Obudowa i rurki Super 13Cr SMSS 13Cr

SMSS 13Cr i DSS 22Cr w środowisku H₂S/CO₂-ropa-woda

/w /Autor

Zachowania korozyjne supermartenzytycznej stali nierdzewnej (SMS) 13Cr i stal nierdzewna Duplex (DSS) 22Cr w środowisku H₂S/CO₂-olej-woda cieszą się dużym zainteresowaniem, szczególnie w przemyśle naftowym i gazowym, gdzie materiały te są często narażone na tak trudne warunki. Oto przegląd zachowania każdego materiału w tych warunkach:

1. Super martenzytyczna stal nierdzewna (SMSS) 13Cr:

  • Kompozycja: SMSS 13Cr zawiera zazwyczaj około 12-14% chromu z niewielkimi ilościami niklu i molibdenu. Wysoka zawartość chromu zapewnia dobrą odporność na korozję, a struktura martenzytyczna zapewnia wysoką wytrzymałość.
  • Zachowanie korozyjne:
    • Korozja CO₂: SMSS 13Cr wykazuje umiarkowaną odporność na korozję CO₂, głównie dzięki tworzeniu ochronnej warstwy tlenku chromu. Jednakże w obecności CO₂ istnieje ryzyko miejscowej korozji, takiej jak korozja wżerowa i szczelinowa.
    • Korozja H₂S: Obecność H₂S zwiększa ryzyko pękania naprężeniowego siarczkowego (SSC) i kruchości wodorowej. SMSS 13Cr jest dość odporny, ale nie odporny na te formy korozji, szczególnie w wyższych temperaturach i ciśnieniach.
    • Środowisko olejowo-wodne: Obecność oleju może czasami stanowić barierę ochronną, zmniejszając narażenie powierzchni metalu na działanie czynników korozyjnych. Jednakże woda, zwłaszcza w postaci solanki, może być silnie żrąca. Równowaga faz oleju i wody może znacząco wpływać na ogólną szybkość korozji.
  • Powszechne problemy:
    • Pękanie naprężeniowe siarczkowe (SSC): Struktura martenzytyczna, choć mocna, jest podatna na SSC w obecności H₂S.
    • Korozja wżerowa i szczelinowa: Są to poważne problemy, zwłaszcza w środowiskach, w których występują chlorki i CO₂.

2. Stal nierdzewna dupleksowa (DSS) 22Cr:

  • Kompozycja: DSS 22Cr zawiera około 22% chromu, około 5% niklu, 3% molibdenu i zrównoważoną mikrostrukturę austenitu i ferrytu. Daje to DSS doskonałą odporność na korozję i wysoką wytrzymałość.
  • Zachowanie korozyjne:
    • Korozja CO₂: DSS 22Cr ma lepszą odporność na korozję CO₂ w porównaniu do SMSS 13Cr. Wysoka zawartość chromu i obecność molibdenu pomagają w tworzeniu stabilnej i ochronnej warstwy tlenku, która jest odporna na korozję.
    • Korozja H₂S: DSS 22Cr jest wysoce odporny na korozję wywołaną H₂S, w tym SSC i kruchość wodorową. Zrównoważona mikrostruktura i skład stopu pomagają ograniczyć to ryzyko.
    • Środowisko olejowo-wodne: DSS 22Cr dobrze sprawdza się w mieszanym środowisku olejowo-wodnym, będąc odpornym zarówno na korozję ogólną, jak i miejscową. Obecność oleju może zwiększyć odporność na korozję poprzez utworzenie filmu ochronnego, ale w przypadku DSS 22Cr jest to mniej istotne ze względu na jego naturalną odporność na korozję.
  • Powszechne problemy:
    • Pękanie korozyjne naprężeniowe (SCC): Mimo że DSS 22Cr jest bardziej odporny niż SMSS 13Cr, w pewnych warunkach, np. przy wysokim stężeniu chlorków w podwyższonej temperaturze, może być podatny na SCC.
    • Miejscowa korozja: DSS 22Cr jest ogólnie bardzo odporny na korozję wżerową i szczelinową, ale w ekstremalnych warunkach może ona nadal wystąpić.

Podsumowanie porównawcze:

  • Odporność na korozję: DSS 22Cr ogólnie zapewnia lepszą odporność na korozję w porównaniu do SMSS 13Cr, szczególnie w środowiskach zawierających zarówno H₂S, jak i CO₂.
  • Siła i wytrzymałość: SMSS 13Cr ma wyższą wytrzymałość, ale jest bardziej podatny na problemy korozyjne, takie jak SSC i wżery.
  • Przydatność aplikacji: DSS 22Cr jest często preferowany w środowiskach o większym ryzyku korozji, takich jak te o wysokim poziomie H₂S i CO₂, natomiast SMSS 13Cr może być wybierany do zastosowań wymagających większej wytrzymałości, gdzie ryzyko korozji jest umiarkowane.

Wniosek:

Przy wyborze pomiędzy SMSS 13Cr i DSS 22Cr do stosowania w środowiskach H₂S/CO₂-olej-woda, DSS 22Cr jest zazwyczaj lepszym wyborem ze względu na odporność na korozję, szczególnie w bardziej agresywnych środowiskach. Jednakże ostateczna decyzja powinna uwzględniać konkretne warunki, w tym temperaturę, ciśnienie i względne stężenia H₂S i CO₂.