چاه های گاز ترش - مخازن غنی از سولفید هیدروژن (H2S) - از جمله محیط های تنبیهی در تمام مهندسی مواد هستند. H2S با آب واکنش می دهد و هیدروژن اتمی آزاد می کند که فولاد معمولی را شکننده می کند و باعث ترک خوردن ناگهانی، شکننده و فاجعه بار بدون هشدار می شود. هنگامی که یک چاه H2S بالا، کلرید بالا و pH پایین را به یکباره حمل می کند، تنها آلیاژهای نیکل مقاوم در برابر خوردگی{4}} باقی می مانند. دو نام بر این رژیم غالب است: Inconel 625 (UNS N06625) و Hastelloy C276 (UNS N10276).

هر دو آلیاژ کاملاً تحت NACE MR0175 / ISO 15156 - استاندارد حاکم برای مواد سرویس ترش - واجد شرایط هستند و هر دو برای شدیدترین پوشش که معمولاً به عنوان سطح VII ذکر میشود تأیید شدهاند: محلول-شرایط بازپخت، سختی زیر 35 HRC، حداکثر درجه حرارت 232 درجه (با فشار 450 درجه سانتیگراد بالاتر از حد فارنهایت). بنابراین، اگر هر دو "سازگار" هستند، مهندسان چگونه بین آنها انتخاب می کنند؟
قانون تصمیم گیری در یک جمله: برای شدیدترین چاه های ترش - H2S بسیار بالا (بالاتر از ~1 مگاپاسکال)، کلرید بسیار بالا (بالاتر از ~50000 ppm) و pH پایین (زیر 3.5~) - انتخاب Hastelloy C276، محافظه کارانه تر و جهانی تر را مشخص کنید. برای سرویسهای ترش متوسط-تا-در مواردی که به استحکام مکانیکی بالاتری نیاز است (-فشار بالا سر چاه و اجزای درخت)، Inconel 625 تعادل مهندسی شده بهتری است. هر دو با NACE MR0175 سطح VII مطابقت دارند. تفاوت در حاشیه ایمنی و اموالی است که شما در اولویت قرار می دهید.
سرویس ترش NACE MR0175 "سطح VII" چیست؟
خطر سرویس ترش خوردگی معمولی نیست - ترک خوردگی محیطی است. H2S در آب، هیدروژن اتمی را در سطح فلز تولید می کند. به طور معمول هیدروژن به گاز H2 بی ضرر دوباره ترکیب می شود و فرار می کند. اما یون سولفید به عنوان یک "سم نوترکیبی" عمل می کند و اتم های هیدروژن را روی سطح نگه می دارد تا در فلز پخش شوند. در آنجا در نواحی سخت، آخال ها و نواحی تنش کششی جمع می شوند و مواد را ترد می کنند و باعث ایجاد ترک می شوند. سه حالت شکست نامگذاری شده عبارتند از:
- ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) - شکنندگی هیدروژنی تحت تنش کششی. قاتل شکستگی ناگهانی-شکننده-کلاسیک.
- هیدروژن-ترک ناشی از هیدروژن (HIC) - استرس-تاول مستقل در آخال های داخلی. ترک های داخلی گام به گام را تشکیل می دهد.
- استرس-HIC جهتدار (SOHIC) - تاولهای HIC که تحت تنش به هم متصل میشوند، معمولاً در مناطق تحت تأثیر حرارت جوش-.
- کربن و فولادهای کم آلیاژ{0}} با محدود کردن سختی (کمتر یا مساوی 22 HRC) و کنترل شیمی با اینها مبارزه میکنند. آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی (قسمت 3) در عوض به ترکیب آلیاژ و ریزساختار خود متکی هستند و دارای مجموعه متفاوتی از محدودیتها هستند - به طور عمده شرایط (محلول آنیل شده)، سختی (< 35 HRC), and cold work (< 20%).
معنی "سطح VII" برای آلیاژهای نیکل
سطح VII نشاندهنده شدیدترین پاکت خدماتی است که CRAهای مبتنی بر نیکل- مانند 625 و C276 برای آن واجد شرایط هستند: شرایط بازپخت شده محلول، سختی زیر 35 HRC، کار سرد زیر 20 درصد، حداکثر دمای سرویس 232 درجه (450 درجه فارنهایت)، و بدون محدودیت در غلظت پارتیشن H₂. در عمل به این معنی است که یک اپراتور می تواند هر یک از آلیاژها را برای یک چاه عمیق، داغ و بسیار ترش بدون انجام محاسبات محیطی سفارشی-ترک - مشخص کند، مشروط بر اینکه کنترل های ساخت (بازپخت، کار سرد کم، روش جوش واجد شرایط) رعایت شود.
|
پارامتر NACE MR0175 / ISO 15156 |
Inconel 625 (N06625، درجه 2) |
هَستِلوی C276 (N10276) |
|
قسمت |
قسمت 3 (CRA) |
قسمت 3 (CRA) |
|
وضعیت |
تایید شده، همه مناطق (سطح VII) |
تایید شده، همه مناطق (سطح VII) |
|
شرط لازم |
محلول آنیل شده (درجه 2) |
محلول آنیل شد |
|
حداکثر سختی |
< 35 HRC (typ. 200-240 HB) |
< 35 HRC (typ. 85-95 HRB) |
|
حداکثر کار سرد |
< 20% |
< 20% |
|
حداکثر فشار نسبی H2S |
نامحدود (بدون حد بالایی) |
نامحدود (بدون حد بالایی) |
|
حداکثر دما (ترش) |
232 درجه (450 درجه فارنهایت) |
232 درجه (450 درجه فارنهایت) |
|
حداکثر کلرید (ترش) |
نامحدود (با محدودیت pH) |
نامحدود (بدون محدودیت کلرید مشخص شده) |
|
حداقل pH (ترش) |
>3.5 (برخی شرایط) |
حد پایینی مشخص نشده است |
|
SSC (NACE TM0177) |
عالی (بدون شکست در 720 ساعت) |
عالی (بدون شکست در 720 ساعت) |
|
سوهيک |
خوب تا عالی |
عالی |
|
HIC (NACE TM0284) |
خوب تا عالی |
عالی (CLR معمولا < 1%) |
[منبع] NACE MR0175 / ISO 15156-3 (ویرایش 2020)، جداول آلیاژ پایه نیکل پیوست A. بولتن خدمات ویژه فلزات Inconel 625 Sour; Haynes C276 Sour Service Bulletin.
Inconel 625 و Hastelloy C276 از چه ساخته شده اند؟
هر دو آلیاژ نیکل- غالب هستند (نیکل بیشتر یا مساوی 57-58%)، که دلیل اساسی مقاومت آنها در برابر ترک خوردگی تنش سولفیدی است: ماتریس های نیکل بالاتر از تقریباً 40-45 درصد نیکل از نظر متالورژیکی در برابر خوردگی استرس کلرید مقاوم هستند و در برابر خوردگی هیدروژنی اثری ندارند{5} فولاد مکعب محور بدنه انجام می دهد. فراتر از نیکل، آلیاژ آنها از نظر طراحی متفاوت است:اینکونل 625از 8-10% مولیبدن + 3.15-4.15% نیوبیم برای استحکام و مقاومت در برابر سوراخ شدن استفاده می کند. Hastelloy C276 برای حداکثر مقاومت در برابر خوردگی در محیطهای تهاجمی، از مولیبدن 15-17% تنگستن بسیار بالاتر + 3-4.5% استفاده میکند.

اینکونل 625 یک آلیاژ نیکل-کروم-مولیبدن-نیوبیم است. نیکل بالای آن (بیشتر یا مساوی 58%)، کروم (20-23%)، و مولیبدن (8-10%) مقاومت فوقالعادهای در برابر محیطهای اکسیدکننده و کاهنده آن میدهد، در حالی که نیوبیم بدون عملیات حرارتی محلول جامد-تقویت میکند و از حساسیت جوش جلوگیری میکند. Hastelloy C276 یک آلیاژ نیکل-مولیبدن-کروم- تنگستن با محتوای مولیبدن بسیار بالاتر (15-17٪) به علاوه تنگستن (3-4.5٪) است. کربن بسیار کم (کمتر یا مساوی 0.010٪) و سیلیکون آن را اساساً در برابر حساسیت مصون می کند و ترکیب مولیبدن- تنگستن بالا به آن بالاترین مقاومت حفره ای را در بین آلیاژهای معمولی نیکل می دهد.
|
عنصر |
اینوکل ۶۲۵ (N06625) |
هَستِلوی C276 (N10276) |
تاثیر بر سرویس ترش |
|
نیکل (Ni) |
بزرگتر یا مساوی 58 درصد (موجودی) |
موجودی (~57%) |
ایمنی نسبت به Cl-SCC. بدون H-شدی |
|
کروم (کروم) |
20.0–23.0% |
14.5–16.5% |
مقاومت در برابر اکسیداسیون + حفره |
|
مولیبدن (Mo) |
8.0–10.0% |
15.0–17.0% |
C276 بسیار بالاتر ← مقاومت در حفره/شکاف بهتر |
|
نیوبیوم (Nb) + Ta |
3.15–4.15% |
- |
625: استحکام + تثبیت، بدون PWHT |
|
تنگستن (W) |
- |
3.0–4.5% |
C276: حاشیه اضافی در ترش شدید |
|
آهن (آهن) |
کمتر یا مساوی 5.0٪ |
4.0–7.0% |
برای ثبات کنترل می شود |
|
کربن (C) |
کمتر یا مساوی 0.10٪ |
کمتر یا مساوی 0.010% |
C276 ultra-کم → بدون حساسیت |
|
PREN (تقریبا) |
~45–51 |
~65 |
C276 ~ 30٪ مقاومت حفره ای بالاتر |
مولیبدن و تنگستن عناصری هستند که خوردگی حفرهای و شکافی را در آب نمک ترش{0}}کلرید شکست میدهند. آنها لایه غیرفعال را غنی می کنند و تجزیه آن را کاهش می دهند، بنابراین هرچه محتوای مولیبدن (+ تنگستن) بیشتر باشد، آلیاژ بهتر در برابر خوردگی موضعی در زیر رسوب، در شکاف ها و تحت غلظت کلرید مقاومت می کند. دقیقاً به همین دلیل است که Hastelloy C276 (15-17% مو + 3-4.5% W، PREN ~65) از Inconel 625 (8-10% Mo، PREN ~45-51) در چاه های ترش تهاجمی به کلرید بهتر عمل می کند.
در یک چاه ترش، کلریدها به طور یکنواخت توزیع نمی شوند - آنها در زیر رسوبات، در واشرها، در حلقه لوله ها و هر جا که جریان راکد است، متمرکز می شوند. این غلظت موضعی باعث ایجاد خوردگی حفره ای و شکافی می شود که سپس به محل شروع ترک تبدیل می شود. عدد معادل مقاومت حفرهای آلیاژ (PREN) بهترین پیشبینیکننده این رفتار است: PREN=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N. PREN C276 ~65 به این معنی است که در برابر حمله کلرید تقریباً 30٪ بهتر از 625 ~45-51 مقاومت می کند. در چاه هایی که کلرید تهدید غالب است، این حاشیه تعیین کننده است.
ویژگیهای مکانیکی - جایی که Inconel 625 جلو میرود
Inconel 625 از بین دو آلیاژ در شرایط آنیل شده قوی تر است: حداقل استحکام کششی 827 MPa (120 ksi) و بازده 414 MPa (60 ksi)، در مقابل Hastelloy C276 در کششی 690 MPa (100 ksi) و 310 MPa (45). هر دو شکل پذیری عالی دارند (بیشتر از یا مساوی 30-40٪ کشیدگی). برای اجزای{14}سرچاهی با فشار بالا و درخت کریسمس که قدرت در واحد جرم اهمیت دارد، 625 انتخاب ارجح است.
|
دارایی (آنیل شده) |
اینوکل ۶۲۵ (N06625) |
هَستِلوی C276 (N10276) |
برنده |
|
مقاومت کششی (دقیقه) |
827 مگا پاسکال (120 ksi) |
690 مگاپاسکال (100 ksi) |
625 (قوی تر) |
|
قدرت تسلیم 0.2٪ (دقیقه) |
414 مگا پاسکال (60 ksi) |
310 مگاپاسکال (45 ksi) |
625 (قوی تر) |
|
ازدیاد طول (دقیقه) |
30% |
40% |
C276 (کشش پذیرتر) |
|
سختی (بازپخت) |
کمتر یا مساوی 220 HB (~20-25 HRC) |
کمتر یا مساوی 250 HB (~20-25 HRC) |
برابر (هر دو < 35 HRC) |
|
تراکم |
8.44 گرم بر سانتی متر مکعب |
8.89 گرم بر سانتی متر مکعب |
625 کمی سبک تر |
|
مدول الاستیسیته |
205 گیگا پاسکال |
205 گیگا پاسکال |
برابر |
بالا{0}}دما و رفتار فشار بالا
اینکونل 625 برای چاههای ترش-فشار و دمای بالا (HPHT)، استحکام بالاتری را در دمای بالا حفظ میکند و به طور گسترده برای سختافزار چاه و اجزای سر چاه که بار مکانیکی محرک طراحی است استفاده میشود. Hastelloy C276 ضعیف نیست، اما مزیت آن خوردگی - نه استحکام - است، بنابراین معمولاً در جایی انتخاب میشود که محیط (نه بار) عامل محدودکننده باشد. زمانی که هم قدرت و هم ترشی شدید با هم تطابق داشته باشند، مهندسان اغلب به درجه استحکام بالاتری میرسند (بهعنوان مثال، سن-سخت شده 625 یا Inconel 718) یا از C276 با ضخامت دیواره اضافه استفاده میکنند.
یک قانون کلی مفید از تمرین میدانی: وقتی فشار جزئی H2S از ~1 مگاپاسکال تجاوز می کند، کلرید از ~50000 ppm فراتر می رود و pH به زیر ~3.5 می رسد، حاشیه های برتر SOHIC/HIC C276 آن را به عنوان پیش فرض محافظه کارانه تبدیل می کند. هنگامی که چاه ترش است، اما بارگذاری مکانیکی شدید است (درخت فشار بالا، بستهکنندهها، لولهها)، استحکام بازپخت بالاتر 625 باعث میشود که آن را تکان دهند. هر دو در انطباق سطح VII در 232 درجه (450 درجه فارنهایت) باقی می مانند.
انطباق خدمات ترش - در کنار هم در سطح VII
هر دو آلیاژ تستهای استاندارد صلاحیت خدمات - SSC به ازای NACE TM0177 (بدون خرابی در 720 ساعت) و HIC به ازای NACE TM0284 - را گذراندهاند، اما Hastelloy C276 حاشیه تنگتر را نشان میدهد: ترک HIC آن-بهطور معمول برای نسبت "طول بسیار خوب" (CLgood%) بسیار عالی است (CLgood%) به نسبت" (CLgood%) نسبت به" 625. برای SOHIC، C276 عالی رتبهبندی میشود در حالی که 625 خوب-تا{12}}عالی است. نتیجه عملی: C276 انتخاب مطمئنتری در تهاجمیترین ترکیبهای ترش است. 625 برای سرویسهای متوسط-تا{17}}کاملاً کافی است و در جاهایی که به قدرت نیاز است ترجیح داده میشود.
|
مکانیزم ترک خوردگی |
اینوکل ۶۲۵ (N06625) |
هَستِلوی C276 (N10276) |
لبه |
|
SSC (NACE TM0177، 720 ساعت) |
بدون شکست - عالی |
بدون شکست - عالی |
کراوات |
|
سوهيک |
خوب تا عالی |
عالی |
C276 |
|
HIC (NACE TM0284، CLR) |
خوب تا عالی (CLR بالاتر) |
عالی (CLR < 1%) |
C276 |
|
کلرید SCC |
ایمنی (ماتریس نیکل) |
ایمنی (ماتریس نیکل) |
کراوات |
|
تردی هیدروژنی |
مقاوم |
در ترش شدید مقاومت بیشتری دارد |
C276 (حاشیه ای) |
شرایط مواد مورد نیاز و کنترل های ساخت
انطباق سطح VII برای هر دو آلیاژ به نظم ساخت بستگی دارد، نه فقط شیمی. هر دو باید در شرایط بازپختی محلول، با سختی زیر 35 HRC و کار سرد زیر 20٪ عرضه شوند. هر دو جوش بدون- عملیات حرارتی پس از جوش برای مقاومت SSC - از ERNiCrMo-3 برای 625 و ERNiCrMo-4 برای C276 استفاده میکنند. یک نکته مهم پردازش: Hastelloy C276 باید پس از بازپخت محلول در آب{14}}خنک شود (نه با هوا-خنک شود)، یا مواد بین فلزی مضر فاز μ و فاز P رسوب کنند و مقاومت به خوردگی را کاهش دهند.
|
کنترل ساخت |
اینکونل 625 |
هاستلوی C276 |
یادداشت ها |
|
شرط لازم |
محلول آنیل شده (درجه 2) |
محلول آنیل شد |
هر دو |
|
عملیات حرارتی جوش- را ارسال کنید |
لازم نیست |
لازم نیست |
C/Si پایین از ایجاد حساسیت جلوگیری می کند |
|
پرکننده جوش |
ERNiCrMo-3 (AWS A5.14) |
ERNiCrMo-4 (AWS A5.14) |
مطابقت با شیمی پایه |
|
حل کردن آنیل |
کوئنچ آب یا خنک شدن هوا |
خاموش کردن آب اجباری است |
C276 هوا{1}}خنک → فاز μ/P |
|
تایید سختی |
کمتر یا مساوی 35 HRC |
کمتر یا مساوی 35 HRC (برخی از مشخصات 40) |
بررسی سختی MTC + |
|
محدودیت کار سرد |
< 20% |
< 20% |
بالاتر → خطر سختی/SSC |
|
تایید PMI |
XRF Ni/Cr/Mo/Nb را تأیید می کند |
XRF Ni/Cr/Mo/W را تأیید می کند |
EN 10204 3.1/3.2 MTC |
مقاومت در برابر خوردگی در چاه های ترش - خواندن محیط
خورندگی چاه ترش ترکیبی از فشار جزئی H2S، غلظت کلرید و pH - است که هیچ مقدار واحدی ندارد. هر دو 625 و C276 برای H2S و کلرید نامحدود واجد شرایط هستند، اما C276 محدودیت pH کمتری را اعمال نمی کند در حالی که 625 حداقل pH معمولی > 3.5 را در برخی شرایط دارد. با کاهش pH و افزایش کلرید، مقاومت برتر C276 در حفره شدن (PREN ~ 65) به آن حاشیه ایمنی رو به رشد بیش از 625 (PREN ~45-51) می دهد. هنگامی که محیط صرفاً "ترش اما معتدل" است، هر یک از آلیاژها کار می کند. وقتی "ترش و بی رحمانه" است، C276 انتخاب محافظه کارانه است.
ترش را مانند یک دستگاه خورنده سه صفحهای در نظر بگیرید: H2S را افزایش دهید، کلرید را افزایش دهید، PH را کاهش دهید و تقاضا برای آلیاژ با هم افزایش مییابد. SSC در درجه اول توسط H2S و تنش کششی هدایت می شود. خوردگی حفره ای و شکافی توسط کلرید و pH پایین ایجاد می شود. HIC/SOHIC توسط شارژ هیدروژنی که H2S تولید می کند هدایت می شوند. آلیاژهای نیکل در برابر هر سه مورد مقاومت دارند، اما حاشیه در برابر محور کلرید/pH توسط مولیبدن - تنظیم میشود و C276 به سادگی دارای مقدار بیشتری از آن است.
گاز اسیدی و شرایط کاهشی
Hastelloy C276 زمانی که محیط ترش حاوی اسیدهای احیاکننده قوی - به ویژه اسید هیدروکلریک (HCl) باشد، انتخاب برتر است که می تواند در واحدهای حذف گازهای اسیدی و تحریک اسید وجود داشته باشد. C276 در سراسر محدوده غلظت کامل تا 400 درجه، که در آن 625 فقط حاشیه ای است، در برابر HCl مقاومت می کند. اگر چاه یا کارخانه گاز مربوطه HCl یا اسیدهای آلی تهاجمی را ببیند، C276 ماده انتخابی است. اگر نگرانی صرفاً H2S + کلرید باشد، 625 اغلب کافی و قوی تر است.
این همان منطقی است که در خانواده آلیاژ- نیکل مشاهده می شود: C276 آلیاژ "خوردگی-حداکثر" است، آلیاژ 625 "استحکام-به علاوه-خوردگی" است. بنابراین، انتخاب بین آنها برای سرویس ترش یک سؤال است که کدام محور - شدت خوردگی یا مقاومت مکانیکی - محدودیت الزام آور در طراحی است.
راهنمای برنامه - انتخاب بین 625 و C276
|
خوب / وضعیت جزء |
سطح H2S |
کلرید |
نیاز به قدرت |
آلیاژ توصیه شده |
دلیل |
|
سرچاه/درخت فشار{{0}بالا |
متوسط |
متوسط |
بالا |
اینکونل 625 |
استحکام آنیل بالاتر |
|
سخت افزار Downhole، بسته بندی |
متوسط |
متوسط |
بالا |
اینکونل 625 |
قدرت + اوکی ترش |
|
ترش شدید، HCl وجود دارد |
High (>1 مگاپاسکال) |
High (>50 هزار پی پی ام) |
حالت کم- |
هاستلوی C276 |
HCl + ترش شدید |
|
گاز ترش با pH < 3.5 |
بالا |
بالا |
هر |
هاستلوی C276 |
فاقد کف pH؛ بهترین حاشیه |
|
HPHT عمیق ترش می کند |
خیلی بالا |
خیلی بالا |
بالا |
تریم بدنه C276 + 625* |
خوردگی + تقسیم قدرت |
|
خطوط جریان، جداکننده |
متوسط-بالا |
متوسط |
متوسط |
هر دو |
625 در صورت استحکام، C276 در صورت حداکثر خوردگی |
|
واحد حذف گاز اسیدی |
بالا |
متوسط |
کم |
هاستلوی C276 |
اسیدهای کاهنده قوی |
|
لوله ناف / ابزار |
متوسط |
بالا (آب دریا) |
کم |
اینکونل 625 |
Immune Cl-SCC، قوی |
* یک هیبرید معمولی: C276 برای بدنه حساس در برابر خوردگی، 625 (یا سن-سخت شده 625/718) برای تریم- با استحکام بالا.
پنج قانون برای انتخاب 625 در مقابل C276 در سرویس ترش
- قانون 1آیا چاه به شدت ترش است (H2S>~1MPa، Cl->~50000ppm، pH <~3.5)؟ - اگر بله، Hastelloy C276 را مشخص کنید. حاشیه های HIC/SOHIC تنگ تر است و کف pH ندارد. این پیش فرض محافظه کارانه برای بدترین چاه ها است.
- قانون 2آیا مقاومت مکانیکی محدودیت اتصال است (-سرچاه فشار بالا، درخت، بستهکنندهها، لولهها)؟ - اگر بله، Inconel 625 را انتخاب کنید. کشش آنیل شده بالاتر (827 در مقابل 690 مگاپاسکال) و بازده (414 در مقابل 310 مگاپاسکال) حاشیه بیشتری در واحد جرم میدهد و مطابق با سطح VII باقی میماند.
- قانون 3آیا محیط حاوی اسیدهای احیا کننده قوی (HCl، مواد آلی مهاجم) است؟ - اگر بله، Hastelloy C276 را انتخاب کنید. C276 در برابر HCl تقریباً در تمام محدوده مقاومت می کند. 625 فقط در HCl غلیظ حاشیه ای است.
- قانون 4آیا حفره/شکاف کلرید تهدید غالب (آب نمک راکد، رسوبات، حلقوی) است؟ - اگر بله، C276 (PREN ~65 در مقابل ~45-51) را برای حاشیه ایمنی بیشتر در برابر خوردگی موضعی استفاده کنید.
- قانون 5آیا این سرویس ترش متوسط و بدون استحکام یا اسید شدید است؟ - هر کدام از آلیاژها واجد شرایط هستند. 625 را به دلیل استحکام و هزینه کمی کمتر یا C276 را انتخاب کنید که حداکثر حاشیه خوردگی مورد نظر است. هر دو باید محلول-آنیل شوند، < 35 HRC، < 20% کار سرد.
هزینه و در دسترس بودن
Hastelloy C276 معمولاً نسبت به Inconel 625 قیمتی تقریباً 10-25% دارد که ناشی از محتوای مولیبدن بالاتر (15{8}}17% در مقابل 8-10%) و تنگستن (3-4.5%) - هر دو عنصر آلیاژی گران است. با این حال، این حق بیمه زمانی توجیه می شود که از خرابی ترک خوردگی محیطی در چاه ترش شدید جلوگیری کند، جایی که یک خرابی می تواند میلیون ها هزینه خرابی، جایگزینی و قرار گرفتن در معرض ایمنی را داشته باشد. برای سرویسهای ترش متوسط که در آن 625 کافی است، 625 کمهزینه انتخابی اقتصادی و کاملاً سازگار است.
همانطور که با منطق 316L/317L، اقتصاد مربوط به هزینه کل مالکیت است، نه قیمت خرید به ازای هر کیلوگرم. تکمیل C276 که هزینه آن 20٪ بیشتر از تکمیل 625 است، بیمه ارزانی در برابر خرابی ترش{6}}فاجعه بار گاز است. برعکس، بیش از-تعیین C276 در چاهی که در آن 625 به اندازه کافی بود، بودجه ممتاز را بدون مزیت اضافی خرج میکند. روش منضبط این است که 625 را برای سرویس ترش{13}}استحکامی و C276 برای سرویس ترش شدید ناشی از خوردگی{15}} رزرو کنید.
|
عامل هزینه |
اینکونل 625 |
هاستلوی C276 |
برنده |
|
هزینه آلیاژ پایه |
پایه (حق بیمه متوسط) |
~ 10-25٪ بالاتر |
625 (ارزان تر) |
|
سرویس ترش متوسط |
کاملا مطابقت دارد |
سازگار، بیش از-مشخص شده است |
625 (مقدار) |
|
سرویس ترش شدید |
کافی است |
پیش فرض محافظه کارانه |
C276 (ایمنی) |
|
HCl / اسید احیا کننده قوی |
حاشیه ای |
بهترین-در-کلاس |
C276 (فقط گزینه) |
|
اجزای{0}}با قدرت بالا |
ترجیح داده شده است |
قابل قبول |
625 (قدرت) |
|
از هزینه شکست جلوگیری شد |
بالا |
بالاترین حاشیه |
C276 (حاشیه) |
در دسترس بودن
هر دو آلیاژ به خوبی-تولید شده در آسیاب{1}}آلیاژهای نیکل با در دسترس بودن گسترده در همه اشکال محصول (ورق، صفحه، میله، لوله، لوله، اتصالات، فلنج، آهنگر) از آسیاب های تخصصی بزرگ هستند. اینکونل 625 به دلیل استحکام در سختافزارهای نفت و گاز (تریم سر چاه، قسمتهای پایین چاه) تا حدودی رایجتر است، در حالی که Hastelloy C276 استاندارد برای شدیدترین محیطهای ترش و شیمیایی است. انتظار می رود هر دو با بیانیه های انطباق با EN 10204 3.1/3.2 MTC و NACE MR0175 / ISO 15156 در دسترس باشند.
سوالات متداول
س: آیا Inconel 625 و Hastelloy C276 هر دو NACE MR0175 برای خدمات ترش سازگار هستند؟
ج: بله. هر دو در NACE MR0175 / ISO 15156 قسمت 3 بهعنوان آلیاژهای قابل قبول مقاوم در برابر خوردگی برای سرویسهای ترش فهرست شدهاند، از جمله سختترین (سطح VII) پاکت: محلول- آنیل شده، سختی زیر 35 HRC، حداکثر 232 درجه (450 درجه درجه فارنهایت محدود یا بدون پارگی درجه فارنهایت). هر دو نیاز به کار سرد زیر 20٪ دارند. آنها از نظر حاشیه ایمنی و اینکه کدام ویژگی - خوردگی (C276) در مقابل استحکام (625) اولویت دارند، متفاوت هستند.
س: برای چاه های شدید گاز ترش کدام بهتر است؟
پاسخ: Hastelloy C276 انتخاب محافظهکارانهتر و جهانیتر برای شدیدترین چاههای ترش - H2S بسیار بالا (بالاتر از ~1 مگاپاسکال)، کلرید بسیار بالا (بالاتر از ~50000 ppm) و pH پایین (زیر 3.5~) است. مقاومت حفرهای بالاتری دارد (PREN ~65 در مقابل ~45{12}}51)، حساسیت HIC پایینتری (CLR معمولاً کمتر از 1%)، و حداقل pH محدودیت ندارد. اینکونل 625 در مواردی که به استحکام مکانیکی بالاتری نیاز است، مانند سر چاه فشار بالا و اجزای درخت کریسمس ترجیح داده میشود.
س: حداکثر دما برای سرویس ترش NACE MR0175 برای این آلیاژها چقدر است؟
پاسخ: هر دو Inconel 625 و Hastelloy C276 برای سرویس ترش NACE MR0175 تا دمای 232 درجه (450 درجه فارنهایت) در شرایط{5}}محلول آنیل شده واجد شرایط هستند. بالاتر از این دما، محدودیتهای استاندارد ترک خوردگی محیطی برای این آلیاژها دیگر اعمال نمیشود، و{7}}مواد واجد شرایط دمای بالاتر یا شرایط پروژه خاص مورد نیاز است.
س: چه محدودیت سختی برای این آلیاژها در سرویس ترش NACE MR0175 اعمال می شود؟
پاسخ: هر دو باید در شرایط بازپختی محلول با سختی زیر 35 HRC باشند (برخی از مشخصات تا 40 HRC برای C276 ذکر شده است). محلول{5}}625 آنیل شده معمولاً 200-240 HB و C{8}} HRB را اندازهگیری میکند، که هر دو در حد مجاز هستند. برای جلوگیری از افزایش سختی و ایجاد تنش پسماند که مقاومت SSC را به خطر می اندازد، کار سرد باید زیر 20% باقی بماند.
س: آیا می توان Inconel 625 و Hastelloy C276 را در سرویس ترش جوش داد؟
پاسخ: بله، هر دو برای خدمات ترش بدون عملیات حرارتی پس از جوش برای مقاومت SSC قابل جوش هستند. از پرکننده ERNiCrMo-3 (AWS A5.14) برای Inconel 625 و ERNiCrMo-4 برای Hastelloy C276 استفاده کنید. هر دو کربن بسیار کم دارند، بنابراین ناحیه جوش و حرارت{11}دربرابر خوردگی مقاوم میماند. توجه داشته باشید که Hastelloy C276 باید پس از آنیل کردن محلول در آب کوئنچ شود. خنک کننده هوا می تواند فازهای بین فلزی مضر را رسوب دهد.
س: آیا Inconel 625 یا Hastelloy C276 برای سرویس آب دریا و ترش بهتر است؟
پاسخ: هر دو در آب دریا عالی هستند (هر دو به لطف ماتریس های نیکلی خود در برابر خوردگی تنش کلریدی ایمن هستند)، اما Hastelloy C276 مقاومت حفره ای بالاتری دارد (PREN ~65 در مقابل ~45{3}}51)، که به آن حاشیه بیشتری در راکد و مستعد شکاف با آب دریا می دهد. اینکونل 625 بیشتر برای بند ناف و لوله ابزار که در آن استحکام و شکل پذیری اهمیت دارد استفاده می شود. برای ترکیب آب دریا + ترش (به عنوان مثال، مزارع ترش دریایی)، C276 انتخاب شدیدتر ایمن تر است.
س: چگونه تأیید کنم که NACE-۶۲۵ یا C276 سازگار است؟
پاسخ: گزارش آزمایش مواد (MTC، EN 10204 3.1 یا 3.2) را بررسی کنید: باید مطابق با NACE MR0175 / ISO 15156 قسمت 3 باشد، نام UNS (N06625 یا N10276) را فهرست کند، ترکیب شیمیایی، سختی و حرارت{7} را نشان دهد{7}وضعیت درمان ایده آل شامل آزمون مرجع SSC و SSC. تأیید با PMI (XRF) در هنگام تحویل - هر دو آلیاژ نیکل بالا و مولیبدن/تنگستن به آسانی توسط XRF تأیید می شوند. یک بیانیه انطباق NACE از تامین کننده درخواست کنید.
س: آیا می توانم از 625 سرد-کار شده یا قدیمی-در سرویس ترش سطح VII استفاده کنم؟
ج: بدون صلاحیت نیست. NACE MR0175 سطح VII به کار سرد زیر 20 درصد و محلول{3}}شرایط بازپخت شده (درجه 2) برای 625 نیاز دارد. سن-سخت شده یا به شدت سرد-625 کار شده، سختی را بالاتر از حد 35 HRC افزایش میدهد و باعث افزایش استرس باقیمانده میشود. اگر در سرویس شدید ترش به استحکام بالاتری نیاز است، از محلول-625 آنیل شده با ضخامت دیواره اضافه شده استفاده کنید یا از آلیاژ سخت شده برای یک محیط خاص (مثلاً Inconel 718 واجد شرایط برای محیط خاص)-با ضخامت دیواره افزوده شده استفاده کنید، نه سرد-625.

