Petrol ve gaz sahası için paslanmaz çelik boru çeşitleri'>Petrol ve gaz sahası için paslanmaz çelik boru çeşitleri

/in /tarafından

Genel olarak, bazı düşük alaşımlı çelikler H2S içeren aşındırıcı petrol ve gaz ortamı gereksinimlerini karşılayabilir, ancak Martensitik paslanmaz çeliklerin ihtiyaç duyduğu CO2 veya H2S içeren aşındırıcı ortamda, CO2 veya H2S ile birlikte CO içeren ortamda veya Cl içeren ortamda çift katmanlı paslanmaz çelik veya hatta nikel bazlı alaşımlar kullanılmalıdır. API 5CT'nin 1988 versiyonu, aşınmaya dayanıklı boru çeliği sınıflarını ekledi ve Martensitik paslanmaz çeliklerin 9Cr ve 13Cr değerlerini içeren C75 çelik sınıfını belirledi.

 

Yüksek mukavemet MYağ kuyusu için artensitik paslanmaz çelik boru

 Ana gaz olarak CO2 bulunan ıslak ortamda genellikle yerel yağ kuyusu borusu korozyonları görülür; örneğin çukur korozyonu ve intergranular korozyon gibi. Cl – varlığı durumunda yerel korozyon daha da yoğunlaşır. Genellikle Karbondioksit basıncı 0,021MPa'dan düşük olduğunda korozyonun göz ardı edilebileceği kabul edilir ve karbon dioksit basıncı 0,021MPa'ya ulaştığında korozyon meydana gelir. CO2 oranı 0,05Mpa'dan düşük olduğunda korozyonun neden olmadığı düşünülür.

Sürekli salımlı bir madde kullanılarak CO2 korozyonunu önlemenin etkisi sınırlı olduğu kanıtlanmıştır ve 9%-%Cr çelik gibi yüksek kromlu çeliklerin etkisi daha iyi olmaktadır. 1970'lerden beri bazı doğal gaz kuyularında CO2 korozyonunu önlemek için 9Cr ve 13Cr% paslanmaz çelik borular kullanılmıştır. Amerikan Petrol Enstitüsü (API) standart kullanım için 9Cr ve 13Cr martensitik paslanmaz çelik boruları (API L80-9Cr ve L80-13Cr) öneriyor. 13Cr çeliği CO2 korozyonuna karşı daha iyi direnç gösterirken, 9Cr-1Mo çeliği H2S stres korozyon çatlamasına karşı daha iyi dayanıklılık gösteriyor. Temel olarak, H2S CO2 atmosferinde mevcut olması durumunda hiçbir çelik uygun değildir. H2S CO2 petrol kuyusunda bulunduğu durumlarda, petrol kuyusu borusunun SSCC direnci mümkün olduğunca arttırılmalı ve homojen martensit elde edilmesi için söndürme ve temperleme ısıl işlemine başvurulmalı, sertlik HRC22'nin altına mümkün olduğunca indirgelemelidir.

Yağ kuyusunun paslanmaz çelik sınıfı

Derece 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

Ancak API 13Cr çelik boruların CO2 ve SSC (sulfide stress cracking) dayanımında önemli ölçüde azalma ve kullanım ömrünün kısalması yaşanmaktadır. API 13Cr çelik boruların CO2 ve SSC (sülfür stres çatlaması) dayanımını artırmak amacıyla Ni ve Mo ilave edilmiş düşük karbonlu SUP13Cr çelik borular geliştirilmiştir. Bu boruların yapısı Martensit çeliği olup ferrit miktarı %5'ten azdır. Bu borular yüksek sıcaklıklarda, yüksek CO2 konsantrasyonlarında ve az miktarda hidrojen sülfürü içeren ortamda kullanılabilir. Karbon oranını düşürmek veya Cr ve Ni ilave etmek suretiyle bu boruların korozyon direnci artırılabilir ve çelik borunun korozyon direnci pit çökmesine karşı iyileştirilebilir. API 13Cr çelik boruyla karşılaştırıldığında, CO2 ve SSC dayanımı büyük ölçüde artmıştır. Örneğin, aynı aşındırıcı ortamda API 13Cr çelik borunun korozyon hızı 1 mm/a'dan fazladır, ancak SUP13Cr çelik borunun korozyon hızı 0,125 mm/a'ya düşmektedir. Derin ve ultra-derin kuyuların geliştirilmesiyle birlikte petrol kuyusu sıcaklığı da artmaya devam etmektedir. Eğer petrol kuyusu sıcaklığı daha da 180°C'ye kadar artırılırsa, SUP13Cr petrol kuyusu borusunun korozyon direnci de düşmeye başlar ve bu da uzun süreli kullanım gereksinimlerini karşılayamaz. Geleneksel malzeme seçimi prensibine göre, çiftli paslanmaz çelik veya Nikel bazlı alaşımlar seçilmelidir.

 

Martensitik paslanmaz çelik Petrol boru hattı için boru

The boru borusu Korozyona dayanıklı yağ ve gaz taşıma için aynı korozyona dayanıklı malzeme kullanılmalıdır. Eskiden boru genellikle yüksek sıcaklıklarda korozyona dayanıklı malzemeler veya sürekli salınım yapan ajanlar ile enjekte edilirdi. Bu yöntem korozyon direnci açısından kararsızdır ve çevre kirliliğine neden olabilir. Çift fazlı paslanmaz çelik iyi korozyon direnci gösterse de maliyeti yüksek ve kaynak sıcaklığı kontrol edilmesi zor olduğundan, tesisin inşası sırasında kaynak öncesi ısıtma ve kaynak sonrası ısıl işlem yapmak zorluklar yaratır. CO2 ortamı için 11Cr martensitik boru ve CO2+ izotoplu H2S ortamı için 12Cr martensitik boru kullanılmaya başlandı. Boru iyi kaynak yapabilme özelliğine sahiptir; ön ısıtma ve kaynak sonrası ısıl işlem yapılmadığı için mekanik özellikleri X80 çelik sınıfına eşdeğerdir ve korozyon direnci gecikmeli salınım ajanlı veya çift fazlı paslanmaz çelik boru ile aynı seviyededir.

Boru hattı için paslanmaz çelik boru

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

 

Petrol endüstrisi için çift yönlü paslanmaz çelik boru

CO2 içeren petrol kuyusunun sıcaklığı 200°C'yi aştığında, martensitik paslanmaz çelik SUP 15Cr'nin korozyon direnci gereksinimlerini karşılayamayacağı gibi, CO2 ve Cl'ye karşı iyi dirençli çift alaşımlı paslanmaz çelik de gereklidir. Halihazırda, 22Cr Ve 25Cr çift tabakalı (Austenitik ve Ferritik) paslanmaz çelikler, CO2 kuyularında 200°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda uygundur; üreticiler ise korozyon direncini ayarlamak için Cr ve Ni içeriğini ayarlarlar. Çift tabakalı çelik, ferritik fazın yanı sıra austenitik fazdan da oluşur. Cr ve Ni'nin yanı sıra Mo ve N de korozyon direncini artırmak için eklenir. Çift tabakalı paslanmaz çelik, yüksek sıcaklıklarda iyi korozyon direncine sahiptir; martensitik paslanmaz çelik ile karşılaştırıldığında, oda sıcaklığında NACE TM 0177-A testinde H2S stres korozyon çatlamasına karşı daha iyi direnç gösterir; A çözeltisi, 85%SMYS yükleme ortamında, martensitik paslanmaz çelik yalnızca 10kPa H2S kısmi basınç testini geçebilir; 25Cr çift tabakalı paslanmaz çelik ise 100kPa H2S kısmi basınç testini geçebilir.

 

Genel olarak, CO2 ve H2S ortamlarında veya H2S kısmi basınç kritik değere ulaşmaz ancak Cl- çok yüksektir; 13Cr çeliği (super 13Cr çeliği de dahil) bu gereksinimleri karşılayamaz. 22Cr Dupleks paslanmaz çelik (ASF 2205) veya süper dupleks paslanmaz çelik 25Cr; Ni içeriği yüksek olan, 20% Cr ve Ni içeren alaşımlar (G3, alaşım 825), daha fazla Ni içeren alaşımlar (Ni-bazlı ve Fe-Ni bazlı alaşımlar30%) gereklidir.