API 6A بوابة صمام اختيار المواد واستراتيجية تحسين مقاومة التآكل

1. مقدمة
صمامات بوابة API 6A هي مكون حاسم في معدات التحكم في رأس البئر من النفط والغاز ، وتستخدم على نطاق واسع في أشجار عيد الميلاد ، ورؤوس البئر الغاز ، ومشعب البئر ، وأنظمة التكسير.
في ظروف حقل النفط والغاز الفعلية ، يجب أن تصمد الصمامات على التحديات التالية:
الضغط العالي: ما يصل إلى 20،000 PSI (138 ميجا باسكال)
درجة حرارة عالية: تصل إلى 350 درجة فهرنهايت (177 درجة مئوية)
وسائل الإعلام المتآكلة للغاية: تحتوي على H₂s (كبريتيد الهيدروجين) ، CO₂ (ثاني أكسيد الكربون) ، والكلوريد (CL⁻)
البيئات البحرية: رطوبة عالية ، تآكل رذاذ الملح ، وتقلبات درجة الحرارة الكبيرة
التآكل الميكانيكي: التآكل بالجزيئات الصلبة والاحتكاك على سطح الختم من عمليات الفتح والإغلاق المتكررة
لذلك ، يحدد اختيار المواد وتحسين مقاومة التآكل مباشرة تكاليف السلامة ، وحياة الخدمة ، وصيانة صمامات بوابة API 6A.

2. متطلبات المواد في API 6A
يحتوي API 6A على لوائح صارمة على مواد صمام البوابة ، خاصة فيما يتعلق بملاءمة المواد لمختلف PSL (مستوى مواصفات المنتج) ، PR (متطلبات الأداء) ، وفئات درجة الحرارة. فئات المواد الشائعة والخصائص
الصلب الكربوني
الدرجة المشتركة: AISI 4130 (مرسى ومخفف)
المزايا: التكلفة المنخفضة ، عالية القوة
التطبيقات: حقول الغاز المنخفضة التآكل ، ورؤوس المياه العذبة
الصلب سبيكة منخفضة
الدرجة المشتركة: AISI 8630 Mod
المزايا: قوة عالية ، صلابة عالية ، ومقاومة تآكل أفضل من الصلب الكربوني
التطبيقات: رؤوس بئر عالية الضغط (≥10،000 PSI)
الفولاذ المقاوم للصدأ مارتينيسيتي
الدرجات الشائعة: 410SS ، 420ss
المزايا: مقاومة التآكل ، مناسبة لأسطح ختم مقعد الصمام
التطبيقات: بيئات H₂s منخفضة CO₂
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي
الدرجات الشائعة: 316SS ، 304SS
المزايا: مقاومة جيدة للتآكل ، صلابة ممتازة منخفضة درجة الحرارة
التطبيقات: حقول الغاز في درجات الحرارة المنخفضة ، آبار الغاز الحامضة
الوجهين الفولاذ المقاوم للصدأ = الصلب)
الدرجات المشتركة: 2205 ، 2507
المزايا: قوة عالية ، مقاومة جيدة للتآكل التآكل الكلوريد
التطبيقات: حقول النفط والغاز في الخارج ، وبيئات كلوريد عالية
سبيكة تستند إلى النيكل
الدرجات المشتركة: Inconel 625 ، Uncoloy 825
المزايا: مقاومة H₂s و Co₂ و Cloride Corrosion Crossion
التطبيقات: H₂s عالية ، CO₂ عالية ، رؤوس البئر العميقة

3. استراتيجية اختيار المواد
(1) الاختيار على أساس التكوين المتوسط
ظروف عمل عالية H₂: يجب أن تلبي معايير NACE MR0175/ISO 15156 ، واختيار السبائك المنخفضة الصلابة (≤22 HRC) أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج لتجنب تكسير تآكل الإجهاد الكبريتيد (SSC).
ظروف عمل عالية CO₂: الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ، والسبائك المزدوجة ، أو السبائك القائمة على النيكل أكثر فاعلية ويمكن أن تمنع سفك كربونات المعادن الناتجة عن تآكل CO₂. بيئة أيون الكلوريد العالية: يجب اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج ، أو الفولاذ المقاوم للصدأ الفائقة (مثل 254smo) ، أو السبائك القائمة على النيكل لمنع التآكل وتآكل الشق.
(2) حدد وفقًا لمستوى الضغط
2000-10000 PSI: ENP الصلب منخفض السبائك (طلاء النيكل بالكهرباء) أو تراكب سبيكة صلبة
> 10000 PSI: مطلوب عالي القوة من الصلب أو سبيكة القائمة على النيكل لضمان قوة التعب والصلابة
(3) حدد وفقًا لمستوى درجة الحرارة
درجة حرارة منخفضة (–60 درجة فهرنهايت / -51 درجة مئوية): صلابة جيدة في درجة الحرارة المنخفضة ، الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيتي أو فولاذ كربوني منخفض درجات الحرارة (LTCs)
درجة حرارة عالية (350 درجة فهرنهايت / 177 درجة مئوية): سبيكة ذات استقرار حراري جيد ، مثل Inconel 718

4. طرق لتحسين مقاومة التآكل
(1) المعالجة السطحية والطلاء
ENP (طلاء النيكل الكهربائي): طلاء النيكل الكيميائي ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل
HVOF (ارتفاع السرعة ذات الدوخان الأكسجين) الرش كربيد التنغستن: فائق الصلب ومقاوم للتآكل
النترنج: تحسين صلابة السطح ومقاومة التآكل
(2) تصلب سطح الختم
لحام تراكب الأسطول: كربيد قائم على الكوبالت ، مقاوم للارتداء ومقاوم للتآكل
PTA (ARC المنقولة PTA): قوة ترابط عالية ، كثافة موحدة
(3) الحماية الكاثودية
يمكن لرؤوس البئر البحرية استخدام أنودس الذبيحة (الزنك ، الألومنيوم) أو الأنظمة الحالية المنبثقة لتثبيط التآكل الكهروكيميائي
(4) التحسين الهيكلي
تقليل الزوايا والفجوات الميتة السوائل ، وتقليل تآكل الشقوق
تحسين الانتهاء من قناة التدفق ، تقليل ترسب الجسيمات

5. تحليل الحالة
في مجموعة معينة من H₂s في الخارج (> 10 ٪) ، مشروع حقل الغاز المرتفع (> 15 ٪):
مادة جسم الصمام هي Inconel 625 (تزوير متكامل)
ساق الصمام هو ENP المطلي بالنيكل AISI 8630 MOD ، مع مراعاة كل من مقاومة القوة والتآكل
مقعد الصمام مع تراكب مع كربيد التنغستن لتحسين مقاومة التآكل
أظهرت النتائج أن الصمام كان في الخدمة لمدة 5 سنوات دون فشل خطير في التآكل ، وهو أطول من 3 إلى 5 مرات من تلك الموجودة في الفولاذ التقليدي ذي السوائل المنخفضة ، ويتم تقليل تكلفة الصيانة بأكثر من 40 ٪.

6. الاستنتاج والتوصيات
يجب أن يعتمد اختيار المواد على تحليل لظروف التشغيل: تكوين الوسائط والضغط ودرجة الحرارة وتآكل السوائل كلها ضرورية.
الامتثال للمعايير الدولية ، وخاصة API 6A و NACE MR0175 ، لضمان السلامة.
يجب تنفيذ تدابير مقاومة التآكل الشاملة: المواد والمعالجة السطحية والحماية الكاثودية والتحسين الهيكلي بطريقة منسقة.
إدارة دورة الحياة: التفتيش المنتظم والصيانة أكثر اقتصادا وموثوقية من الاعتماد فقط على المواد الراقية.