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行業新聞

雙相不銹鋼在含硫石油天然氣介質的應用分析

作者:不銹鋼管廠 發布時間:2024-06-16 08:31點擊量:

  由于耐腐蝕性取決于冶金、環境和應力因素之間的相互影響,雙相不銹鋼對含硫介質的耐腐蝕性是一個非常復雜的問題。當H2S存在時,主要的失效方法是鐵素體相的氫應力斷裂。低pH值和高氯化物含量似乎加速了這一過程。溫度的影響是這樣的,當溫度從室溫升高到約100℃(210F)時,敏感性增加,然后在較高的溫度下降。特別是當氯化物含量高時,陽極應力腐蝕斷裂機理或均勻腐蝕在較高溫度下占主導地位。從冶金學的角度來看,如果組織中鐵素體所占比例較高,則有利于氫裂化,而過多的奧氏體會導致兩種形式的斷裂。冷加工可以促進兩種斷裂,但往往采用一定程度的冷加工來達到較高的強度。除了提到的環境因素外,粘在金屬表面的油可以抑制;一些離子,如海水和人工水中的碳酸氫鹽,也提高了PH值,產生了低于實驗室的介質環境,實驗室使用無緩沖劑的氯化鈉溶液。在實驗室試驗中,試樣加載應力的方式也會得到不同的試驗結果,必須從工程適用性的角度來解釋。

  硫化氫的存在增加了油氣生產中經常涉及的高氯化物水溶液的腐蝕性,二氧化碳的存在或故意添加的酸化劑增加了這些介質的腐蝕性。隨著介質苛刻度的增加,點蝕或縫隙腐蝕、應力腐蝕斷裂甚至全面腐蝕的可能性增加。當H2S含量相對較低時,所有三種結構類型的標準不銹鋼都能提供有效的耐腐蝕性,其中許多已被納入NACE標準MR0175,“油田裝置中使用的耐硫化物應力腐蝕斷裂的金屬材料”。然而,當H2S分壓、氯化物濃度、溫度和酸度增加時,有必要使用高性能奧氏體和雙相不銹鋼來提供有效的耐腐蝕性。從H2S促進應力腐蝕斷裂的角度來看,高性能奧氏體不銹鋼一般優于雙相不銹鋼,鐵素體鋼遠低于前兩種不銹鋼。由于許多應用程序需要高強度,雙相不銹鋼通常是中等腐蝕性介質下的首選,并被廣泛研究以確定在這些環境中的適用性限制。

  雙相不銹鋼在中等腐蝕條件下具有優異的性能,但在可可應用條件下,需要采用高性能奧氏體不銹鋼或鎳基合金材料。 近年來,雙相不銹鋼不僅廣泛應用于各大石油公司的主要管道系統開發,也是海上采油采氣輸送工程的主要材料。標準雙相不銹鋼在甜、濕、酸服務環境下表現良好。普通碳鋼由于內部腐蝕率高,雖然可以使用外部防腐劑來防止外部腐蝕,但不能有效地防止內部腐蝕。不僅如此,在50℃以上的環境溫度下,還可能導致應力腐蝕裂紋(SCC),因此,雙相不銹鋼逐漸取代了300系列不銹鋼。

  隨著輸送油氣中H、S濃度的增加,以及輸氣溫度、壓力和管道溫度的增加,管道系統、閥門、換熱器和壓力容器的油氣設備中開始使用超級雙相不銹鋼。當石油工業逐漸轉向高溫高壓工程時,將采用更多的超雙相不銹鋼。一般管道處理系統將采用200~1 000 t超雙相不銹鋼。此外,超雙相不銹鋼還可用于低壓輸送系統和海底輸送管道。但由于雙相不銹鋼價格較高,其產品推廣受到影響。

雙相不銹鋼的優點:1。屈服強度是普通阿斯特不銹鋼的1倍以上,成型塑性韌性好。在相同的設計應力下,壁厚可降低30%~50%;2.具有優異的耐應力腐蝕性,能解決奧氏體不銹鋼在含氯離子環境中難以解決的突出問題;3.最常用的2205雙相不銹鋼比316L奧氏體不銹鋼具有更好的耐腐蝕性,超雙相不銹鋼可替代醋酸、甲酸等介質中的高合金奧氏體不銹鋼;4.優于合金含量相當的奧氏體不銹鋼,具有良好的局部腐蝕、耐磨腐蝕和耐腐蝕疲勞性;5.線膨脹率低,接近碳鋼,適用于與碳鋼連接或復合材料。

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