API 6A Клапана затвора и стратегия улучшения устойчивости к коррозии

1. Введение
API 6A GATE CARVE являются критически важным компонентом оборудования для контроля нефти и газа, широко используемого в рождественских елках, газовых скважинах, колодки узоров и систем перелома.
В фактических условиях нефти и газовых мест клапаны должны противостоять следующим проблемам:
Высокое давление: до 20 000 фунтов на квадратный дюйм (138 МПа)
Высокая температура: до 350 ° F (177 ° C)
Высокая коррозионная среда: содержание H₂S (сероводород), Co₂ (углекислый газ) и хлориды (CL⁻)
Морская среда: высокая влажность, коррозия солевого распыления и большие колебания температуры
Механический износ: эрозия с помощью твердых частиц и трения на поверхности герметизации от повторных операций открытия и закрытия
Следовательно, выбор материала и улучшение коррозионной стойкости непосредственно определяют затраты на безопасность, срок службы и обслуживание клапанов API 6A.

2. Требования к материалам в API 6A
API 6A имеет строгие правила на материалах клапана затвора, особенно в отношении пригодности материалов для различных PSL (уровень спецификации продукта), PR (требование производительности) и температурные классы. Общие категории и характеристики материала
Углеродистая сталь
Общий класс: AISI 4130 (закален и смягченный)
Преимущества: низкая стоимость, высокая прочность
Применение: с низким содержанием коррозийного газа, пресноводные скважины
Низкая сплава сталь
Общий класс: AISI 8630 MOD
Преимущества: высокая прочность, высокая прочность и лучшая износостойкость, чем углеродистая сталь
Приложения: скважины высокого давления (≥10 000 фунтов на квадратный дюйм)
Мартенситная нержавеющая сталь
Общие оценки: 410SS, 420SS
Преимущества: износостойкость, подходящая для поверхностей герметизации сиденья клапана
Приложения: CO₂-содержащий, низкие среды H₂S
Аустенитная нержавеющая сталь
Общие оценки: 316SS, 304SS
Преимущества: хорошая коррозионная стойкость, отличная низкотемпературная прочность
Приложения: низкотемпературные газовые поля, скважины с кислым газом
Дуплексная нержавеющая сталь = сталь)
Общие оценки: 2205, 2507
Преимущества: высокая прочность, хорошая устойчивость к коррозии хлоридной ячейки
Применение: оффшорные нефтяные и газовые месторождения, высокие хлоридные среды
На основе никеля сплав
Общие оценки: inconel 625, incoloy 825
Преимущества: Сопротивление H₂S, CO₂ и хлорид.
Приложения: High H₂S, High Co₂, глубоководные лунки

3. Стратегия выбора материала
(1) Выбор на основе среднего состава
Высокие условия труда H₂S: должны соответствовать стандартам NACE MR0175/ISO 15156 и выбирать низкую твердость (≤22 HRC) сплавы на основе никеля или дуплексные нержавеющие стали, чтобы избежать коррозии сульфидного напряжения (SSC).
Высокие условия работы: аустенитная нержавеющая сталь, дуплексная сталь или сплавы на основе никеля более эффективны и могут предотвратить выброс карбонатов металла, вызванные коррозией CO₂. Среда с высоким хлоридом: дуплексная нержавеющая сталь, супер-аустенитная нержавеющая сталь (такая как 254SMO), или сплавы на основе никеля должны быть выбраны для предотвращения коррозии ячеек и расщелины.
(2) Выберите в соответствии с уровнем давления
2000–10000 фунтов на квадратный дюйм: сплав сплавных сплавов ENP (Электролетное покрытие никели
> 10000 фунтов на квадратный дюйм: требуется высокая прочность на сплав сплавных или никелевые на основе сплава на основе никеля для обеспечения усталости и прочности
(3) Выберите в соответствии с уровнем температуры
Низкая температура (–60 ° F / –51 ° C): хорошая низкая температурная выносливость, аустенитная нержавеющая сталь или низкотемпературная углеродная сталь (LTCS)
Высокая температура (350 ° F / 177 ° C): сплав с хорошей тепловой стабильностью, такой как Inconel 718

4. Методы улучшения коррозионной стойкости
(1) Обработка поверхности и покрытие
ENP (Электролетное покрытие никеля): химическое покрытие никеля, коррозионная стойкость и износостойкость
HVOF (высокая скорость окси-топлива) вольфрамового карбида распыления: супер жесткий и устойчивый к эрозии
Нитрификация: улучшить поверхностную твердость и коррозионную стойкость
(2) Затвердевание уплотнения поверхности
Сварка по звезду: цементированный карбид на основе кобальта, устойчивый к износу и устойчивый к коррозии
ПТА (ПЛАЗМА ПЕРЕДАЧА) Сварка: высокая прочность на соединение, однородная плотность
(3) Катодная защита
Морские скважины могут использовать жертвенные аноды (цинк, алюминий) или впечатленные системы тока для ингибирования электрохимической коррозии
(4) Структурная оптимизация
Уменьшить мертвые углы и пробелы жидкости, уменьшить коррозию расщелины
Улучшить отделку канала потока, уменьшить отложение частиц

5. Анализ случая
В определенном оффшорном проекте высокого высокого уровня H₂S (> 10%) высокий коэффициент Co₂ (> 15%).
Материал корпуса клапана - insonel 625 (интегральная кость)
Стебель клапана-никелированная AISI 8630 MOD, принимая во внимание как прочность, так и коррозионное сопротивление
Сиденье клапана накладывается карбидом вольфрама для повышения эрозионной устойчивости
Результаты показывают, что клапан работает в течение 5 лет без серьезного сбоя коррозии, что в 3-5 раз больше, чем у традиционной низкопластной стали, а стоимость технического обслуживания снижается более чем на 40%.

6. Заключение и рекомендации
Выбор материала должен основываться на анализе рабочих условий: состав среды, давление и температура, а также характеристики эрозии жидкости необходимы.
Соблюдать международные стандарты, особенно API 6A и NACE MR0175, чтобы обеспечить безопасность.
Комплексные меры коррозионной устойчивости: материалы, обработка поверхности, катодная защита и структурная оптимизация должны быть реализованы скоординированными способами.
Управление жизненным циклом: регулярный осмотр и обслуживание более экономичны и надежны, чем полагаются исключительно на высококачественные материалы.