SMSS 13Cr ja DSS 22Cr H₂S/CO₂-öljy-vesiympäristössä

Super Martensitic Stainless Steelin korroosiokäyttäytyminen (SMS) 13Cr ja Duplex Stainless Steel (DSS) 22Cr H₂S/CO₂-öljy-vesi -ympäristössä ovat erittäin kiinnostavia erityisesti öljy- ja kaasuteollisuudessa, jossa nämä materiaalit ovat usein alttiina tällaisille ankarille olosuhteille. Tässä on yleiskatsaus kunkin materiaalin käyttäytymiseen näissä olosuhteissa:

1. Super Martensitic Stainless Steel (SMSS) 13Cr:

• Sävellys: SMSS 13Cr sisältää tyypillisesti noin 12-14% kromia ja pieniä määriä nikkeliä ja molybdeeniä. Korkea kromipitoisuus antaa sille hyvän korroosionkestävyyden, kun taas martensiittinen rakenne tarjoaa korkean lujuuden.
• Korroosiokäyttäytyminen:
  • CO₂-korroosio: SMSS 13Cr kestää kohtalaista CO₂-korroosiota, mikä johtuu pääasiassa suojaavan kromioksidikerroksen muodostumisesta. CO₂:n läsnä ollessa on kuitenkin olemassa paikallisen korroosion, kuten piste- ja rakokorroosion, riski.
  • H₂S-korroosio: H₂S:n läsnäolo lisää sulfidijännityshalkeilun (SSC) ja vetyhaurastumisen riskiä. SMSS 13Cr on jonkin verran kestävä, mutta ei immuuni näille korroosiomuodoille, erityisesti korkeammissa lämpötiloissa ja paineissa.
  • Öljy-vesiympäristö: Öljyn läsnäolo voi joskus tarjota suojaavan esteen, mikä vähentää metallipinnan altistumista syövyttäville aineille. Vesi, erityisesti suolaveden muodossa, voi kuitenkin olla erittäin syövyttävää. Öljy- ja vesifaasien tasapaino voi vaikuttaa merkittävästi yleiskorroosion nopeuteen.
• Yleisiä ongelmia:
  • Sulfidistressimurtuminen (SSC): Vaikka martensiittinen rakenne on vahva, se on herkkä SSC:lle H2S:n läsnä ollessa.
  • Piste- ja rakokorroosio: Nämä ovat merkittäviä huolenaiheita, erityisesti ympäristöissä, joissa on klorideja ja CO₂.

2. Duplex Stainless Steel (DSS) 22Cr:

• Sävellys: DSS 22Cr sisältää noin 22% kromia, noin 5% nikkeliä, 3% molybdeeniä ja tasapainoinen austeniitti-ferriittimikrorakenne. Tämä antaa DSS:lle erinomaisen korroosionkestävyyden ja korkean lujuuden.
• Korroosiokäyttäytyminen:
  • CO₂-korroosio: DSS 22Cr kestää paremmin CO₂-korroosiota kuin SMSS 13Cr. Korkea kromipitoisuus ja molybdeenin läsnäolo auttavat muodostamaan vakaan ja suojaavan oksidikerroksen, joka kestää korroosiota.
  • H₂S-korroosio: DSS 22Cr kestää erittäin hyvin H₂S:n aiheuttamaa korroosiota, mukaan lukien SSC:tä ja vetyhaurautta. Tasapainoinen mikrorakenne ja seoskoostumus auttavat vähentämään näitä riskejä.
  • Öljy-vesiympäristö: DSS 22Cr toimii hyvin öljy-vesi-sekoitusympäristöissä ja kestää sekä yleistä että paikallista korroosiota. Öljyn läsnäolo voi parantaa korroosionkestävyyttä muodostamalla suojakalvon, mutta tämä ei ole yhtä tärkeää DSS 22Cr:lle sen luontaisen korroosionkestävyyden vuoksi.
• Yleisiä ongelmia:
  • Jännityskorroosiohalkeilu (SCC): Vaikka DSS 22Cr on kestävämpi kuin SMSS 13Cr, se voi silti olla herkkä SCC:lle tietyissä olosuhteissa, kuten korkeissa kloridipitoisuuksissa korkeissa lämpötiloissa.
  • Paikallinen korroosio: DSS 22Cr kestää yleensä hyvin piste- ja rakokorroosiota, mutta äärimmäisissä olosuhteissa niitä voi silti esiintyä.

Vertaileva yhteenveto:

• Korroosionkestävyys: DSS 22Cr tarjoaa yleensä ylivoimaisen korroosionkestävyyden SMSS 13Cr:iin verrattuna, erityisesti ympäristöissä, joissa on sekä H₂S että CO₂.
• Vahvuus ja sitkeys: SMSS 13Cr:llä on suurempi lujuus, mutta se on herkempi korroosio-ongelmille, kuten SSC:lle ja pistekorroosiolle.
• Sovelluksen soveltuvuus: DSS 22Cr on usein suositeltava ympäristöissä, joissa korroosioriskit ovat korkeammat, kuten korkeat H₂S- ja CO₂-tasot, kun taas SMSS 13Cr voidaan valita sovelluksiin, jotka vaativat suurempaa lujuutta ja joissa korroosioriskit ovat kohtalaisia.

Johtopäätös:

Kun valitaan SMSS 13Cr:n ja DSS 22Cr:n välillä käytettäväksi H₂S/CO₂-öljy-vesi -ympäristöissä, DSS 22Cr on tyypillisesti parempi valinta korroosionkestämiseen, erityisesti aggressiivisemmissa ympäristöissä. Lopullisessa päätöksessä tulee kuitenkin ottaa huomioon erityisolosuhteet, mukaan lukien lämpötila, paine ja H2S:n ja CO2:n suhteelliset pitoisuudet.