Super 13Cr SMSS 13Cr ปลอกและท่อ

SMSS 13Cr และ DSS 22Cr ในสภาพแวดล้อม H₂S/CO₂-น้ำมัน-น้ำ

/ใน /โดย

พฤติกรรมการกัดกร่อนของสเตนเลสซุปเปอร์มาร์เทนซิติก (SMSS) 13Cr และ Duplex Stainless Steel (DSS) 22Cr ในสภาพแวดล้อม H₂S/CO₂-น้ำมัน-น้ำ เป็นที่สนใจอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ซึ่งวัสดุเหล่านี้มักจะต้องเผชิญกับสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยเช่นนี้ ภาพรวมของลักษณะการทำงานของวัสดุแต่ละรายการภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้มีดังนี้:

1. เหล็กกล้าไร้สนิมซุปเปอร์มาร์เทนซิติก (SMSS) 13Cr:

  • องค์ประกอบ: SMSS 13Cr โดยทั่วไปจะมีโครเมียมประมาณ 12-14% พร้อมด้วยนิกเกิลและโมลิบดีนัมในปริมาณเล็กน้อย ปริมาณโครเมียมที่สูงทำให้มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี ในขณะที่โครงสร้างแบบมาร์เทนไซต์ทำให้มีความแข็งแรงสูง
  • พฤติกรรมการกัดกร่อน:
    • การกัดกร่อนของคาร์บอนไดออกไซด์: SMSS 13Cr แสดงความต้านทานปานกลางต่อการกัดกร่อนของ CO₂ โดยมีสาเหตุหลักมาจากการก่อตัวของชั้นปกป้องโครเมียมออกไซด์ อย่างไรก็ตาม เมื่อมี CO₂ ก็มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนเฉพาะจุด เช่น การกัดกร่อนแบบรูพรุนและการกัดกร่อนตามรอยแยก
    • การกัดกร่อนของ H₂S: การมีอยู่ของ H₂S จะเพิ่มความเสี่ยงของการเกิดรอยแตกร้าวจากความเครียดซัลไฟด์ (SSC) และการเปราะของไฮโดรเจน SMSS 13Cr ค่อนข้างทนทานแต่ไม่ต้านทานการกัดกร่อนในรูปแบบเหล่านี้ โดยเฉพาะที่อุณหภูมิและแรงกดดันที่สูงขึ้น
    • สภาพแวดล้อมน้ำมันและน้ำ: บางครั้งการมีอยู่ของน้ำมันสามารถเป็นเกราะป้องกัน ซึ่งช่วยลดการสัมผัสของพื้นผิวโลหะกับสารกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม น้ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปของน้ำเกลืออาจมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ความสมดุลของเฟสของน้ำมันและน้ำสามารถส่งผลต่ออัตราการกัดกร่อนโดยรวมได้อย่างมาก
  • ปัญหาทั่วไป:
    • การแคร็กความเครียดด้วยซัลไฟด์ (SSC): แม้ว่าโครงสร้างมาร์เทนซิติกจะแข็งแกร่ง แต่ก็ไวต่อ SSC เมื่อมี H₂S
    • การกัดกร่อนแบบหลุมและรอยแยก: สิ่งเหล่านี้ถือเป็นข้อกังวลที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์และCO₂

2. ดูเพล็กซ์สแตนเลส (DSS) 22Cr:

  • องค์ประกอบ: DSS 22Cr ประกอบด้วยโครเมียมประมาณ 22% โดยมีนิกเกิลประมาณ 5% โมลิบดีนัม 3% และโครงสร้างจุลภาคออสเทนไนต์-เฟอร์ไรต์ที่สมดุล ทำให้ DSS ต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมและมีความแข็งแรงสูง
  • พฤติกรรมการกัดกร่อน:
    • การกัดกร่อนของคาร์บอนไดออกไซด์: DSS 22Cr มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนของ CO₂ ได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับ SMSS 13Cr ปริมาณโครเมียมที่สูงและการมีโมลิบดีนัมช่วยในการสร้างชั้นออกไซด์ที่เสถียรและป้องกันได้ซึ่งทนทานต่อการกัดกร่อน
    • การกัดกร่อนของ H₂S: DSS 22Cr มีความทนทานสูงต่อการกัดกร่อนที่เกิดจาก H₂S รวมถึง SSC และการเปราะของไฮโดรเจน โครงสร้างจุลภาคที่สมดุลและองค์ประกอบของโลหะผสมช่วยลดความเสี่ยงเหล่านี้
    • สภาพแวดล้อมน้ำมันและน้ำ: DSS 22Cr ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมน้ำมันและน้ำผสม ต้านทานการกัดกร่อนทั้งทั่วไปและเฉพาะจุด การมีน้ำมันสามารถเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนได้โดยการสร้างฟิล์มป้องกัน แต่สิ่งนี้มีความสำคัญน้อยกว่าสำหรับ DSS 22Cr เนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนโดยธรรมชาติ
  • ปัญหาทั่วไป:
    • การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC): แม้ว่าจะมีความทนทานมากกว่า SMSS 13Cr แต่ DSS 22Cr ยังคงไวต่อ SCC ภายใต้สภาวะบางประการ เช่น ความเข้มข้นของคลอไรด์สูงที่อุณหภูมิสูง
    • การกัดกร่อนเฉพาะจุด: โดยทั่วไปแล้ว DSS 22Cr จะมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบหลุมและรอยแยกได้ดีมาก แต่ภายใต้สภาวะที่รุนแรง สิ่งเหล่านี้ก็ยังคงเกิดขึ้นได้

สรุปเปรียบเทียบ:

  • ความต้านทานการกัดกร่อน: โดยทั่วไปแล้ว DSS 22Cr ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ SMSS 13Cr โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีทั้ง H₂S และ CO₂
  • ความแข็งแกร่งและความเหนียว: SMSS 13Cr มีความแข็งแรงสูงกว่าแต่ไวต่อปัญหาการกัดกร่อน เช่น SSC และรูพรุนมากกว่า
  • ความเหมาะสมของการใช้งาน: DSS 22Cr มักนิยมใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนสูง เช่น ที่มีระดับ H₂S และ CO₂ สูง ในขณะที่ SMSS 13Cr อาจเลือกใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการความแข็งแรงสูงกว่า โดยที่ความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนอยู่ในระดับปานกลาง

บทสรุป:

เมื่อเลือกระหว่าง SMSS 13Cr และ DSS 22Cr เพื่อใช้ในสภาพแวดล้อม H₂S/CO₂-น้ำมัน-น้ำ โดยทั่วไป DSS 22Cr จะเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับการต้านทานการกัดกร่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมากขึ้น อย่างไรก็ตาม การตัดสินใจขั้นสุดท้ายควรพิจารณาเงื่อนไขเฉพาะ รวมถึงอุณหภูมิ ความดัน และความเข้มข้นสัมพัทธ์ของ H₂S และ CO₂