API 5CT L80-аас гадна: Мо-Ни хайлшийг 110кси ургацын бат бэхийн хувьд супер 13Cr металлургийн оновчлол.

Одоогийн үл үзэгдэх OCTG ландшафт дээр ерөнхий API 5CT L80 Type 13Cr-ийн давамгайлал нь металлургийн таазтай тулгарч байна. Стандарт мартенсит зэвэрдэггүй ган (MSS) нь үндсэн амтат зэврэлт (CO) орчинд сайнаар нөлөөлж байсан ч ₂Өндөр даралт/Өндөр температур (HP/HT) нөөцлүүрүүд болон Нүүрстөрөгчийг барих, ашиглах, хадгалах (CCUS) төслүүд рүү шилжих нь материаллаг өөрчлөлтийг шаарддаг. 1-р түвшний үйлдвэрлэгчдийн хувьд зорилго нь зөвхөн API-ийн үзүүлэлтийг хангах байхаа больсон; Энэ нь инженерийн өмчийн  Super 13Cr (S13Cr) зэрэглэл юм. хангах чадвартай  110 ksi (758 МПа) хамгийн бага уналтын бат бөх чанарыг  хатуулаг эсвэл сульфидын даралтын хагарлын (SSC) эсэргүүцлийг алдагдуулахгүйгээр

L80-13Cr стандартын металлургийн алдагдал

Стандарт 13Cr (ойролцоогоор 12-14% Cr, <0.20% C) нь нүүрстөрөгчийг хатууруулах чадварт тулгуурладаг. Гэсэн хэдий ч 150 ° C-аас дээш температурт эсвэл H S ул мөр (хэсэгчилсэн даралт >1.5 psi) байгаа тохиолдолд ₂стандарт 13Cr-ийн идэвхгүй ислийн хальс тогтворгүй болдог. Цаашилбал, стандарт C-Mn-Cr химийн найрлагатай 110 ksi ундаргаа тогтоохын тулд материалыг хэврэгшлийн бүсэд аюултай ойрхон байрлуулж, цохилтын бат бөх байдлын (CVN) утгыг эрс багасгадаг хатууруулах температурыг шаарддаг.

NACE MR0175/ISO 15156 V эсвэл VI түвшний дагуу 110 ksi-ийн босгыг давахын тулд бид молибден, никелийг нэвтрүүлэх замаар хайлшлах стратегийг үндсээр нь өөрчлөх ёстой.

Mo-Ni матрицыг S13Cr-110ksi-д оновчтой болгох

Super 13Cr руу шилжих нь дулааны боловсруулалтын явцад аустенит фазыг тогтворжуулах, орон нутгийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх зорилготой тодорхой химийн өөрчлөлтүүдийг агуулдаг.

1. Никелийн хүчин зүйл (3.5% - 5.5%): Аустенитийн тогтворжилт

Стандарт 13Cr-ээс ялгаатай нь Super 13Cr нь бага нүүрстөрөгчийг (<0.03%) ашиглан гагнах чадварыг сайжруулж, карбидын хур тунадасыг бууруулдаг. Нүүрстөрөгчийн алдагдлыг нөхөхийн тулд (аустенит тогтворжуулагч) никель 3.5% -иас 5.5% -ийг нэвтрүүлсэн. Металлургийн хувьд никель нь 110 ksi зэрэглэлд хүрэх хоёр чухал үүргийг гүйцэтгэдэг.

• Ac1 температурыг дарах:  Никель нь хувиргах температурыг бууруулдаг боловч хамгийн чухал нь дельта-феррит үүсэхийг дарангуйлдаг. Энэ нь бөхөөх үед бүрэн мартенсит бичил бүтцийг баталгаажуулдаг бөгөөд энэ нь хүнд ханатай хоолойд (жишээлбэл, гүний ус өргөх байгууламжид шаардлагатай) уналтын хүчийг жигд хуваарилахад зайлшгүй шаардлагатай.

• Бат бөх чанарыг сайжруулах:  Никель нь уян хатан чанараас хэврэгших шилжилтийн температурыг (DBTT) ихээхэн сайжруулдаг. Гүний усны өмнөх давсны хэрэглээний хувьд (Бузиос талбайн бүтээн байгуулалт гэх мэт) ус өргөгч нь орчны далайн усны бага температурт өртдөг тул Ni-ийн өндөр агууламж нь тэгээс бага нөхцөлд (-10°C ба түүнээс доош) байсан ч Charpy V-Notch-ийн нөлөөллийн эрчим хүчийг баталгаажуулдаг.

2. Молибдений өсөлт (1.5% - 2.5%): нүхжилтийн эсэргүүцэл

Молибдений найрлага нь зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлын үндсэн ялгаа юм. Молибден нь идэвхгүй Cr ₂O хальсны тогтвортой байдлыг сайжруулдаг, ялангуяа хлорид (Cl ₃ байгаа тохиолдолд .^-)  

Өмчлөлийн хувьд 110 ksi-ийн зах зээлд чиглэсэн зэрэглэл (Baosteel-ийн BG13Cr-110S эсвэл TPCO-ийн TP-110SS-тэй өрсөлдөх), 14-өөс дээш тооны нүхжилтийн эсэргүүцлийн эквивалент тоог (PREN) хадгалах нь тохиролцох боломжгүй юм. Энэхүү Mo нэмэлт нь материалыг рН 4.0–5.0 дахь ₂S хэсэгчилсэн даралтыг тэсвэрлэх боломжийг олгож  3.0-5.0 psi -ийн H  , L80-13Cr-ийн хуучин 1.5 psi-ийн хязгаараас хол давсан үйл ажиллагааны бүрхүүлийг өргөжүүлнэ.

Техникийн харьцуулалт: Стандарт ба өмчийн Super 13Cr-110

Дараах хүснэгтэд орчин үеийн исгэлэн үйлчилгээ болон CCUS шахах худагт тохирсон зориулалтын 110 ksi зэрэглэлд хүрэхэд шаардагдах химийн болон механик ялгааг харуулав.

Параметр	API 5CT L80-13Cr (Стандарт)	Супер 13Cr-110 (S13Cr)
Ургацын хүч (мин)	80 кси (552 МПа)	110 кси (758 МПа)
Нүүрстөрөгчийн (C) агууламж	0.15% - 0.22%	< 0.03% (Хэт бага нүүрстөрөгч)
Никель (Ni) агуулга	< 0.50% (Үлдэгдэл)	3.5% - 5.5%
Молибден (Mo) Агуулга	-	1.5% - 2.5%
Бичил бүтэц	Агааржуулсан мартензит + карбид	Агааржуулсан мартенит + Хадгалагдсан аустенит
Макс Оп. Температур	~150°C	~175°C - 180°C
H 2S хязгаар (NACE TM0177)	1.5 psi (0.1 бар)	3.0 - 5.0 psi (0.2 - 0.35 бар)
PREN (Cr + 3.3Mo + 16N)	~12-13	> 14.0

Үйлдвэрлэлийн сорилтууд: Дулаан боловсруулалтын цонх

S13Cr-110ksi үйлдвэрлэх нь зөвхөн хайлуулах химийн бодис биш юм; Энэ нь Quench and Temper (Q&T) процессын нарийвчлалын тухай юм. Никель нэмэх нь Ac1 температурыг бууруулдаг (халаахад аустенит үүсч эхэлдэг температур). Энэ нь маш нарийн ширүүн цонхыг бий болгодог.

Хэрэв зөөлрүүлэх температур хэт өндөр байвал шинэхэн аустенит үүсч, хөргөх үед тогтворгүй мартенсит болж хувирах ба уналтын бат бөх чанар нь хяналтгүй нэмэгдэж, уян хатан чанар нь огцом буурахад хүргэдэг (Petrobras ET-3000-ийн бүтэлгүйтэл). Хэрэв температур хэтэрхий бага байвал бид шаардлагатай стрессийг тайлж, нөлөөллийн хатуу байдлыг хангаж чадахгүй. Манай үйлдвэрлэлийн процесс нь металлургийн энэ нарийн цонхыг чиглүүлэхийн тулд +/- 5 ° C-ийн температурын хяналттай нарийн индукцийн халаалтыг ашигладаг.

Хэрэглээний чиглэл: CCUS ба гүн исгэлэн хий

Mo-Ni хайлштай S13Cr-ийн металлургийн тогтвортой байдал нь 2025 онд хөгжиж буй зах зээлийн салбаруудад онцгой ач холбогдолтой юм.

• Саудын Арабын исгэлэн хий (Жафурагийн сав газар):  Хэвтээ хагарлын үе шатуудын нуралтын өндөр даралтыг тэсвэрлэхэд 110 кси ундаргаа шаардлагатай. Мо-баяжуулсан хими нь хлоридын өндөр агууламжтай формацийн шингэний эсрэг шаардлагатай идэвхгүй байдлыг хангадаг.

• CCUS (Өтгөн фазын тээвэрлэлт):  Нүүрстөрөгчийн ган нь хуурай CO-ийн хувьд стандарт боловч ₂өөрчлөгдсөн 13Cr нь тарилгын цооногуудад 'Аюулгүй байдлын давхарга' болдог. Нягт фазын CO-ийн ₂ тээвэрлэлтэнд усны агууламжийн экскурс (>50 ppm) нь нүүрстөрөгчийн ганг хурдан зэврүүлдэг нүүрстөрөгчийн хүчил үүсгэдэг. S13Cr-110 нь шингэн алдалтын эсрэг чухал даатгалын бодлогыг санал болгож, 25 жилийн амьдралын мөчлөгийн туршид хөрөнгийн бүрэн бүтэн байдлыг хангадаг.