SMSS 13Cr en DSS 22Cr in H₂S/CO₂-olie-wateromgeving

Het corrosiegedrag van supermartensitisch roestvrij staal (SMS) 13Cr en duplex roestvrij staal (DSS) 22Cr in een H₂S/CO₂-olie-wateromgeving zijn van groot belang, vooral in de olie- en gasindustrie, waar deze materialen vaak worden blootgesteld aan zulke zware omstandigheden. Hier is een overzicht van hoe elk materiaal zich onder deze omstandigheden gedraagt:

1. Supermartensitisch roestvrij staal (SMSS) 13Cr:

• Samenstelling: SMSS 13Cr bevat doorgaans ongeveer 12-14% chroom, met kleine hoeveelheden nikkel en molybdeen. Het hoge chroomgehalte zorgt voor een goede weerstand tegen corrosie, terwijl de martensitische structuur voor een hoge sterkte zorgt.
• Corrosiegedrag:
  • CO₂-corrosie: SMSS 13Cr vertoont een matige weerstand tegen CO₂-corrosie, voornamelijk als gevolg van de vorming van een beschermende chroomoxidelaag. In de aanwezigheid van CO₂ bestaat er echter een risico op plaatselijke corrosie zoals putcorrosie en spleetcorrosie.
  • H₂S-corrosie: De aanwezigheid van H₂S verhoogt het risico op sulfidespanningsscheuren (SSC) en waterstofbrosheid. SMSS 13Cr is enigszins resistent maar niet immuun voor deze vormen van corrosie, vooral bij hogere temperaturen en drukken.
  • Olie-wateromgeving: De aanwezigheid van olie kan soms een beschermende barrière vormen, waardoor de blootstelling van het metalen oppervlak aan corrosieve stoffen wordt verminderd. Water, vooral in de vorm van pekel, kan echter zeer corrosief zijn. De balans tussen olie- en waterfasen kan de algehele corrosiesnelheid aanzienlijk beïnvloeden.
• Gebruikelijke problemen:
  • Sulfidespanningsscheuren (SSC): De martensitische structuur, hoewel sterk, is gevoelig voor SSC in aanwezigheid van H₂S.
  • Put- en spleetcorrosie: Dit zijn grote zorgen, vooral in omgevingen met chloriden en CO₂.

2. Duplex roestvrij staal (DSS) 22Cr:

• Samenstelling: DSS 22Cr bevat ongeveer 22% Chroom, met ongeveer 5% Nikkel, 3% Molybdeen en een gebalanceerde austeniet-ferriet microstructuur. Dit geeft DSS uitstekende corrosiebestendigheid en hoge sterkte.
• Corrosiegedrag:
  • CO₂-corrosie: DSS 22Cr heeft een superieure weerstand tegen CO₂-corrosie vergeleken met SMSS 13Cr. Het hoge chroomgehalte en de aanwezigheid van molybdeen helpen bij het vormen van een stabiele en beschermende oxidelaag die corrosiebestendig is.
  • H₂S-corrosie: DSS 22Cr is zeer resistent tegen H₂S-geïnduceerde corrosie, inclusief SSC en waterstofbrosheid. De uitgebalanceerde microstructuur en legeringssamenstelling helpen deze risico's te beperken.
  • Olie-wateromgeving: DSS 22Cr presteert goed in gemengde olie-wateromgevingen en is bestand tegen zowel algemene als plaatselijke corrosie. De aanwezigheid van olie kan de corrosieweerstand verbeteren door een beschermende film te vormen, maar dit is minder kritisch voor DSS 22Cr vanwege de inherente corrosieweerstand.
• Gebruikelijke problemen:
  • Spanningscorrosiescheuren (SCC): Hoewel resistenter dan SMSS 13Cr, kan DSS 22Cr onder bepaalde omstandigheden nog steeds gevoelig zijn voor SCC, zoals hoge chlorideconcentraties bij verhoogde temperaturen.
  • Gelokaliseerde corrosie: DSS 22Cr is over het algemeen zeer goed bestand tegen put- en spleetcorrosie, maar onder extreme omstandigheden kunnen deze toch voorkomen.

Vergelijkende samenvatting:

• Corrosieweerstand: DSS 22Cr biedt over het algemeen superieure corrosieweerstand vergeleken met SMSS 13Cr, vooral in omgevingen met zowel H₂S als CO₂.
• Sterkte en taaiheid: SMSS 13Cr heeft een hogere sterkte, maar is gevoeliger voor corrosieproblemen zoals SSC en putcorrosie.
• Toepassingsgeschiktheid: DSS 22Cr heeft vaak de voorkeur in omgevingen met hogere corrosierisico's, zoals die met hoge niveaus van H₂S en CO₂, terwijl SMSS 13Cr kan worden geselecteerd voor toepassingen die een hogere sterkte vereisen en waar de corrosierisico's gematigd zijn.

Conclusie:

Wanneer u kiest tussen SMSS 13Cr en DSS 22Cr voor gebruik in H₂S/CO₂-olie-wateromgevingen, is DSS 22Cr doorgaans de betere keuze om corrosie te weerstaan, vooral in agressievere omgevingen. Bij de uiteindelijke beslissing moeten echter rekening worden gehouden met de specifieke omstandigheden, waaronder temperatuur, druk en de relatieve concentraties van H₂S en CO₂.