API 6A kapu szelep anyag kiválasztása és korrózióállóság javítási stratégiája

1. Bevezetés
API 6A kapuszelepek az olaj- és gázkút -vezérlő berendezések kritikus alkotóelemei, amelyeket széles körben használnak a karácsonyfákban, a gázkút, a kútfej -elosztók és a törő rendszerekben.
A tényleges olaj- és gázmező körülmények között a szelepeknek ellenállniuk kell a következő kihívásoknak:
Magas nyomás: legfeljebb 20 000 psi (138 MPa)
Magas hőmérséklet: 350 ° F (177 ° C)
Nagyon korrozív közegek: H₂ -k (hidrogén -szulfid), CO₂ (szén -dioxid) és kloridok (CL⁻) tartalmaznak
Tengeri környezet: Magas páratartalom, só spray -korrózió és nagy hőmérsékleti ingadozások
Mechanikus kopás: Erózió szilárd részecskékkel és súrlódás a tömítő felületen az ismételt nyílási és záró műveletekből
Ezért az anyagválasztás és a korrózióállóság javítása közvetlenül meghatározza az API 6A kapu szelepek biztonságát, szolgáltatási és karbantartási költségeit.

2. Anyagkövetelmények az API 6A -ban
Az API 6A szigorú előírásokkal rendelkezik a kapuszelep -anyagokról, különös tekintettel az anyagok alkalmasságára a különböző PSL (termék specifikációs szint), PR (teljesítményigény) és a hőmérsékleti osztályokhoz. Közös anyagkategóriák és jellemzők
Szénacél
Közös fokozat: AISI 4130 (leoltva és edzett)
Előnyök: olcsó, nagy szilárdság
Alkalmazások: Alacsony korrózív gázmezők, édesvízi kútfejek
Alacsony ötvözött acél
Közös fokozat: AISI 8630 MOD
Előnyök: Nagy szilárdság, nagy keménység és jobb kopásállóság, mint a szénacél
Alkalmazások: Nagynyomású kútfejek (≥10 000 psi)
Martenzitikus rozsdamentes acél
Közös osztályok: 410SS, 420SS
Előnyök: kopásállóság, alkalmas a szelep ülés tömítő felületeire
Alkalmazások: Co₂-tartalmú, alacsony H₂S környezetek
Austenit rozsdamentes acél
Közös osztályok: 316SS, 304SS
Előnyök: Jó Co₂ korrózióállóság, kiváló alacsony hőmérsékleti szilárdság
Alkalmazások: alacsony hőmérsékletű gázmezők, savanyú gázkútok
Duplex rozsdamentes acél = acél)
Közös osztályok: 2205, 2507
Előnyök: Nagy szilárdságú, jó ellenállás a klorid -hüvelyes korrózióval
Alkalmazások: Tengeri olaj- és gázmezők, nagy klorid környezet
Nikkel-alapú ötvözet
Közös osztályok: Inconel 625, Uncoloy 825
Előnyök: A H₂S, CO₂ és a klorid stressz -korrózió -repedés ellenállás
Alkalmazások: Magas H₂S, magas CO₂, mélytengeri kútfajta

3. Anyagválasztási stratégia
(1) Kiválasztás a közepes összetétel alapján
Magas H₂S munkakörülmények: Meg kell felelnie a NACE MR0175/ISO 15156 szabványoknak, és válasszon alacsony keménységet (≤22 HRC) nikkel-alapú ötvözeteket vagy duplex rozsdamentes acélokat, hogy elkerüljék a szulfid stressz-korrózió-repedést (SSC).
Magas CO₂ munkakörülmények: Az austenit rozsdamentes acél, a duplex acél vagy a nikkel-alapú ötvözetek hatékonyabbak, és megakadályozzák a CO₂-korrózió által okozott fém-karbonátok eloszlatását. Magas klorid-ionkörnyezet: duplex rozsdamentes acél, szuper austenit rozsdamentes acél (például 254SMO) vagy nikkel-alapú ötvözeteket kell kiválasztani a pontozás és a rés korróziójának megakadályozása érdekében.
(2) Válassza ki a nyomásszint szerint
2000–10000 psi: alacsony ötvözött acél ENP (elektroless nikkel -bevonat) vagy kemény ötvözet overlay
> 10000 psi: Nagy szilárdságú alacsony ötvözött acél vagy nikkel-alapú ötvözet szükséges a fáradtság és a keménység biztosítása érdekében
(3) Válassza ki a hőmérsékleti szint szerint
Alacsony hőmérséklet (–60 ° F / –51 ° C): Jó alacsony hőmérsékleti szilárdság, austenit rozsdamentes acél vagy alacsony hőmérsékletű szénacél (LTC)
Magas hőmérséklet (350 ° F / 177 ° C): Jó hőstabilitású ötvözet, például az Inconel 718

4. Módszerek a korrózióállóság javítására
(1) Felületkezelés és bevonat
ENP (Electroless Nikkel -bevonat): Kémiai nikkel -bevonat, korrózióálló és kopásállóság
HVOF (nagysebességű oxi-tüzelő
Nitriding: Javítsa a felületi keménységet és a korrózióállóságot
(2) A felszíni megkeményedés lezárása
Stellite overlay hegesztés: kobalt alapú cementált karbid, kopásálló és korrózióálló
PTA (plazma átadott ív) hegesztés: nagy kötési szilárdság, egyenletes sűrűség
(3) Katódos védelem
A tengeri kútfejek áldozati anódokat (cink, alumínium) vagy lenyűgözött jelenlegi rendszereket használhatnak az elektrokémiai korrózió gátlására
(4) Strukturális optimalizálás
Csökkentse a folyadékholt sarkokat és réseket, csökkentse a hasadás korrózióját
Javítsa az áramlási csatorna befejezését, csökkentse a részecskék lerakódását

5. Esettanulmány
Egy bizonyos tengeri magas H₂S (> 10%) magas CO₂ (> 15%) gázmező projektben:
A szelep karosszériája az Inconel 625 (integrál kovácsolás)
A szelep szár ENP nikkelezett AISI 8630 MOD, figyelembe véve mind az erőt, mind a korrózióállóságot
A szelep ülését volfrám -karbiddal fedik át az eróziós ellenállás javítása érdekében
Az eredmények azt mutatják, hogy a szelep 5 éve működik, súlyos korrózió meghibásodása nélkül, amely 3-5-szer hosszabb, mint a hagyományos alacsony ötvözetű acélé, és a karbantartási költségek több mint 40%-kal csökkennek.

6. Következtetés és ajánlások
Az anyagválasztásnak a működési feltételek elemzésén kell alapulnia: a közegek összetétele, a nyomás és a hőmérséklet, valamint a folyadék eróziós jellemzői nélkülözhetetlenek.
A biztonság biztosítása érdekében tartsa be a nemzetközi szabványokat, különösen az API 6A és a NACE MR0175 -et.
Átfogó korrózióállósági intézkedések: Az anyagokat, a felületkezelést, a katódos védelmet és a szerkezeti optimalizálást összehangolt módon kell végrehajtani.
Életcikluskezelés: A rendszeres ellenőrzés és karbantartás gazdaságosabb és megbízhatóbb, mint kizárólag a csúcskategóriás anyagokra támaszkodva.