تعریف سریع: 13CR PIPE L80-13Cr (API 5CT) یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی است که برای محیطهای پایین چاله شیرین (CO2) طراحی شده است که به شدت محدود به دماهای کمتر از 300 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد) و H2S ناچیز (استنشاق فشار کمتر از 1.5 psi) به دلیل ضربه پذیری است.
سوالات میدانی متداول در مورد لوله 13CR
آیا می توانم پوشش 13Cr را در مزرعه جوش دهم؟
شماره استاندارد 13Cr حاوی کربن نسبتاً بالا (0.15-0.22٪) است که باعث می شود آن را با روش های میدانی معمولی غیر قابل جوشکاری کنید. جوشکاری یک ناحیه متاثر از حرارت شکننده (HAZ) ایجاد می کند که مستعد ترک خوردن فوری است. نیاز به جوشکاری تخصصی با عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) دارد که به ندرت در این زمینه انجام می شود.
آیا 13Cr به حفاظت ذخیره سازی خاصی نیاز دارد؟
بله. برخلاف فولاد کربنی که زنگ عمومی را تشکیل می دهد، 13Cr مستعد خوردگی حفره ای موضعی در اتمسفرهای دریایی مرطوب و غنی از کلرید است. لوله ها باید با پوشش های محافظ ID/OD یا در محیط های تحت کنترل آب و هوا ذخیره شوند. ایجاد حفره در انبار می تواند منجر به شکست فاجعه بار شود.
آیا می توانم 13Cr را با نخ استاندارد روغن معدنی اجرا کنم؟
به طور کلی، نه. فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی به شدت در برابر گال شدن حساس هستند. برای جلوگیری از جوش سرد در طول آرایش، باید از ترکیبهای رزوهای اصلاحشده با API با اصلاحکنندههای اصطکاک یا ترکیبات غیرفلزی ممتاز که بهطور خاص برای اتصالات کروم به کروم رتبهبندی شدهاند، استفاده کنید.
1. ترکیب شیمیایی و متالورژی
API 5CT Grade L80 Type 13Cr یک فولاد ضد زنگ مارتنزیتی خاموش شده و تمپر شده است. مقاومت به خوردگی آن به طور کامل از محتوای کروم 12 تا 14 درصد ناشی می شود که یک لایه اکسید کروم غیرفعال را تشکیل می دهد. مهمتر از همه، فاقد نیکل و مولیبدن موجود در گریدهای 'Super' است. محتوای
عنصر
(wt%)
تأثیر عملیاتی
کروم (کروم)
12.0 - 14.0
انفعال در برابر خوردگی CO2 را فراهم می کند. کمتر از 12 درصد خطر خوردگی فعال را دارد.
کربن (C)
0.15 - 0.22
استحکام (بازده L80) را فراهم می کند اما جوش پذیری و چقرمگی را به خطر می اندازد.
نیکل (Ni)
≤ 0.50
شکاف بحرانی: فقدان Ni منجر به چقرمگی کمتر و مقاومت ضعیف در برابر ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) در مقایسه با Super 13Cr می شود.
مولیبدن (Mo)
-
معمولا غایب است. عدم وجود، مقاومت حفرهای را در محیطهای با pH پایین یا کلرید بالا محدود میکند.
میز آماده: عدم وجود نیکل و مولیبدن 13Cr استاندارد را به طور قابل توجهی ارزان تر از Super 13Cr می کند، اما آن را در محیط های ترش یا اسیدی شکننده می کند.
آیا 13Cr مغناطیسی است؟
بله. به عنوان یک فولاد مارتنزیتی، 13Cr فرومغناطیسی است. بر خلاف فولادهای زنگ نزن آستنیتی (مثلاً 316L) یا گریدهای دوبلکس که ممکن است به روش های بازرسی جریان التراسونیک یا جریان گردابی نیاز داشته باشند، می توان آن را با استفاده از ابزارهای نشت شار مغناطیسی (MFL) بررسی کرد.
2. محدودیت های مکانیکی و کنترل های سختی
در حالی که API 5CT آزمایش های مکانیکی را دیکته می کند، NACE MR0175 / ISO 15156 محدودیت های سختی سخت تری را برای هر برنامه ای که ممکن است اثر H2S وجود داشته باشد، اعمال می کند.
املاک
حد
استاندارد
قدرت تسلیم
80000 – 95000 psi
API 5CT L80
استحکام کششی
≥ 95000 psi
API 5CT L80
حداکثر سختی (API)
23.0 HRC
مشخصات API 5CT
حداکثر سختی (NACE)
22.0 HRC
NACE MR0175 / ISO 15156
جدول: یک لوله L80-13Cr می تواند استانداردهای API (23 HRC) را برآورده کند اما الزامات NACE (22 HRC) را برآورده نمی کند. اگر قرار گرفتن در معرض H2S امکان پذیر است، تدارکات باید به صراحت 'مطابق با NACE' را مشخص کند.
چرا حد سختی بسیار مهم است؟
سختی مستقیماً با حساسیت به ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) ارتباط دارد. بالای 22 HRC، شبکه مارتنزیتی مستعد شکنندگی هیدروژن است که منجر به شکست ناگهانی شکننده حتی در فشارهای جزئی H2S بسیار پایین می شود.
3. محدودیت های محیطی عملیاتی
13Cr اسب بخار صنعت برای تزریق و تولید CO2 است، اما آلیاژ 'همه جا استفاده' نیست. فراتر از محدودیت های محیطی منجر به از دست دادن سریع مهار می شود.
H2S و محدودیت های خدمات ترش
استاندارد 13Cr مقاومت بسیار ضعیفی در برابر SSC دارد. تحت NACE MR0175، فقط در موارد زیر قابل قبول است:
فشار جزئی H2S: < 1.5 psi (10 کیلو پاسکال).
pH: ≥ 3.5.
اگر مخزن با گذشت زمان ترش شود و H2S از 1.5 psi بیشتر شود، رشته لوله به طور موثر در معرض خطر قرار می گیرد.
دما و حفره کلرید
سقف عملیاتی تقریباً 300 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد) است . بالاتر از این دما، پایداری فیلم غیرفعال در آب نمک های با کلرید بالا کاهش می یابد و منجر به خوردگی حفره ای می شود. در حالی که 13Cr کلریدهای بالا را بهتر از فولاد کربنی تحمل می کند، نیاز به محیط بدون اکسیژن دارد.
اگر اکسیژن وارد مایع بسته بندی شود چه اتفاقی می افتد؟
شکست فاجعه بار اکسیژن به عنوان یک دپلاریز کننده عمل می کند که فیلم اکسید غیرفعال را از بین می برد. در آب نمک های با کلرید بالا، تنها 50ppb اکسیژن محلول می تواند در عرض چند هفته باعث ایجاد حفره از طریق دیواره در لوله L80-13Cr شود.
4. مدیریت و خطرات کاری
خرابی های میدانی 13Cr اغلب ناشی از رسیدگی به آسیب به جای شیمی پایین چاله است.
گالینگ (جوشکاری سرد)
فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی از ضریب اصطکاک بالایی رنج می برند. در حین آرایش، اگر سرعت خیلی زیاد باشد (بیش از 10 دور در دقیقه) یا هم ترازی ضعیف باشد، رزوهها از بین میروند و قبل از رسیدن به گشتاور مناسب، اتصال را میگیرند.
کاهش: از آرایش گشتاور مانیتور شده با کامپیوتر استفاده کنید. از ترکیبات نخ مخصوص CRA استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که از راهنماهای خنجر برای جلوگیری از آسیب دیدن نخ استفاده می شود.
حساسیت اسیدی
13Cr به بازدارنده های خوردگی مورد استفاده در بسته های اسیدی حساس است. در حالی که می تواند اسید زنده مهار شده را برای مدت کوتاهی تحمل کند، اسید مصرف شده که از سازند باز می گردد می تواند باعث خوردگی موضعی شدید در صورت عدم برگشت فوراً شود.
آیا می توانم از مایعات ورکشور بازیافتی با 13Cr استفاده کنم؟
فقط در صورتی که به شدت فیلتر و درمان شود. 13Cr به آلودگی آهن آهنی در سیالات تکمیلی حساس است، که می تواند صفحه را خارج کند و سلول های گالوانیکی ایجاد کند و باعث ایجاد حفره شود.
وقتی لوله 13Cr انتخاب اشتباهی است
H2S > 1.5 psi: خطر SSC فوری است. به Super 13Cr (ایمن تا ~3.0 psi) یا Duplex ارتقا دهید.
pH < 3.5: آبهای تشکیل اسیدی فیلم غیرفعال را از بین می برند. ارتقاء به Super 13Cr یا آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی (CRA) با مولیبدن بالاتر.
دماهای > 300 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد): خطر حفره شدن غیر قابل قبول می شود. به Super 13Cr یا 22Cr Duplex ارتقا دهید.
سیستم های هوادهی: اگر نمی توان بدون اکسیژن را تضمین کرد که حلقه 13Cr حفره می کند.
سوالات متداول (سؤالات متداول)
آیا می توانم از L80-13Cr در سرویس ترش استفاده کنم؟
مشروط این توسط NACE MR0175 / ISO 15156 فقط در صورتی مجاز است که فشار جزئی H2S زیر 1.5 psi (10 کیلو پاسکال) و pH بالاتر از 3.5 باشد. اگر محیط شما از این محدودیت ها فراتر رود، L80-13Cr سازگار نیست و ناامن است.
آیا در صورت افزایش قطعی آب، 13Cr از کار می افتد؟
نه لزوما. 13Cr برای محیط های مرطوب CO2 طراحی شده است. بر خلاف فولاد کربنی که بر خیس شدن روغن یا بازدارنده ها متکی است، 13Cr لایه غیرفعال خود را در آب حفظ می کند. با این حال، اگر آب تولید شده اسیدی شود (pH <3.5) یا اگر ترشی تشکیل H2S را معرفی کند، احتمال شکست افزایش مییابد.
تفاوت بین 13Cr و Super 13Cr چیست؟
شیمی و سختی. استاندارد 13Cr (L80-13Cr) دارای نیکل کم و بدون مولیبدن است. Super 13Cr (S13Cr) 4-6٪ نیکل و 1-2٪ مولیبدن اضافه می کند. این ارتقاء حد H2S (تقریباً 3.0 psi) را افزایش میدهد، تحمل دما را تا 350 درجه فارنهایت افزایش میدهد و چقرمگی ضربه را به طور قابل توجهی بهبود میبخشد.
