Ներկայիս անխափան OCTG լանդշաֆտում ընդհանուր API 5CT L80 Type 13Cr-ի գերակայությունը կանգնած է մետաղագործական առաստաղի վրա: Թեև ստանդարտ մարտենզիտիկ չժանգոտվող պողպատները (MSS) լավ են ծառայել արդյունաբերությանը հիմնական քաղցր կորոզիայի (CO 2) միջավայրերի համար, տեղափոխումը դեպի Բարձր ճնշման/բարձր ջերմաստիճանի (HP/HT) ջրամբարներ և ածխածնի գրավման, օգտագործման և պահպանման (CCUS) նախագծեր պահանջում է նյութական էվոլյուցիա: Tier-1 արտադրողների համար նպատակն այլևս պարզապես API-ի պահանջներին համապատասխանելը չէ. դա ինժեներական սեփական Super 13Cr (S13Cr) դասարաններ է, որոնք կարող են հասնել 110 ksi (758 ՄՊա) նվազագույն զիջման ուժի ՝ առանց խաթարելու կարծրությունը կամ սուլֆիդային սթրեսի ճեղքման (SSC) դիմադրությունը:
L80-13Cr ստանդարտի մետալուրգիական դեֆիցիտը
Ստանդարտ 13Cr (մոտ 12-14% Cr, <0,20% C) կարծրացման համար հենվում է ածխածնի վրա: Այնուամենայնիվ, 150°C-ից ավելի ջերմաստիճանում կամ H S-ի հետքի առկայության դեպքում 2(մասնակի ճնշում >1,5 psi), ստանդարտ 13Cr-ի պասիվ օքսիդ թաղանթը դառնում է անկայուն: Ավելին, ստանդարտ C-Mn-Cr քիմիայի հետ 110 ksi զիջման ուժի ձգտումը հաճախ պահանջում է կոփման ջերմաստիճաններ, որոնք նյութը վտանգավոր կերպով մոտ են փխրուն գոտիներին՝ կտրուկ նվազեցնելով ազդեցության ամրության (CVN) արժեքները:
110 ksi շեմը խախտելու համար՝ պահպանելով NACE MR0175/ISO 15156 V կամ VI մակարդակների համապատասխանությունը, մենք պետք է հիմնովին փոխենք համաձուլման ռազմավարությունը՝ մոլիբդենի և նիկելի ներդրման միջոցով:
Mo-Ni Matrix-ի օպտիմիզացում S13Cr-110ksi-ի համար
Super 13Cr-ի անցումը ներառում է հստակ քիմիական փոփոխություններ, որոնք նախատեսված են ջերմային մշակման ընթացքում աուստենիտի փուլը կայունացնելու և տեղայնացված կոռոզիոն դիմադրության բարձրացման համար:
Ի տարբերություն ստանդարտ 13Cr-ի, Super 13Cr-ն օգտագործում է ցածր ածխածնի (<0,03%)՝ զոդման հնարավորությունը բարելավելու և կարբիդային տեղումները նվազեցնելու համար: Ածխածնի (ավստենիտի կայունացուցիչ) կորուստը փոխհատուցելու համար նիկելը ներմուծվում է 3,5-5,5%: Մետալուրգիական առումով նիկելը կատարում է երկու կարևոր գործառույթ 110 ksi աստիճանի հասնելու համար.
Ac1 ջերմաստիճանի ճնշում. նիկելը նվազեցնում է փոխակերպման ջերմաստիճանը, բայց ավելի կարևոր է, որ այն ճնշում է դելտա-ֆերրիտի ձևավորումը: Սա ապահովում է ամբողջովին մարտենզիտային միկրոկառուցվածքը մարման ժամանակ, ինչը կարևոր է ծանր պատերով խողովակների միջև ելքի ուժի միատեսակ բաշխման համար (օրինակ, որոնք պահանջվում են խորը ջրերի բարձրացման համար):
Կոշտության բարձրացում. Նիկելը զգալիորեն բարելավում է ճկուն-փխրուն անցումային ջերմաստիճանը (DBTT): Խորը ջրերում նախաաղային կիրառումների համար (ինչպես Búzios դաշտի զարգացումները), որտեղ բարձրացողները ենթարկվում են շրջակա միջավայրի ծովի ջրի ցածր ջերմաստիճանի, Ni-ի բարձր պարունակությունը ապահովում է Charpy V-Notch ազդեցության էներգիան նույնիսկ զրոյից ցածր պայմաններում (-10°C կամ ավելի ցածր):
2. Մոլիբդենի բարձրացում (1,5% – 2,5%).
Մոլիբդենի ընդգրկումը կոռոզիոն դիմադրության հիմնական տարբերակիչն է: Մոլիբդենը մեծացնում է պասիվ Cr կայունությունը , հատկապես քլորիդների (Cl 2O թաղանթի 3 առկայության դեպքում :-)
Սեփականության համար 110 ksi շուկան ուղղված դասարանները (մրցում են Baosteel-ի BG13Cr-110S-ի կամ TPCO-ի TP-110SS-ի հետ), 14-ից բարձր փոսերի դիմադրության համարժեք համարի (PREN) պահպանումը սակարկելի չէ: Mo-ի այս հավելումը նյութին թույլ է տալիս դիմակայել H 2S մասնակի ճնշմանը 3,0-ից 5,0 psi-ի միջև pH 4,0–5,0-ում՝ ընդլայնելով գործառնական ծածկույթը L80-13Cr-ի 1,5 psi-ի ժառանգական սահմանից շատ ավելի:
Տեխնիկական համեմատություն. Ստանդարտ ընդդեմ սեփականության Super 13Cr-110
Հետևյալ աղյուսակը ցույց է տալիս քիմիական և մեխանիկական տարբերությունները, որոնք անհրաժեշտ են նպատակին համապատասխան 110 ksi աստիճանի հասնելու համար, որը հարմար է ժամանակակից թթու սպասարկման և CCUS ներարկման հորերի համար:
Պարամետր
API 5CT L80-13Cr (Ստանդարտ)
Proprietary Super 13Cr-110 (S13Cr)
Ելքի ուժ (min)
80 ksi (552 ՄՊա)
110 ksi (758 ՄՊա)
Ածխածնի (C) պարունակությունը
0.15% - 0.22%
< 0,03% (ծայրահեղ ցածր ածխածնի)
Նիկել (Ni) Բովանդակություն
< 0,50% (մնացորդային)
3,5% - 5,5%
Մոլիբդենի (Mo) պարունակությունը
-
1,5% - 2,5%
Միկրոկառուցվածք
Կոփված Martensite + Carbides
Կոփված մարտենսիտ + պահպանված ավստենիտ
Max Op. Ջերմաստիճանը
~150°C
~175°C - 180°C
H 2S սահմանաչափ (NACE TM0177)
1,5 psi (0,1 բար)
3.0 - 5.0 psi (0.2 - 0.35 բար)
PREN (Cr + 3,3 Mo + 16N)
~ 12-13
> 14.0
Արտադրության մարտահրավերներ. Ջերմային բուժման պատուհանը
S13Cr-110ksi արտադրելը միայն քիմիայի հալեցման մասին չէ. խոսքը Quench and Temper (Q&T) գործընթացի ճշգրտության մասին է: Նիկելի ավելացումը նվազեցնում է Ac1-ի ջերմաստիճանը (ջերմաստիճանը, որի դեպքում ավստենիտը սկսում է ձևավորվել տաքացման ժամանակ): Սա ստեղծում է շատ նեղ կոփման պատուհան:
Եթե կոփման ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է, թարմ ավստենիտը ձևավորվում է և սառչելուց հետո վերածվում է չբուժված մարտենզիտի, ինչը հանգեցնում է ելքի ուժի անվերահսկելի աճի և ճկունության կտրուկ անկմանը (Պետրոբրասի ET-3000 տեխնիկական բնութագրերը ձախողված են): Եթե ջերմաստիճանը շատ ցածր է, մենք չենք կարողանում հասնել անհրաժեշտ սթրեսի թեթևացման և ազդեցության ամրության: Մեր արտադրական գործընթացն օգտագործում է ճշգրիտ ինդուկցիոն ջեռուցում +/- 5°C ջերմաստիճանի վերահսկմամբ՝ այս նեղ մետաղագործական պատուհանը նավարկելու համար:
Կիրառման կենտրոնացում. CCUS և խորը թթու գազ
Mo-Ni համաձուլված S13Cr-ի մետալուրգիական կայունությունը հատկապես կարևոր է զարգացող շուկաների հատվածների համար 2025թ.
Սաուդյան Արաբիայի թթու գազ (Ջաֆուրայի ավազան). 110 ksi ելքի ուժը պահանջվում է հորիզոնական ճեղքման փուլերի փլուզման բարձր ճնշումներին դիմակայելու համար: Mo-ով հարստացված քիմիան ապահովում է անհրաժեշտ պասիվացում բարձր քլորիդի պարունակությամբ ձևավորման հեղուկների դեմ:
CCUS (Խիտ փուլային տրանսպորտ). Թեև ածխածնային պողպատը ստանդարտ է չոր CO-ի համար 2, փոփոխված 13Cr-ը ծառայում է որպես «Անվտանգության շերտ» ներարկման հորերի համար: CO-ի խիտ փուլային 2 փոխադրման ժամանակ ջրի պարունակությամբ էքսկուրսիաները (>50 ppm) կարող են ստեղծել ածխաթթու, որն արագորեն կոռոզիայի է ենթարկում ածխածնային պողպատը: S13Cr-110-ն առաջարկում է կարևոր ապահովագրական քաղաքականություն ջրազրկման խանգարումների դեմ՝ ապահովելով ակտիվների ամբողջականությունը 25 տարվա կյանքի ցիկլի ընթացքում:
