Klasy rur ze stali nierdzewnej do zastosowań w przemyśle naftowym i gazowym'>Klasy rur ze stali nierdzewnej do zastosowań w przemyśle naftowym i gazowym

/w /od

Ogólnie rzecz biorąc, niektóre stalowe stopowe rodzaje stali mogą spełniać wymagania dotyczące środowiska korozyjnego z zawartością H2S w oleju i gazie, ale w środowisku korozyjnym zawierającym CO2 lub H2S, CO2 i Cl – współistnienie Martensitic Stainless Steel wymaga dwutlenku węgla lub stopu niklowo-chromowego. Wersja API 5CT z 1988 roku dodała klasy stali odpornych na korozję, określiła klasę stali C75 z Martensitic Stainless Steel o stopach 9Cr i 13Cr.

 

Duża wytrzymałość MRury ze stali nierdzewnej artensycznej do odwiertów naftowych

 W środowisku mokrym z CO2 jako głównym gazem często występuje lokalne uszkodzenie rur wiertniczych oleju, takie jak korozja wgłębna i intergranuliczna, itp. Jeśli obecność Cl – jest duża, lokalne uszkodzenie będzie się nasilać. Zasadniczo należy uznać, że korozję można zignorować, gdy ciśnienie dwutlenku węgla wynosi mniej niż 0,021 MPa, a korozja wystąpi, gdy ciśnienie dwutlenku węgla osiągnie 0,021 MPa. Gdy pCO2 będzie wyższe niż 0,021 MPa, należy podjąć odpowiednie środki antykorozji. Zasadniczo nie występuje uszkodzenie spowodowane korozją wgłębną, gdy frakcja CO2 wynosi mniej niż 0,05 MPa.

Dowiedziono, że efekt stosowania środka o przedłużonym uwalnianiu w celu zapobieżenia korozji CO2 jest ograniczony, a efekt stosowania stali wysokowęglikowej, takiej jak stal 9%-%Cr, jest lepszy. Od lat 70. XX wieku niektóre studnie gazowe wykorzystują rury ze stali nierdzewnej 9Cr i 13Cr% w celu zapobieżenia korozji CO2. Amerykański Instytut Naftowy (API) zaleca stosowanie rur ze stali nierdzewnej martensiticznych 9Cr i 13Cr (API L80-9Cr i L80-13Cr) do celów standardowego użytkowania. Stal 13Cr charakteryzuje się lepszą odpornością na korozję CO2, natomiast stal 9Cr-1Mo charakteryzuje się lepszą odpornością na pękanie pod wpływem stresu H2S. Zasadniczo żadna ze stali nie jest odpowiednia w przypadku obecności H2S w atmosferze CO2. Kiedy w studni naftowej obecny jest H2S, należy jak najszybciej poprawić odporność SSCC rurociągu studni naftowej oraz zastosować obróbkę cieplną typu quenching and tempering w celu uzyskania jednorodnej postaci martensytowej, a twardość należy jak najdalej kontrolować poniżej HRC22.

Stopień nierdzewnej stali wiertnicy naftowej

Ocena 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

Jednakże, stalowe rury API 13Cr znacznie zmniejszyły odporność na CO2 i skróciły żywotność w przypadku osiągnięcia przez odwiert temperatury 150°C lub wyższej. W celu poprawy odporności na korozję stalowych rur API 13Cr na CO2 i SSC (szkody spowodowane naprężeniami sulfidowymi), opracowano stalowe rury SUP13Cr o niskiej zawartości węgla z dodatkiem niklu i molibdenu. Stalowe rury te mogą być stosowane w środowiskach mokrych o wysokiej temperaturze, wysokich stężeniach CO2 oraz niewielkiej ilości siarczanu siarkowego. Struktura tych rur to martensyt ze stopniem temperowania mniejszym niż 5%. Odporność na korozję w przypadku CO2 można poprawić poprzez zmniejszenie zawartości węgla lub dodanie Cr i Ni, a odporność na korozję w przypadku otworzeń może zostać zwiększona poprzez dodanie Mo. W porównaniu z rurą stalową API 13Cr, odporność na korozję w przypadku CO2 i SSC jest znacznie zwiększona. Na przykład w tym samym środowisku korozyjnym szybkość korozji rury stalowej API 13Cr wynosi ponad 1 mm/rok, podczas gdy szybkość korozji rury stalowej SUP13Cr wynosi 0,125 mm/rok. Wraz z rozwojem głębokich i ultragłębokościowych odwiertów temperatura w odwiertach ropy nadal rośnie. Jeśli temperatura w odwiertach ropy zostanie jeszcze podniesiona do ponad 180°C, odporność na korozję rury stalowej SUP13Cr zaczyna również spadać, co uniemożliwia spełnienie wymagań długotrwałego użytkowania. Zgodnie z tradycyjnym zasadą wyboru materiału należy wybrać stal nierdzewną dwutlenkową lub stop niklowo-chromowy.

 

Mstopki ze stali nierdzewnej artensytowa rura do rurociągu naftowego

The rura rurociągowa Przenoszenie korozyjnego oleju i gazu wymaga tego samego materiału odpornego na korozję jak rura dla odwiertów naftowych. Wcześniej rurę zwykle wlewaliśmy środkami o długim czasie uwalniania lub materiałami odpornymi na korozję, takimi jak stal nierdzewna dwufazowa. Pierwszy z tych materiałów jest niestabilny pod względem efektu antykorozyjnego w wysokich temperaturach i może powodować zanieczyszczenie środowiska. Chociaż stal nierdzewna dwufazowa ma dobrą odporność na korozję, koszt jest wysoki, a kontrola temperatury podczas spawania jest trudna. Do budowy placu budowy stosowano stal martnocząsteczkową 11Cr dla środowiska CO2 oraz stal martnocząsteczkową 12Cr dla środowiska CO2+ z dodatkiem H2S. Stosowano stal martnocząsteczkową 11Cr w środowisku CO2 oraz stal martnocząsteczkową 12Cr w środowisku CO2+ z dodatkiem H2S. Stal ta charakteryzuje się dobrą spawalnością; bez przedgrzania i obróbki cieplnej po spawaniu jej właściwości mechaniczne są porównywalne z klasą stali X80, a odporność na korozję jest lepsza niż w przypadku rury z opóźnionym uwalnianiem środka przeciwkorozyjnego lub stalowej rury dwufazowej o dodatku H2S.

Rury ze stali nierdzewnej do rurociągów

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

 

Rury ze stali nierdzewnej dwutlenkowatej do przemysłu naftowego

Stal nierdzewna typu martensitic SUP 15Cr nie spełnia wymagań odporności na korozję w przypadku gdy temperatura w studni naftowej lub gazowej zawierającej CO2 przekracza 200°C, a konieczne jest zastosowanie stali dwutlenkowodorostabilnej o dobrych właściwościach odporności na CO2 i korozyjne pęknięcia wynikające z naprężenia (Cl). Obecnie 22Cr a stal nierdzewna dwutlenek-wapniowy (Austenitic i Ferrite) nadaje się do odwiertów CO2 powyżej 200°C, podczas gdy producenci dostosowują zawartość Cr i Ni w celu dostosowania odporności na korozję. Stal dwutlenek-wapniowy składa się z fazy Austenitic i ferritu. Oprócz Cr i Ni, można dodać Mo i N w celu poprawy odporności na korozję. Oprócz stali nierdzewnej dwutlenek-wapniowego charakteryzuje się dobrą odpornością na korozję w wysokich temperaturach, w porównaniu ze stali nierdzewnej typu martensitowej, ma lepszą odporność na pękanie pod wpływem stresu H2S w temperaturze pokojowej w testach NACE TM 0177-A w roztworze o stężeniu 85%SMYS, w temperaturze 10kPa, w środowisku obciążającym Martensitowa stal nierdzewna może przetestować jedynie ciśnienie H2S w warunkach częściowych 10kPa, stal nierdzewna dwutlenek-wapniowy 25Cr może przetestować ciśnienie H2S w warunkach częściowych 10kPa.

 

Ogólnie rzecz biorąc, w środowiskach z obecnością CO2 i H2S, lub gdy ciśnienie H2S nie osiąga wartości krytycznej, ale Cl- jest bardzo wysokie, stal 13Cr (w tym stal super 13Cr) nie może spełniać wymogów, 22Cr stal nierdzewna dwuwarstwowa (ASF 2205) lub superduplexowa stal nierdzewna 25Cr, nawet stal nierdzewna o wysokim stopniu niklu i krzemu oraz stopowe ze składnikiem Ni i Fe-Ni, takie jak G3, stop 825 zawierający ponad 20% Cr, stop 30% Ni.