2 التي تزيد درجة حرارتها عن 200 درجة مئوية، بينما تعد الشركات المصنعة تعدل محتوى الكروم والنيكل لتعديل مقاومة التآكل. يتكون الفولاذ المزدوج من الفايبرتيت بالإضافة إلى المرحلة الأوستنيتي. بالإضافة إلى الكروم والنيكل، يمكن إضافة مو وني لتطوير مقاومة التآكل. بالإضافة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، تتمتع بمقاومة جيدة للتآكل عند درجات الحرارة العالية، مقارنةً بالحديد المقاوم للصدأ مارتنسيت، تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل الناتج عن الضغط H2S، في اختبار NACE TM 0177-A عند درجة حرارة الغرفة، في محلول، في بيئة تحميل 85%SMYS، يمكن لحديد مارتنسيت أن يمر فقط باختبار ضغط H2S الجزئي عند 10kPa، بينما يمكن للفولاذ المقاوم للصدأ 25Cr المرور باختبار ضغط H2S الجزئي عند 100kPa.

 

بشكل عام، في ظل وجود بيئة تحتوي على CO2 وH2S، أو عندما لا يصل ضغط H2S إلى المستوى الحرجة ولكنه مرتفع جدًا، فإن الفولاذ 13Cr (بما في ذلك الفولاذ 13Cr الفائق) لا يمكن أن يفي بالمتطلبات. 22Cr الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (ASF 2205) أو الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق المزدوج 25Cr، وحتى الفولاذ المقاوم للصدأ عالي النيوبيوم، وعالي الكروم، والصلب على أساس النيوبيوم والصلب على أساس في-نيوبيوم مثل G3، والصلب 825 الذي يحتوي على أكثر من 20% من الكروم، والنيوبيوم 30%، مطلوب.