SMSS 13Cr i DSS 22Cr w środowisku H₂S/CO₂-ropa-woda
Wstęp
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. Jednak w obecności CO₂, korozja lokalna, taka jak korozja wżerowa i szczelinowa, jest ryzykowna.
Korozja H₂S: H₂S zwiększa ryzyko pękania naprężeniowego siarczkowego (SSC) i kruchości wodorowej. SMSS 13Cr jest w pewnym stopniu odporny, ale nie odporny na te formy korozji, szczególnie w wyższych temperaturach i ciśnieniach.
Środowisko olejowo-wodne: Olej może czasami zapewnić barierę ochronną, zmniejszając narażenie powierzchni metalu na czynniki korozyjne. Jednak woda, szczególnie solanka, może być wysoce korozyjna. Równowaga faz oleju i wody może znacząco wpłynąć 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 austenityczno-ferrytyczną. Dzięki temu DSS ma doskonałą odporność na korozję i wysoką wytrzymałość.
Zachowanie korozyjne:
Korozja CO₂: DSS 22Cr jest bardziej odporny na korozję CO₂ niż SMSS 13Cr. Wysoka zawartość chromu i obecność molibdenu pomagają utworzyć stabilną i ochronną warstwę 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 środowiskach mieszanych olej-woda, będąc odpornym na korozję ogólną i miejscową. Obecność oleju może zwiększyć odporność na korozję poprzez utworzenie warstwy ochronnej, ale jest to mniej krytyczne dla DSS 22Cr ze względu na jego wrodzoną 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: Stal DSS 22Cr jest ogólnie bardzo odporna na korozję wżerową i szczelinową, jednak zjawiska te mogą wystąpić także w ekstremalnych warunkach.
Podsumowanie porównawcze:
Odporność na korozję: DSS 22Cr zapewnia ogólnie lepszą odporność na korozję w porównaniu do SMSS 13Cr, zwłaszcza w środowiskach z H₂S i CO₂.
Siła i wytrzymałość: SMSS 13Cr jest bardziej wytrzymały, ale podatny na korozję, np. 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 przy umiarkowanym ryzyku korozji.
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.
