API 6A medžiagų klasės: kaip nikelio lydiniai atitinka HH-NL reikalavimus

Kodėl API 6A medžiagų klasės yra svarbios naftos ir dujų įrangai

API 6A medžiagų klasės (nuo AA iki HH) apibrėžia temperatūros-aplinką ir reikalingą medžiagų grupę šulinio galvutės ir Kalėdų eglutės įrangai. HH klasė yra aukščiausias įvertinimas, reikalaujantis nikelio{3}}korozijai{4}}atsparių lydinių (CRA), pvz.Inconel 625ir Hastelloy C276, kad atlaikytų agresyviausias rūgščių dujų sąlygas, įskaitant didelę H₂S koncentraciją, iki 180 laipsnių aukštesnę temperatūrą ir didelį chlorido kiekį. Priesagos „L“ (žema temperatūra, iki –46 laipsnių) ir „N“ (normalizuotos) dar labiau apibrėžia veikimo voką. Nurodykite teisingą medžiagų klasę neprivaloma - tai yra saugos-kritinis inžinerijos ir reguliavimo reikalavimas.

Rūgščių dujų ir aukšto slėgio{0}}naftos telkiniuose dėl vienos netinkamos medžiagos parinkimo gali įvykti katastrofiškas įrangos gedimas: įtrūkimai dėl sulfido įtempių (SSC), įtempių korozijos įtrūkimai (SCC), duobių arba vandenilio sukeltas įtrūkimas (HIC) gali sukelti šulinių prapūtimą, aplinkos išsiliejimą ir žmonių gyvybę. API 6A (ISO 10423) suteikia galutinę šulinio galvutės įrangos specifikacijos sistemą, o jos medžiagų klasių sistema yra pagrindinis įrankis medžiagų pajėgumui suderinti su aptarnavimo aplinka.

[Šaltinis] API specifikacija 6A, 21-asis leidimas (2018 m.), „Šulinių ir Kalėdų eglučių įrangos specifikacija“, F priedas - Medžiagų reikalavimai.

Kas yra API 6A medžiagų klasės ir ką jos apima?

API 6A apibrėžia septynias medžiagų klases - AA, BB, CC, DD, EE, FF ir HH -, sugrupuotas nuo mažiausio iki aukščiausio atsparumo korozijai ir temperatūros įvertinimo. AA–FF klasės yra pagrįstos anglies ir{4}}mažai legiruoto plieno pagrindu, o chemijos, kietumo ir terminio apdorojimo reikalavimai palaipsniui griežtinami. HH klasė skirta tik nikelio -korozijai{7}}atspariems lydiniams (CRA) ir atitinka griežčiausias eksploatavimo sąlygas. Priesaga „L“ (kaip „DD-L“, „EE-L“, „FF-L“, „HH-L“) reiškia žemos{13}}temperatūros tarnavimą iki –46 laipsnių (–51 laipsnio F).

[Šaltinis] API 6A, 21-asis leidimas, F priedas, F lentelė.1 - Medžiagų klasės ir aptarnavimo sąlygos. Temperatūros normos pagal F priedą; faktinės ribos priklauso nuo konkrečios PSL ir medžiagų grupės.

Kaip veikia temperatūros{0}}aplinkos matrica

Medžiagos klasė parenkama derinant aptarnavimo sąlygas su klasės reikalavimais. Du pagrindiniai kintamieji yra šie:

• Temperatūra:Temperatūra: aplinkos sąlygos ir skysčio temperatūra šulinio galvutėje
• Aplinka:H₂S koncentracija (dalinis slėgis), CO₂ koncentracija ir chlorido (Cl⁻) kiekis

Kylant temperatūrai arba didėjant H2S/CO₂ koncentracijai, reikalinga medžiagų klasė pakyla nuo AA iki HH. Kai temperatūra viršija 121 laipsnį (250 laipsnių F), tinka tik EE, EE-L, FF, FF-L, HH ir HH-L. Agresyviausioms rūgščių dujų aplinkoms -, ypač toms, kuriose yra daug chlorido ir aukštesnė nei 150 laipsnių temperatūra - HH klasės nikelio lydiniai yra vienintelis techniškai tinkamas pasirinkimas.

[Šaltinis] API 6A, 21-asis leidimas, F priedas, F punktas.2 - Paslaugų sąlygų apribojimai medžiagų klasėms.

Kas daro rūgščių dujų aplinką tokia agresyvia?

Vandenilio sulfidas (H₂S) ištirpsta pagamintame vandenyje, sudarydamas silpną rūgštį, kuri disocijuoja į H⁺ ir HS⁻ jonus. H⁺ atomai difunduoja į plieno groteles, rekombinuojasi kaip H₂ dujos esant vidiniams defektams ir sukuria didžiulį vidinį slėgį, kuris sukelia vandenilio -sukeliamą krekingą (HIC) ir sulfido įtempių krekingą (SSC). CO₂ ištirpsta ir susidaro anglies rūgštis (H2CO3), kuri agresyviai puola plieną, sukeldama vienodą plonėjimą, duobėtą ir galvaninę koroziją suvirinimo siūlėse. Nikelio lydiniai yra atsparūs šiems mechanizmams, nes jų didelis Ni kiekis (didesnis arba lygus 58%) yra atsparus SSC, o didelis Cr / Mo / W kiekis pasyvina paviršių nuo rūgšties poveikio.

[Šaltinis] NACE MR0175 / ISO 15156-1:2020, 4 - skirsnis Gedimų mechanizmai aplinkoje, kurioje yra H₂S. Haynes International, "Korozija naftos ir dujų gamyboje".

Kokia yra H₂S riba, kai reikia HH klasės?

Nėra vienos H₂S slenksčio, kuris visuotinai suaktyvintų HH klasę. Medžiagos klasė nustatoma pagal bendrą H₂S dalinio slėgio, CO₂ dalinio slėgio, chlorido koncentracijos, temperatūros ir in -situ pH - poveikį, kaip apibrėžta NACE MR0175 / ISO 15156-3. Paprastai HH klasės nikelio lydiniai nurodomi, kai: (1) H₂S dalinis slėgis viršija FF klasės medžiagų ribas, (2) temperatūra viršija 150 laipsnių rūgštaus naudojimo metu, (3) chlorido koncentracija viršija 50 000 ppm rūgščioje aplinkoje arba (4) aplinkoje yra elementinės sieros (kurios SSC greitis net žemas).

API 6A nepateikia tiesioginės paieškos lentelės nuo H₂S% iki medžiagų klasės. Vietoj to inžinieriai naudoja ISO 15156-3 A priedo metodiką, kuri aplinkos sunkumo diagramoje nubraižo H₂S dalinio slėgio, CO₂ dalinio slėgio, chlorido koncentracijos ir in situ pH derinį. Šioje lentelėje pateikiamos apytikslės paslaugų sąlygos, paprastai susijusios su HH klase.

[Šaltinis] NACE MR0175 / ISO 15156-3:2020, A priedas – Aplinkos pavojingumo ribos. API 6A, 21-asis leidimas, F priedas.

Ko tiksliai reikalauja API 6A HH klasės medžiagoms?

Medžiagų grupės ir lydinio reikalavimai

API 6A klasė HH įpareigoja nikelio -korozijai{2}}atsparius lydinius (CRA) kaip pagrindinę medžiagų grupę. Plačiausiai priimti ir sandėliuojami lydiniai yra Inconel 625 (UNS N06625 / W.Nr. 2.4856) irHastelloy C276(UNS N10276 / W.Nr. 2.4819). Abu lydiniai turi atitikti atitinkamas ASTM gaminio specifikacijas (ASTM B564 – kaltiniai, B443 – plokštės/lakštai, B622 – besiūliai vamzdžiai, B574 – strypai) ir turi būti tinkami naudoti pagal NACE MR0175 / ISO 15156-3. Anglies ir{11}}mažai legiruoto plieno naudojimas HH klasės komponentams yra griežtai draudžiamas.

[Šaltinis] ASTM B443-22 (Inconel 625 plokštė / lakštas), B564-22 (nikelio lydinio kaltiniai), B574-22 (nikelio lydinio strypai), B622-22 (besiūliai vamzdžiai); NACE MR0175 / ISO 15156-3:2020.

Temperatūros įvertinimai: HH vs HH-L

HH klasė: standartinis temperatūros įvertinimas nuo –29 laipsnių iki +180 laipsnių (didžiausias API 6A įvertinimas).

HH-L klasė: išplėstinis žemos-temperatūros įvertinimas nuo –46 laipsnių iki +180 laipsnių, reikalingas Arkties ir jūros povandeniniams tikslams, kai aplinkos temperatūra nukrenta žemiau –29 laipsnių. „L“ priesaga nustato papildomus smūginio bandymo reikalavimus (Charpy V-įpjova ties –46 laipsniais, mažiausiai 54 J skersai) ir gali prireikti specialaus terminio apdorojimo, kad būtų pasiektas reikiamas kietumas esant kriogeninei temperatūrai, išlaikant atsparumą korozijai viršutinėje diapazono dalyje.

[Šaltinis] API 6A, 21-asis leidimas, F priedas, F punktas.4 - Žemos-temperatūros paslaugų įvertinimai.

Kurie nikelio lydiniai atitinka API 6A klasės HH reikalavimus?

Inconel 625 vs Hastelloy C-276: kurį turėtumėte pasirinkti?

Tiek Inconel 625 (UNS N06625), tiek Hastelloy C-276 (UNS N10276) atitinka API 6A klasės HH reikalavimus ir atitinka NACE MR0175 / ISO 15156-3. „Inconel 625“ yra numatytasis pasirinkimas daugeliui API 6A šulinių ir Kalėdų eglučių programų dėl savo puikios gamybos, nusistovėjusių rezultatų ir puikaus stiprumo aukštoje temperatūroje (iki 980 laipsnių).

Hastelloy C276 yra pageidautina, kai aplinkoje yra koncentruotos druskos rūgšties (HCl), daug chlorido aukštesnėje temperatūroje arba elementinės sieros - sąlygomis, kai Inconel 625 molibdeno kiekis (8–10 %) yra nepakankamas, o C-276 didesnis Mo+W (iki 19 %). JN Alloy turi abu lydinius ir gali tiekti visus API 6A atitinkančius kaltinius, vamzdžius ir jungiamąsias detales.

[Šaltinis] Haynes International Inconel 625 duomenų lapas; Haynes International Hastelloy C-276 duomenų lapas; Special Metals Corporation techniniai duomenys. PREN apskaičiuotas pagal NACE TM0177 / ASTM G48 metodiką.

Kodėl nikelio kiekis, viršijantis 58 %, yra labai svarbus rūgščiosioms dujoms

Nikelio kiekis didesnis nei arba lygus 58 % (Inconel 625) ir didesnis arba lygus 57 % (Hastelloy C-276) nėra atsitiktinis -, tai yra jų SSC atsparumo struktūrinis pagrindas. Austenitiniuose nikelio lydiniuose FCC (į veidą orientuota kubinė) kristalų struktūra turi daug mažesnę vandenilio difuziją nei BCC anglies plienas, o tai reiškia, kad mažiau vandenilio atomų gali prasiskverbti pro gardelę. Be to, nikelis aktyviai rekombinuoja besiformuojantį vandenilį paviršiuje, kol jis gali pasklisti į vidų. Anglinis plienas (Ni < 0,5 %) ir net standartinis austenitinis nerūdijantis plienas (Ni 8–12 %) negali užtikrinti šios apsaugos, todėl geriausiu atveju jie yra DD arba FF klasės.

Kaip PSL 1, PSL 2 ir PSL 3 veikia medžiagų reikalavimus?

PSL (produkto specifikacijos lygis) apibrėžia dokumentacijos, tikrinimo, testavimo ir atsekamumo reikalavimus -, o ne pačią medžiagą. HH klasė taikoma nepriklausomai nuo PSL; tačiau PSL 3 (privalomas rūgščioms paslaugoms pagal API 6A) nustato papildomus medžiagų tikrinimo reikalavimus, kurie tiesiogiai įtakoja tai, kaip nurodote ir priimate nikelio lydinio komponentus. HH klasės rūgščių paslaugų atveju PSL 3 iš tikrųjų reikalauja dauguma operatorių ir reguliavimo institucijų visame pasaulyje.

[Šaltinis] API 6A, 21-asis leidimas, 7 - punktas. PSL tikrinimo ir tyrimo reikalavimai. NACE TM0177-2016 - SSC metalų bandymai.

Kaip nurodyti API 6A klasės HH medžiagas: pirkimų kontrolinis sąrašas

[Šaltinis] API 6A, 21-asis leidimas, F priedas ir 7 punktas; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2020; EN 10204:2004 Metalo gaminiai. Patikrinimo dokumentų tipai.

Kaip patikrinti HH klasės medžiagą gavus

Gavę medžiagą, prieš išleisdami į dirbtuves, visada atlikite šiuos patikrinimo veiksmus:

1 - veiksmas PMI:Teigiamas medžiagos identifikavimas (PMI): naudokite rankinį XRF analizatorių, kad patikrintumėte Ni, Cr, Mo ir W kiekį pagal C-276 arba 625 specifikacijų diapazoną.

2 - veiksmas MTC peržiūra:MTC (malūno bandymo sertifikatas): patikrinkite šilumos skaičių, cheminę analizę, mechanines savybes (tempimą, išeigą, pailgėjimą, kietumą) ir terminio apdorojimo būklę.

3 - veiksmas Poveikio testas:Charpy smūgio bandymo ataskaita: patvirtinkite, kad smūgio energija atitinka 54 J (skersinė) esant reikiamai temperatūrai (RT – HH, –46 laipsniai – HH-L).

4 - veiksmas Sour Service Kokybė:NACE MR0175 / ISO 15156-3 Sertifikatas: Patvirtinkite medžiagos tiekėjo kvalifikacijos dokumentus.

5 - veiksmas Vaizdas ir matmenys:Vizuali apžiūra: patikrinkite, ar nėra paviršiaus defektų, netinkamų{0}}apdirbtų matmenų ir teisingų žymėjimų.

6 - veiksmas NDE:ultragarsinis bandymas (UT) arba magnetinių dalelių patikrinimas (MPI) kritinėse siūlėse

Kur naftos ir dujų pramonėje naudojama HH klasės nikelio lydinio įranga?

Tipinės API 6A klasės HH įrangos taikymas

API 6A klasės HH nikelio lydinio įranga skirta reikliausiam požeminiam ir paviršiniam naudojimui, kai anglies ir mažai legiruoto plieno sugenda per kelis mėnesius. Pagrindinės taikymo sritys apima gilius rūgščių dujų gręžinius, aukšto{3}}slėgio aukšto-temperatūros (HPHT) rezervuarus, jūrines platformas su dideliu-chlorido pagamintu vandeniu ir terminius EOR (patobulinto naftos atgavimo) projektus su karšto sūrymo įpurškimu.

[Šaltinis] Sudaryta pagal operatoriaus projekto specifikacijas; Haynes International naftos ir dujų taikymo nuorodos; NACE tarptautinis leidinys 34100 - H₂S lauko patirties apžvalga.

Dažnai užduodami klausimai

Ne. API 6A klasė HH aiškiai reikalauja nikelio{2}}pagrįstų CRA medžiagų. Nors 316L nerūdijantis plienas (UNS S31603) turi gerą atsparumą korozijai daugelyje aplinkų, jame esantis nikelio kiekis (10–14 %) yra nepakankamas, kad būtų užtikrintas atsparumas sulfido įtempiams įtrūkimams naudojant H₂S{8}}. Jo maždaug 24 PREN yra daug mažesnis už slenkstį, reikalingą esant stipriai rūgščių dujų aplinkai. HH klasei priimtini tik lydiniai, atitinkantys nikelio kiekį ir PREN reikalavimus Inconel 625 (UNS N06625) arba Hastelloy C-276 (UNS N10276) ir atitinkantys NACE MR0175 / ISO 15156-3 - reikalavimus.

2 klausimas: kuo skiriasi FF ir HH klasės?

Tiek FF, tiek HH temperatūros diapazonas yra toks pat (nuo –29 laipsnių iki +180 laipsnio), tačiau juose naudojamos iš esmės skirtingos medžiagos. FF klasėje naudojamas anglinis ir mažai legiruotasis plienas (iki 13Cr martensitinis nerūdijantis plienas), atitinkantis NACE MR0175 / ISO 15156-3 reikalavimus, kurių kietumas ribojamas iki 22 HRC arba lygus 22 HRC, siekiant sumažinti SSC jautrumą. HH klasėje naudojama nikelio{13}}pagrindo CRA (Inconel 625 arba Hastelloy C-276), kuri iš prigimties yra atspari SSC, nepaisant kietumo. HH pasirenkamas, kai FF klasės medžiagos negali atitikti eksploatacinės aplinkos korozijos greičio, duobėjimo ar temperatūros reikalavimų.

3 klausimas: kada nurodoma HH-L klasė, o ne HH klasė?

HH-L klasė nurodoma, kai minimali darbo temperatūra nukrenta žemiau –29 laipsnių (–20 laipsnių F). Tai atsitinka Arkties sausumos dujų telkiniuose ir jūros povandeninių šulinių sistemose, kur aplinkos jūros vandens temperatūra gali nukristi iki –46 laipsnių ar žemiau. L-priesagai reikia atlikti papildomą Charpy V-smūgio bandymą esant –46 laipsniams (mažiausiai 54 J skersai), kad būtų parodyta, jog nikelio lydinys išlaiko tinkamą kietumą esant kriogeninei temperatūrai, netapdamas trapus. Viršutinė temperatūros riba (+180 laipsnis) išlieka tokia pati kaip standartinė HH klasė.

4 klausimas: ar HH klasei reikalingas po{1}}suvirinimo terminis apdorojimas (PWHT)?

Daugeliu atvejų NE. Tiek Inconel 625, tiek Hastelloy C-276 naudojami kaip-suvirinti arba atkaitinti tirpalu- API 6A šulinio galvutėms. Itin mažas anglies ir silicio kiekis apsaugo nuo karbido nusodinimo suvirinimo karščio paveiktoje zonoje (HAZ), todėl nereikia atkaitinti po-suvirinimo tirpalo. Tačiau sunkiausiems darbams (koncentruota HCl, elementinė siera arba aukštesnė nei 150 laipsnių temperatūra sūryme) rekomenduojamas tirpalo atkaitinimas 1093–1171 laipsniu, o po to greitas gesinimas vandeniu, kad būtų atkurtas didžiausias atsparumas korozijai. Reikėtų vengti PWHT (terminio apdorojimo po suvirinimo žemesnėje temperatūroje), nes jis nepagerina ir gali pabloginti šių lydinių atsparumą korozijai.

5 klausimas: koks yra tipiškas API 6A klasės HH Inconel 625 šulinio galvutės komponentų pristatymo laikas?

API 6A klasės HH Inconel 625 kaltiniams šulinių korpusams ir gaubtams nuo užsakymo patvirtinimo iki pristatymo paprastai prireikia 16–26 savaičių, nes dauguma jų gaminami specializuotose liejyklose ir kalvės dirbtuvėse, turinčiose API 6A monogramos licencijas (API 6A Q1 kokybės valdymo sistema). Prekes, pvz., Inconel 625 plokštelę, strypą ir besiūlius vamzdžius (ASTM B443/B574/B622), platintojai gali gauti per 4–10 savaičių. JN Alloy tvarko Inconel 625 ir Hastelloy C-276 plokščių, strypų ir vamzdžių inventorių, kad galėtų greitai reaguoti į užklausas. Dėl skubių poreikių susisiekite su jnalloy123@gmail.com ir nurodykite konkretų pasiūlymą, įskaitant dydį, kiekį, slėgio klasę ir pristatymo vietą.

6 klausimas: kaip JN lydinys patikrina, ar HH klasės medžiaga atitinka API 6A ir NACE MR0175 reikalavimus?

JN Alloy tiekia HH klasės nikelio lydinio medžiagas su visa API 6A ir ISO 15156-3 atitikties dokumentais. Į kiekvieną siuntą įeina: (1) EN 10204 3.1 malūno bandymo sertifikatas su šilumos chemija, mechaninių bandymų rezultatais ir terminio apdorojimo įrašu; (2) Gamyklos NACE MR0175 / ISO 15156-3 medžiagų kvalifikacijos raštas; (3) API 6A Q1 monogramos licencijos numeris (gataviems komponentams); (4) Charpy smūgio bandymo rezultatai nurodytoje temperatūroje; (5) neprivaloma PMI bandymo ataskaita ir trečiosios šalies patikros sertifikatas (API 6A PSL 3). Gavę, pirkėjai turėtų atlikti nepriklausomą PMI patikrą naudodami kalibruotą rankinį XRF analizatorių, kad patvirtintų, jog Ni, Cr, Mo ir W kiekis atitinka medžiagos specifikaciją, prieš išleisdami medžiagą gamybai.