API 6A Gate Gate Materiał i strategia poprawy odporności na korozję

1. Wprowadzenie
Zawory bramkowe API 6A są kluczowym elementem urządzeń do sterowania na głowicach olejowych i gazowych, szeroko stosowanych w choinkach, głowicach gazowych, kolektorach stelek i systemach szczelinowania.
W rzeczywistych warunkach pola ropy i gazu zawory muszą wytrzymać następujące wyzwania:
Wysokie ciśnienie: do 20 000 psi (138 MPa)
Wysoka temperatura: do 350 ° F (177 ° C)
Media wysoce korozyjne: zawierające H₂s (siarkowodór), CO₂ (dwutlenek węgla) i chlorki (CL⁻)
Środowiska morskie: wysoka wilgotność, korozja spray solna i duże fluktuacje temperatury
Zużycie mechaniczne: erozja przez cząstki stałe i tarcie na powierzchni uszczelniającej z powtarzających się operacji otwierania i zamykania
Dlatego wybór materiału i poprawa odporności na korozję bezpośrednio określają koszty bezpieczeństwa, żywotności i konserwacji zaworów bramkowych API 6A.

2. Wymagania materiałowe w API 6A
API 6A ma ścisłe przepisy dotyczące materiałów zaworów bramkowych, szczególnie w odniesieniu do przydatności materiałów dla różnych PSL (poziom specyfikacji produktu), PR (zapotrzebowanie na wydajność) i klasy temperaturowe. Wspólne kategorie i cechy materialne
Stal węglowa
Wspólna ocena: AISI 4130 (hartowany i hartowany)
Zalety: niski koszt, wysoka wytrzymałość
Zastosowania: niskobojewne pola gazowe, odwierty słodkowodne
Stala o niskiej stopie
Wspólna ocena: AISI 8630 MOD
Zalety: Wysoka wytrzymałość, wysoka wytrzymałość i lepsza odporność na zużycie niż stal węglowa
Zastosowania: Well Heads (≥10 000 psi)
Martenzytyczna stal nierdzewna
Wspólne oceny: 410SS, 420SS
Zalety: odporność na zużycie, odpowiednia do powierzchni uszczelnienia fotela zaworu
Zastosowania: środowiska zawierające CO₂, niskie H₂S
Austenityczna stal nierdzewna
Klasy wspólne: 316SS, 304SS
Zalety: Dobra odporność na korozję, doskonała wytrzymałość o niskiej temperaturze
Zastosowania: Pola gazowe w niskiej temperaturze, studnie kwaśne
Dupleks ze stali nierdzewnej = stal)
Klasy wspólne: 2205, 2507
Zalety: Wysoka wytrzymałość, dobra odporność na korozję wżery chlorku
Zastosowania: Offshore Oil and Gas Pola, środowiska o wysokim chlorku
Stop na bazie niklu
Klasy wspólne: Inconel 625, Incoloy 825
Zalety: Odporność na pękanie korozji naprężeń H₂S, CO₂ i
Zastosowania: Wysokie H₂s, wysokie CO₂, Well Heads

3. Strategia wyboru materiału
(1) Wybór oparty na średniej kompozycji
Warunki pracy High H₂s: muszą spełniać standardy NACE MR0175/ISO 15156 i wybrać niską twardość (≤22 HRC) stopy niklu lub dupleksowe stale nierdzewne, aby uniknąć pękania korozji korozji naprężenia siarczku (SSC).
Warunki pracy w wysokiej zawartości CO₂: austenityczna stal nierdzewna, stal dupleksowa lub stopy na bazie niklu są bardziej skuteczne i mogą zapobiec zrzucaniu węglanów metalowych spowodowanych korozją CO₂. Środowisko jonów o wysokim chlorku: stal nierdzewna dupleksowa, super austenityczna stal nierdzewna (taka jak 254SMO) lub stopy niklu należy wybrać, aby zapobiec korozji wżery i szczeliny.
(2) Wybierz według poziomu ciśnienia
2000–10000 psi: nisko stop stalowy ENP (elektroeneralny nikiel) lub nakładka stopu twardego
> 10000 psi: wymagany jest stal stopowa o wysokiej wytrzymałości lub stop na bazie niklu, aby zapewnić wytrzymałość i wytrzymałość zmęczeniową
(3) Wybierz według poziomu temperatury
Niska temperatura (–60 ° F / –51 ° C): Dobra wytrzymałość niskiej temperatury, austenityczna stal nierdzewna lub stal węglowa o niskiej temperaturze (LTC)
Wysoka temperatura (350 ° F / 177 ° C): stop o dobrej stabilności termicznej, taki jak Inconel 718

4. Metody poprawy odporności na korozję
(1) Obróbka powierzchniowa i powłoka
ENP (prąd elektryczny nikiel): chemiczne poszycie nikiel, odporność na korozję i odporność na zużycie
HVOF (duża prędkość tlenowo-paliwowa) natryskiwanie węglika wolframowego: Super twarda i odporna na erozję
NITRIDIND: Popraw twardość powierzchni i odporność na korozję
(2) Hartowanie powierzchni uszczelnienia
Spawanie nakładki gnelity: węglika z cementowanego kobaltu, odporne na zużycie i oporne na korozję
PTA (łuk przenoszony w osoczu): Wysoka wytrzymałość wiązania, jednolita gęstość
(3) Ochrona katodowa
Well Heads może stosować anody ofiarne (cynk, aluminium) lub wrażenie na prądowych systemach do hamowania korozji elektrochemicznej
(4) Optymalizacja strukturalna
Zmniejsz martwe rogi i luki, zmniejsz korozję szczelin
Popraw wykończenie kanału przepływowego, zmniejsz osadzanie cząstek

5. Analiza przypadków
W pewnym przybrzeżnym wysokim H₂s (> 10%) Wysokim CO₂ (> 15%) Projekt pola gazowego:
Materiał korpusu zaworu jest niezgodny z 625 (kucie integralne)
Modem zastawki to MOD AISI 8630, biorąc pod uwagę zarówno wytrzymałość, jak i odporność na korozję
Siedzisko zaworu jest nakładane na węglika wolframowe w celu poprawy odporności na erozję
Wyniki pokazują, że zawór jest w służbie od 5 lat bez poważnej awarii korozji, która jest 3-5 razy dłuższa niż w przypadku tradycyjnej stali o niskiej zawartości równania, a koszt utrzymania jest obniżony o ponad 40%.

6. Wnioski i zalecenia
Wybór materiału musi opierać się na analizie warunków pracy: kompozycja mediów, ciśnienie i temperatura oraz właściwości erozji płynów.
Zastosuj się w międzynarodowych standardach, szczególnie API 6A i NACE MR0175, aby zapewnić bezpieczeństwo.
Kompleksowe miary odporności na korozję: materiały, obróbka powierzchni, ochrona katodowa i optymalizacja strukturalna powinny być wdrażane w skoordynowany sposób.
Zarządzanie cyklem życia: Regularna kontrola i konserwacja są bardziej ekonomiczne i niezawodne niż poleganie wyłącznie na materiałach z wysokiej klasy.