លើសពី API 5CT L80៖ ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពលោហធាតុនៃ Mo-Ni Alloying នៅក្នុង Super 13Cr សម្រាប់កម្លាំងទិន្នផល 110ksi

នៅក្នុងទិដ្ឋភាព OCTG ដែលគ្មានថ្នេរនាពេលបច្ចុប្បន្ន ភាពលេចធ្លោនៃ API 5CT L80 Type 13Cr ទូទៅកំពុងប្រឈមមុខនឹងពិដានលោហធាតុ។ ខណៈពេលដែលដែកអ៊ីណុកស្តង់ដារ martensitic (MSS) បានបម្រើឧស្សាហកម្មបានយ៉ាងល្អសម្រាប់ ₂បរិស្ថាន corrosion ផ្អែមមូលដ្ឋាន (CO) ការផ្លាស់ប្តូរឆ្ពោះទៅរកអាងស្តុកទឹកសម្ពាធខ្ពស់/សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (HP/HT) និងគម្រោងចាប់យកកាបូន ការប្រើប្រាស់ និងការផ្ទុក (CCUS) ត្រូវការការវិវត្តនៃសម្ភារៈ។ សម្រាប់ក្រុមហ៊ុនផលិត Tier-1 គោលបំណងគឺលែងបំពេញតាមលក្ខណៈបច្ចេកទេស API ទៀតហើយ។ វាជាថ្នាក់វិស្វកម្មដែលមានកម្មសិទ្ធិវិស្វកម្ម  Super 13Cr (S13Cr)  ដែលមានសមត្ថភាពទទួលបាន  កម្លាំងទិន្នផលអប្បបរមា 110 ksi (758 MPa)  ដោយមិនប៉ះពាល់ដល់ភាពតឹងតែង ឬភាពធន់នឹងការបំបែកស៊ុលហ្វីត (SSC) ។

ឱនភាពលោហធាតុនៃស្តង់ដារ L80-13Cr

ស្តង់ដារ 13Cr (ប្រហែល 12-14% Cr, <0.20% C) ពឹងផ្អែកលើកាបូនសម្រាប់ការរឹង។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយនៅសីតុណ្ហភាពលើសពី 150 អង្សាសេឬនៅក្នុងវត្តមាននៃដាន H ₂S (សម្ពាធផ្នែក> 1.5 psi) ខ្សែភាពយន្តអុកស៊ីដអកម្មនៃស្តង់ដារ 13Cr មិនស្ថិតស្ថេរ។ លើសពីនេះ គោលបំណងសម្រាប់កម្លាំងទិន្នផល 110 ksi ជាមួយនឹងស្តង់ដារ C-Mn-Cr គីមីវិទ្យា ជារឿយៗតម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាពក្តៅ ដែលដាក់សម្ភារៈយ៉ាងគ្រោះថ្នាក់នៅជិតតំបន់ embrittlement កាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំងនូវតម្លៃភាពធន់នៃផលប៉ះពាល់ (CVN) ។

ដើម្បីបំពានកម្រិត 110 ksi ខណៈពេលដែលរក្សាការអនុលោមតាម NACE MR0175/ISO 15156 កម្រិត V ឬ VI យើងត្រូវផ្លាស់ប្តូរយុទ្ធសាស្រ្តយ៉ាន់ស្ព័រជាមូលដ្ឋានតាមរយៈការណែនាំនៃ Molybdenum និង Nickel ។

បង្កើនប្រសិទ្ធភាព Mo-Ni Matrix សម្រាប់ S13Cr-110ksi

ការផ្លាស់ប្តូរទៅ Super 13Cr ពាក់ព័ន្ធនឹងការកែប្រែគីមីផ្សេងគ្នាដែលបានរចនាឡើងដើម្បីធ្វើឱ្យមានស្ថេរភាពដំណាក់កាល austenite កំឡុងពេលព្យាបាលកំដៅ និងបង្កើនភាពធន់នឹងការ corrosion ក្នុងតំបន់។

1. កត្តានីកែល (3.5% - 5.5%)៖ ស្ថេរភាព Austenite

មិនដូចស្តង់ដារ 13Cr ទេ Super 13Cr ប្រើប្រាស់កាបូនទាប (<0.03%) ដើម្បីកែលម្អការផ្សារភ្ជាប់ និងកាត់បន្ថយទឹកភ្លៀងកាបូន។ ដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ការបាត់បង់កាបូន (ឧបករណ៍រក្សាលំនឹង austenite) នីកែលត្រូវបានណែនាំពី 3.5% ទៅ 5.5% ។ លោហធាតុនីកែលបម្រើមុខងារសំខាន់ពីរក្នុងការសម្រេចបាននូវកម្រិត 110 ksi៖

• បន្ថយសីតុណ្ហភាព Ac1៖  នីកែលបន្ថយសីតុណ្ហភាពបំប្លែង ប៉ុន្តែសំខាន់ជាងនេះទៅទៀត វាទប់ស្កាត់ការបង្កើត delta-ferrite ។ នេះធានានូវរចនាសម្ព័ន្ធ microstructure martensitic ពេញលេញនៅពេលពន្លត់ ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការចែកចាយកម្លាំងទិន្នផលឯកសណ្ឋាននៅទូទាំងបំពង់ជញ្ជាំងធ្ងន់ (ដូចជាតម្រូវការសម្រាប់ risers ទឹកជ្រៅ)។

• ការពង្រឹងភាពតឹងណែន៖  នីកែលធ្វើអោយប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំងនូវសីតុណ្ហភាពផ្លាស់ប្តូរ ductile-to-brittle (DBTT)។ សម្រាប់កម្មវិធីអំបិលមុនទឹកជ្រៅ (ដូចជាការអភិវឌ្ឍន៍វាល Búzios) ដែលជាកន្លែងដែល risers ត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងសីតុណ្ហភាពទឹកសមុទ្រទាប មាតិកា Ni ខ្ពស់ធានានូវថាមពលផលប៉ះពាល់ Charpy V-Notch ខ្ពស់ ទោះបីជានៅក្នុងលក្ខខណ្ឌរងសូន្យ (-10°C ឬទាបជាងនេះ)។

2. ការជំរុញ Molybdenum (1.5% - 2.5%): ភាពធន់នឹងការជ្រាបទឹក

ការដាក់បញ្ចូលម៉ូលីបដិនគឺជាភាពខុសគ្នាចម្បងសម្រាប់ភាពធន់នឹងការច្រេះ។ Molybdenum បង្កើនស្ថេរភាពនៃខ្សែភាពយន្ត Cr ₂O អកម្ម ₃ ជាពិសេសនៅក្នុងវត្តមាននៃក្លរួ (Cl ^-) ។ 

សម្រាប់កម្មសិទ្ធិ ថ្នាក់ កំណត់គោលដៅទីផ្សារ 110 ksi (ប្រកួតប្រជែងជាមួយ BG13Cr-110S របស់ Baosteel ឬ TP-110SS របស់ TPCO) ការរក្សាលេខសមមូល Pitting Resistance (PREN) លើសពី 14 គឺមិនអាចចរចាបានទេ។ ការបន្ថែម Mo នេះអនុញ្ញាតឱ្យសម្ភារៈទប់ទល់នឹង ₂សម្ពាធផ្នែកខ្លះរបស់ H S ចន្លោះពី  3.0 និង 5.0 psi  នៅ pH 4.0-5.0 ដោយពង្រីកស្រោមសំបុត្រប្រតិបត្តិការលើសពីកេរ្តិ៍ដំណែល 1.5 psi ដែនកំណត់នៃ L80-13Cr ។

ការប្រៀបធៀបបច្ចេកទេស៖ ស្តង់ដារធៀបនឹងកម្មសិទ្ធិ Super 13Cr-110

តារាងខាងក្រោមបង្ហាញពីភាពខុសគ្នានៃគីមី និងមេកានិចដែលទាមទារដើម្បីសម្រេចបាននូវកម្រិត 110 ksi ដែលស័ក្តិសមសម្រាប់សេវាកម្មជូរទំនើប និងអណ្តូងចាក់ CCUS ។

ប៉ារ៉ាម៉ែត្រ	API 5CT L80-13Cr (ស្តង់ដារ)	កម្មសិទ្ធិ Super 13Cr-110 (S13Cr)
កម្លាំងទិន្នផល (នាទី)	80 ksi (552 MPa)	110 ksi (758 MPa)
កាបូន (C) មាតិកា	0.15% - 0.22%	< 0.03% (កាបូនទាបបំផុត)
នីកែល (នី) មាតិកា	< 0.50% (សំណល់)	3.5% - 5.5%
មាតិកាម៉ូលីបដិន (ម៉ូ)	-	1.5% - 2.5%
រចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូ	Tempered Martensite + Carbides	Tempered Martensite + រក្សា Austenite
អតិបរមា Op. សីតុណ្ហភាព	~ ១៥០ អង្សាសេ	~ 175 ° C - 180 ° C
ដែនកំណត់ H 2S (NACE TM0177)	1.5 psi (0.1 bar)	3.0 - 5.0 psi (0.2 - 0.35 bar)
PREN (Cr + 3.3Mo + 16N)	~ 12-13	> 14.0

បញ្ហាប្រឈមក្នុងការផលិត៖ បង្អួចព្យាបាលកំដៅ

ការផលិត S13Cr-110ksi មិនមែនគ្រាន់តែអំពីគីមីសាស្ត្ររលាយទេ។ វាគឺអំពីភាពជាក់លាក់នៃដំណើរការ Quench and Temper (Q&T)។ ការបន្ថែមនីកែលបន្ថយសីតុណ្ហភាព Ac1 (សីតុណ្ហភាពដែល austenite ចាប់ផ្តើមបង្កើតនៅពេលកំដៅ) ។ នេះ​បង្កើត​ជា​បង្អួច​ចង្អៀត​ខ្លាំង។

ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពក្តៅខ្លាំងពេក austenite ស្រស់បង្កើត និងបំប្លែងទៅជា martensite ដែលមិនមានកំដៅនៅពេលត្រជាក់ ដែលបណ្តាលឱ្យកម្លាំងទិន្នផលកើនឡើងដោយមិនអាចគ្រប់គ្រងបាន និង ductility ធ្លាក់ចុះ (មិនដំណើរការលក្ខណៈពិសេស Petrobras ET-3000) ។ ប្រសិនបើ​សីតុណ្ហភាព​ទាប​ពេក យើង​មិនអាច​សម្រេចបាន​នូវ​ការ​បន្ធូរបន្ថយ​ភាព​តានតឹង​ចាំបាច់ និង​ភាព​ធន់​នឹង​ផលប៉ះពាល់។ ដំណើរការផលិតរបស់យើងប្រើប្រាស់កំដៅអាំងឌុចទ័ភាពជាក់លាក់ជាមួយនឹងការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពក្នុងរង្វង់ +/- 5°C ដើម្បីរុករកបង្អួចលោហៈតូចចង្អៀតនេះ។

ការផ្តោតអារម្មណ៍លើកម្មវិធី៖ CCUS និង Deep Sour Gas

ស្ថេរភាពលោហធាតុរបស់ Mo-Ni alloyed S13Cr គឺមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសសម្រាប់វិស័យទីផ្សារដែលកំពុងរីកចម្រើននៅឆ្នាំ 2025៖

• អារ៉ាប៊ីសាអូឌីត Sour Gas (អាង Jafurah):  កម្លាំងទិន្នផល 110 ksi ត្រូវបានទាមទារដើម្បីទប់ទល់នឹងសម្ពាធនៃការដួលរលំខ្ពស់នៃដំណាក់កាលបាក់ឆ្អឹងផ្តេក។ គីមីវិទ្យាដែលសំបូរទៅដោយ Mo ផ្តល់នូវការចម្លងចាំបាច់ប្រឆាំងនឹងអង្គធាតុរាវដែលមានមាតិកាក្លរួខ្ពស់។

• CCUS (Dense Phase Transport)៖  ខណៈពេលដែលដែកថែបកាបូនគឺជាស្តង់ដារសម្រាប់ CO ស្ងួត ₂ការកែប្រែ 13Cr បម្រើជា 'ស្រទាប់សុវត្ថិភាព' សម្រាប់អណ្តូងចាក់។ នៅក្នុងការដឹកជញ្ជូន CO ដំណាក់កាលក្រាស់ ₂ ដំណើរកម្សាន្តដែលមានមាតិកាទឹក (> 50 ppm) អាចបង្កើតអាស៊ីតកាបូនិក ដែលបំផ្លាញដែកថែបកាបូនយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ S13Cr-110 ផ្តល់ជូននូវគោលការណ៍ធានារ៉ាប់រងដ៏សំខាន់ប្រឆាំងនឹងការខះជាតិទឹកដែលរំខានដោយធានានូវភាពសុចរិតនៃទ្រព្យសកម្មលើវដ្តជីវិតរយៈពេល 25 ឆ្នាំ។