Boîtier et tubes Super 13Cr SMSS 13Cr

SMSS 13Cr et DSS 22Cr dans un environnement H₂S/CO₂-Huile-Eau

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Les comportements à la corrosion de l’acier inoxydable super martensitique (SMSS) 13Cr et l'acier inoxydable duplex (DSS) 22Cr dans un environnement H₂S/CO₂-huile-eau présentent un intérêt considérable, en particulier dans l'industrie pétrolière et gazière, où ces matériaux sont souvent exposés à des conditions aussi difficiles. Voici un aperçu du comportement de chaque matériau dans ces conditions :

1. Acier inoxydable super martensitique (SMSS) 13Cr :

  • Composition: SMSS 13Cr contient généralement environ 12-14% de chrome, avec de petites quantités de nickel et de molybdène. La teneur élevée en Chrome lui confère une bonne résistance à la corrosion, tandis que la structure martensitique lui confère une grande résistance.
  • Comportement à la corrosion :
    • Corrosion au CO₂ : Le SMSS 13Cr présente une résistance modérée à la corrosion par le CO₂, principalement en raison de la formation d'une couche protectrice d'oxyde de chrome. Cependant, en présence de CO₂, il existe un risque de corrosion localisée telle que des piqûres et des fissures.
    • Corrosion H₂S : La présence de H₂S augmente le risque de fissuration sous contrainte par sulfure (SSC) et de fragilisation par l'hydrogène. Le SMSS 13Cr est quelque peu résistant mais n'est pas à l'abri de ces formes de corrosion, en particulier à des températures et pressions plus élevées.
    • Environnement huile-eau : La présence d’huile peut parfois constituer une barrière protectrice, réduisant ainsi l’exposition de la surface métallique aux agents corrosifs. Cependant, l’eau, notamment sous forme de saumure, peut être très corrosive. L’équilibre des phases huileuse et aqueuse peut influencer de manière significative le taux de corrosion global.
  • Problèmes courants :
    • Fissuration sous contrainte de sulfure (SSC) : La structure martensitique, bien que solide, est sensible au SSC en présence de H₂S.
    • Corrosion par piqûres et fissures : Il s’agit de préoccupations importantes, en particulier dans les environnements contenant des chlorures et du CO₂.

2. Acier inoxydable duplex (DSS) 22Cr :

  • Composition: Le DSS 22Cr contient environ 22% de chrome, environ 5% de nickel, 3% de molybdène et une microstructure austénite-ferrite équilibrée. Cela confère au DSS une excellente résistance à la corrosion et une résistance élevée.
  • Comportement à la corrosion :
    • Corrosion au CO₂ : Le DSS 22Cr a une résistance supérieure à la corrosion CO₂ par rapport au SMSS 13Cr. La teneur élevée en chrome et la présence de molybdène contribuent à former une couche d'oxyde stable et protectrice qui résiste à la corrosion.
    • Corrosion H₂S : Le DSS 22Cr est très résistant à la corrosion induite par H₂S, y compris la fragilisation par SSC et par l'hydrogène. La microstructure équilibrée et la composition de l’alliage contribuent à atténuer ces risques.
    • Environnement huile-eau : Le DSS 22Cr fonctionne bien dans les environnements mixtes huile-eau, résistant à la corrosion générale et localisée. La présence d'huile peut améliorer la résistance à la corrosion en formant un film protecteur, mais cela est moins critique pour le DSS 22Cr en raison de sa résistance inhérente à la corrosion.
  • Problèmes courants :
    • Fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) : Bien que plus résistant que le SMSS 13Cr, le DSS 22Cr peut néanmoins être sensible au SCC dans certaines conditions, comme des concentrations élevées de chlorure à des températures élevées.
    • Corrosion localisée : Le DSS 22Cr est généralement très résistant aux piqûres et à la corrosion caverneuse, mais dans des conditions extrêmes, celles-ci peuvent toujours se produire.

Résumé comparatif :

  • Résistance à la corrosion: Le DSS 22Cr offre généralement une résistance à la corrosion supérieure à celle du SMSS 13Cr, en particulier dans les environnements contenant à la fois du H₂S et du CO₂.
  • Force et robustesse : Le SMSS 13Cr a une résistance plus élevée mais est plus sensible aux problèmes de corrosion tels que le SSC et les piqûres.
  • Adéquation des applications : Le DSS 22Cr est souvent préféré dans les environnements présentant des risques de corrosion plus élevés, tels que ceux présentant des niveaux élevés de H₂S et de CO₂, tandis que le SMSS 13Cr peut être sélectionné pour les applications nécessitant une résistance plus élevée où les risques de corrosion sont modérés.

Conclusion:

Lors du choix entre SMSS 13Cr et DSS 22Cr pour une utilisation dans des environnements H₂S/CO₂-huile-eau, le DSS 22Cr est généralement le meilleur choix pour résister à la corrosion, en particulier dans les environnements plus agressifs. Cependant, la décision finale doit tenir compte des conditions spécifiques, notamment la température, la pression et les concentrations relatives de H₂S et de CO₂.