API 5CT Grade L80 Type 13Cr (که معمولاً به عنوان '13Cr' نامیده می شود) آلیاژ پایه مقاوم در برابر خوردگی (CRA) است که در صنایع بالادستی نفت و گاز استفاده می شود. این یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است که در درجه اول برای کاهش 2 خوردگی CO (خوردگی شیرین) در چاه هایی که فولاد کربن استاندارد خیلی سریع تجزیه می شود، طراحی شده است.
تعریف سریع: 13CR PIPE 13Cr (API 5CT L80-13Cr) یک محصول OCTG از جنس فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است که برای
2محیطهای پایین چاله غنی از CO طراحی شده است تا دمای 300 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد)، اما به شدت محدود به
2فشارهای نسبی با HS کم است (کمتر از 1.5 pt.) سوراخ کردن
سوالات میدانی متداول در مورد لوله 13CR
چرا لوله 13Cr من در حالی که هنوز روی قفسه لوله است، خوردگی حفره ای نشان می دهد؟
13Cr ضد زنگ نیست. متکی به یک فیلم اکسید کروم غیرفعال است که در اتمسفرهای مرطوب و غنی از کلرید (ذخیره سازی ساحلی) ناپایدار است. برخلاف فولاد کربنی که زنگزدگی عمومی ایجاد میکند، 13Cr اگر بدون پوششهای خارجی مناسب یا در محوطههای باز نگهداری شود، دچار حفرههای موضعی میشود. ایجاد حفره در حین ذخیره سازی می تواند به نقطه تمرکز تنش برای شکستن چاله تبدیل شود.
آیا می توانم یک کار استاندارد اسید HCl را از طریق لوله تولید 13Cr انجام دهم؟
نه بدون بازدارنده های خوردگی خاص و سطح بالا که برای متالورژی ها طراحی شده اند. 13Cr به خوردگی اسیدی، به ویژه در جریان برگشت اسید مصرف شده، بسیار حساس است. اگر بسته بازدارنده از کار بیفتد یا اسید مصرف شده برای مدت طولانی در چاه باقی بماند، از دست دادن توده فاجعه بار و حفره شدن رخ خواهد داد.
آیا 13Cr به مقادیر گشتاور آرایشی متفاوتی نسبت به فولاد کربنی L80-1 نیاز دارد؟
بله، اما عامل مهم RPM است، نه فقط گشتاور. فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی به شدت مستعد گال شدن (ساییدگی چسب) هستند. سرعت آرایش باید به طور قابل توجهی کاهش یابد (اغلب کمتر از 5-10 دور در دقیقه) در مقایسه با فولاد کربنی برای جلوگیری از گیر کردن نخ، و باید از ترکیبات نخ غیرفلزی خاص اصلاح شده با API یا ممتاز استفاده شود.
مشخصات فنی و تله سختی
برای اطمینان از عملکرد L80-13Cr در میدان، مهندسان باید مطابقت با API 5CT (ساخت) و NACE MR0175 / ISO 15156 (برنامه) را تأیید کنند. در مورد سختی بین این دو استاندارد اختلاف اساسی وجود دارد.
محدودیت های ترکیب شیمیایی برای L80-13Cr چیست؟
عنصر (wt%)
حد
اهمیت مهندسی
کروم (کروم)
12.0 - 14.0
انفعال در برابر CO را فراهم می کند2.
کربن (C)
0.15 - 0.22
محتوای C بالاتر از Super 13Cr سخت شدن را تسهیل می کند اما جوش پذیری را کاهش می دهد.
نیکل (Ni)
≤ 0.50
مهم: فقدان نیکل، چقرمگی و مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) را در مقایسه با Super 13Cr کاهش می دهد.
مولیبدن (Mo)
-
معمولاً وجود ندارد یا ردیابی می شود. فقدان مو مقاومت حفره ای را در کلریدهای بالا محدود می کند.
غذای آماده: عدم وجود نیکل و مولیبدن در 13Cr استاندارد، آن را از نظر شیمیایی از 'Super 13Cr' متمایز می کند و به طور قابل توجهی آن را در برابر خوردگی موضعی و محیط های ترش آسیب پذیرتر می کند.
تضادهای خواص مکانیکی چیست؟
ملک
ارزش
یادداشت های
قدرت تسلیم
80000 – 95000 psi
مشابه کربن فولاد L80-1.
حداکثر سختی API 5CT
23 HRC
حد رد تولید
حداکثر سختی NACE MR0175
22 HRC
محدودیت ایمنی عملیاتی برای ردیابی H 2S.
غذای آماده: سفارشهای خرید باید صراحتاً «حداکثر 22 HRC به ازای هر NACE MR0175» را مشخص کنند، زیرا لولهای که تا سقف بالای API 5CT (23 HRC) تولید میشود، برای برنامههای خدمات ترش مطابقت ندارد.
چرا تفاوت 1 HRC بین API و NACE حیاتی است؟
در فولادهای مارتنزیتی، حساسیت به ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) با سختی به طور تصاعدی افزایش مییابد. در حالی که 23 HRC برای یکپارچگی مکانیکی خالص قابل قبول است، دادههای تجربی تأیید میکنند که 13Cr در معرض حتی ردیابی HS 2مستعد ترکهای شکننده بالاتر از 22 HRC میشود.
پاکت های عملیاتی و محدودیت ها
محدودیت های زیست محیطی برای 13Cr چیست؟
طبق NACE MR0175 / ISO 15156-3، L80 Type 13Cr فقط برای استفاده در پنجره های محیطی سخت قابل قبول است:
H S: 2فشار جزئی < 1.5 psi (10 کیلو پاسکال).
سطح pH: ≥ 3.5.
دما: معمولاً به کمتر از 300 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد) محدود می شود تا از ایجاد حفره در آب نمک های پر کلرید جلوگیری شود.
اکسیژن: < 10 ppb (به شدت هوادهی شده).
اگر اکسیژن محلول وارد چاه شود چه اتفاقی می افتد؟
اکسیژن به عنوان یک دپلاریز کننده عمل می کند که لایه اکسید کروم غیر فعال را از بین می برد. در حضور کلریدها (آب نمک)، این منجر به نرخ خوردگی حفرهای سریع و موضعی میشود که میتواند بیش از 10 میلیمتر در سال باشد و در عرض چند هفته باعث خرابی لوله میشود.
وقتی لوله 13Cr انتخاب اشتباهی است
عدم رعایت محدودیتهای متالورژیکی استاندارد 13Cr یکی از دلایل اصلی انجام کارهای زودرس است. از این مواد استفاده نکنید اگر:
H 2S > 1.5 psi است: استاندارد 13Cr دچار ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) می شود. به Super 13Cr یا Duplex ارتقا دهید.
مایع هوادهی میشود: اگر نمیتوانید محیطی بدون اکسیژن را تضمین کنید (به عنوان مثال، چاههای تزریق آب خاص یا مدیریت ضعیف مایع بستهکننده)، 13Cr به شدت حفره میکند. ممکن است به لوله های آستردار یا GRE نیاز باشد.
دما > 300 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد): پایداری فیلم غیرفعال کاهش مییابد و خطر ترک خوردگی ناشی از خوردگی استرس (SCC) در آب نمک غلیظ را افزایش میدهد.
اسیدی شدن بدون بازدارنده های تخصصی: اگر از بسته های اسید استاندارد استفاده شود، لوله به سرعت تخریب می شود.
سوالات متداول (سؤالات متداول)
آیا می توانم از L80-13Cr در سرویس ترش استفاده کنم؟
فقط مشروط در محیطهایی که فشار جزئی H 2S کمتر از 1.5 psi (10 کیلو پاسکال) و pH بالای 3.5 است، مجاز است. اگر محیط از این آستانه های خاص فراتر رود، ماده با NACE MR0175 سازگار نیست و خطر ترک خوردگی فاجعه بار را به همراه دارد.
آیا بدنه 13Cr در صورت جوشکاری از بین می رود؟
بله، تقریباً مطمئنا. L80-13Cr معادل کربن بالایی دارد که باعث تشکیل مارتنزیت شکننده و شکننده در ناحیه متاثر از حرارت (HAZ) در هنگام خنک شدن می شود. جوشکاری میدانی ممنوع است. هر گونه لوازم جانبی (یقه شناور، کفش) باید از طریق اتصالات رزوه ای وصل شود یا نیاز به جوشکاری کارخانه با عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) باشد.
اگر H2S برای 13Cr خیلی بالا باشد، جایگزین چیست؟
مرحله افزایش فوری Super 13Cr (S13Cr) است . S13Cr محتوای کربن را کاهش می دهد و نیکل (تقریباً 4-6٪) و مولیبدن (1-2٪) را اضافه می کند. این تغییر شیمیایی ریزساختار را تثبیت می کند و مقاومت در برابر H 2S (اغلب تا 3.0-4.5 psi، بسته به pH) و حفره شدن را بهبود می بخشد، بدون جهش هنگفت هزینه به فولادهای ضد زنگ دوبلکس.
