API 6A Gate Valve Lựa chọn vật liệu và Chiến lược cải thiện khả năng chống ăn mòn

1. Giới thiệu
Van cổng API 6A là một thành phần quan trọng của các thiết bị kiểm soát đầu giếng dầu và khí, được sử dụng rộng rãi trong cây Giáng sinh, đầu giếng khí, đa tạp đầu giếng và hệ thống gãy xương.
Trong điều kiện trường dầu và khí thực tế, các van phải chịu được những thách thức sau:
Áp suất cao: lên đến 20.000 psi (138 MPa)
Nhiệt độ cao: lên đến 350 ° F (177 ° C)
Môi trường ăn mòn cao: chứa H₂s (hydro sunfua), CO₂ (carbon dioxide) và clorua (CL⁻)
Môi trường biển: Độ ẩm cao, ăn mòn xịt muối và biến động nhiệt độ lớn
Hao mòn cơ học: xói mòn bởi các hạt rắn và ma sát trên bề mặt niêm phong từ các hoạt động mở và đóng lặp lại
Do đó, việc lựa chọn vật liệu và cải thiện khả năng chống ăn mòn trực tiếp xác định trực tiếp sự an toàn, tuổi thọ dịch vụ và chi phí bảo trì của van cổng API 6A.

2. Yêu cầu vật chất trong API 6A
API 6A có các quy định nghiêm ngặt về vật liệu van cổng, đặc biệt liên quan đến sự phù hợp của vật liệu đối với các loại PSL khác nhau (mức độ đặc tả sản phẩm), PR (yêu cầu hiệu suất) và các lớp nhiệt độ. Các loại vật liệu phổ biến và đặc điểm
Thép carbon
Lớp chung: AISI 4130 (làm nguội và nóng tính)
Ưu điểm: Chi phí thấp, Sức mạnh cao
Ứng dụng: Các khí gas ăn mòn thấp, đầu óc nước ngọt
Thép hợp kim thấp
Lớp chung: AISI 8630 Mod
Ưu điểm: Độ bền cao, độ bền cao và khả năng chống mài mòn tốt hơn thép carbon
Ứng dụng: Đầu giếng áp suất cao (≥10.000 psi)
Thép không gỉ Martensitic
Điểm chung: 410SS, 420SS
Ưu điểm: Kháng mòn, thích hợp cho các bề mặt niêm phong ghế van
Ứng dụng: Môi trường chứa H₂s, Low H₂
Thép không gỉ Austenitic
Điểm chung: 316SS, 304SS
Ưu điểm: Khả năng chống ăn mòn tốt, độ bền nhiệt độ thấp tuyệt vời
Ứng dụng: Trường khí nhiệt độ thấp, Giếng chua
Thép không gỉ song công = thép)
Các lớp chung: 2205, 2507
Ưu điểm: Sức mạnh cao, khả năng chống ăn mòn clorua tốt
Ứng dụng: Các mỏ dầu khí ngoài khơi, môi trường clorua cao
Hợp kim dựa trên niken
Điểm chung: Inconel 625, Incoloy 825
Ưu điểm: Khả năng chống lại sự cố ăn mòn căng thẳng H₂s, Co₂ và clorua
Ứng dụng: Hạt H₂s cao, High Co₂, Headeheads

3. Chiến lược lựa chọn vật liệu
(1) Lựa chọn dựa trên thành phần trung bình
Điều kiện làm việc cao: Phải đáp ứng các tiêu chuẩn NACE MR0175/ISO 15156 và chọn Hợp kim Niken độ cứng thấp (≤22 HRC) hoặc thép không gỉ song công để tránh vết nứt ăn mòn do sunfua (SSC).
Điều kiện làm việc cao: Thép không gỉ Austenit, thép song công hoặc hợp kim dựa trên niken có hiệu quả hơn và có thể ngăn chặn sự đổ ra của cacbonat kim loại do ăn mòn CO₂. Môi trường ion clorua cao: Thép không gỉ song công, thép không gỉ siêu austenit (như 254SMO) hoặc hợp kim dựa trên niken nên được chọn để ngăn ngừa ăn mòn và ăn mòn kẽ hở.
(2) Chọn theo mức áp suất
2000
> 10000 psi: Hợp kim hợp kim thấp hoặc hợp kim cao
(3) Chọn theo mức nhiệt độ
Nhiệt độ thấp (Hàng60 ° F / Mạnh51 ° C): Độ bền nhiệt độ thấp tốt, thép không gỉ austenit hoặc thép carbon nhiệt độ thấp (LTCS)
Nhiệt độ cao (350 ° f / 177 ° C): Một hợp kim có độ ổn định nhiệt tốt, chẳng hạn như Inconel 718

4. Phương pháp cải thiện khả năng chống ăn mòn
(1) Xử lý bề mặt và lớp phủ
ENP (mạ niken điện phân): mạ niken hóa học, khả năng chống ăn mòn và điện trở hao mòn
HVOF (Thuốc phun cacbua vonfram (vận tốc cao)
Nitriding: Cải thiện độ cứng bề mặt và khả năng chống ăn mòn
(2) Niêm phong bề mặt cứng
Hàn lớp phủ sao: cacbua xi măng dựa trên coban, chống mài mòn và chống ăn mòn
PTA (ARC chuyển huyết tương) Hàn: Độ bền liên kết cao, mật độ đồng đều
(3) Bảo vệ catốt
Đầu giếng biển có thể sử dụng cực dương hiến tế (kẽm, nhôm) hoặc các hệ thống hiện tại gây ấn tượng để ức chế ăn mòn điện hóa
(4) Tối ưu hóa cấu trúc
Giảm các góc và khoảng trống của chất lỏng, giảm ăn mòn kẽ hở
Cải thiện kết thúc kênh dòng chảy, giảm lắng đọng hạt

5. Phân tích trường hợp
Trong một dự án trường khí cao ở ngoài khơi cao (> 10%) (> 15%) (> 15%):
Vật liệu cơ thể van là Inconel 625 (rèn tích phân)
Thân van là mod AISI 8630 được mạ niken ENP, có tính đến cả sức mạnh và khả năng chống ăn mòn
Ghế van được phủ bằng cacbua vonfram để cải thiện khả năng chống xói mòn
Kết quả cho thấy van đã được phục vụ trong 5 năm mà không bị hỏng nghiêm trọng, dài hơn 3-5 lần so với thép hợp kim thấp truyền thống và chi phí bảo trì giảm hơn 40%.

6. Kết luận và khuyến nghị
Lựa chọn vật liệu phải dựa trên phân tích các điều kiện hoạt động: Thành phần phương tiện, áp suất và nhiệt độ và các đặc điểm xói mòn chất lỏng là tất cả đều cần thiết.
Tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế, đặc biệt là API 6A và NACE MR0175, để đảm bảo an toàn.
Các biện pháp kháng ăn mòn toàn diện: Vật liệu, xử lý bề mặt, bảo vệ catốt và tối ưu hóa cấu trúc nên được thực hiện theo cách phối hợp.
Quản lý vòng đời: Kiểm tra và bảo trì thường xuyên là kinh tế và đáng tin cậy hơn chỉ dựa vào các vật liệu cao cấp.