H2S/CO2-오일-물 환경의 SMSS 13Cr 및 DSS 22Cr

소개

슈퍼 마르텐사이트계 스테인리스강의 부식 거동 (SMSS) 13Cr H2S/CO2-오일-물 환경의 듀플렉스 스테인레스 스틸(DSS) 22Cr은 특히 이러한 재료가 종종 가혹한 조건에 노출되는 석유 및 가스 산업에서 상당한 관심을 끌고 있습니다. 다음은 이러한 조건에서 각 재료가 어떻게 작동하는지에 대한 개요입니다.

1. 슈퍼 마르텐사이트계 스테인리스강(SMSS) 13Cr:

구성: SMSS 13Cr에는 일반적으로 소량의 니켈과 몰리브덴과 함께 약 12-14% 크롬이 포함되어 있습니다. 크롬 함량이 높으면 내부식성이 우수하고 마르텐사이트 구조는 강도가 높습니다.
부식 행동:
CO2 부식: SMSS 13Cr은 주로 보호 크롬 산화물 층을 형성하기 때문에 CO₂ 부식에 대한 적당한 저항성을 보입니다. 그러나 CO₂가 있는 경우 침식 및 틈새 부식과 같은 국부 부식이 위험합니다.
H2S 부식: H₂S는 황화물 응력 균열(SSC) 및 수소 취성의 위험을 증가시킵니다. SMSS 13Cr은 다소 내성이 있지만 이러한 부식 형태에 면역이 있는 것은 아니며, 특히 고온 및 고압에서 그렇습니다.
기름-물 환경: 오일은 때때로 보호 장벽을 제공하여 금속 표면이 부식성 물질에 노출되는 것을 줄일 수 있습니다. 그러나 물, 특히 소금물은 매우 부식성이 강할 수 있습니다. 오일과 물 단계의 균형은 전체 부식 속도에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
일반적인 문제:
황화물 응력 분해(SSC): 마르텐사이트 구조는 강하기는 하지만 H2S가 존재할 경우 SSC에 취약합니다.
구멍 및 틈새 부식: 이는 특히 염화물과 CO2가 있는 환경에서 중요한 문제입니다.

2. 이중 스테인리스강(DSS) 22Cr:

구성: DSS 22Cr은 약 22% 크롬, 약 5% 니켈, 3% 몰리브덴, 균형 잡힌 오스테나이트-페라이트 미세 구조를 포함합니다. 이는 DSS에 우수한 내식성과 높은 강도를 제공합니다.
부식 행동:
CO2 부식: DSS 22Cr은 SMSS 13Cr보다 CO₂ 부식에 더 강합니다. 높은 크롬 함량과 몰리브덴의 존재는 부식에 저항하는 안정적이고 보호적인 산화물 층을 형성하는 데 도움이 됩니다.
H2S 부식: DSS 22Cr은 SSC 및 수소 취성을 포함한 H₂S 유도 부식에 매우 강합니다. 균형 잡힌 미세 구조와 합금 구성은 이러한 위험을 완화하는 데 도움이 됩니다.
기름-물 환경: DSS 22Cr은 혼합 오일-워터 환경에서 성능이 우수하여 일반 및 국부 부식에 강합니다. 오일이 있으면 보호 필름을 형성하여 내식성을 향상시킬 수 있지만 DSS 22Cr의 경우 내식성이 뛰어나므로 그다지 중요하지 않습니다.
일반적인 문제:
응력 부식 균열(SCC): DSS 22Cr은 SMSS 13Cr보다 저항성이 더 높지만 고온에서 높은 염화물 농도와 같은 특정 조건에서는 여전히 SCC에 취약할 수 있습니다.
국부적인 부식: DSS 22Cr은 일반적으로 침식 및 틈새 부식에 매우 강하지만 극한 조건에서는 여전히 침식 및 틈새 부식이 발생할 수 있습니다.

비교 요약:

부식 저항: DSS 22Cr은 일반적으로 SMSS 13Cr에 비해 뛰어난 내식성을 제공하며, 특히 H₂S와 CO₂가 있는 환경에서 그 효과가 뛰어납니다.
강도와 인성: SMSS 13Cr은 견고성이 더 뛰어나지만 SSC 및 침식과 같은 부식 문제가 발생하기 쉽습니다.
적용 적합성: DSS 22Cr은 H₂S와 CO₂ 수치가 높은 환경 등 부식 위험이 높은 환경에서 선호되는 반면, SMSS 13Cr은 중간 정도의 부식 위험과 함께 높은 강도가 필요한 응용 분야에서 선택될 수 있습니다.

결론:

H2S/CO2-오일-물 환경에서 사용하기 위해 SMSS 13Cr과 DSS 22Cr 중에서 선택할 때 DSS 22Cr은 일반적으로 특히 공격적인 환경에서 부식 저항을 위해 더 나은 선택입니다. 그러나 최종 결정은 온도, 압력, H2S 및 CO2의 상대 농도를 포함한 특정 조건을 고려해야 합니다.