L80 13Cr در مقابل Super 13Cr — راهنمای مقایسه و انتخاب درجه OCTG

L80 13Cr و Super 13Cr دو رایج‌ترین درجه OCTG مقاوم در برابر خوردگی هستند که برای محیط‌های چاه شیرین (غلط CO2) مشخص شده‌اند. آنها دارای پایه کروم 13 درصد و فضای کاربردی تقریباً مشابهی هستند - هر دو در مواردی که فولاد کربنی در سیالات تولید شده حاوی CO2 به طور غیرقابل قبول خورده می شود استفاده می شود و هر دو برای خدمات ترش ملایم تحت NACE MR0175 قابل قبول هستند. اما آنها اساساً مواد متفاوتی هستند که توسط استانداردهای API مختلف کنترل می‌شوند، با مقاومت تسلیم و پوشش‌های دمایی متفاوت، با عملکرد خوردگی به‌طور معنی‌داری متفاوت در شرایط چالش‌برانگیز - و انتخاب اشتباه منجر به مشخصات بیش از حد و هزینه‌های غیرضروری می‌شود، یا منجر به خرابی‌های خوردگی در حین کار می‌شود که نیاز به کارهای اولیه دارد.

این مقاله تمام ابعاد تصمیم L80 13Cr در مقابل Super 13Cr - شیمی، خواص مکانیکی، محدودیت‌های خدمات خوردگی، سقف‌های دما، انطباق با استانداردها، الزامات اتصال، هزینه، و یک ماتریس انتخاب عملی را پوشش می‌دهد. ZC Steel Pipe هر دو گرید را از کارخانه Hai'an City ما با تجربه عرضه در سراسر آفریقا، خاورمیانه و آمریکای جنوبی تولید می کند.

مطالب

1. در یک نگاه - تفاوت های کلیدی

2. شیمی: چه چیزی آنها را متفاوت می کند

3. مقایسه خواص مکانیکی

4. محدودیت دما و خوردگی

5. NACE MR0175 / سرویس ترش

6. استانداردها و اسناد حاکم

7. الزامات اتصال

8. هزینه و در دسترس بودن عرضه

9. ماتریس انتخاب - کدام درجه برای کدام چاه

10. سوالات متداول

1. در یک نگاه - تفاوت های کلیدی

2. شیمی: چه چیزی آنها را متفاوت می کند

درصد کروم اساساً در هر دو درجه یکسان است - داستان شیمی واقعی محتوای نیکل و مولیبدن است که نام 'super' را تعریف می کند.

استاندارد L80 13Cr برای سادگی ساخت و استانداردسازی API طراحی شده است - محتوای کربن نسبتاً بالا (تا 0.22٪) به آن اجازه می دهد تا روی خطوط OCTG فولاد کربنی معمولی با عملیات حرارتی خاموش و اعتدال تولید شود، اما مسئولیت خوردگی قابل توجهی ایجاد می کند. در طول Q&T، کربن کاربیدهای کروم را در مرزهای دانه‌ها رسوب می‌کند، ماتریس مجاور کروم را تخلیه می‌کند و مناطق «حساس‌شده» را ایجاد می‌کند که در آن لایه غیرفعال ضعیف است. به همین دلیل است که 13Cr استاندارد ترجیحاً در مرزهای دانه در محیط‌های با کلرید بالا حفره می‌کند و فیلم غیرفعال خود را در بالای حدود 150 درجه سانتیگراد از دست می‌دهد.

Super 13Cr هر دو مشکل را به طور همزمان برطرف می کند. کربن بسیار کم (≤ 0.03٪) از بارش کاربید جلوگیری می کند. نیکل (~5%) ریزساختار مارتنزیت را تثبیت می کند و چقرمگی را بدون نیاز به کربن بالا بهبود می بخشد. مولیبدن (~ 2٪) پتانسیل حفره شدن بحرانی را افزایش می دهد و سینتیک شکست غیرفعال فیلم را کاهش می دهد - تحمل کلرید را به طور چشمگیری افزایش می دهد و سقف دما را تقریباً 30 درجه سانتیگراد در محیط های CO2 قابل مقایسه افزایش می دهد.

بینش مهندسی - شکاف PREN بین نمرات

PREN (شماره معادل مقاومت حفره‌ای) = %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. برای L80 13Cr: PREN ≈ 13 + 0 = 13. برای Super 13Cr با 2% مو: PREN ≈ 13 + 6.6 = ~ 19.6. این تفاوت تقریباً 6.6 واحد PREN مستقیماً به دمای حفره‌ای بحرانی بالاتر ترجمه می‌شود - آستانه‌ای که در آن خوردگی موضعی شروع می‌شود. در شرایط عملی، در 50000 میلی گرم در لیتر کلرید و فشار جزئی 3 مگاپاسکال CO2، 'فیلم غیرفعال پایدار' را از 'حفره فعال' در دمای سرویس بین 130 تا 160 درجه سانتی گراد جدا می کند. چارچوب PREN برای فولادهای مارتنزیتی ناقص است (برای فولادهای زنگ نزن آستنیتی مشتق شده است)، اما هدایت جهت آن قوی است.

3. خواص مکانیکی مقایسه شده است

شکاف قدرت تسلیم - حداقل 80 ksi برای L80 13Cr در مقابل 95 یا 110 ksi برای Super 13Cr - پیامدهای مستقیمی برای طراحی پوشش در چاه‌های عمیق‌تر دارد. برای تولید رشته‌های لوله در چاه‌های بالاتر از تقریباً 3000 متر TVD، مقاومت بالاتر در برابر ترکیدگی و فروپاشی Super 13Cr امکان استفاده از لوله‌های دیواری سبک‌تر را برای دستیابی به عوامل ایمنی طراحی یکسان فراهم می‌کند و تا حدی حق بیمه هزینه مواد را جبران می‌کند. در چاه‌های کم‌عمق‌تر و کم‌فشار، این مزیت مکانیکی بی‌اهمیت است - استحکام تسلیم L80 13Cr بیش از حد کافی است و هزینه‌ی فوق‌العاده Super 13Cr بدون پیشرانه‌ی محیط خوردگی واضح به سختی قابل توجیه است.

4. محدودیت های خدمات دما و خوردگی

متداول ترین محرک برای تعیین Super 13Cr نسبت به L80 13Cr دمای ته چاه (BHT) در یک چاه حاوی CO2 است. منطقه انتقال تقریباً 130-150 درجه سانتیگراد است - زیر این، 13Cr استاندارد به طور کلی کافی است. بالاتر از این، نرخ خوردگی در 13Cr استاندارد معمولاً بیش از 0.1 میلی متر در سال است و Super 13Cr پیش فرض قابل دفاع تر است.

نقطه مهندسی بحرانی - خط 150 درجه سانتیگراد یک حاشیه ایمنی نیست

مهندسان گاهی اوقات سقف دمای 150 درجه سانتیگراد برای L80 13Cr را به عنوان یک آستانه طراحی محافظه کارانه با حاشیه ایمنی ضمنی بالای آن در نظر می گیرند. این نیست. پایداری فیلم غیرفعال 13Cr استاندارد در محیط‌های CO2 به شدت بالاتر از حدود 130-140 درجه سانتیگراد بدتر می‌شود، با نرخ خوردگی که با دما به طور غیرخطی شتاب می‌گیرد. در چاهی که در دمای 155 درجه سانتیگراد BHT در 3 مگاپاسکال CO₂ کار می کند، L80 13Cr خورده می شود - تنها سوال این است که چقدر سریع است. اگر اقتصاد چاه نیاز به یک عمر تولید طولانی بدون مداخله داشته باشد، BHT مرزی باید مشخصات Super 13Cr را ایجاد کند، نه مهار خوردگی را به عنوان بازگشتی برای ماده ای که در حال حاضر نزدیک به حد مجاز خود کار می کند.

5. NACE MR0175 / سرویس ترش

هر دو L80 13Cr و Super 13Cr (فقط ردیف 95 ksi) در NACE MR0175 / ISO 15156 جدول A.19 برای استفاده در خدمات ترش، مشروط به محدودیت های محیطی یکسان: فشار جزئی H2S ≤ 1.5 psia و pH ≥ 3.5 فهرست شده اند. در این سطح، NACE بین این دو درجه از نظر کاربرد ترش تفاوتی قائل نمی‌شود - هر دو قابل قبول هستند، و مشخص کردن Super 13Cr صرفاً برای انطباق با سرویس ترش (زمانی که L80 13Cr قبلاً الزامات NACE را برآورده می‌کند و محیط دما و کلرید در محدوده آن است) هیچ محافظت اضافی از خدمات ترش ایجاد نمی‌کند و هزینه‌های غیرضروری را اضافه می‌کند.

محدودیت های NACE MR0175 برای هر دو درجه

هر دو L80 13Cr و Super 13Cr (95 ksi): فشار جزئی H2S ≤ 1.5 psia (≤ 0.003 MPa) با pH درجا ≥ 3.5. Super 13Cr 110 ksi: برای سرویس ترش تحت استاندارد NACE MR0175 / ISO 15156 فعلی قابل قبول نیست - سختی از سقف سرویس ترش جدول A.19 بیشتر است. بالاتر از 1.5 psia H2S: هیچ یک از گریدها مناسب نیستند. 22Cr یا 25Cr دوبلکس یا آلیاژهای CRA بالاتر مورد نیاز است.

مفهوم عملی این است که ماشه برای Super 13Cr نسبت به L80 13Cr تقریباً هرگز مطابق با خدمات ترش نیست - این عملکرد خوردگی CO2 در دماها و/یا غلظت کلرید بالا است. این یک تمایز حیاتی برای مهندسین چاه است که منطق انتخاب مواد را می نویسند: مشخص کردن Super 13Cr 'برای خدمات ترش' در یک محیط سازگار با NACE از نظر فنی اضافی است. منطق دقیق مشخصات، مقاومت در برابر خوردگی CO2 در غلظت خاص BHT و Cl- است.

6. استانداردها و اسناد حاکم

یادداشت تدارکات - ریسک جایگزینی استاندارد

یک سفارش خرید نوشته شده برای 'L80 13Cr per API 5CT' می‌تواند به طور قانونی با L80 13Cr پر شود. یک سفارش خرید که برای 'Super 13Cr per API 5CRA' نوشته شده است را نمی توان با L80 13Cr پر کرد — استانداردهای حاکم، الزامات شیمی و مکانیکی اسناد متفاوتی هستند. این امر بدیهی به نظر می‌رسد، اما در عمل، تحت فشار تحویل، کارخانه‌ها گاهی اوقات جایگزین‌های «معادل 13Cr» را ارائه می‌کنند که از یک استاندارد به استاندارد دیگر حرکت می‌کنند. هرگونه جایگزینی مواد در سفارش خرید که استاندارد حاکم را از API 5CRA به API 5CT (یا برعکس) تغییر دهد، نیازمند بررسی مهندسی رسمی و تأیید صریح توسط مهندس مواد اپراتور چاه است. هرگز آن را به عنوان یک جایگزین تجاری معمولی قبول نکنید.

7. الزامات اتصال

هر دو گرید چالش اساسی یکسانی دارند: فولاد ضد زنگ مارتنزیتی در هنگام آرایش، تمایل به گاز زدن به طور قابل توجهی نسبت به فولاد کربنی دارد. انتخاب ترکیب رزوه و کنترل RPM برای هر دو بسیار مهم است. با این حال، سقف سختی بالاتر Super 13Cr (30-32 HRC در مقابل 23 HRC برای L80 13Cr) خطر تند شدن را از نقطه نظر مواد کمی کاهش می دهد - اما از بین نمی برد.

برای پیشگیری از گلودرد و روش‌های آرایش مزرعه در هر دو درجه، رجوع کنید به جلوگیری از گال و حفره اکسیژن در لوله 13Cr →  و تشخیص گالینگ در آرایش 13Cr و CRA →

8. هزینه و در دسترس بودن عرضه

L80 13Cr یک کالای درجه OCTG است - تقریباً توسط هر کارخانه اصلی OCTG و بسیاری از کارخانه‌های چینی منطقه‌ای تولید می‌شود و در زمان‌های تحویل استاندارد 6 تا 10 هفته برای اندازه‌های معمولی در دسترس است. Super 13Cr توسط کارخانه های کمتر تولید می شود، با کنترل های دقیق تر تولید و هزینه مواد خام بالاتر (نیکل و مولیبدن به ترتیب در حدود 5% و ~2% به طور مستقیم به هزینه مواد پایه اضافه می کنند). زمان مصرف معمول برای Super 13Cr 8 تا 14 هفته از یک آسیاب مجهز است.

تصمیم گیری هزینه باید همیشه به عنوان یک سوال اقتصاد سیستم به جای مقایسه هزینه مواد در هر تن در نظر گرفته شود. تنها یک مانع خوردگی شکست خورده که نیاز به کار در چاه عمیق دریایی دارد، هزینه‌ای بیش از هزینه افزایشی ارتقاء از L80 13Cr به Super 13Cr در مرحله طراحی دارد. برعکس، تعیین بیش از حد Super 13Cr در چاه شیرین کم عمق و دمای پایین که در آن L80 13Cr عمر تولید را دوام می آورد، ضایعات ساده ای است.

9. ماتریس انتخاب - کدام درجه برای کدام چاه

از ماتریس زیر به عنوان یک چارچوب شروع استفاده کنید. تمام موارد مرزی باید با آزمایش کوپن خوردگی در شرایط نماینده قبل از تعهد درجه نهایی تأیید شوند.

زمانی که L80 13Cr را انتخاب کنید…

• BHT در سرویس شیرین زیر 130 درجه سانتیگراد است

• غلظت کلرید کمتر از 20000 میلی گرم در لیتر است

• H2S در محدوده NACE و دما پایین است

• عمق و فشار متوسط ​​هستند (تقاضای مکانیکی کمتر)

• خوب اقتصاد به هزینه حساس است و عمر سرویس کوتاه است

• در دسترس بودن کالا و زمان تحویل کوتاه مورد نیاز است

زمانی که… Super 13Cr را انتخاب کنید…

• BHT بیش از 150 درجه سانتیگراد در سرویس شیرین حاوی CO2 است

• غلظت کلرید متوسط ​​تا زیاد است (بیش از 20000 میلی گرم در لیتر)

• BHT 130-150 درجه سانتیگراد است با داده های کوپن خوردگی که ناکافی بودن L80 13Cr را تأیید می کند.

• استحکام تسلیم بالاتری برای طراحی فروپاشی یا ترکیدگی در عمق مورد نیاز است

• عمر طولانی تولید بدون workover مورد نیاز است

• خوب مرزی شیرین/ترش در BHT بالا است (95 ksi ردیف لازم است)

10. سوالات متداول

تفاوت اصلی بین L80 13Cr و Super 13Cr چیست؟

تفاوت های اصلی عبارتند از افزودن نیکل و مولیبدن در Super 13Cr (~ 5% Ni، ~ 2% Mo در مقابل ≤ 0.5% Ni و ≤ 0.25% Mo در L80 13Cr) و بهبودهای حاصل در استحکام تسلیم (95-125 ksi در مقابل سقف 80-95 ksi در مقابل 80-95 درجه سانتی گراد) ~ 150 درجه سانتی گراد در سرویس CO2 شیرین)، و مقاومت در برابر حفره های کلرید (PREN ~ 20 در مقابل ~ 13). آنها همچنین توسط استانداردهای API مختلف کنترل می شوند - API 5CRA / ISO 13680 برای Super 13Cr در مقابل API 5CT برای L80 13Cr.

آیا می توانم L80 13Cr را با Super 13Cr جایگزین کنم؟

نه. آنها مواد مختلف با استانداردهای مختلف با عملکرد مکانیکی و خوردگی متفاوت هستند. هر گونه جایگزینی از یک ماده مشخص شده با 5CRA به یک ماده 5CT نیاز به بررسی مهندسی رسمی و تأیید صریح توسط مهندس مواد اپراتور چاه دارد. این دو درجه موقعیت‌های متفاوتی را در فضای محیط خوردگی اشغال می‌کنند - جایگزینی L80 13Cr که در آن Super 13Cr طراحی شده بود، ماده‌ای را ایجاد می‌کند که ممکن است در محیط چاه دوام نیاورد.

آیا Super 13Cr برای سرویس ترش بهتر از L80 13Cr است؟

معنی دار نیست - هر دو درجه با محدودیت های NACE MR0175 / ISO 15156 جدول A.19 یکسان (H2S ≤ 1.5 psia، pH ≥ 3.5) در شرایط ksi 95 کنترل می شوند. NACE تحمل خدمات ترش بالاتری را برای Super 13Cr در مقابل L80 13Cr در این پاکت قائل نیست. مزیت Super 13Cr در مقاومت در برابر خوردگی CO2 در دماها و غلظت کلرید بالاتر است - نه در محدودیت های خدمات ترش.

در چه دمایی L80 13Cr ناکافی می شود؟

منطقه انتقال 130-150 درجه سانتی گراد BHT در سرویس شیرین CO2 است. زیر 130 درجه سانتی گراد با کلرید کم، L80 13Cr به طور کلی کافی است. در دمای 130 تا 150 درجه سانتیگراد، آزمایش کوپن خوردگی در شرایط معرف باید قبل از متعهد شدن به L80 13Cr انجام شود. بالاتر از 150 درجه سانتیگراد در هر محیط حاوی CO2، Super 13Cr باید فرض شروع باشد.

قیمت Super 13Cr چقدر بیشتر از L80 13Cr است؟

تقریباً 25 تا 40 درصد بیشتر در هر تن با همان اندازه و وزن، عمدتاً ناشی از هزینه‌های آلیاژ نیکل و مولیبدن و الزامات تولید کنترل‌شده API 5CRA. Super 13Cr معمولاً 40 تا 60 درصد ارزان‌تر از ضد زنگ دوبلکس 22Cr با همان اندازه است - که آن را به انتخابی مقرون به صرفه برای محدوده شدت خوردگی متوسط ​​بین پوشش‌های سرویس استاندارد 13Cr و دوبلکس تبدیل می‌کند.

L80 13Cr یا Super 13Cr را برای چاه خود تامین کنید

ZC Steel Pipe هر دو لوله API 5CT L80 13Cr و API 5CRA Super 13Cr OCTG و پوشش را در کارخانه Hai'an City، چین تولید می کند. L80 13Cr به عنوان یک درجه کالایی با زمان کوتاه در دسترس است. Super 13Cr در سطوح بازده ksi 95 و ksi 110، همه اندازه‌های استاندارد، با اتصالات ممتاز از جمله اتصال گازگیر ZC-2 ثبت شده ما. اسناد کامل MTC، بازرسی شخص ثالث، و سوابق عملیات حرارتی در هر سفارش.

مطمئن نیستید کدام درجه برای محیط چاه شما مناسب است؟ اطلاعات مخزن خود - فشار جزئی CO₂، BHT، سطح کلرید، H2S - را برای ما ارسال کنید و تیم فنی ما مشخصات صحیح را تایید خواهد کرد.

→ درخواست یک نقل قول

تماس با مندی: مندی w@zcsteelpipe.com   | واتس اپ: +86-139-1579-1813

مرتبط: صفحه محصول پوشش و لوله   ·  L80 13Cr Metalurgy Deep-Dive →   ·  راهنمای پوشش API 5CT L80 →   ·  تله سختی NACE MR0175 →   ·  مزایای لوله کروم 13Cr →