Olieland buisgoederen (OCTG)
Buisvormige goederen uit olielanden (OCTG) is een familie van naadloos gewalste producten bestaande uit boorpijpen, verbuizingen en buizen, onderworpen aan belastingsomstandigheden volgens hun specifieke toepassing. (zie figuur 1 voor een schema van een diepe put):
De Boor pijp is een zware naadloze buis die de boor roteert en boorvloeistof circuleert. Pijpsegmenten van 9 meter lang zijn gekoppeld aan gereedschapsverbindingen. Boorpijp wordt tegelijkertijd onderworpen aan een hoog koppel door boren, axiale spanning door zijn eigen gewicht en interne druk door het spoelen van boorvloeistof. Bovendien kunnen afwisselende buigbelastingen als gevolg van niet-verticaal of afgebogen boren bovenop deze basisbelastingspatronen worden gelegd.
Behuizing pijp belijnt het boorgat. Het is onderhevig aan axiale spanning door zijn eigen gewicht, interne druk door vloeistofzuivering en externe druk door omringende rotsformaties. De behuizing wordt in het bijzonder blootgesteld aan axiale spanning en interne druk door de verpompte olie- of gasemulsie.
Tubing is een pijp waardoor de olie of het gas uit de boorput wordt getransporteerd. Buissegmenten zijn over het algemeen ongeveer 9 meter lang en hebben aan elk uiteinde een schroefdraadaansluiting.
Corrosiebestendigheid onder zware gebruiksomstandigheden is een zeer belangrijk OCTG-kenmerk, vooral voor behuizingen en buizen.
Typische OCTG-productieprocessen omvatten (alle afmetingen zijn bij benadering)
Continu doornwalsproces en het duwbankproces voor maten tussen 21 en 178 mm buitendiameter.
Plugmolenwalsen voor maten tussen 140 en 406 mm OD.
Cross-roll piercing en pilger rolling voor maten tussen 250 en 660 mm OD.
Deze processen maken doorgaans niet de thermomechanische verwerking mogelijk die gebruikelijk is voor de strip- en plaatproducten die voor de gelaste buis worden gebruikt. Daarom moeten naadloze buizen met hoge sterkte worden geproduceerd door het legeringsgehalte te verhogen in combinatie met een geschikte warmtebehandeling zoals afschrikken en temperen.
Figuur 1. Schematische weergave van de voltooiing van een diepe put
Om te voldoen aan de fundamentele eis van een volledig martensitische microstructuur, zelfs bij grote buiswanddiktes, is een goede hardbaarheid vereist. Cr en Mn zijn de belangrijkste legeringselementen die worden gebruikt om een goede hardbaarheid te verkrijgen in conventioneel warmtebehandelbaar staal. De vereiste voor een goede weerstand tegen sulfidespanningsscheuren (SSC) beperkt echter het gebruik ervan. Mn heeft de neiging te segregeren tijdens continu gieten en kan grote MnS-insluitingen vormen die de weerstand tegen waterstofgeïnduceerd kraken (HIC) verminderen. Hogere Cr-niveaus kunnen leiden tot de vorming van Cr7C3-precipitaten met een grove plaatvormige morfologie, die fungeren als waterstofcollectoren en scheurinitiatoren. Legering met molybdeen kan de beperkingen van Mn- en Cr-legeringen overwinnen. Mo is een veel sterkere verharder dan Mn en Cr, waardoor het effect van een verminderde hoeveelheid van deze elementen gemakkelijk kan worden hersteld.
Traditioneel waren OCTG-staalsoorten koolstof-mangaanstaal (tot een sterkteniveau van 55 ksi) of Mo-bevattende staalsoorten tot 0,4% Mo. De afgelopen jaren hebben diepe putboringen en reservoirs met verontreinigingen die corrosieve aanvallen veroorzaken een sterke vraag gecreëerd voor materialen met een hogere sterkte die bestand zijn tegen waterstofverbrossing en SCC. Hooggetemperd martensiet is de structuur die het meest bestand is tegen SSC bij hogere sterkteniveaus, en 0,75% is de Mo-concentratie die de optimale combinatie van vloeigrens en SSC-weerstand produceert.
