تعریف سریع: SUPER 13CR PIPE Super 13Cr (S13Cr) یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی خاموش شده و گرم شده (معمولاً 13Cr-5Ni-2Mo) است که برای محیط های با CO2 بالا با H2S ردیابی (NACE محدود به 1.5 psi psi) و دماهای بالاتر از g118 طراحی شده است. L80-13Cr و Duplex 2205.
ما اغلب از Super 13Cr (S13Cr) به عنوان آلیاژ 'Goldilocks' صنعت یاد می کنیم، اما این نام مستعار به معنای ایمنی در جایی است که هیچ وجود ندارد. در حالی که محدودیتهای دما و حفرههای استاندارد API 5CT L80-13Cr را برطرف میکند، حساسیت فاجعهباری به ترکخوردگی استرس سولفیدی (SSC) در صورت ترش کردن مخزن ایجاد میکند.
نقطه شکست اقتصادی: تیم های تدارکات ما از یک گیت منطقی دقیق برای S13Cr استفاده می کنند. زمانی که دمای مخزن از 150 درجه سانتیگراد (استاندارد کاهش 13Cr) یا سطوح کلرید از 100000 ppm بیشتر شود، انتخاب اقتصادی صحیحی است. با این حال، اگر فشار جزئی H2S برای بیش از 1.5 psi (0.10 بار) در هر نقطه از چرخه عمر چاه مدلسازی شود، S13Cr به یک ریسک بودجه غیرقابل قبول تبدیل میشود. هزینه کار برای جایگزینی یک رشته ترک خورده، پرش اولیه 2x-3x CAPEX را به Duplex 2205 کاهش می دهد.
سوالات میدانی متداول در مورد لوله SUPER 13CR
آیا می توان لوله Super 13Cr را با HCl استاندارد اسیدی کرد؟
نه. اسیدهای گلی استاندارد HCl-HF باعث ایجاد حفرههای سریع و شدید در سطوح S13Cr میشوند که اغلب به عنوان خوردگی 'Swiss Cheese' توصیف میشود. شما باید از اسیدهای آلی (استیک/فرمیک) یا بازدارنده های خوردگی در دمای بالا استفاده کنید که به طور خاص برای متالورژی های مارتنزیتی تأیید شده اند.
آیا Super 13Cr به ترکیب رزوه خاصی نیاز دارد؟
بله. از دوپ استاندارد API Modified استفاده نکنید. S13Cr به دلیل محتوای بالای کروم مستعد ابتلا به صفرا است. برای جلوگیری از جوش سرد در حین آرایش، ما به شدت ترکیبات رزوهای ممتاز و بدون گاز یا اتصالات «بدون دوپ» اختصاصی را اجباری میکنیم.
محدودیت عملیاتی سخت برای H2S در Super 13Cr چیست؟
1.5 psi (0.1 بار). بر اساس NACE MR0175/ISO 15156، Super 13Cr مستعد ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) بالاتر از این فشار جزئی است، به خصوص اگر pH درجا به زیر 3.5 برسد.
مشخصات فنی و شیمی 'فوق العاده'.
استاندارد 13Cr اساساً آهن و کروم است. نام 'Super' به افزودن نیکل (4.5٪ - 6.5٪) و مولیبدن (1.5٪ - 2.5٪) اشاره دارد. این یک تنظیم بی اهمیت نیست. نیکل فاز آستنیت را در طول عملیات حرارتی تثبیت می کند و چقرمگی ضربه را بهبود می بخشد، در حالی که مولیبدن مقاومت حفره ای لازم برای آب نمک های پر کلرید را فراهم می کند.
بیشتر S13Cr به عنوان گریدهای اختصاصی فروخته می شود (مثلاً 13-5-2) زیرا از محدودیت های شیمی سختگیرانه استاندارد API 5CT L80 Type 13Cr فراتر می رود، اما برای برآورده کردن روش های دقیق آزمایش مکانیکی API 5CT ساخته شده است.
چرا قدرت تسلیم معمولاً بالاتر از L80 است؟
S13Cr معمولاً در قدرت تسلیم ksi 95 یا 110 ksi (در مقابل 80 ksi) عرضه می شود. افزودن نیکل باعث سخت شدن بهتر، حفظ یکپارچگی مکانیکی تا 356 درجه فارنهایت (180 درجه سانتیگراد) می شود.
پاکت های عملیاتی و حالت های شکست
تیم فنی ما به S13Cr برای چاه های گاز شیرین و مرطوب که فشار جزئی CO2 نامحدود است (بیش از 300 psi تست شده بدون کاهش جرم) متکی است. با این حال، این ماده به یک فیلم اکسید غیرفعال متکی است. اگر این لایه توسط کلریدهای بالا در حضور ردیابی H2S شکسته شود، شکست شکننده و ناگهانی است.
چرا S13Cr در طول اسیدی شدن از بین می رود؟
مهندسان تولید اغلب حساسیت متالورژیکی فولاد مارتنزیتی به سیالات محرک را نادیده می گیرند. در دماهای بالاتر از 200 درجه فارنهایت (93 درجه سانتیگراد)، فیلم غیرفعال روی S13Cr در HCl حل می شود. بازدارنده های خوردگی استاندارد برای محافظت از فولاد کربنی طراحی شده اند. آنها روی کروم با آلیاژ بالا بی اثر هستند. بدون یک بسته بازدارنده سازگار با مواد شیمیایی، ما تلفات ضخامت دیواره بیش از 50٪ در یک کار اسیدی را ثبت کرده ایم.
چرا رشته 'Sweet' من کرک شد؟
ما چاهها را بر اساس آزمایشهای اولیه ساقه حفاری بهعنوان 'شیرین' (0ppm H2S) طبقهبندی میکنیم. با این حال، ترش کردن مخزن - ناشی از تزریق آب یا فعالیت باکتری - می تواند بعداً ردیابی H2S را ایجاد کند. S13Cr دارای یک انتقال شکل پذیر به شکننده است که توسط تردی هیدروژنی ایجاد می شود. اگر PH اسیدی باشد (< 3.5)، حتی 0.5 psi H2S می تواند هیدروژن را به داخل شبکه هدایت کند، و باعث می شود لوله تحت کشش، معمولاً در محل اتصال، متلاشی شود.
چرا نخ ها روی کف دکل چفت می شوند؟
S13Cr ضریب اصطکاک بالایی دارد. در طول آرایش، گرما به سرعت در ناحیه تداخل نخ ایجاد می شود. اگر سرعت در حال اجرا از 10-15 RPM بیشتر شود ، ماده می تواند قبل از رسیدن به شانه گشتاور نهایی 'جوش سرد' یا صفر شود. پس از گند زدن، اتصال از بین می رود. ما محدودیتهای RPM سختی را اعمال میکنیم و اغلب از ضریب گشتاور 0.9 بسته به اتصال خاص و ترکیب رزوه مورد استفاده استفاده میکنیم.
حداکثر حد کلرید برای S13Cr چقدر است؟
به طور کلی 150000 ppm. با این حال، اگر اکسیژن وجود داشته باشد (بیشتر از ppb 10)، حفره شدن می تواند در غلظت های کلرید به میزان قابل توجهی کمتر رخ دهد.
مقایسه: S13Cr در مقابل L80 در مقابل
پارامتر دوبلکس
استاندارد 13Cr (L80)
Super 13Cr (95/110)
Duplex 2205
حداکثر دما
150 درجه سانتی گراد (302 درجه فارنهایت)
180 درجه سانتی گراد (356 درجه فارنهایت)
230 درجه سانتیگراد +
حد NACE H2S
< 0.1 psi
< 1.5 psi
~ 5.0 psi
هزینه نسبی
پایه
~ 2.5 برابر پایه
~ 5.0x پایه
مقاومت حفره ای (PREN)
~ 13
~ 24
~ 35
برداشت عملیاتی: Super 13Cr کاملاً یک جنگنده CO2 است. با برچسب 'Super' وسوسه نشوید تا آن را به سمت سرویس متوسط ترش کنید. اگر H2S یک متغیر باشد، ضریب ایمنی ارائه شده توسط Duplex 2205 با وجود هزینه اجباری است.
وقتی لوله Super 13Cr انتخاب اشتباهی است
اعتماد با دانستن زمان گفتن 'نه' ایجاد می شود. ما نصب S13Cr را تحت شرایط زیر به شدت ممنوع می کنیم:
فشار جزئی H2S > 1.5 psi: حتی اگر فروشنده ادعا کند که عملیات حرارتی اختصاصی آنها می تواند 2.0 psi را تحمل کند، خطر SSC برای واریانس میدان بسیار زیاد است.
pH < 3.5 با Trace H2S: اسیدیته بالا شکنندگی هیدروژن را تسریع می کند.
سیالات هوادهی: اگر سیال تکمیل کننده یا سیال بسته بندی حاوی اکسیژن محلول > ppb 10 باشد، خوردگی حفره ای فوراً شروع می شود.
برنامه های اسیدی استاندارد: اگر تیم تکمیل از بودجه بندی اسیدهای آلی یا بازدارنده های سطح بالا خودداری کند، S13Cr نمی تواند استفاده شود.
سؤالات متداول خریدار: ریسک و انطباق
آیا S13Cr در مایعات workover شکست خواهد خورد؟
می تواند. S13Cr به آب نمک های با چگالی بالا (ZnBr2/CaBr2) در دماهای بالا در صورتی که بافر نباشند حساس است. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض سیالات تکمیل شفاف مهار نشده بالاتر از 300 درجه فارنهایت می تواند منجر به ترک خوردگی ناشی از استرس (SCC) شود.
آیا S13Cr با API 5CT سازگار است؟
از نظر فنی، هیچ درجه واحد 'Super 13Cr' در API 5CT وجود ندارد. معمولاً به عنوان L80-13Cr سفارش داده می شود اما با اصلاحات شیمیایی اختصاصی (نوع 13-5-2) و خواص مکانیکی بالاتر (95 یا 110 ksi). شما باید شیمی و مکانیک را به صراحت در سفارش خرید با ارجاع به انطباق NACE MR0175 مشخص کنید.
اگر H2S مرزی باشد، جایگزین چیست؟
اگر H2S بین 1.0 و 2.0 psi در نوسان است، با S13Cr قمار نکنید. جایگزین فوری Duplex 2205 (22Cr) یا Super Duplex 2507 است . در حالی که گران هستند، مقاومت در برابر H2S تا ~ 5.0 psi و تحمل کلرید بالاتری دارند.
