Well'de korozyon ve Neden Malzeme Maddeleri

İyi tamamlanma ekipmanları aşırı basınç, yüksek sıcaklık ve agresif kimyasal maruz kalma noktasında çalışır. Down dem ortamları genellikle karbon dioksit (CO2), hidrojen sulfid (H2S), klorürler ve elemental sulfur - bu tür ortamlarda hızlanabilir, tek bir malzeme başarısızlığı iyi kontrol kaybına yol açabilir ve çevresel hasarlar.

Geleneksel karbon çelik ve düşük çelikler, maliyet-malzeme ve yaygın olarak kullanılabilirken, metalur veya asitli koşullara maruz kalan hızlı bozulmadan muzdariptir.Bu başarısızlık mekanizmalarına karşı dramatik olarak gelişmiş direnç gösteren yeni bir malzeme ve uygulama alanlarının bozulması (SCC), ve sulfid stresinin azaltılması (SSC), son on yılda yüksek oranda yüksek kalmaktadır.

Key korozyon Mechanisms in Well completed Environments

Özel malzemeleri incelemeden önce, iyi tamamlanma ekipmanının direnmesi gereken birincil korozyon mekanizmaları takdir etmek önemlidir:

  • [FONT:0]Sulfide Stres Cracking (SSC): ), H2S ve çekme stresinde Occurs. Bu, yüksek güç çeliklerinde ani, felaket başarısızlık anlamına gelen bir hidrojen embrittlement şeklidir.
  • [FONT=0)Weight Kayıp korozyon: [DÜDÜT:1] Asitli brines veya CO2 (sweet korozyonu) nedeniyle metalin düzgün veya yerelleştirilmesi.
  • [FONT=0)Stress IVF Cracking (SCC): ) Bir çatı örtüsünün birleşik davranışı ve bir kororatif ortam (örneğin, klorür veya H2S) tarafından dönüştürülür.
  • [FONT:0)Crevice ve Pitting korozyon: Yatakta meydana gelen yerelleştirilmiş saldırılar veya durgun koşulların agresif türlerin konsantre olmasına izin veren mühürler.
  • [FONT:0)Galvanic korozyon: [Döntgenler bir elektrolitte elektrik temaslarındayken, daha az asil malzeme korrodes tercih eder.

Gelişen malzemeler, bu mekanizmaları alaşım kimyası, mikroyapı kontrolü ve yüzey mühendisliği ile ele almayı amaçlamaktadır.

Geleneksel Malzemeler ve Sınırları

Tarihsel olarak, iyi tamamlanma ekipmanları düşük ücretli çeliklere dayanıyordu (örneğin, L80, C95, P110) korozyon inhibitörleri veya 13Cr çelikler hafif CO2 ortamlarda kullanılabilirken, 13Cr notları tatlı korozyona karşı iyi bir direnç sağlıyor, ek olarak klorür ve H2S varlığında klorür ve ısıtılabilir.For sour hizmeti, yağışlı nikel alaşımları (örneğin, 718, 925) kullanılabilirliği kısıtlanıyordu.

Endüstri, tüm koşullar için tek bir malzeme ideal olmadığını uzun zamandır kabul etti. Daha uzun yatay kuyular, daha yüksek baskılar ve daha yüksek sıcaklıklar, geri kalan maliyet-malzeme ve alan-hizmetli olarak dayanabilecek malzemeler için arama hızlandırdı.

Yenileme için korozyon-Resistant Malzemeler

Nickel-Based Superalloys: Performansı Etkiliyor

Nickel tabanlı süperalloys Inconel 725, Inconel 718 ve Hastelloy C-276 en zorlu tamamlanma uygulamaları için iş birliği haline geldi.Bu alaşımlar yüksek bir nikel içeriğinden güç ve korozyon direnci elde ediyor (tipik olarak &g;% 50) chromium, molybdenum ile bir araya geldi ve genellikle niobium veya titanyumu sertleşmek için sert bir şekilde temizlemeye devam ediyor.

Son gelişmeler şunları içerir:0)Nickel Alloy 725HF[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ

[FONT:0)Dön kaynağı: [Dönemli:2)Haynes International – C-276 alaşım verileri).

Duplex ve Super-Duplex paslanmaz çelikler

Duplex paslanmaz çelikler (örneğin,SCBC, klorür stresin bozulması ve ısıtılmışlıkların yüksek gücü olan iki fazlı mikrofaz birleştirir.)Kaçları, s.

İyi bir şekilde tamamlandığında, paslanmaz çelikler, borular için giderek daha fazla kullanılır, ancak yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bileşenlerler (Döneticiler) kullanılmaktadır. 25Cr duplex notları, daha az agresif ortamlar için iyi korozyon direncini korurken maliyeti sunar. ek olarak, kaynak prosedürleri ve geri yükleme işlemleri ve geri yükleme işlemleri ve sonrası ısı tedavileri bu alaşımlar için genişletilmiş alaşımların aralığına sahiptir.

[FONT:0)Dönemli kaynak:[Dönemli: [Dönemli:0)Dönemli kaynak:[Dönemli:0)[Dönemli bir malzeme kaynağına güncellenme; alternatif olarak kullanım için [[Dönetici paslanmaz çelik kılavuz[Döntme: 5)

Yüksek Lisanslı Evler - Yüksek Lisanslı Çelikler

Düzeltilmiş notların çok pahalı olduğu veya klorürs varlığında yeterli SCC direnci sunamayacağı ortamlar için, yüksek hacimli paslanmaz çelikler, örneğin 904L (UNS N08904) ve 254SMO (UNS S31254) ve 0.04SMO (UNS S31254) dikkat çekiyor. Bu notlar% 6-7 molybdenum içerir.

Kompozit Malzemeler ve Lining Systems

Metaller geleneksel seçim olsa da, [[0.composite malzemeleri -özellikle de karbon fiber takviye polimerler (CFRP) ve cam fiber takviye polimerler (GFRP)) - merkezi olmayan bileşenler için ortaya çıkıyor, kablo heaths ve bazı korozyon türleri (CFRP) ve hafif alaşımları elektriksel korozyona karşı bağışıklık sağlar, hafif (projeksiyonu azaltır) ve belirli mekanik özellikler için özel olarak kullanılabilir.

Önemli bir gelişme, ESFLT'nin kullanımıdır:0)thermoplastik-lined tubing), ince, eklenmiş polimer liner (örneğin, poliether ether ketone, PEEK veya poliphenylene sulfid, PPS) çelik boruların iç duvarına bağlanır. Bu sistemler ciddi CO2 veya düşük pH ortamları ile iyi kullanılır.

[FONT:0)Dön kaynağı: [Dönem:2)CompositesWorld – Oil & gaz kompozit malzemeler kullanımı[DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD 3)

Gelişmiş Kaplamalar ve Yüzey Modifleri

Kaplama teknolojileri basit boyanın veya teşvik etmenin çok ötesinde gelişti. İyi tamamlanma ekipmanları için, birkaç gelişmiş yüzey mühendisliği yaklaşımları gerçek korozyon koruması sağlar:

  • [FONT:0) Yüksek-Velocity Oksijen Yakıt (HVOF) Termal Kombine Kaplamalar: , HVOF tarafından uygulanan metalik kaplamalar, yüksek aşınmaya ve korozyona dayanabilen yoğun bir tabaka sağlar. T Blanc-cobalt-chromium kaplamaları valf kökleri, koltuklar ve choke bileşenleri üzerinde kullanılır.
  • [FONT:0)Nickel-Phosphorus (Ni-P) Elektrozor Kaplamalar: Bu kaplamalar kimyasal olarak uygulanır ve karmaşık geometrilerde bile üniformalı kalınlık sağlarlar. Mükemmel korozyon direnci sunar ve ısıtılabilir.
  • [FONT:0]Ceramik ve Seramik-Polymer Hybrids:[Dönerli Seramik yüzeylerde seramik parçacıkları içeren bir polimer matrisi (örneğin, ışık, zirconia) dikey veya sprey-ve-cure işlemleri ile uygulanan, ion taşımalarına karşı yoğun bir bariyer oluşturur.
  • [FONT:0) ⁇ Diffüzyon çinko (TDZ) Kaplamalar: [DDZ) Bu kaplamalar, katodik koruma sağlarken, klora karşı korunma sağlar ve özellikle de iplikli bağlantılar üzerinde etkilidirler.

Kaplamalar bir panacea değildir - katı bir yüksek-tümoy alternatifine yükseltme maliyetinin bir kısmında, uygun temel malzeme ile birlikte, genellikle sağlam bir yüksek-tümoy alternatife yükseltme maliyetinin bir kısmını genişletebilirler.

Korozyon-Resistant Alloy (CRA) Clads ve Overlays

Büyük hacimli bileşenler için, BOP vücutları ve büyük delik valfleri, sağlam CRAs maliyeti yasaklanmıştır. Bunun yerine, üreticiler dolaylı ve aşırı teknolojiler) ile uygulanabilir, ince bir korozyon tabakası (örneğin, 625, 825) karbon çelik veya düşük ücretli çelik substratına bağlanır.

Otomatik gaz arkı (GTAW) ve plazma transfer edilen ark (PTA) süreçleri, öngörülebilir kimya ve özelliklerle aşırılama katmanları üretmek ve azaltılabilmek için, düşük maliyetli temel malzeme mekanik gücünü iyi bir şekilde sunmak için tasarlanmıştır.

Özel Well Koşulları için malzeme seçimi

Malzeme seçimi, alt delik ortamının ayrıntılı bir değerlendirmesine bağlıdır. Anahtar parametreler şunlardır:0) H2S ve CO2, klorür konsantrasyonu, pH, sıcaklık ve elemental sulfur veya paracury) gibi temel parametreler.

  • [FONT:0)Mild tatlı (CO2) çevre: 13Cr martensitik paslanmaz çelikler yeterli kalır. Ancak, daha düşük karbon ile süper 13Cr notları ve Mo teklifini gelişmiş kullanılabilirlik ve pitting direnci ekledi.
  • [FONT=0]Moderate sour (H2S < 10 psi) klorürlerle ([D) dir.([D)) Duplex yalın notlar (örneğin,SC S32101 veya 22Cr duplex (S31803) genellikle maliyetle etkisizdir.
  • [FONT=0) Yüksek sour (H2S > 10 psi) ve yüksek klorürler: [DFLT:1) Super-duplex (S32750) veya yüksek-tümoy austenitics (254SMO).
  • [FONT=0)Extreme HP + sour + klorürler: [Dönder: 0,0,0,0,0) 718, C-276) veya titanyum alaşımlar (Ti-6Al-4V ELI, Ti-3-2.5) gerekli olabilir.
  • [FONT:0)Non-metallic alternatifler: CFRP veya daha az mekanik talep edilen parçalar için boru hattı.

Malzeme seçiminin mekanik gereksinimleri de dikkate alınması önemlidir - keskin güç, sertlik, yorgunluk direnci ve mühürlerle uyumluluk ve elastomerler.

Üretim ve Kazanılan Zorluklar

Malzemelerin etkileyici özellikleri sunarken, kabulleri engelsiz değildir. Süperalloys ve duplex çeliklerin üretimi, ısı tedavisi ve kaynak parametrelerinin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Örneğin, yağışlı bir nikel alaşımları istenen güç elde etmek için belirli bir yaşlanma döngüsüne sahip olmalıdır; yanlış soğutma oranları, deltarit veya sigma aşaması gibi sert uçları engelleyebilir.

Kalite güvencesi daha titiz hale geldi. Üreticiler giderek daha fazla gerektirir:0) Simülasyon testleri iyi sıvılar) - SCC için yavaş su basıncı testi (SSRT) ve son üründeki gecikmeli değerlendirme teknikleri için dört noktalı testler, tam olarak doğru bir şekilde karşılanır.

Gelişen malzemeleri benimsemenin Faydaları

  • [FONT:0)Extended Equipment Life:[Dönetici:[Dönetici:0) Properly selected korozyona dayanıklı alaşımlar tüm iyi yaşamı sürebilir, pahalı iş yükleri veya yedekler için gerekli olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
  • [FONT:0)Redük Bakım ve Müdahale Maliyetleri: Daha az sayıda başarısızlık daha az zaman, daha az telli çalışır ve daha düşük kimyasal engel maliyetleri anlamına gelir.
  • [FONT:0] Geliştirilmiş Güvenlik ve Çevre Koruma: [Döntilmiş sızdırılan sızlanma riski, darbe, ve iyi kontrol olayları için daha az potansiyel.
  • [FONT:0) HPHT ve Sour Wells'te Yüksek Lisans: [Döneticileri 1) Daha önce ekonomik veya teknik olarak uygun olmayan rezervuarların geliştirilmesi.
  • [FONT:0)Işık ağırlık Çözümleri (Composites): Easier rig mürettebatları için çalışır, deniz platformlarında yük azaltır ve bantlı uygulamalarda potansiyel kullanım.

Future Outlook ve Araştırma Yolu

Yapın için korozyona dayanıklı malzemelerin evrimi tamamlandıktan çok uzaktır. Birkaç gelişmekte olan teknoloji ufukta:

  • [FONT:0)Eksitif Üretim (3D Baskı) CRAs: Lazer tozu yatak füzyon ve yönlendirilen enerji ayrıştırılması, karmaşık valf üretmek ve katın kontrol geometrileri üretmek için araştırılmıştır.Bu teknikler, azaltılan CRA alaşımlarının korozyon performansına izin verir, ancak 625) hala soruşturma altında.
  • [FONT:0)Gradient ve Kompozisyonly Graded Malzemeler: Yüksek dirençli bir temelden korozyona dayanıklı bir yüzey katmanına geçiş yapan bir malzeme oluşturmak için katkı veya teklif teknikleri kullanmak.
  • [FONT:0)Kendi-Healing Kaplamalar: Mikrocapsules, kaplamalarda korozyon inhibitörleri veya film bilgilendirme ajanları içeren kaplamalarda yer alır; ihlal üzerine, iyileşme ajanının hasarını mühürlemesine rağmen, bu sistemler aşağı delik sensörleri ve konektörler için söz verir.
  • [FONT:0)C ⁇ Malzeme Tasarımı: [Dönetici: [Dönetici: 1) Tümleşik hesaplama malzemeleri mühendisliği (ICME) ve makine öğrenimi, özel özellikleri ile yeni kompozisyonların keşfini hızlandırıyor.
  • [FONT:0]Nano Optik ve Amorphous Alloys:[Dönetici: 0:0) Bu malzemeler tahıl sınırlarının yokluğu nedeniyle olağanüstü korozyon direnci sergilemektedir (birmorf durumda) veya son derece iyi tahıl yapısı. Bulk metalik gözlükler ve nanokristal kaplamalar, kumdan sıvılarda erozyona karşı direnç için değerlendirilir.

Petrol ve gaz operatörleri, malzeme tedarikçileri ve araştırma kurumları arasında işbirliği yapılması, laboratuvar inovasyonu ve alan dağıtımı arasındaki boşluğu köprülemek için gerekli olacaktır. İyiler daha zorlu hale gelir - daha yüksek basınç, daha derin, sıcak - malzeme sınırı genişlemeye devam edecektir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

İyi tamamlanma ekipmanları için korozyona dayanıklı malzemeler, karbon çelik ve 13Cr paslanmaz çeliklerin geleneksel seçeneklerinin ötesine geçti. Seçilmiş ve ekonomik ticaret-sonuçlu, gelişmiş kompozitler ve sofistike kaplamalar, hemen hemen hemen hemen hemen her türlü korleasyon ortamına hitap etmek için çok yönlü bir araçta mühendislere hizmet vermektedir.

Bu yeni malzemeleri anlamak ve benimsemeye yatırım yapan operatörler, varlık değerini en aza indirmek, ürün olmayan zamanları en aza indirmek ve dünyadaki en zorlu rezervuarlardan gelen kaynakların güvenli bir şekilde üretilmesi daha iyi bir şekilde belirlenecektir.

[FONT:0) Malzeme seçimi standartları hakkında daha fazla okuma için, NACE standardına atıfta bulun: 03.05.2015: 3 [FONT:0][Dönetici: 3 )