ከኤፒአይ 5CT L80 ባሻገር፡ የMo-Ni alloying በሱፐር 13ሲር ለ110ሲ የምርት ጥንካሬ የብረታ ብረት ማመቻቸት

አሁን ባለው እንከን በሌለው የOCTG መልክዓ ምድር፣ የአጠቃላይ ኤ ፒ አይ 5CT L80 ዓይነት 13Cr የበላይነት ከብረታ ብረት ጋር ይጋፈጣል። መደበኛ ማርቴንሲቲክ አይዝጌ ብረቶች (ኤምኤስኤስ) ለመሠረታዊ ጣፋጭ ዝገት (CO) አከባቢዎች ኢንዱስትሪውን በጥሩ ሁኔታ ሲያገለግሉ ₂ወደ ከፍተኛ ግፊት/ከፍተኛ የሙቀት መጠን (HP/HT) ማጠራቀሚያዎች እና የካርቦን ቀረጻ፣ አጠቃቀም እና ማከማቻ (CCUS) ፕሮጀክቶች የቁሳቁስ ዝግመተ ለውጥ ያስፈልገዋል። ለደረጃ-1 አምራቾች ዓላማው የኤፒአይ ዝርዝር መግለጫውን በቀላሉ ማሟላት አቁሟል። የምህንድስና የባለቤትነት  ሱፐር 13Cr (S13Cr) ደረጃዎች  ማሳካት የሚችል  110 ksi (758 MPa) ዝቅተኛ የትርፍ ጥንካሬ  ጥንካሬን ወይም የሰልፋይድ ጭንቀትን (SSC) መቋቋምን ሳያበላሹ ነው።

የመደበኛ L80-13Cr የብረታ ብረት ጉድለት

መደበኛ 13Cr (ከ12-14% Cr፣ <0.20% C) ለጠንካራነት በካርቦን ላይ የተመሰረተ ነው። ነገር ግን ከ 150 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በሚበልጥ የሙቀት መጠን ወይም የክትትል H S (ከፊል ግፊት>1.5 psi) ሲኖር ₂የመደበኛ 13Cr ፓሲቭ ኦክሳይድ ፊልም ያልተረጋጋ ይሆናል። በተጨማሪም፣ 110 ksi የትርፍ ጥንካሬን ከመደበኛ ሲ-ኤምኤን-ሲር ኬሚስትሪ ጋር መፈለግ ብዙውን ጊዜ ቁሳቁሱን በአደገኛ ሁኔታ ወደ embrittlement ዞኖች የሚያስቀምጠው የሙቀት መጠንን ይፈልጋል።

NACE MR0175/ISO 15156 Level V ወይም VI ማክበርን እየጠበቅን ባለ 110 ksi ጣራ ለመጣስ፣ የሞሊብዲነም እና የኒኬል መግቢያን በመጠቀም የቅይጥ ስትራቴጂውን በመሠረታዊነት መለወጥ አለብን።

የሞ-ኒ ማትሪክስ ለ S13Cr-110ksi ማመቻቸት

ወደ ሱፐር 13Cr የሚደረገው ሽግግር በሙቀት ሕክምና ወቅት የኦስቲኔት ደረጃን ለማረጋጋት እና የአካባቢን የዝገት መቋቋምን ለማሻሻል የተነደፉ ልዩ የኬሚካል ማሻሻያዎችን ያካትታል።

1. የኒኬል ፋክተር (3.5% - 5.5%): Austenite ማረጋጊያ

ከመደበኛው 13Cr በተለየ፣ Super 13Cr የመበየድ አቅምን ለማሻሻል እና የካርቦይድ ዝናብን ለመቀነስ ዝቅተኛ ካርቦን (<0.03%) ይጠቀማል። የካርቦን ኪሳራ ለማካካስ (የኦስቲኔት ማረጋጊያ) ኒኬል ከ 3.5% እስከ 5.5% ይተዋወቃል. በብረታ ብረትነት፣ ኒኬል 110 ksi ደረጃን በማሳካት ሁለት ወሳኝ ተግባራትን ያገለግላል።

• የ Ac1 ሙቀት መጨናነቅ  ፡ ኒኬል የትራንስፎርሜሽን የሙቀት መጠኑን ይቀንሳል፣ በይበልጥ ግን የዴልታ-ፌሪትት መፈጠርን ያስወግዳል። ይህ በሚጠፋበት ጊዜ ሙሉ በሙሉ ማርቴንሲቲክ ጥቃቅን መዋቅርን ያረጋግጣል ፣ ይህም በከባድ ግድግዳ ቧንቧዎች ላይ ወጥ የሆነ የምርት ጥንካሬ ለማሰራጨት አስፈላጊ ነው (ለምሳሌ ለጥልቅ ውሃ መወጣጫዎች የሚያስፈልጉት)።

• የጥንካሬ ማጎልበት  ፡ ኒኬል ከductile-ወደ-brottle ሽግግር የሙቀት መጠን (DBTT) በእጅጉ ያሻሽላል። ለጥልቅ ውሃ ቅድመ-ጨው አፕሊኬሽኖች (እንደ ቡዚዮስ የመስክ እድገቶች) ፣ መወጣጫዎች ለዝቅተኛ የአካባቢ የባህር ውሃ ሙቀት ተጋላጭ ለሆኑባቸው ፣ ከፍተኛ የኒ ይዘት ከፍተኛ የ Charpy V-Notch ተፅእኖ ኃይልን ከዜሮ በታች ባሉ ሁኔታዎች (-10 ° ሴ ወይም ከዚያ በታች) ያረጋግጣል።

2. የሞሊብዲነም ማበልጸጊያ (1.5% - 2.5%)፡ የፒቲንግ መቋቋም

ሞሊብዲነም ማካተት ለዝገት መከላከያ ቀዳሚ ልዩነት ነው. ሞሊብዲነም የፓሲቭ CR ₂O ₃ ፊልም መረጋጋትን ያሻሽላል, በተለይም በክሎራይድ (Cl ^-) ውስጥ. 

ለባለቤትነት በ110 ksi ገበያ ላይ ያነጣጠሩ ውጤቶች (ከBaosteel BG13Cr-110S ወይም TPCO's TP-110SS ጋር መወዳደር)፣ ከ14 በላይ የሆነ የፒቲንግ መቋቋም አቻ ቁጥር (PREN) መያዝ ለድርድር የማይቀርብ ነው። ይህ Mo ተጨማሪው ቁሱ ከ ₂መካከል ያለውን የኤችኤስ ከፊል ግፊቶችን እንዲቋቋም ያስችለዋል  3.0 እና 5.0 psi በ pH 4.0-5.0  ፣ ይህም የክወና ፖስታውን ከውርስ 1.5 psi የL80-13Cr ገደብ በላይ ያሰፋዋል።

የቴክኒክ ንጽጽር፡ መደበኛ vs. የባለቤትነት ሱፐር 13Cr-110

የሚከተለው ሰንጠረዥ ለዘመናዊ የኮመጠጠ አገልግሎት እና ለ CCUS መርፌ ጉድጓዶች ተስማሚ የሆነ 110 ksi ግሬድ ለማግኘት የሚያስፈልገውን የኬሚካል እና ሜካኒካል ልዩነት ያሳያል።

መለኪያ	API 5CT L80-13Cr (መደበኛ)	የባለቤትነት ሱፐር 13Cr-110 (S13Cr)
የምርት ጥንካሬ (ደቂቃ)	80 ksi (552 MPa)	110 ksi (758 MPa)
የካርቦን (ሲ) ይዘት	0.15% - 0.22%	<0.03% (እጅግ ዝቅተኛ ካርቦን)
የኒኬል (ኒ) ይዘት	<0.50% (ቀሪ)	3.5% - 5.5%
ሞሊብዲነም (ሞ) ይዘት	-	1.5% - 2.5%
ጥቃቅን መዋቅር	የተናደደ Martensite + Carbides	የተናደደ ማርቴንሴይት + የተቀመጠ Austenite
ከፍተኛ ኦፕ. የሙቀት መጠን	~ 150 ° ሴ	~ 175 ° ሴ - 180 ° ሴ
ኤችኤስ 2ገደብ (NACE TM0177)	1.5 psi (0.1 ባር)	3.0 - 5.0 psi (0.2 - 0.35 ባር)
PREN (Cr + 3.3Mo + 16N)	~12-13	> 14.0

የማምረት ተግዳሮቶች፡ የሙቀት ሕክምና መስኮቱ

S13Cr-110ksiን ማምረት የኬሚስትሪ መቅለጥ ብቻ አይደለም። እሱ ስለ Quench and Temper (Q&T) ሂደት ትክክለኛነት ነው። የኒኬል መጨመር የ Ac1 የሙቀት መጠንን ይቀንሳል (በሙቀት ላይ ኦስቲኔት መፈጠር የሚጀምረው የሙቀት መጠን). ይህ በጣም ጠባብ የሙቀት መስኮት ይፈጥራል.

የሙቀት መጠኑ በጣም ከፍ ያለ ከሆነ፣ ትኩስ ኦስቲኒት ይፈጥራል እና ሲቀዘቅዝ ወደ ማይቆጣ ማርቴንሲትነት ይለወጣል፣ ይህም የምርት ጥንካሬው ከቁጥጥር ውጭ በሆነ ሁኔታ እንዲጨምር እና እንዲቀንስ ያደርጋል (የፔትሮብራስ ET-3000 ዝርዝር መግለጫዎች ውድቀት)። የሙቀት መጠኑ በጣም ዝቅተኛ ከሆነ, አስፈላጊውን የጭንቀት እፎይታ እና ተፅዕኖ ጥንካሬን ማግኘት አልቻልንም. የማምረት ሂደታችን ይህንን ጠባብ ሜታሎሪጅካል መስኮት ለማሰስ በ +/- 5°C ውስጥ ባለው የሙቀት መቆጣጠሪያ ትክክለኛ ኢንዳክሽን ማሞቂያን ይጠቀማል።

የመተግበሪያ ትኩረት: CCUS እና ጥልቅ ጎምዛዛ ጋዝ

የMo-Ni alloyed S13Cr የብረታ ብረት መረጋጋት በተለይ እ.ኤ.አ. በ2025 ለታዳጊ የገበያ ዘርፎች በጣም አስፈላጊ ነው።

• የሳውዲ አረቢያ አኩሪ ጋዝ (ጃፉራህ ተፋሰስ)፡-  110 ksi ምርት ጥንካሬ በአግድም ስብራት ደረጃዎች ከፍተኛ የውድቀት ጫናዎችን ለመቋቋም ያስፈልጋል። ሞ-የበለፀገው ኬሚስትሪ ከፍተኛ ክሎራይድ ይዘት ያላቸውን የመፈጠራቸውን ፈሳሾች ለመከላከል አስፈላጊውን ማለፊያ ይሰጣል።

• CCUS (ጥቅጥቅ ባለ ደረጃ ትራንስፖርት)  ፡ የካርቦን ስቲል ለደረቅ CO መደበኛ ቢሆንም ₂፣ የተሻሻለው 13Cr ለክትባት ጉድጓዶች እንደ 'ደህንነት ንብርብር' ሆኖ ያገለግላል። ጥቅጥቅ ባለ የCO ₂ ትራንስፖርት የውሃ ይዘት ሽርሽሮች (>50 ፒፒኤም) የካርቦን ብረትን በፍጥነት የሚያበላሽ ካርቦን አሲድ ሊፈጥር ይችላል። S13Cr-110 በ25-አመት የህይወት ኡደት ላይ የንብረት ታማኝነትን በማረጋገጥ ከድርቀት ብስጭት ላይ ወሳኝ የሆነ የኢንሹራንስ ፖሊሲ ያቀርባል።