API 6A Stratența de selecție a materialelor de poartă și strategia de îmbunătățire a rezistenței la coroziune

1. Introducere
API 6A Valve de poartă sunt o componentă critică a echipamentelor de control a capului de puțuri și a gazelor, utilizate pe scară largă în copaci de Crăciun, puțuri de gaz, galerie de cap și sisteme de fracturare.
În condițiile reale ale câmpului de petrol și gaze, supapele trebuie să reziste la următoarele provocări:
Presiune ridicată: până la 20.000 psi (138 MPa)
Temperatură ridicată: până la 350 ° F (177 ° C)
Mediile extrem de corozive: conținând H₂s (hidrogen sulfură), CO₂ (dioxid de carbon) și cloruri (CL⁻)
Medii marine: umiditate ridicată, coroziune cu pulverizare a sării și fluctuații mari de temperatură
Uzura mecanică: eroziunea prin particule solide și frecare pe suprafața de etanșare de la operațiuni repetate de deschidere și închidere
Prin urmare, alegerea materialelor și îmbunătățirea rezistenței la coroziune determină direct costurile de siguranță, durată de viață și întreținere a supapelor de poartă API 6A.

2. Cerințe materiale în API 6A
API 6A are reglementări stricte asupra materialelor de supapă a porții, în special în ceea ce privește adecvarea materialelor pentru diferite PSL (nivel de specificații de produs), PR (cerință de performanță) și clase de temperatură. Categorii și caracteristici de materiale comune
Oțel de carbon
Grad comun: AISI 4130 (stins și temperat)
Avantaje: costuri reduse, rezistență ridicată
Aplicații: Câmpuri de gaz cu conținut scăzut de coroziv, puțuri de apă dulce
Oțel din aliaj scăzut
Grad comun: AISI 8630 MOD
Avantaje: rezistență ridicată, rezistență ridicată și rezistență mai bună la uzură decât oțelul de carbon
Aplicații: puțuri de înaltă presiune (≥10.000 psi)
Oțel inoxidabil martensitic
Note comune: 410SS, 420SS
Avantaje: rezistență la uzură, potrivită pentru suprafețele de etanșare a scaunelor de supapă
Aplicații: Mediile H₂S care conțin CO₂
Oțel inoxidabil austenitic
Note comune: 316SS, 304SS
Avantaje: o bună rezistență la coroziune, o duritate excelentă la temperaturi scăzute
Aplicații: Câmpuri de gaz cu temperatură scăzută, puțuri de gaz acru
Oțel inoxidabil duplex = oțel)
Note comune: 2205, 2507
Avantaje: rezistență ridicată, rezistență bună la coroziunea cu clorură
Aplicații: Câmpuri de petrol și gaze offshore, medii cu clorură ridicată
Aliaj pe bază de nichel
Note comune: Inconel 625, Incoloy 825
Avantaje: Rezistența la H₂S, CO₂ și la coroziunea stresului clorurii
Aplicații: H₂S ridicat, CO₂ ridicat, puțuri de mare adâncime

3. Strategia de selecție a materialelor
(1) Selecție bazată pe compoziție medie
Condiții de lucru ridicate H₂S: trebuie să îndeplinească standardele NACE MR0175/ISO 15156 și să selecteze aliaje cu duritate scăzută (≤22 hrc) pe bază de nichel sau oțeluri inoxidabile duplex pentru a evita fisurarea coroziunii de stres de sulfură (SSC).
Condiții de lucru ridicate CO₂: Oțelul inoxidabil austenitic, oțelul duplex sau aliajele pe bază de nichel sunt mai eficiente și pot preveni vărsarea carbonatelor metalice cauzate de coroziunea CO₂. Mediu ionic cu clorură ridicată: oțel inoxidabil duplex, oțel inoxidabil super austenitic (cum ar fi 254SMO) sau aliaje pe bază de nichel ar trebui selectate pentru a preveni coroziunea și coroziunea crevice.
(2) Selectați în funcție de nivelul de presiune
2000–10000 PSI: ENP din oțel cu aliaj scăzut (placare cu nichel electrolesă) sau suprapunere din aliaj dur
> 10000 PSI: este necesar oțel cu aliaj scăzut de înaltă rezistență sau aliaj pe bază de nichel pentru a asigura rezistența la oboseală și duritatea
(3) Selectați în funcție de nivelul temperaturii
Temperatură scăzută (–60 ° F / –51 ° C): o duritate bună la temperatură scăzută, oțel inoxidabil austenitic sau oțel de carbon cu temperatură scăzută (LTC)
Temperatură ridicată (350 ° F / 177 ° C): un aliaj cu o stabilitate termică bună, cum ar fi Inconel 718

4. Metode de îmbunătățire a rezistenței la coroziune
(1) Tratamentul și acoperirea la suprafață
ENP (placare cu nichel electroless): placare chimică nichel, rezistență la coroziune și rezistență la uzură
SPRAY DE CARBIDE Tungsten HVOF (cu viteză mare):
Nitriding: Îmbunătățirea durității suprafeței și a rezistenței la coroziune
(2) Sigilarea întăririi suprafeței
Sudarea cu suprapunere cu stellite: carbură cimentată pe bază de cobalt, rezistentă la uzură și rezistentă la coroziune
Sudarea PTA (arc transferat cu plasmă): rezistență ridicată la lipire, densitate uniformă
(3) Protecția catodică
Putinurile marine pot folosi anodii de sacrificiu (zinc, aluminiu) sau sisteme curente impresionate pentru a inhiba coroziunea electrochimică
(4) Optimizarea structurală
Reduceți colțurile și lacunele fluide fluide, reduceți coroziunea crevice
Îmbunătățiți finisarea canalului de flux, reduceți depunerea de particule

5. Analiza cazurilor
Într -un anumit Offshore Highs H₂S (> 10%) High CO₂ (> 15%) Proiect de câmp de gaz:
Materialul corpului supapei este Inconel 625 (forjare integrală)
Tulpina supapei este ENP AISI 8630 MOD, ținând cont atât de rezistență, cât și de rezistență la coroziune
Scaunul supapei este suprapus cu carbură de tungsten pentru a îmbunătăți rezistența la eroziune
Rezultatele arată că supapa a fost în funcțiune de 5 ani fără o defecțiune gravă a coroziunii, care este de 3-5 ori mai lungă decât cea a oțelului tradițional cu aliaj scăzut, iar costul de întreținere este redus cu mai mult de 40%.

6. Concluzie și recomandări
Selecția materialelor trebuie să se bazeze pe o analiză a condițiilor de operare: compoziția media, presiunea și temperatura și caracteristicile de eroziune a fluidului sunt esențiale.
Respectă standardele internaționale, în special API 6A și NACE MR0175, pentru a asigura siguranța.
Măsuri cuprinzătoare de rezistență la coroziune: materialele, tratarea suprafeței, protecția catodică și optimizarea structurală ar trebui să fie implementate într -o manieră coordonată.
Gestionarea ciclului de viață: inspecția și întreținerea periodică sunt mai economice și mai fiabile decât bazându-se doar pe materiale de înaltă calitate.