تعریف سریع: 13CR PIPE 13Cr (API 5CT
درجه L80 نوع 13Cr) لولهای از فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است که عمدتاً در محیطهای سرویس شیرین (CO2) تا دمای 300 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد) استفاده میشود که به شدت محدود به مایعات بدون اکسیژن و فشارهای جزئی H2S (< 1.5 psi) میشود.
API 5CT L80-13Cr آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی (CRA) در بالادست صنعت نفت و گاز است. زمانی که پیشبینی میشود نرخ خوردگی CO2 از قابلیتهای بازدارندگی فراتر رود، جایگزین فولاد کربن استاندارد (L80-1) میشود. با این حال، برخلاف آلیاژهای درجه بالاتر، 13Cr برای انفعال صرفاً به کروم (12-14٪) متکی است. حاوی نیکل یا مولیبدن ناچیز است که آن را از نظر شیمیایی در محیط های ترش (H2S) یا هوادهی شکننده می کند. موفقیت میدانی کاملاً به حفظ لایه اکسید غیرفعال از طریق کنترل های محیطی دقیق بستگی دارد.
سوالات میدانی متداول در مورد لوله 13CR
آیا 13Cr به ترکیب نخ خاصی (دوپ) نیاز دارد؟
بله. شما باید از دوپ با اصطکاک بالا اصلاح شده با API یا یک ترکیب غیر فلزی خاص واجد شرایط CRA استفاده کنید. دوپ استاندارد فولاد کربنی اغلب فاقد محتوای جامد مورد نیاز برای جداسازی سطوح پین و جعبه است که منجر به داغ شدن فوری رشتههای ضد زنگ مارتنزیتی میشود.
آیا می توانیم از طریق لوله 13Cr اسیدی کنیم؟
فقط با بازداری شدید و جریان برگشتی فوری. در حالی که 13Cr اسید زنده را با بازدارنده های مناسب تحمل می کند، اسید مصرف شده در صورت رها شدن در لوله باعث ایجاد حفره شدید و کاهش جرم می شود. شما باید اسید را به محل تشکیل جابجا کنید یا فوراً آن را به گردش در آورید. هرگز در اسید مصرف شده روی 13Cr بسته نمی شود.
چرا لوله روی قفسه لوله زنگ می زند؟
13Cr مانند آستنیتی (304/316) ضد زنگ «ضد زنگ» نیست. در اتمسفرهای مرطوب، دریایی یا صنعتی، کلریدها و رطوبت لایه غیرفعال را شکسته و باعث ایجاد حفرههای سطحی میشوند. نیاز به لاک خارجی یا ذخیره سازی بسته دارد. گودالهای سطحی که در طول ذخیرهسازی تشکیل میشوند میتوانند به عنوان افزایشدهنده تنش برای سوراخهای ترکخوردگی استرس سولفیدی (SSC) عمل کنند.
مشخصات مواد و محدودیت های متالورژی
برای استقرار ایمن 13Cr، مهندسان باید بدانند که این یک فولاد مارتنزیتی خاموش و معتدل است. این مغناطیسی است و از نظر مکانیکی شبیه به فولاد کربنی با استحکام بالا، اما با آسیبپذیریهای شیمیایی مشخص رفتار میکند.
ترکیب شیمیایی (API 5CT / ISO 11960) محتوای
عنصر
(% وزنی)
پیامد عملیاتی
کروم (کروم)
12.0 - 14.0
مقاومت CO2 را فراهم می کند. اگر pH کمتر از 3.5 باشد، انفعال از بین می رود.
کربن (C)
0.15 - 0.22
کربن بالا باعث می شود که مواد به طور موثر غیر قابل جوش باشند . در شرایط مزرعه
نیکل (Ni)
≤ 0.50
کسری بحرانی: فقدان نیکل منجر به چقرمگی ضعیف و مقاومت پایین SSC در مقایسه با Super 13Cr می شود.
مولیبدن (Mo)
-
عدم وجود مو به معنای مقاومت صفر در برابر حفره های موضعی در محیط های ترش است.
نکته کلیدی: فقدان مولیبدن و نیکل Cr اولیه 13Cr را از 'Super 13Cr.' متمایز می کند. این شیمی L80-13Cr را به محیط های ملایم محدود می کند، زیرا فاقد عناصر آلیاژی لازم برای تثبیت لایه غیرفعال در برابر H2S یا کلریدها در دماهای بالا است.
محدودیت های NACE MR0175 / ISO 15156
انطباق با API 5CT انطباق با NACE MR0175 را برای خدمات ترش تضمین نمی کند. تدارکات باید این استانداردها را هماهنگ کند.
حداکثر سختی API 5CT: 23 HRC.
حداکثر سختی NACE MR0175: 22 HRC.
حداکثر فشار جزئی H2S: 1.5 psi (10 کیلو پاسکال).
حداقل pH: 3.5.
چرا تفاوت 1 HRC بین API و NACE مهم است؟
سختی مستقیماً با حساسیت به ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) ارتباط دارد. یک لوله در 23 HRC (مجاز توسط API) به طور قابلتوجهی بیشتر از لولهای که در 22 HRC (محدودیت NACE) درپوش دارد، دچار شکست شکننده فاجعهبار در حضور اثر H2S میشود. همیشه در سفارشات خرید 'L80-13Cr به NACE MR0175' را مشخص کنید.
حالت های شکست عملیاتی: گالینگ و اکسیژن
گالینگ نخ (ساییدگی چسب)
فولاد ضد زنگ مارتنزیتی میل ترکیبی بالایی برای خود جفت گیری دارد. در حین آرایش، اگر فیلم غیرفعال تحت فشار گشتاور شکسته شود، سطوح فلزی خالص فوراً می گیرند (جوش سرد). پس از گال زدن، مهر و موم اتصال به خطر می افتد، و اتصال اغلب باید بریده شود و دوباره رزوه شود.
پروتکل های پیشگیری:
محدودیت دور در دقیقه: سرعت آرایش نباید از 10 دور در دقیقه تجاوز کند تا گرمای اصطکاک به حداقل برسد.
عدم تطابق مواد: برای کاهش اصطکاک از کوپلینگ هایی با عملیات سطحی خاص (به عنوان مثال، آبکاری مس) یا اختلاف سختی کنترل شده استفاده کنید.
بازرسی بصری: بازرسی 100٪ نخ در محل قبل از اجرا یک روش استاندارد برای حذف آسیب حمل و نقل است.
حفره اکسیژن («قاتل خاموش»)
13Cr برای محیط های با سوراخ پایین هوادهی شده در نظر گرفته شده است. اگر آب نمک هوادهی شده (آب دریا، مایع تکمیلی) به حلقه وارد شود، اکسیژن محلول به عنوان دپلاریز کننده عمل می کند. این واکنش کاتدی را تسریع می کند، لایه محافظ اکسید کروم را از بین می برد و باعث ایجاد حفره های سریع و عمیق می شود.
اگر بازدارنده های خوردگی اضافه کنیم می توانیم از آب نمک گازدار استفاده کنیم؟
به طور کلی، نه. بازدارنده های تشکیل دهنده فیلم اغلب بر روی سطوح 13Cr در حضور اکسیژن محلول بی اثر هستند. کاهش اولیه باید مکانیکی (سیستم های بسته) یا پاک کننده های شیمیایی اکسیژن (بی سولفیت ها) باشد تا سطح O2 را به کمتر از ppb 10 برساند.
وقتی لوله 13Cr انتخاب اشتباهی است
در حالی که برای چاه های شیرین مقرون به صرفه است، L80-13Cr یک راه حل جهانی نیست. این ماده را انتخاب نکنید اگر:
فشار جزئی H2S > 1.5 psi: استاندارد 13Cr دچار ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) می شود. به Super 13Cr (تا ~3.0 psi) یا Duplex ارتقا دهید.
دما > 300 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد): در این دماها، ترک خوردگی ناشی از تنش کلرید (CSCC) حتی در محیطهای شیرین به خطر بالایی تبدیل میشود.
pH < 3.5: آبهای تشکیلدهنده بسیار اسیدی، لایه غیرفعال را بیثبات میکنند و منجر به خوردگی عمومی با اتلاف جرم مشابه فولاد کربنی میشوند.
سیالات حلقوی کنترل نشده: اگر نتوانید سیالات بسته بندی بدون اکسیژن را تضمین کنید، 13Cr از طریق خوردگی حفره ای در عرض چند ماه از بین می رود.
سوالات متداول فنی: انتخاب و عیب یابی
آیا می توانم از L80-13Cr در چاه های کمی ترش استفاده کنم؟
بله مشروط فقط در صورتی میتوانید از آن استفاده کنید که فشار جزئی H2S کاملاً زیر 1.5 psi (0.1 بار) باقی بماند و pH درجا بالای 3.5 باشد. اگر PH کمتر یا H2S بیشتر باشد، این ماده خارج از پوشش کارکرد ایمن NACE MR0175 است و در معرض ترک خوردن است.
آیا 13Cr در صورت کاهش دما از بین می رود؟
به طور کلی خیر، اما چقرمگی کاهش می یابد. مانند فولاد کربنی، 13Cr تحت یک انتقال شکل پذیر به شکننده است. با این حال، L80-13Cr به طور کلی برای خدمات تا -10 درجه سانتیگراد یا -20 درجه سانتیگراد بسته به مشخصات آسیاب درجه بندی می شود. خطر اولیه در دماهای پایین آسیب ضربه در حین جابجایی (دویدن در سوراخ) به جای خرابی عملیاتی است.
جایگزین های 13Cr چیست؟
اگر محیط برای 13Cr استاندارد خیلی گرم یا ترش باشد، مرحله افزایش فوری Super 13Cr (S13Cr) است که نیکل و مولیبدن را برای مقاومت H2S تا ~ 3.0 psi اضافه می کند. اگر شرایط از حد S13Cr (H2S بالا، کلرید بالا) فراتر رود، ردیف بعدی 22Cr دوبلکس یا 25Cr Super Duplex هستند. فولادهای ضد زنگ
