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

การแนะนำ

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 มีความต้านทานปานกลางต่อการกัดกร่อนจาก CO₂ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการก่อตัวของชั้นโครเมียมออกไซด์ที่ป้องกัน อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่มี CO₂ การกัดกร่อนเฉพาะที่ เช่น การกัดกร่อนแบบหลุมและแบบรอยแยก ถือเป็นความเสี่ยง
การกัดกร่อนของ H₂S: H₂S เพิ่มความเสี่ยงของการแตกร้าวจากความเค้นซัลไฟด์ (SSC) และการเปราะบางจากไฮโดรเจน SMSS 13Cr มีความทนทานในระดับหนึ่งแต่ไม่ได้ป้องกันการกัดกร่อนในรูปแบบเหล่านี้ โดยเฉพาะที่อุณหภูมิและแรงดันสูง
สภาพแวดล้อมน้ำมันและน้ำ: น้ำมันบางครั้งสามารถทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกัน โดยลดการสัมผัสสารกัดกร่อนกับพื้นผิวโลหะ อย่างไรก็ตาม น้ำ โดยเฉพาะน้ำเกลือ อาจกัดกร่อนได้มาก ความสมดุลของเฟสของน้ำมันและน้ำสามารถส่งผลต่ออัตราการกัดกร่อนโดยรวมได้อย่างมาก
ปัญหาทั่วไป:
การแคร็กความเครียดด้วยซัลไฟด์ (SSC): แม้ว่าโครงสร้างมาร์เทนซิติกจะแข็งแกร่ง แต่ก็ไวต่อ SSC เมื่อมี H₂S
การกัดกร่อนแบบหลุมและรอยแยก: สิ่งเหล่านี้ถือเป็นข้อกังวลที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์และCO₂

2. ดูเพล็กซ์สแตนเลส (DSS) 22Cr:

องค์ประกอบ: DSS 22Cr ประกอบด้วยโครเมียมประมาณ 22% นิกเกิลประมาณ 5% โมลิบดีนัม 3% และโครงสร้างจุลภาคออสเทไนต์-เฟอร์ไรต์ที่สมดุล ซึ่งทำให้ DSS มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมและมีความแข็งแรงสูง
พฤติกรรมการกัดกร่อน:
การกัดกร่อนของคาร์บอนไดออกไซด์: DSS 22Cr มีความทนทานต่อการกัดกร่อนจาก CO₂ มากกว่า SMSS 13Cr ปริมาณโครเมียมที่สูงและโมลิบดีนัมที่มีอยู่ช่วยสร้างชั้นออกไซด์ที่เสถียรและป้องกันการกัดกร่อน
การกัดกร่อนของ H₂S: DSS 22Cr มีความทนทานสูงต่อการกัดกร่อนที่เกิดจาก H₂S รวมถึง SSC และการเปราะของไฮโดรเจน โครงสร้างจุลภาคที่สมดุลและองค์ประกอบของโลหะผสมช่วยลดความเสี่ยงเหล่านี้
สภาพแวดล้อมน้ำมันและน้ำ: DSS 22Cr ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำมันและน้ำผสมกัน โดยต้านทานการกัดกร่อนทั่วไปและเฉพาะที่ การมีน้ำมันอยู่สามารถเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนได้โดยการสร้างฟิล์มป้องกัน แต่สิ่งนี้มีความสำคัญน้อยกว่าสำหรับ DSS 22Cr เนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนในตัว
ปัญหาทั่วไป:
การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC): แม้ว่าจะมีความทนทานมากกว่า SMSS 13Cr แต่ DSS 22Cr ยังคงไวต่อ SCC ภายใต้สภาวะบางประการ เช่น ความเข้มข้นของคลอไรด์สูงที่อุณหภูมิสูง
การกัดกร่อนเฉพาะจุด: โดยทั่วไปแล้ว DSS 22Cr มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบหลุมและรอยแยกได้ดีมาก แต่ยังคงสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาวะที่รุนแรง

สรุปเปรียบเทียบ:

ความต้านทานการกัดกร่อน: โดยทั่วไปแล้ว DSS 22Cr นั้นมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า SMSS 13Cr โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มี H₂S และ CO₂
ความแข็งแกร่งและความเหนียว: SMSS 13Cr มีความทนทานมากกว่า แต่ก็อาจเกิดปัญหาการกัดกร่อน เช่น SSC และหลุมได้
ความเหมาะสมของการใช้งาน: มักนิยมใช้ DSS 22Cr สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนสูง เช่น พื้นที่ที่มี H₂S และ CO₂ สูง ในขณะที่ SMSS 13Cr อาจถูกเลือกสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแข็งแรงสูงกว่าและมีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนปานกลาง

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