Các loại ống thép không gỉ cho lĩnh vực dầu khí

/in /by

Nói chung, một số loại thép hợp kim thấp có thể đáp ứng các yêu cầu đối với môi trường dầu và khí ăn mòn có chứa H2S, nhưng môi trường ăn mòn có chứa CO2 hoặc H2S, CO2, Cl - cùng tồn tại khi cần thép không gỉ Martensitic, thép không gỉ kép hoặc thậm chí là hợp kim dựa trên niken . Phiên bản năm 1988 của API 5CT đã bổ sung các loại thép ống chống ăn mòn, chỉ định loại thép C75 với các loại thép không gỉ Martensitic là 9Cr và 13Cr

 

Cường độ cao Mống thép không gỉ artensitic cho giếng dầu

 Trong môi trường ẩm ướt với CO2 là khí chính thường xảy ra hiện tượng ăn mòn cục bộ đường ống giếng dầu như ăn mòn rỗ, ăn mòn giữa các hạt, ... Nếu tồn tại Cl - thì ăn mòn cục bộ sẽ tăng lên. Nhìn chung, có thể bỏ qua sự ăn mòn khi áp suất carbon dioxide thấp hơn 0.021MPa, và sự ăn mòn sẽ xảy ra khi áp suất carbon dioxide đạt đến 0.021MPa. Khi pCO2 cao hơn 0.021MPa, cần thực hiện các biện pháp chống ăn mòn thích hợp. Nói chung, không có thiệt hại do rỗ ​​khi tỷ lệ co2 thấp hơn 0.05Mpa.

Người ta đã chứng minh rằng hiệu quả của việc sử dụng chất giải phóng bền vững để ngăn chặn sự ăn mòn CO2 là hạn chế, và hiệu quả của việc sử dụng thép crom cao như thép 9% -13% Cr là tốt hơn. Từ những năm 1970, một số giếng khí tự nhiên đã sử dụng ống thép không gỉ 9% Cr và 13Cr% để ngăn CO2 ăn mòn. Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) khuyến nghị sử dụng ống thép không gỉ martensitic 9Cr và 13Cr (API L80-9Cr và L80-13Cr). Thép 13Cr có khả năng chống ăn mòn CO2 tốt hơn, trong khi thép 9Cr-1Mo có khả năng chống nứt ăn mòn do ứng suất H2S tốt hơn. Về nguyên tắc, cả thép không phù hợp nếu có H2S trong môi trường CO2. Khi H2S tồn tại trong giếng dầu CO2, khả năng chống SSCC của ống giếng dầu phải được cải thiện càng nhiều càng tốt, và quá trình xử lý nhiệt tôi và tôi luyện phải được áp dụng để thu được mactenxit đồng nhất và độ cứng phải được kiểm soát dưới HRC22 càng nhiều càng tốt. .

Loại thép không gỉ của giếng dầu

Lớp 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

Tuy nhiên, ống thép API 13Cr đã làm giảm đáng kể khả năng kháng CO2 và rút ngắn tuổi thọ khi nhiệt độ giếng dầu đạt 150 ℃ hoặc cao hơn. Để cải thiện khả năng chống LỖI của ống thép API 13Cr đối với CO2 và SSC (nứt do ứng suất sunfua), ống thép SUP13Cr carbon thấp có thêm Ni và Mo đã được phát triển. Ống thép có thể được sử dụng trong môi trường ẩm ướt với nhiệt độ cao, nồng độ CO2 cao và một lượng nhỏ hydro sunfua. Cấu trúc của các ống này là mactenxit tôi và ít hơn 5% ferit. Khả năng chống ăn mòn đối với CO2 có thể được cải thiện bằng cách giảm cacbon hoặc thêm Cr và Ni, và khả năng chống ăn mòn đối với rỗ có thể được cải thiện bằng cách thêm Mo. So với ống thép API 13Cr, khả năng chống ăn mòn đối với CO2 và SSC được cải thiện đáng kể. Ví dụ, trong cùng một môi trường ăn mòn, tốc độ ăn mòn của ống thép API 13Cr là hơn 1mm / a, trong khi tốc độ ăn mòn của ống thép SUP13Cr giảm xuống còn 0.125mm / a. Với sự phát triển của các giếng sâu và siêu sâu, nhiệt độ giếng dầu tiếp tục tăng lên. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ giếng dầu lên hơn 180 ℃, khả năng chống ăn mòn của ống giếng dầu SUP13Cr cũng bắt đầu suy giảm, không thể đáp ứng được yêu cầu sử dụng lâu dài. Theo nguyên tắc lựa chọn vật liệu truyền thống, nên chọn thép không gỉ duplex hoặc hợp kim cơ sở Niken.

 

Mthép không gỉ artensitic đường ống dẫn dầu

Đường ống vận chuyển dầu và khí ăn mòn yêu cầu vật liệu chống ăn mòn tương tự như đường ống giếng dầu. Trước đây, đường ống thường được bơm các chất giải phóng bền vững hoặc vật liệu chống ăn mòn như thép không gỉ pha kép. Chất này không ổn định về tác dụng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao và có thể gây ô nhiễm môi trường. Mặc dù thép không gỉ pha kép có khả năng chống ăn mòn tốt nhưng chi phí cao, nhiệt đầu vào khó kiểm soát, việc gia nhiệt trước và xử lý nhiệt sau hàn khi thi công tại công trường mang lại nhiều khó khăn. Ống mactenxit 11Cr cho môi trường CO2 và ống mactenxit 12Cr cho môi trường CO2 + vi lượng H2S được đưa vào sử dụng. Cột có khả năng hàn tốt, không cần xử lý nhiệt sơ bộ và sau hàn, cơ tính của nó có thể bằng thép X80 và khả năng chống ăn mòn tốt hơn so với đường ống có chất nhả chậm hoặc ống thép không gỉ hai pha.

Ống thép không gỉ cho đường ống

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

 

Ống thép không gỉ kép cho ngành dầu khí

Thép không gỉ Mactenxit SUP 15Cr không thể đáp ứng các yêu cầu chống ăn mòn khi nhiệt độ của giếng dầu (khí) chứa CO2 vượt quá 200 ℃ và thép không gỉ duplex có khả năng chống chịu tốt với CO2 và Cl - vết nứt do ăn mòn do ứng suất bắt buộc. Hiện tại, 22Cr và thép không gỉ duplex (Austenitic và Ferrite) 25Cr phù hợp với giếng CO2 trên 200 ℃, trong khi các nhà sản xuất điều chỉnh hàm lượng Cr và Ni để điều chỉnh khả năng chống ăn mòn. Thép Duplex được cấu tạo từ ferit cộng với pha Austenitic. Ngoài Cr và Ni, Mo và N có thể được thêm vào để cải thiện khả năng chống ăn mòn. Ngoài thép không gỉ duplex có khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao tốt, so với thép không gỉ Mactenxit, nó có khả năng chống nứt do ăn mòn do ứng suất H2S tốt hơn, ở nhiệt độ phòng thử nghiệm NACE TM 0177-A, trong dung dịch A, môi trường tải 85% SMYS, Thép không gỉ Mactenxit chỉ có thể vượt qua bài kiểm tra áp suất riêng phần 10kPa H2S, thép không gỉ Duplex 25Cr có thể vượt qua bài kiểm tra áp suất riêng phần H100S 2kPa.

 

Nói chung, khi cùng tồn tại trong môi trường CO2 và H2S, hoặc áp suất riêng phần H2S không đạt tới hạn nhưng Cl- rất cao, thép 13Cr (bao gồm cả thép siêu 13Cr) không thể đáp ứng yêu cầu, 22Cr thép không gỉ duplex (ASF 2205) hoặc thép không gỉ siêu duplex 25Cr, thậm chí thép không gỉ Ni, Cr cao và các hợp kim dựa trên Ni và Fe-Ni như G3, hợp kim 825 chứa hơn 20% Cr, Ni30% là bắt buộc.