석유 및 가스전용 스테인레스 스틸 파이프 등급

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일반적으로 일부 저합금강은 H2S를 포함하는 부식성 오일 및 가스 환경에 대한 요구 사항을 충족할 수 있지만 CO2 또는 H2S, CO2, Cl을 포함하는 부식성 환경은 마르텐사이트 스테인리스강, 이중 스테인리스강 또는 심지어 니켈 기반 합금이 필요한 곳에서 공존합니다. . API 5CT의 1988년 버전에는 부식 방지 튜빙 강철 등급이 추가되었으며, 9Cr 및 13Cr의 마르텐사이트 스테인리스강 등급이 포함된 C75 강철 등급이 지정되었습니다.

 

고강도 중유정용 아텐사이트계 스테인레스 강관

 CO2를 주가스로 하는 습한 환경에서는 유정관의 공식부식, 입계부식 등 국부적인 부식손상이 자주 발생합니다. Cl-가 존재하면 국부적인 부식이 심해집니다. 일반적으로 이산화탄소 압력이 0.021MPa보다 낮으면 부식을 무시할 수 있고, 이산화탄소 압력이 0.021MPa에 도달하면 부식이 발생하는 것으로 간주됩니다. pCO2가 0.021MPa보다 높으면 적절한 부식 방지 조치를 취해야 합니다. 일반적으로 CO2분율이 0.05Mpa보다 낮을 경우 피팅으로 인한 피해는 없습니다.

CO2 부식을 방지하기 위해 서방화제를 사용하는 효과는 제한적이며, 9%-13%Cr강과 같은 고크롬강을 사용하는 것이 효과가 더 좋다는 것이 입증되었습니다. 1970년대부터 일부 천연가스 유정에서는 CO2 부식을 방지하기 위해 9%Cr 및 13Cr% 스테인리스강 튜빙을 사용해 왔습니다. 미국석유협회(API)는 표준화된 사용을 위해 9Cr 및 13Cr 마르텐사이트 스테인리스 스틸 튜브(API L80-9Cr 및 L80-13Cr)를 권장합니다. 13Cr 강철은 CO2 부식에 대한 저항성이 더 뛰어나고, 9Cr-1Mo 강철은 H2S 응력 부식 균열에 대한 저항성이 더 좋습니다. 원칙적으로 CO2 대기에 H2S가 존재하는 경우 두 강철 모두 적합하지 않습니다. CO2 유정에 H2S가 존재하는 경우 유정관의 SSCC 저항성을 최대한 향상시켜야 하며, 균일한 마르텐사이트를 얻기 위해 담금질 및 템퍼링 열처리를 채택하고 경도를 최대한 HRC22 이하로 제어해야 합니다. .

스테인레스 스틸 등급의 유정

등급 씨 모 Cr 니 구리
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

그러나 API 13Cr 스틸 튜브는 유정 온도가 150℃ 이상에 도달하면 CO2 저항성이 크게 감소하고 수명이 단축됩니다. API 13Cr 강관의 CO2 및 SSC(황화물 응력 균열)에 대한 내식성을 향상시키기 위해 Ni 및 Mo가 첨가된 저탄소 SUP13Cr 강관이 개발되었습니다. 강철 튜브는 고온, 높은 CO2 농도 및 소량의 황화수소가 있는 습한 환경에서 사용할 수 있습니다. 이 튜브의 구조는 강화 마르텐사이트이며 5% 페라이트 미만입니다. CO2에 대한 내식성은 탄소를 줄이거나 Cr, Ni를 첨가함으로써 향상시킬 수 있으며, 공식에 대한 내식성은 Mo를 첨가함으로써 향상시킬 수 있습니다. API 13Cr 강관과 비교하여 CO2 및 SSC에 대한 내식성이 크게 향상됩니다. 예를 들어, 동일한 부식 환경에서 API 13Cr 강관의 부식 속도는 1mm/a 이상인 반면 SUP13Cr 강관의 부식 속도는 0.125mm/a로 감소합니다. 깊은 유정과 초심해 유정의 개발로 유정 온도는 계속해서 상승하고 있습니다. 유정 온도가 180℃ 이상으로 더 높아지면 SUP13Cr 유정 파이프의 내식성도 저하되기 시작하여 장기간 사용 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 전통적인 재료 선택 원칙에 따라 이중 스테인리스강 또는 니켈 기반 합금을 선택해야 합니다.

 

중아르텐사이트계 스테인리스강 송유관용 파이프

그만큼 파이프라인 파이프 부식성 오일 및 가스를 운반하려면 유정 파이프와 동일한 부식 방지 재료가 필요합니다. 이전에는 파이프에 서방성 물질이나 이중상 스테인레스 스틸과 같은 부식 방지 재료를 주입하는 것이 일반적이었습니다. 전자는 고온에서 부식방지 효과가 불안정하여 환경오염을 일으킬 수 있다. 이중상 스테인리스강은 내식성이 우수하지만 비용이 비싸고 용접 입열량 조절이 어려워 현장 시공에 용접 예열과 용접 후 열처리가 어려움을 가져온다. CO2 환경용 마르텐사이트 11Cr 파이프와 CO2+ Trace H2S 환경용 마르텐사이트 12Cr 파이프를 사용합니다. 기둥은 예열 및 용접 후 열처리 없이 용접성이 좋으며 기계적 성질은 X80 강철 등급과 동일할 수 있으며 내식성은 지연 이형제 또는 이중상 스테인레스 스틸 파이프가 있는 파이프라인보다 우수합니다.

파이프라인용 스테인레스 스틸 파이프

등급 씨 Cr 니 모
11Cr ≤0.03 11 1.5 /
12Cr ≤0.03 12 5.0 2.0

 

석유산업용 이중 스테인리스강관

마르텐사이트계 스테인리스강 SUP 15Cr은 CO2가 함유된 유정(가스) 유정의 온도가 200℃를 초과할 경우 내식성 요건을 충족할 수 없으며, CO2 및 Cl에 대한 저항성이 우수한 이중 스테인리스강(응력 부식 균열)이 필요합니다. 현재, 22Cr 및 25Cr 이중(오스테나이트 및 페라이트) 스테인리스강은 200℃ 이상의 CO2 웰에 적합하며 제조업체는 내식성을 조정하기 위해 Cr 및 Ni 함량을 조정합니다. 이중 강철은 페라이트와 오스테나이트 상으로 구성됩니다. 내식성을 향상시키기 위해 Cr, Ni 외에 Mo, N을 첨가할 수 있습니다. 듀플렉스 스테인레스 스틸은 마르텐사이트 스테인레스 스틸과 비교하여 고온 내식성이 우수할 뿐만 아니라 실온 NACE TM 0177-A 테스트에서 H2S 응력 부식 균열 저항성이 더 우수합니다. A 솔루션, 85%SMYS 로딩 환경, 마르텐사이트 스테인레스 강철은 10kPa H2S 부분 압력 테스트만 통과할 수 있으며, 듀플렉스 스테인레스 스틸 25Cr은 100kPa H2S 부분 압력 테스트를 통과할 수 있습니다.

 

일반적으로 CO2와 H2S가 공존하는 환경 또는 H2S 분압이 임계에 도달하지 않지만 Cl-가 매우 높기 때문에 13Cr 강(슈퍼 13Cr 강 포함)은 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 22Cr 듀플렉스 스테인리스 스틸(ASF 2205) 또는 슈퍼 듀플렉스 스테인리스 스틸 25Cr, 심지어 고Ni, Cr 스테인리스 스틸과 G3, 20% Cr 이상을 함유한 합금 825, Ni30%와 같은 Ni 기반 및 Fe-Ni 기반 합금도 필요합니다.