Roestvrijstalen buiskwaliteiten voor olie- en gasvelden

Over het algemeen kunnen sommige laaggelegeerde staalsoorten voldoen aan de vereisten voor een corrosieve olie- en gasomgeving die H2S bevat, maar de corrosieve omgeving die CO2 of H2S, CO2, Cl bevat - coëxistentie waar het martensitische roestvrij staal nodig heeft, duplex roestvrij staal of zelfs op nikkel gebaseerde legering . De 1988-versie van API 5CT voegde corrosiebestendige staalsoorten toe, specificeerde de C75-staalsoort met Martensitische roestvrijstalen kwaliteiten van 9Cr en 13Cr

 

Grote sterkte Martensitische roestvrijstalen pijp voor oliebron

 In de natte omgeving met CO2 als hoofdgas, treedt vaak lokale corrosieschade aan oliebronpijpen op, zoals putcorrosie en interkristallijne corrosie, enz. Als Cl - bestaat, zal de lokale corrosie worden geïntensiveerd. Over het algemeen wordt aangenomen dat de corrosie kan worden genegeerd wanneer de koolstofdioxidedruk lager is dan 0.021 MPa, en de corrosie zal optreden wanneer de koolstofdioxidedruk 0.021 MPa bereikt. Wanneer de pCO2 hoger is dan 0.021 MPa, moeten passende anticorrosiemaatregelen worden genomen. Over het algemeen is er geen schade veroorzaakt door pitting wanneer de co2-fractie lager is dan 0.05Mpa.

Het is bewezen dat het effect van het gebruik van een middel met aanhoudende afgifte om CO2-corrosie te voorkomen beperkt is, en het effect van het gebruik van staal met een hoog chroomgehalte, zoals 9%-13% Cr-staal, is beter. Sinds de jaren zeventig gebruiken sommige aardgasbronnen roestvrijstalen buizen van 1970% Cr en 9Cr% om CO13-corrosie te voorkomen. Het American Petroleum Institute (API) beveelt 2Cr en 9Cr martensitische roestvrijstalen buizen (API L13-80Cr en L9-80Cr) aan voor gestandaardiseerd gebruik. 13Cr-staal is beter bestand tegen CO13-corrosie, terwijl 2Cr-9Mo-staal beter bestand is tegen H1S-spanningscorrosie. Geen van beide staalsoorten is in principe geschikt als H2S in een CO2-atmosfeer aanwezig is. Wanneer H2S in CO2-oliebron voorkomt, moet de SSCC-weerstand van de oliebronpijp zoveel mogelijk worden verbeterd, en de afschrik- en ontlaatwarmtebehandeling moet worden toegepast om uniform martensiet te verkrijgen en de hardheid moet zo veel mogelijk onder HRC2 worden geregeld .

De roestvrijstalen kwaliteit van oliebron:

Rang	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

API 13Cr-stalen buizen hebben echter een aanzienlijk verminderde CO2-weerstand en een kortere levensduur wanneer de oliebrontemperatuur 150 of hoger bereikt. Om de CORROSIEweerstand van API 13Cr stalen buizen tegen CO2 en SSC (sulfide stress cracking) te verbeteren, werden koolstofarme SUP13Cr stalen buizen met Ni en Mo toegevoegd. De stalen buis kan worden gebruikt in natte omgevingen met hoge temperaturen, hoge CO2-concentraties en een kleine hoeveelheid waterstofsulfide. De structuur van deze buizen is getemperd martensiet en minder dan 5% ferriet. De corrosieweerstand tegen CO2 kan worden verbeterd door koolstof te verminderen of Cr en Ni toe te voegen, en de corrosieweerstand tegen putcorrosie kan worden verbeterd door Mo toe te voegen. Vergeleken met API 13Cr stalen buizen is de corrosieweerstand tegen CO2 en SSC aanzienlijk verbeterd. In dezelfde corrosieve omgeving is de corrosiesnelheid van API 13Cr-stalen buizen bijvoorbeeld meer dan 1 mm/a, terwijl de corrosiesnelheid van SUP13Cr-stalen buizen wordt verlaagd tot 0.125 mm/a. Met de ontwikkeling van diepe en ultradiepe putten blijft de temperatuur van de oliebron stijgen. Als de oliebrontemperatuur verder wordt verhoogd tot meer dan 180 ℃, begint de corrosieweerstand van de SUP13Cr-oliebronpijp ook af te nemen, wat niet kan voldoen aan de vereisten van langdurig gebruik. Volgens het traditionele materiaalkeuzeprincipe moet duplexroestvrij staal of nikkelbasislegering worden gekozen.

 

Martensitisch roestvrij staal pijp voor oliepijpleiding:

De pijpleiding die corrosieve olie en gas transporteert, vereist hetzelfde corrosiebestendige materiaal als de oliebronpijp. Voorheen werd de leiding meestal geïnjecteerd met reagentia of corrosiebestendige materialen zoals tweefasig roestvast staal. De eerste heeft een onstabiel anticorrosief effect bij hoge temperaturen en kan milieuvervuiling veroorzaken. Hoewel tweefasig roestvrij staal een goede corrosieweerstand heeft, zijn de kosten hoog en is de warmte-invoer bij het lassen moeilijk te regelen, het voorverwarmen van het lassen en de warmtebehandeling na het lassen voor de constructie van de site brengt problemen met zich mee. De martensitische 11Cr leiding voor CO2 omgeving en de martensitische 12Cr leiding voor CO2+ trace H2S omgeving worden in gebruik genomen. De kolom heeft een goede lasbaarheid, zonder voorverwarmen en warmtebehandeling na het lassen, de mechanische eigenschappen kunnen gelijk zijn aan X80-staalkwaliteit en de corrosieweerstand is beter dan die van de pijpleiding met vertraagd losmiddel of tweefasige roestvrijstalen buis.

Roestvrijstalen buis voor pijpleiding

Rang	C	Cr	Ni	Mo
11Cr	≤ 0.03	11	1.5	/
12Cr	≤ 0.03	12	5.0	2.0

 

Duplex roestvrijstalen buis voor de aardolie-industrie

Het martensitische roestvrij staal SUP 15Cr kan niet voldoen aan de vereisten voor corrosieweerstand wanneer de temperatuur van de olie (gas) bron die CO2 bevat hoger is dan 200℃, en duplex roestvrij staal met een goede weerstand tegen CO2 en Cl - spanningscorrosiescheuren zijn vereist. Momenteel, 22Cr en 25Cr duplex (austenitisch en ferriet) roestvast staal zijn geschikt voor CO2-bronnen boven 200℃, terwijl fabrikanten het Cr- en Ni-gehalte aanpassen om de corrosieweerstand aan te passen. Duplex staal is samengesteld uit ferriet plus de austenitische fase. Naast Cr en Ni kunnen Mo en N worden toegevoegd om de corrosieweerstand te verbeteren. Naast het duplexroestvrij staal heeft het een goede corrosieweerstand bij hoge temperaturen, vergeleken met martensiet roestvrij staal, heeft het een betere H2S-weerstand tegen spanningscorrosie, bij kamertemperatuur NACE TM 0177-A-test, in A-oplossing, 85% SMYS-laadomgeving, martensiet roestvrij staal kan alleen de 10kPa H2S partiële druktest doorstaan, Duplex roestvrij staal 25Cr kan de 100kPa H2S partiële druktest doorstaan.

 

In het algemeen, in de coëxistentie van CO2- en H2S-omgevingen, of de H2S-partiële druk niet kritiek bereikt, maar Cl- is erg hoog, kan 13Cr-staal (inclusief super 13Cr-staal) niet aan de vereisten voldoen, 22Cr duplex roestvast staal (ASF 2205) of super duplex roestvast staal 25Cr. Zelfs hoge Ni, Cr roestvast staal en Ni-gebaseerde en Fe-Ni gebaseerde legeringen zoals G3, legering 825 met meer dan 20% Cr, Ni30% zijn vereist.