油田およびガス田用のステンレス鋼管グレード

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一般的に言えば、一部の低合金鋼はH2Sを含む腐食性オイルおよびガス環境の要件を満たすことができますが、CO2またはH2S、CO2、Clを含む腐食性環境–マルテンサイト系ステンレス鋼が必要な場合の共存、二相ステンレス鋼、さらにはニッケルベースの合金。 API 1988CTの5バージョンでは、耐食性のチューブ鋼グレードが追加され、75Crおよび9Crのマルテンサイト系ステンレス鋼グレードのC13鋼グレードが指定されました。

 

高強度 M油井用の人工ステンレス鋼管

 CO2を主ガスとする湿潤環境では、孔食や粒界腐食などの油井管の局部腐食損傷が発生することが多い。Cl-が存在すると局部腐食が激しくなる。 一般的に、二酸化炭素圧力が0.021MPa未満の場合は腐食は無視でき、二酸化炭素圧力が0.021MPaに達すると腐食が発生すると考えられています。 pCO2が0.021MPaを超える場合は、適切な防食対策を講じる必要があります。 一般的に、CO2の割合が0.05Mpa未満の場合、孔食による損傷はありません。

CO2腐食を防止するために徐放剤を使用する効果は限定的であり、9％-13％Cr鋼などの高クロム鋼を使用する効果はより優れていることが証明されています。 1970年代以降、一部の天然ガス井戸では、CO9腐食を防ぐために13％Crおよび2Cr％のステンレス鋼管が使用されてきました。 American Petroleum Institute（API）は、標準化された使用法として9Crおよび13Crマルテンサイト系ステンレス鋼管（API L80-9CrおよびL80-13Cr）を推奨しています。 13Cr鋼はCO2腐食に対する耐性が高く、9Cr-1Mo鋼はH2S応力腐食割れに対する耐性が優れています。 原則として、H2SがCO2雰囲気に存在する場合、どちらの鋼も適していません。 CO2油井にH2Sが存在する場合は、油井管のSSCC抵抗を可能な限り改善し、焼入れ焼戻し熱処理を採用して均一なマルテンサイトを得、硬度をHRC22以下に可能な限り制御する必要があります。 。

ステンレス鋼グレードの油井

グレード C Mo Cr Ni Cu
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

ただし、API 13Cr鋼管は、油井温度が2℃以上になると、耐CO150性が大幅に低下し、耐用年数が短くなります。 API 13Cr鋼管のCO2およびSSC（硫化物応力割れ）に対する耐食性を向上させるために、NiおよびMoを添加した低炭素SUP13Cr鋼管が開発されました。 鋼管は、高温、高CO2濃度、少量の硫化水素のある湿潤環境で使用できます。 これらのチューブの構造は、強化マルテンサイトと5％未満のフェライトです。 炭素を減らすか、CrとNiを加えることでCO2に対する耐食性を向上させ、Moを加えることで孔食に対する耐食性を向上させることができます。API13Cr鋼管と比較して、CO2とSSCに対する耐食性が大幅に向上します。 たとえば、同じ腐食環境では、API13Cr鋼管の腐食速度は1mm / aを超えますが、SUP13Cr鋼管の腐食速度は0.125mm / aに減少します。 深井戸および超深井戸の開発に伴い、油井の温度は上昇し続けています。 油井温度をさらに180℃以上に上げると、SUP13Cr油井管の耐食性も低下し始め、長期使用の要件を満たせなくなります。 従来の材料選択原理に従って、二相ステンレス鋼またはニッケル基合金を選択する必要があります。

 

M人工ステンレス鋼 石油パイプライン用パイプ

腐食性の石油やガスを運ぶパイプラインパイプには、油井パイプと同じ耐食性材料が必要です。 以前は、パイプには通常、徐放剤または二相ステンレス鋼などの耐食性材料が注入されていました。 前者は高温での防錆効果が不安定で、環境汚染の原因となります。 二相ステンレス鋼は耐食性に優れていますが、コストが高く、溶接入熱の制御が困難ですが、溶接予熱や溶接後熱処理を現場で行うことは困難です。 CO11環境用のマルテンサイト2CrパイプとCO12 +トレースH2S環境用のマルテンサイト2Crパイプが使用されています。 カラムは、予熱や溶接後の熱処理なしで良好な溶接性を持ち、その機械的特性はX80鋼グレードと同等であり、その耐食性は、遅延離型剤または二相ステンレス鋼パイプを備えたパイプラインよりも優れています。

パイプライン用ステンレス鋼管

グレード C Cr Ni Mo
11Cr ≤0.03 11 1.5 /
12Cr ≤0.03 12 5.0 2.0

 

石油産業用二相ステンレス鋼管

マルテンサイト系ステンレス鋼SUP15Crは、CO2を含む油井（ガス）の温度が200℃を超えると耐食性要件を満たせず、CO2およびClに対する耐性が良好な二相ステンレス鋼—応力腐食割れが必要です。 現在、 22Cr 25Cr二相鋼（オーステナイトおよびフェライト）ステンレス鋼は2℃を超えるCO200ウェルに適しており、メーカーは耐食性を調整するためにCrおよびNi含有量を調整します。 二相鋼は、フェライトとオーステナイト相で構成されています。 CrとNiに加えて、MoとNを追加して耐食性を向上させることができます。 二相ステンレス鋼は、マルテンサイトステンレス鋼と比較して、優れた高温耐食性に加えて、室温でのH2S応力腐食割れ耐性が優れています。NACETM0177-Aテスト、A溶液、85％SMYS負荷環境、マルテンサイトステンレス鋼は10kPaH2S部分圧力試験にのみ合格でき、二相ステンレス鋼25Crは100kPaH2S部分圧力試験に合格できます。

 

一般に、CO2とH2S環境が共存する場合、またはH2S分圧が臨界に達しないが、Cl-が非常に高い場合、13Cr鋼（スーパー13Cr鋼を含む）は要件を満たすことができません。 22Cr 二相ステンレス鋼（ASF 2205）または超二相ステンレス鋼25Cr、高Ni、Crステンレス鋼、G3などのNiベースおよびFe-Niベースの合金、825％を超えるCr、Ni20％を含む合金30が必要です。