API 6A GATE -venttiilimateriaalin valinta ja korroosionkestävyyden parantamisstrategia

1. Johdanto
API 6A -porttiventtiilit ovat kriittinen komponentti öljy- ja kaasunkäytönohjauslaitteisiin, joita käytetään laajasti joulukuusissa, kaasupäässä, kaivojen jakoputkissa ja murtumisjärjestelmissä.
Todellisissa öljy- ja kaasukentän olosuhteissa venttiilien on kestettävä seuraavat haasteet:
Korkea paine: jopa 20 000 psi (138 MPa)
Korkea lämpötila: jopa 350 ° F (177 ° C)
Erittäin syövyttävä väliaine: Sisältää H₂s (rikkivety), CO₂ (hiilidioksidi) ja kloridit (Cl⁻)
Meriympäristöt: korkea kosteus, suolakorroosio ja suuret lämpötilan vaihtelut
Mekaaninen kuluminen: kiinteiden hiukkasten eroosio ja kitka tiivistyspinnalla toistuvista avaus- ja sulkemisoperaatioista
Siksi materiaalin valinta ja korroosionkestävyyden parantaminen määrittävät suoraan API 6A -porttiventtiilien turvallisuus-, käyttöikä ja ylläpitokustannukset.

2. API 6A: n materiaalivaatimukset
API 6A: lla on tiukat määräyksiä porttiventtiilimateriaaleista, etenkin materiaalien soveltuvuudesta eri PSL: lle (tuotteen spesifikaatiotaso), PR (suorituskykyvaatimus) ja lämpötilaryhmille. Yleiset materiaaliluokat ja ominaisuudet
Hiiliteräs
Yleinen luokka: AISI 4130 (sammunut ja karkaistu)
Edut: alhaiset kustannukset, korkea vahvuus
Sovellukset: matalan korroosien kaasukentät, makean veden kaivopäät
Alhainen seosteräs
Yleinen luokka: AISI 8630 MOD
Edut: Korkea lujuus, korkea sitkeys ja parempi kulutuskestävyys kuin hiiliteräs
Sovellukset: Korkeapaineinen kaivopäät (≥10 000 psi)
Martensitic ruostumaton teräs
Yleiset arvosanat: 410SS, 420SS
Edut: Kulutusvastus, sopiva venttiilin istuimen tiivistyspinnoille
Sovellukset: CO₂-pito, matala H₂s-ympäristö
Ruostumatonta terästä
Yleiset arvosanat: 316ss, 304SS
Edut: Hyvä korroosionkestävyys, erinomainen matalan lämpötilan sitkeys
Sovellukset: matalan lämpötilan kaasukentät, hapan kaasukaivot
Duplex ruostumaton teräs = teräs)
Yleiset arvosanat: 2205, 2507
Edut: Korkea lujuus, hyvä vastus kloridille pistävälle korroosiolle
Sovellukset: Offshore -öljy- ja kaasukentät, korkeat kloridiympäristöt
Nikkelipohjainen seos
Yleiset arvosanat: Inconel 625, Incoloy 825
Edut: H₂s-, co₂- ja kloridirasituskorroosiohalkeuskestävyyskestävyys
Sovellukset: korkeat h₂s, korkea co₂, syvänmeren kaivopäät

3. Materiaalin valintastrategia
(1) Valinta, joka perustuu keskipitkään koostumukseen
Korkeat H₂S-työolosuhteet: On täytettävä NACE MR0175/ISO 15156 -standardit ja valittava matala kovuus (≤22 HRC) nikkelipohjaisia ​​seoksia tai duplex-ruostumattomia teräksiä sulfidistressin korroosiohalkeamisen (SSC) välttämiseksi.
Korkeat työolosuhteet: Austenitiittinen ruostumaton teräs, duplex-teräs tai nikkelipohjaiset seokset ovat tehokkaampia ja voivat estää korroosion aiheuttamien metallikarbonaattien leviämisen. Korkea kloridi-ioniympäristö: Ruostumattomasta teräksestä valmistettu duplex, super austeniittinen ruostumaton teräs (kuten 254Smo) tai nikkelipohjaiset seokset tulisi valita pisteen ja raon korroosion estämiseksi.
(2) Valitse painetason mukaan
2000–10000 PSI: Matala seosteräs ENP (elektrolitio nikkelipinnoitus) tai kova seospeittokuva
> 10000 psi: Korkean lujuuden matalan seosteräksen tai nikkelipohjaisen seoksen tarvitaan väsymyslujuuden ja sitkeyden varmistamiseksi
(3) Valitse lämpötilatason mukaan
Matala
Korkea lämpötila (350 ° F / 177 ° C): Seos, jolla on hyvä lämpöstabiilisuus, kuten Inconel 718

4. Menetelmät korroosionkestävyyden parantamiseksi
(1) pintakäsittely ja päällyste
ENP (elektrolitio nikkelipinnoitus): kemiallinen nikkelipinnoitus, korroosionkestävyys ja kulutuskestävyys
HVOF (suuren nopeuden happipolttoaineen) volframikarbidin suihkutus: Super kovaa ja eroosiokestävää
Nitriding: Paranna pinnan kovuutta ja korroosionkestävyyttä
(2) tiivistyspinnan kovettuminen
Stellite-peittohitsaus: kobolttipohjainen sementoitu karbidi, kulutuskestävä ja korroosionkestävä
PTA (plasman siirretty kaari) hitsaus: korkea sidoslujuus, tasainen tiheys
(3) Katodinen suoja
Merenkulkupäät voivat käyttää uhrausanodeja (sinkkiä, alumiinia) tai vaikuttaneita nykyisiä järjestelmiä sähkökemiallisen korroosion estämiseksi
(4) rakenneoptimointi
Vähennä neste kuolleita kulmia ja aukkoja, vähennä rakokorroosiota
Paranna virtauskanavan viimeistelyä, vähennä hiukkasten laskeutumista

5. Tapausanalyysi
Tietyssä offshore -korkealla H₂s (> 10%) korkealla co₂ (> 15%) kaasukentän projekti:
Venttiilin rungon materiaali on Inconel 625 (kiinteä taonta)
Venttiilin varsi on nikkelipinnoitettu AISI 8630 -modu
Venttiilin istuin on päällystetty volframikarbidilla eroosionkestävyyden parantamiseksi
Tulokset osoittavat, että venttiili on ollut käytössä viisi vuotta ilman vakavaa korroosiohäiriötä, mikä on 3-5 kertaa pidempi kuin perinteisen alhaisen seosteräksen, ja ylläpitokustannukset vähenevät yli 40%.

6. Johtopäätös ja suositukset
Materiaalin valinnan on perustuttava käyttöolosuhteiden analysointiin: väliaineiden koostumus, paine ja lämpötila ja nesteen eroosioominaisuudet ovat kaikki välttämättömiä.
Noudata kansainvälisiä standardeja, erityisesti API 6A ja NACE MR0175, turvallisuuden varmistamiseksi.
Kattavat korroosionkestävyysmittaukset: Materiaalit, pintakäsittely, katodinen suojaus ja rakenteellinen optimointi olisi toteutettava koordinoidulla tavalla.
Elinkaaren hallinta: Säännöllinen tarkastus ja ylläpito ovat taloudellisempia ja luotettavampia kuin luottaen yksinomaan huippuluokan materiaaleihin.