SMSS 13Cr وDSS 22Cr في بيئة H₂S/CO₂-النفط والماء

مقدمة

سلوكيات التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ سوبر مارتنسيتي (الرسائل القصيرة) 13كر والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (DSS) 22Cr في بيئة H₂S/CO₂-النفط والماء ذات أهمية كبيرة، خاصة في صناعة النفط والغاز، حيث تتعرض هذه المواد غالبًا لمثل هذه الظروف القاسية. فيما يلي نظرة عامة على كيفية تصرف كل مادة في ظل هذه الظروف:

1. الفولاذ المقاوم للصدأ السوبر مارتنسيتي (SMSS) 13Cr:

تعبير: يحتوي SMSS 13Cr عادةً على حوالي 12-14% كروم، مع كميات صغيرة من النيكل والموليبدينوم. يمنح المحتوى العالي من الكروم مقاومة جيدة للتآكل، بينما يوفر الهيكل المارتنسيتي قوة عالية.
سلوك التآكل:
تآكل ثاني أكسيد الكربون: يظهر SMSS 13Cr مقاومة معتدلة للتآكل الناتج عن ثاني أكسيد الكربون، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى تكوين طبقة واقية من أكسيد الكروم. ومع ذلك، في وجود ثاني أكسيد الكربون، فإن التآكل الموضعي، مثل التآكل النقطي والتآكل في الشقوق، يشكل خطورة.
تآكل H₂S: يزيد H₂S من خطر حدوث تشققات الإجهاد الناتجة عن الكبريتيد (SSC) وهشاشة الهيدروجين. يتمتع SMSS 13Cr بقدر من المقاومة ولكنه ليس محصنًا ضد هذه الأشكال من التآكل، وخاصة عند درجات الحرارة والضغوط الأعلى.
بيئة النفط والمياه: يمكن للزيت في بعض الأحيان أن يوفر حاجزًا وقائيًا، مما يقلل من تعرض سطح المعدن للعوامل المسببة للتآكل. ومع ذلك، يمكن أن يكون الماء، وخاصة المحلول الملحي، شديد التآكل. يمكن أن يؤثر توازن مراحل الزيت والماء بشكل كبير على معدل التآكل الإجمالي.
مشاكل شائعة:
تكسير إجهاد الكبريتيد (SSC): على الرغم من أن البنية المارتنسيتية قوية، إلا أنها عرضة لـ SSC في وجود H₂S.
التآكل والشقوق: هذه مخاوف كبيرة، خاصة في البيئات التي تحتوي على الكلوريدات وثاني أكسيد الكربون.

2. دوبلكس الفولاذ المقاوم للصدأ (DSS) 22Cr:

تعبير: يحتوي DSS 22Cr على حوالي 22% من الكروم، وحوالي 5% من النيكل، و3% من الموليبدينوم، وبنية دقيقة متوازنة من الأوستينيت والفيريت. وهذا يمنح DSS مقاومة ممتازة للتآكل وقوة عالية.
سلوك التآكل:
تآكل ثاني أكسيد الكربون: يتمتع DSS 22Cr بمقاومة أكبر للتآكل الناتج عن ثاني أكسيد الكربون مقارنة بـ SMSS 13Cr. يساعد المحتوى العالي من الكروم ووجود الموليبدينوم في تكوين طبقة أكسيد مستقرة وحامية تقاوم التآكل.
تآكل H₂S: يتميز DSS 22Cr بمقاومة عالية للتآكل الناجم عن H₂S، بما في ذلك التقصف SSC والهيدروجين. تساعد البنية المجهرية المتوازنة وتركيبة السبائك في التخفيف من هذه المخاطر.
بيئة النفط والمياه: يؤدي DSS 22Cr أداءً جيدًا في البيئات المختلطة بين الزيت والماء، حيث يقاوم التآكل العام والموضعي. يمكن أن يؤدي وجود الزيت إلى تعزيز مقاومة التآكل من خلال تكوين طبقة واقية، ولكن هذا أقل أهمية بالنسبة لـ DSS 22Cr بسبب مقاومته المتأصلة للتآكل.
مشاكل شائعة:
تكسير التآكل الإجهادي (SCC): على الرغم من أن DSS 22Cr أكثر مقاومة من SMSS 13Cr، إلا أنه لا يزال من الممكن أن يكون عرضة لـ SCC في ظل ظروف معينة، مثل تركيزات الكلوريد العالية في درجات الحرارة المرتفعة.
التآكل الموضعي: يتميز DSS 22Cr بشكل عام بمقاومته الكبيرة للتآكل الحفري والشقوق، ولكن لا يزال من الممكن أن يحدث هذا في ظل ظروف قاسية.

ملخص مقارن:

المقاومة للتآكل: يوفر DSS 22Cr بشكل عام مقاومة فائقة للتآكل مقارنةً بـ SMSS 13Cr، وخاصةً في البيئات التي تحتوي على H₂S وCO₂.
القوة والمتانة: يعتبر SMSS 13Cr أكثر قوة ولكنه عرضة لمشاكل التآكل مثل SSC والتآكل النقطي.
ملاءمة التطبيق: غالبًا ما يتم تفضيل DSS 22Cr في البيئات ذات مخاطر التآكل العالية، مثل تلك التي تحتوي على مستويات عالية من H2S وCO2، بينما قد يتم اختيار SMSS 13Cr للتطبيقات التي تتطلب قوة أعلى مع مخاطر تآكل معتدلة.

خاتمة:

عند الاختيار بين SMSS 13Cr وDSS 22Cr للاستخدام في بيئات H₂S/CO₂-النفط والماء، عادةً ما يكون DSS 22Cr هو الخيار الأفضل لمقاومة التآكل، خاصة في البيئات الأكثر عدوانية. ومع ذلك، يجب أن يأخذ القرار النهائي في الاعتبار الظروف المحددة، بما في ذلك درجة الحرارة والضغط والتركيزات النسبية لـ H₂S وCO₂.