वर्तमान निर्बाध OCTG परिदृश्य में, जेनेरिक API 5CT L80 टाइप 13Cr का प्रभुत्व धातुकर्म छत का सामना कर रहा है। जबकि मानक मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील्स (एमएसएस) ने बुनियादी मीठे संक्षारण (सीओ 2) वातावरण के लिए उद्योग की अच्छी सेवा की है, उच्च दबाव / उच्च तापमान (एचपी / एचटी) जलाशयों और कार्बन कैप्चर, उपयोग और भंडारण (सीसीयूएस) परियोजनाओं की ओर बदलाव के लिए सामग्री विकास की आवश्यकता है। टियर-1 निर्माताओं के लिए, उद्देश्य अब केवल एपीआई विनिर्देश को पूरा करना नहीं है; यह इंजीनियरिंग मालिकाना सुपर 13 सीआर (एस 13 सीआर) ग्रेड है जो 110 केएसआई (758 एमपीए) न्यूनतम उपज शक्ति प्राप्त करने में सक्षम है। कठोरता या सल्फाइड तनाव क्रैकिंग (एसएससी) प्रतिरोध से समझौता किए बिना
मानक L80-13Cr का धातुकर्म घाटा
मानक 13Cr (लगभग 12-14% Cr, <0.20% C) कठोरता के लिए कार्बन पर निर्भर करता है। हालाँकि, 150°C से अधिक तापमान पर, या ट्रेस H S (आंशिक दबाव >1.5 psi) की उपस्थिति में 2, मानक 13Cr की निष्क्रिय ऑक्साइड फिल्म अस्थिर हो जाती है। इसके अलावा, मानक सी-एमएन-सीआर रसायन शास्त्र के साथ 110 केएसआई उपज शक्ति के लक्ष्य के लिए अक्सर ऐसे तापमान की आवश्यकता होती है जो सामग्री को खतरनाक रूप से भंगुर क्षेत्रों के करीब रखता है, जिससे प्रभाव क्रूरता (सीवीएन) मूल्यों में भारी कमी आती है।
NACE MR0175/ISO 15156 स्तर V या VI के अनुपालन को बनाए रखते हुए 110 ksi सीमा का उल्लंघन करने के लिए, हमें मोलिब्डेनम और निकेल की शुरूआत के माध्यम से मिश्रधातु रणनीति को मौलिक रूप से बदलना होगा।
S13Cr-110ksi के लिए Mo-Ni मैट्रिक्स का अनुकूलन
सुपर 13सीआर में संक्रमण में गर्मी उपचार के दौरान ऑस्टेनाइट चरण को स्थिर करने और स्थानीय संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किए गए विशिष्ट रासायनिक संशोधन शामिल हैं।
मानक 13Cr के विपरीत, सुपर 13Cr वेल्डेबिलिटी में सुधार और कार्बाइड वर्षा को कम करने के लिए कम कार्बन (<0.03%) का उपयोग करता है। कार्बन (एक ऑस्टेनाइट स्टेबलाइजर) के नुकसान की भरपाई के लिए, निकेल को 3.5% से 5.5% पर पेश किया जाता है। धातुकर्म की दृष्टि से, निकेल 110 केएसआई ग्रेड प्राप्त करने में दो महत्वपूर्ण कार्य करता है:
एसी1 तापमान को कम करना: निकेल परिवर्तन तापमान को कम करता है, लेकिन इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि यह डेल्टा-फेराइट गठन को दबा देता है। यह शमन पर पूरी तरह से मार्टेंसिटिक माइक्रोस्ट्रक्चर सुनिश्चित करता है, जो भारी दीवार वाले पाइपों (जैसे कि गहरे पानी के राइजर के लिए आवश्यक) में समान उपज शक्ति वितरण के लिए आवश्यक है।
कठोरता में वृद्धि: निकल तन्य-से-भंगुर संक्रमण तापमान (डीबीटीटी) में काफी सुधार करता है। गहरे पानी के पूर्व-नमक अनुप्रयोगों (बुज़ियोस क्षेत्र के विकास की तरह) के लिए, जहां रिसर्स कम परिवेश के समुद्री जल तापमान के संपर्क में आते हैं, उच्च नी सामग्री उप-शून्य स्थितियों (-10 डिग्री सेल्सियस या उससे कम) पर भी उच्च चारपी वी-नॉच प्रभाव ऊर्जा सुनिश्चित करती है।
संक्षारण प्रतिरोध के लिए मोलिब्डेनम का समावेश प्राथमिक विभेदक है। मोलिब्डेनम निष्क्रिय सीआर 2ओ फिल्म की स्थिरता को बढ़ाता है, विशेष रूप से क्लोराइड (सीएल 3 की उपस्थिति में ।-)
मालिकाना हक के लिए 110 केएसआई बाजार को लक्षित करने वाले ग्रेड (बाओस्टील के बीजी13सीआर-110एस या टीपीसीओ के टीपी-110एसएस के साथ प्रतिस्पर्धा), 14 से ऊपर पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या (पीआरईएन) बनाए रखना गैर-परक्राम्य है। यह Mo संयोजन सामग्री को pH 4.0-5.0 पर 2के बीच H S आंशिक दबावों का सामना करने की अनुमति देता है 3.0 और 5.0 psi , जिससे ऑपरेटिंग लिफ़ाफ़ा L80-13Cr की विरासत 1.5 psi सीमा से कहीं अधिक बढ़ जाता है।
तकनीकी तुलना: मानक बनाम मालिकाना सुपर 13Cr-110
निम्नलिखित तालिका आधुनिक खट्टा सेवा और सीसीयूएस इंजेक्शन कुओं के लिए उपयुक्त 110 केएसआई ग्रेड को प्राप्त करने के लिए आवश्यक रासायनिक और यांत्रिक विचलन को दर्शाती है।
पैरामीटर
API 5CT L80-13Cr (मानक)
मालिकाना सुपर 13Cr-110 (S13Cr)
उपज शक्ति (न्यूनतम)
80 केएसआई (552 एमपीए)
110 केएसआई (758 एमपीए)
कार्बन (सी) सामग्री
0.15% - 0.22%
<0.03% (अल्ट्रा-लो कार्बन)
निकेल (नी) सामग्री
<0.50% (अवशिष्ट)
3.5% - 5.5%
मोलिब्डेनम (एमओ) सामग्री
-
1.5% - 2.5%
सूक्ष्म
टेम्पर्ड मार्टेंसाइट + कार्बाइड
टेम्पर्ड मार्टेंसाइट + रिटेन्ड ऑस्टेनाइट
मैक्स ऑप. अस्थायी
~150°C
~175°C - 180°C
एचएस 2लिमिट (एनएसीई टीएम0177)
1.5 पीएसआई (0.1 बार)
3.0 - 5.0 पीएसआई (0.2 - 0.35 बार)
PREN (Cr + 3.3Mo + 16N)
~12-13
> 14.0
विनिर्माण चुनौतियाँ: हीट ट्रीटमेंट विंडो
S13Cr-110ksi का उत्पादन केवल रसायन विज्ञान को पिघलाने के बारे में नहीं है; यह क्वेंच एंड टेम्पर (क्यू एंड टी) प्रक्रिया की सटीकता के बारे में है। निकेल मिलाने से AC1 तापमान (वह तापमान जिस पर गर्म करने पर ऑस्टेनाइट बनना शुरू होता है) कम हो जाता है। यह एक बहुत ही संकीर्ण टेम्परिंग विंडो बनाता है।
यदि तड़के का तापमान बहुत अधिक है, तो ताजा ऑस्टेनाइट बनता है और ठंडा होने पर अनटेम्पर्ड मार्टेंसाइट में बदल जाता है, जिससे उपज की ताकत अनियंत्रित रूप से बढ़ जाती है और लचीलापन कम हो जाता है (पेट्रोब्रास ईटी-3000 स्पेक्स विफल हो जाता है)। यदि तापमान बहुत कम है, तो हम आवश्यक तनाव राहत और प्रभाव कठोरता प्राप्त करने में विफल रहते हैं। हमारी विनिर्माण प्रक्रिया इस संकीर्ण धातुकर्म खिड़की को नेविगेट करने के लिए +/- 5 डिग्री सेल्सियस के भीतर तापमान नियंत्रण के साथ सटीक प्रेरण हीटिंग का उपयोग करती है।
अनुप्रयोग फोकस: सीसीयूएस और गहरी खट्टी गैस
Mo-Ni मिश्र धातु S13Cr की धातुकर्म स्थिरता 2025 में उभरते बाजार क्षेत्रों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है:
सऊदी अरेबियन सॉर गैस (जाफुराह बेसिन): क्षैतिज फ्रैक्चरिंग चरणों के उच्च पतन दबाव का सामना करने के लिए 110 केएसआई उपज शक्ति की आवश्यकता होती है। मो-समृद्ध रसायन विज्ञान उच्च क्लोराइड सामग्री वाले तरल पदार्थों के निर्माण के खिलाफ आवश्यक निष्क्रियता प्रदान करता है।
CCUS (सघन चरण परिवहन): जबकि कार्बन स्टील शुष्क CO के लिए मानक है 2, संशोधित 13Cr इंजेक्शन कुओं के लिए 'सुरक्षा परत' के रूप में कार्य करता है। सघन-चरण CO 2 परिवहन में, जल सामग्री भ्रमण (>50 पीपीएम) कार्बोनिक एसिड बना सकता है, जो तेजी से कार्बन स्टील का संक्षारण करता है। S13Cr-110 निर्जलीकरण समस्याओं के खिलाफ एक महत्वपूर्ण बीमा पॉलिसी प्रदान करता है, जो 25 साल के जीवनचक्र में संपत्ति की अखंडता सुनिश्चित करता है।
