เกรดท่อสแตนเลสสำหรับแหล่งน้ำมันและก๊าซ

โดยทั่วไปแล้ว เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำบางชนิดสามารถตอบสนองข้อกำหนดสำหรับสภาพแวดล้อมน้ำมันและก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนซึ่งประกอบด้วย H2S แต่สภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนซึ่งประกอบด้วย CO2 หรือ H2S, CO2, Cl – อยู่ร่วมกัน โดยที่เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ หรือแม้แต่โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก . API 5CT เวอร์ชันปี 1988 ได้เพิ่มเกรดท่อเหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อน โดยระบุเกรดเหล็ก C75 พร้อมด้วยเกรดสแตนเลส Martensitic ที่ 9Cr และ 13Cr

 

มีความแข็งแรงสูง มท่อสแตนเลสอาร์เทนซิติกสำหรับบ่อน้ำมัน

 ในสภาพแวดล้อมที่เปียกโดยมี CO2 เป็นก๊าซหลัก ความเสียหายจากการกัดกร่อนในท้องถิ่นของท่อบ่อน้ำมันมักจะเกิดขึ้น เช่น การกัดกร่อนแบบรูพรุนและการกัดกร่อนตามขอบเกรน เป็นต้น ถ้ามี Cl – อยู่ การกัดกร่อนในท้องถิ่นจะรุนแรงขึ้น โดยทั่วไปถือว่าการกัดกร่อนสามารถเพิกเฉยได้เมื่อความดันคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำกว่า 0.021MPa และการกัดกร่อนจะเกิดขึ้นเมื่อความดันคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 0.021MPa เมื่อ pCO2 สูงกว่า 0.021MPa ควรใช้มาตรการป้องกันการกัดกร่อนที่เหมาะสม โดยทั่วไป ไม่มีความเสียหายที่เกิดจากการเจาะรูเมื่อเศษของ co2 ต่ำกว่า 0.05Mpa

ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าผลกระทบของการใช้สารที่ปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของ CO2 มีจำกัด และผลของการใช้เหล็กกล้าโครเมียมสูง เช่น เหล็กกล้า 9%-13%Cr จะดีกว่า ตั้งแต่ปี 1970 เป็นต้นมา บ่อน้ำก๊าซธรรมชาติบางแห่งใช้ท่อสแตนเลส 9%Cr และ 13Cr% เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของ CO2 สถาบันปิโตรเลียมแห่งอเมริกา (API) แนะนำท่อสเตนเลสมาร์เทนซิติก 9Cr และ 13Cr (API L80-9Cr และ L80-13Cr) สำหรับการใช้งานที่เป็นมาตรฐาน เหล็ก 13Cr มีความทนทานต่อการกัดกร่อนของ CO2 ได้ดีกว่า ในขณะที่เหล็ก 9Cr-1Mo มีความต้านทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น H2S ได้ดีกว่า โดยหลักการแล้ว เหล็กทั้งสองชนิดไม่เหมาะหากมี H2S อยู่ในบรรยากาศ CO2 เมื่อ H2S มีอยู่ในบ่อน้ำมัน CO2 ความต้านทาน SSCC ของท่อบ่อน้ำมันควรได้รับการปรับปรุงให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และควรใช้การบำบัดความร้อนด้วยการดับและแบ่งเบาบรรเทาเพื่อให้ได้มาร์เทนไซต์ที่สม่ำเสมอ และควรควบคุมความแข็งให้ต่ำกว่า HRC22 เท่าที่เป็นไปได้ .

เป็นสแตนเลสเกรดน้ำมันอย่างดี

ระดับ	ค	โม	Cr	นิ	ลูกบาศ์ก
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

อย่างไรก็ตาม ท่อเหล็ก API 13Cr ได้ลดความต้านทาน CO2 ลงอย่างมาก และอายุการใช้งานสั้นลงเมื่ออุณหภูมิของบ่อน้ำมันสูงถึง 150°C หรือสูงกว่า เพื่อที่จะปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของท่อเหล็ก API 13Cr ต่อ CO2 และ SSC (การแตกร้าวจากความเครียดซัลไฟด์) จึงได้พัฒนาท่อเหล็กคาร์บอนต่ำ SUP13Cr ที่เติม Ni และ Mo ท่อเหล็กสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมเปียกที่มีอุณหภูมิสูง มีความเข้มข้นของ CO2 สูง และมีไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปริมาณเล็กน้อย โครงสร้างของท่อเหล่านี้เป็นมาร์เทนไซต์แบบเทมเปอร์และมีเฟอร์ไรต์น้อยกว่า 5% สามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของ CO2 ได้โดยการลดคาร์บอนหรือเพิ่ม Cr และ Ni และความต้านทานการกัดกร่อนของรูพรุนสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่ม Mo เมื่อเปรียบเทียบกับท่อเหล็ก API 13Cr ความต้านทานการกัดกร่อนของ CO2 และ SSC จะดีขึ้นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนเดียวกัน อัตราการกัดกร่อนของท่อเหล็ก API 13Cr มากกว่า 1 มม./a ในขณะที่อัตราการกัดกร่อนของท่อเหล็ก SUP13Cr จะลดลงเหลือ 0.125 มม./a ด้วยการพัฒนาของหลุมลึกและหลุมลึกพิเศษ อุณหภูมิของบ่อน้ำมันยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง หากอุณหภูมิของบ่อน้ำมันเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 180°C ความต้านทานการกัดกร่อนของท่อบ่อน้ำมัน SUP13Cr ก็เริ่มลดลงเช่นกัน ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการการใช้งานในระยะยาวได้ ตามหลักการเลือกใช้วัสดุแบบดั้งเดิม ควรเลือกเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์หรือโลหะผสมฐานนิกเกิล

 

มสแตนเลสอาร์เทนซิติก ท่อสำหรับท่อส่งน้ำมัน

ที่ ท่อท่อ การลำเลียงน้ำมันและก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต้องใช้วัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนเช่นเดียวกับท่อบ่อน้ำมัน ก่อนหน้านี้ ท่อมักจะถูกฉีดด้วยสารที่ปล่อยตัวได้ยาวนานหรือวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน เช่น สแตนเลสแบบดูอัลเฟส อดีตมีฤทธิ์ป้องกันการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงไม่เสถียรและอาจก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม แม้ว่าสแตนเลสแบบดูอัลเฟสจะมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี แต่ก็มีต้นทุนสูง และความร้อนจากการเชื่อมก็ควบคุมได้ยาก การอุ่นการเชื่อมและการบำบัดความร้อนหลังการเชื่อมในการก่อสร้างไซต์ก็นำมาซึ่งความยากลำบาก ท่อมาร์เทนซิติก 11Cr สำหรับสภาพแวดล้อม CO2 และท่อมาร์เทนซิติก 12Cr สำหรับสภาพแวดล้อม H2S ที่มีการติดตาม CO2+ ถูกนำมาใช้งาน คอลัมน์มีความสามารถในการเชื่อมที่ดีโดยไม่ต้องให้ความร้อนก่อนและหลังการเชื่อม คุณสมบัติทางกลสามารถเท่ากับเกรดเหล็ก X80 และความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าของท่อที่มีสารชะลอการปลดปล่อยหรือท่อสแตนเลสแบบสองเฟส

ท่อสแตนเลสสำหรับท่อ

ระดับ	ค	Cr	นิ	โม
11Cr	≤0.03	11	1.5	/
12Cr	≤0.03	12	5.0	2.0

 

ท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์สำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเลียม

เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก SUP 15Cr ไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดด้านความต้านทานการกัดกร่อนได้ เมื่ออุณหภูมิของบ่อน้ำมัน (ก๊าซ) ที่มี CO2 เกิน 200°C และเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ที่มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนของ CO2 และ Cl ได้ดี — จำเป็นต้องมีรอยแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น ตอนนี้, 22Cr และสเตนเลสดูเพล็กซ์ 25Cr (ออสเทนนิติกและเฟอร์ไรต์) เหมาะสำหรับบ่อ CO2 ที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 200°C ในขณะที่ผู้ผลิตจะปรับปริมาณ Cr และ Ni เพื่อปรับความต้านทานการกัดกร่อน เหล็กดูเพล็กซ์ประกอบด้วยเฟอร์ไรต์บวกกับเฟสออสเทนนิติก นอกจาก Cr และ Ni แล้ว ยังสามารถเติม Mo และ N เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนได้อีกด้วย นอกจากเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์แล้วยังมีความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้ดี เมื่อเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนไซต์แล้ว ยังมีความต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียด H2S ได้ดีกว่า ที่อุณหภูมิห้อง การทดสอบ NACE TM 0177-A ในสารละลาย A สภาพแวดล้อมการโหลด 85%SMYS สเตนเลสมาร์เทนไซต์ เหล็กสามารถผ่านการทดสอบแรงดันบางส่วน 10kPa H2S เท่านั้น ส่วนสแตนเลสดูเพล็กซ์ 25Cr สามารถผ่านการทดสอบแรงดันบางส่วน 100kPa H2S

 

โดยทั่วไป ในการอยู่ร่วมกันของสภาพแวดล้อม CO2 และ H2S หรือความดันบางส่วนของ H2S ไม่ถึงวิกฤต แต่ Cl- มีสูงมาก เหล็ก 13Cr (รวมถึงเหล็ก super 13Cr) ไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้ 22Cr เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ (ASF 2205) หรือเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ซุปเปอร์ 25Cr, เหล็กกล้าไร้สนิม Ni, Cr สูงและโลหะผสมที่มี Ni และ Fe-Ni เช่น G3, โลหะผสม 825 ที่ประกอบด้วยมากกว่า 20% Cr, Ni30%