API 6A Strategija poboljšanja ventila za ventil za ventil i otpornost na koroziju

1. Uvod
API 6A ventili za vrata su kritična komponenta opreme za upravljanje naftnim i plinskim bušotinama, široko se koristi u božićnim drvcima, plinskim glavama, razvodnicima i sustavima lomljenja.
U stvarnim uvjetima naftnog i plinskog polja, ventili moraju izdržati sljedeće izazove:
Visoki tlak: do 20 000 psi (138 MPa)
Visoka temperatura: do 350 ° F (177 ° C)
Visoko korozivni mediji: koji sadrže H₂S (hidrogen sulfid), CO₂ (ugljični dioksid) i kloridi (CL⁻)
Morska okruženja: visoka vlažnost, korozija soli i fluktuacije velike temperature
Mehaničko trošenje: erozija čvrstim česticama i trenjem na površini brtve od opetovanih operacija otvaranja i zatvaranja
Stoga, izbor materijala i poboljšanje otpornosti na koroziju izravno određuju sigurnosne, radni vijek i troškove održavanja ventila API 6A.

2. materijalni zahtjevi u API 6A
API 6A ima stroge propise o materijalima ventila za vrata, posebno u pogledu prikladnosti materijala za različite PSL (razina specifikacije proizvoda), PR (zahtjev za performanse) i temperaturne klase. Uobičajene materijalne kategorije i karakteristike
Ugljični čelik
Uobičajena ocjena: AISI 4130 (ugašeno i ublaženo)
Prednosti: niska troškova, visoka snaga
Primjene: nisko-korozivna plinska polja, slatkovodne bušotine
Čelik s niskom legurom
Zajednička ocjena: AISI 8630 MOD
Prednosti: velika čvrstoća, velika žilavost i bolja otpornost na habanje od ugljičnog čelika
Aplikacije: Visoki tlačni bušotine (≥10 000 psi)
Martenzitski nehrđajući čelik
Uobičajene ocjene: 410ss, 420SS
Prednosti: otpornost na habanje, pogodna za površine brtvljenja sjedala ventila
Aplikacije: CO₂ sadrže, nisko H₂S okruženje
Austenitski nehrđajući čelik
Uobičajene ocjene: 316ss, 304SSS
Prednosti: Dobra otpornost na koroziju, izvrsna žilavost niske temperature
Primjene: plinska polja s niskim temperaturama, bušotine od kiselog plina
Dupleks nehrđajući čelik = čelik)
Uobičajene ocjene: 2205, 2507
Prednosti: visoka čvrstoća, dobra otpornost na koroziju klorida
Primjene: Polja nafte i plina na moru, okruženje visokog klorida
Legura na bazi nikla
Uobičajene ocjene: Inconel 625, Incoloy 825
Prednosti: Otpornost na H₂S, CO₂ i Clorid Stress Croshing
Aplikacije: Visoki H₂S, visoki CO₂, duboke more bušotine

3. Strategija odabira materijala
(1) Odabir na temelju srednjeg sastava
Visoki radni uvjeti: Moraju ispuniti NACE MR0175/ISO 15156 Standardi i odabrati nisku tvrdoću (≤22 HRC) legure na bazi nikla ili dupleks nehrđajućeg čelika kako bi se izbjeglo pucanje korozije sulfidnog naprezanja (SSC).
Visoki uvjeti rada: Austenitni nehrđajući čelik, dupleksni čelik ili legure na bazi nikla su učinkovitiji i mogu spriječiti prolijevanje metalnih karbonata uzrokovanih korozijom CO₂. Okoliš visokog klorida: DUPLEX nehrđajući čelik, super austenitni nehrđajući čelik (poput 254SMO) ili legure na bazi nikla treba odabrati kako bi se spriječila korozija pittinga i pukotina.
(2) Odaberite prema razini tlaka
2000–10000 PSI: čelični ENP s niskim legurama (nikla bez elektrola) ili prekrivanje tvrdog legura
> 10000 psi: potrebna je legura s niskom legurom ili niklom na bazi niske čvrstoće kako bi se osigurala čvrstoća i žilavost umora
(3) Odaberite prema razini temperature
Niska temperatura (–60 ° F / –51 ° C): Dobra žilavost niske temperature, austenitni nehrđajući čelik ili niska temperatura ugljikovog čelika (LTCS)
Visoka temperatura (350 ° F / 177 ° C): Legura s dobrom toplinskom stabilnošću, kao što je Inconel 718

4. Metode za poboljšanje otpornosti na koroziju
(1) površinski obrada i premaz
ENP (elektrolemska niklava): kemijsko oblaganje nikla, otpornost na koroziju i otpornost na habanje
HVOF (Velika brzina oksi-goriva) prskanje volframovim karbidom: Super tvrdo i erozijsko otporno
Nitriding: Poboljšajte površinsku tvrdoću i otpornost na koroziju
(2) Otvaranje površine za brtvljenje
Zavarivanje zvjezdanih slojeva: cementirani karbid na bazi kobalta, otporan na habanje i korozija
Zavarivanje PTA (ARC preneseni u plazmi): visoka čvrstoća veza, ujednačena gustoća
(3) Katodna zaštita
Morske bušotine mogu koristiti žrtvene anode (cink, aluminij) ili impresionirati trenutne sustave za inhibiranje elektrokemijske korozije
(4) Strukturna optimizacija
Smanjiti mrtve uglove i praznine tekućine, smanjite koroziju pukotina
Poboljšajte završnu obradu kanala protoka, smanjite taloženje čestica

5. Analiza slučaja
U određenom offshore visokom H₂S (> 10%) visoki CO₂ (> 15%) Projekt plinskog polja:
Materijal za tijelo ventila je Inkonel 625 (integralno kovanje)
Stabljika ventila je ENP nikla AISI 8630 Mod, uzimajući u obzir i otpornost na snagu i koroziju
Sjedalo ventila prekriveno je volframovim karbidom radi poboljšanja otpornosti na eroziju
Rezultati pokazuju da je ventil u službi već 5 godina bez ozbiljnog kvara korozije, što je 3-5 puta duže od one tradicionalnog čelika s niskim nivoom, a trošak održavanja smanjuje se za više od 40%.

6. Zaključak i preporuke
Odabir materijala mora se temeljiti na analizi radnih uvjeta: Medijski sastav, tlak i temperatura, a karakteristike erozije tekućine su sve bitne.
U skladu s međunarodnim standardima, posebno API 6A i NACE MR0175, kako bi se osigurala sigurnost.
Sveobuhvatne mjere otpornosti na koroziju: Materijali, površinski tretman, katodna zaštita i strukturna optimizacija trebaju se provesti na koordiniran način.
Upravljanje životnim ciklusom: Redovito inspekcija i održavanje ekonomičniji su i pouzdaniji od oslanjanja samo na materijale vrhunskog.