Typy trubek z nerezové oceli pro ropná a plynárenská pole

/v /podle

Obecně lze říci, že některé nízkolegované oceli mohou splňovat požadavky na korozivní prostředí olejů a plynů obsahující H2S, ale korozivní prostředí obsahující CO2 nebo H2S, CO2, Cl – koexistence tam, kde martenzitická nerezová ocel potřebuje, duplexní nerezová ocel nebo dokonce slitina na bázi niklu . Verze API 5CT z roku 1988 přidala třídy oceli odolné proti korozi, specifikovala třídu oceli C75 s martenzitickou nerezovou ocelí jakostí 9Cr a 13Cr

 

Vysoká síla Mtrubka z artensitické nerezové oceli pro ropný vrt

 Ve vlhkém prostředí s CO2 jako hlavním plynem často dochází k lokálnímu koroznímu poškození potrubí ropného vrtu, jako je důlková koroze a mezikrystalová koroze atd. Pokud Cl – existuje, bude lokální koroze zesílena. Obecně se má za to, že korozi lze ignorovat, když je tlak oxidu uhličitého nižší než 0,021 MPa, a ke korozi dojde, když tlak oxidu uhličitého dosáhne 0,021 MPa. Pokud je pCO2 vyšší než 0,021 MPa, měla by být přijata vhodná antikorozní opatření. Obecně nedochází k žádnému poškození způsobenému důlkovou tvorbou, když je frakce CO2 nižší než 0,05 MPa.

Bylo prokázáno, že účinek použití činidla s postupným uvolňováním k zabránění korozi CO2 je omezený a účinek použití oceli s vysokým obsahem chromu, jako je ocel 9%-13%Cr, je lepší. Od 70. let 20. století některé studny na zemní plyn používají trubky z nerezové oceli 9%Cr a 13Cr%, aby se zabránilo korozi CO2. American Petroleum Institute (API) doporučuje trubky z martenzitické nerezové oceli 9Cr a 13Cr (API L80-9Cr a L80-13Cr) pro standardizované použití. Ocel 13Cr má lepší odolnost proti korozi CO2, zatímco ocel 9Cr-1Mo má lepší odolnost proti praskání korozí H2S. V zásadě není vhodná žádná ocel, pokud je H2S přítomen v atmosféře CO2. Pokud v ropném vrtu CO2 existuje H2S, měla by se co nejvíce zlepšit odolnost potrubí ropného vrtu vůči SSCC a mělo by být přijato tepelné zpracování kalením a popouštěním, aby se získal stejnoměrný martenzit a tvrdost by měla být pokud možno řízena pod HRC22. .

Třída ropného vrtu z nerezové oceli

Školní známka C Mo Cr Ni Cu
9 Kr ≤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

Ocelové trubky API 13Cr však výrazně snížily odolnost vůči CO2 a zkrátily životnost, když teplota ropného vrtu dosáhne 150 °C nebo vyšší. Za účelem zlepšení odolnosti ocelových trubek API 13Cr vůči CO2 a SSC (sulfidové praskání pod napětím) byly vyvinuty nízkouhlíkové ocelové trubky SUP13Cr s přídavkem Ni a Mo. Ocelová trubka může být použita ve vlhkém prostředí s vysokými teplotami, vysokou koncentrací CO2 a malým množstvím sirovodíku. Struktura těchto trubek je temperovaný martenzit a méně než 5% ferit. Odolnost proti korozi vůči CO2 lze zlepšit snížením uhlíku nebo přidáním Cr a Ni a odolnost proti korozi vůči důlkové korozi lze zlepšit přidáním Mo. Ve srovnání s ocelovými trubkami API 13Cr je odolnost vůči CO2 a SSC výrazně zlepšena. Například ve stejném korozivním prostředí je rychlost koroze ocelové trubky API 13Cr vyšší než 1 mm/rok, zatímco rychlost koroze ocelové trubky SUP13Cr je snížena na 0,125 mm/a. S rozvojem hlubokých a ultrahlubokých vrtů se teplota ropných vrtů stále zvyšuje. Pokud se teplota ropného vrtu dále zvýší na více než 180 ℃, korozní odolnost potrubí ropného vrtu SUP13Cr také začne klesat, což nemůže splnit požadavky dlouhodobého používání. Podle tradičního principu výběru materiálu by měla být vybrána duplexní nerezová ocel nebo slitina na bázi niklu.

 

Martensitická nerezová ocel potrubí pro ropovod

The potrubní potrubí doprava korozivního oleje a plynu vyžaduje stejný korozivzdorný materiál jako potrubí ropného vrtu. Dříve byla trubka obvykle injektována látkami s trvalým uvolňováním nebo materiály odolnými proti korozi, jako je dvoufázová nerezová ocel. První z nich je nestabilní v antikorozním účinku při vysoké teplotě a může způsobit znečištění životního prostředí. Přestože dvoufázová nerezová ocel má dobrou odolnost proti korozi, náklady jsou vysoké a přísun tepla při svařování se obtížně kontroluje, předehřev svařování a tepelné zpracování po svařování do konstrukce staveniště přináší potíže. Do provozu je uvedena martenzitická trubka 11Cr pro prostředí CO2 a martenzitická trubka 12Cr pro prostředí CO2+ stopový H2S. Kolona má dobrou svařitelnost, bez předehřívání a tepelného zpracování po svařování, její mechanické vlastnosti se mohou rovnat kvalitě oceli X80 a její odolnost proti korozi je lepší než u potrubí s retardovaným uvolňováním nebo u dvoufázové trubky z nerezové oceli.

Nerezová trubka pro potrubí

Školní známka C Cr Ni Mo
11Cr ≤0,03 11 1.5 /
12Cr ≤0,03 12 5.0 2.0

 

Duplexní nerezové potrubí pro ropný průmysl

Martenzitická nerezová ocel SUP 15Cr nemůže splnit požadavky na odolnost proti korozi, když teplota ropného (plynového) vrtu obsahujícího CO2 překročí 200 ℃, a je vyžadována duplexní nerezová ocel s dobrou odolností vůči CO2 a Cl – korozní trhliny pod napětím. V současné době, 22Cr a 25Cr duplexní (austenitické a feritové) nerezové oceli jsou vhodné pro CO2 studny nad 200 ℃, zatímco výrobci upravují obsah Cr a Ni pro úpravu odolnosti proti korozi. Duplexní ocel se skládá z feritu a austenitické fáze. Kromě Cr a Ni lze pro zlepšení odolnosti proti korozi přidat Mo a N. Kromě toho, že duplexní nerezová ocel má dobrou odolnost proti vysokoteplotní korozi ve srovnání s martenzitovou nerezovou ocelí, má lepší odolnost proti praskání korozí H2S při pokojové teplotě, test NACE TM 0177-A, v roztoku A, zátěžové prostředí 85%SMYS, martenzit nerez ocel může projít pouze zkouškou parciálního tlaku 10 kPa H2S, duplexní nerezová ocel 25Cr může projít zkouškou parciálního tlaku 100 kPa H2S.

 

Obecně platí, že v koexistenci prostředí CO2 a H2S nebo parciální tlak H2S nedosahuje kritické hodnoty, ale Cl- je velmi vysoký, ocel 13Cr (včetně oceli super 13Cr) nemůže splnit požadavky, 22Cr duplexní nerezová ocel (ASF 2205) nebo super duplexní nerezová ocel 25Cr, je vyžadována dokonce i vysoce Ni, Cr nerezová ocel a slitiny na bázi Ni a Fe-Ni jako G3, slitina 825 obsahující více než 20% Cr, Ni30%.