Vesi, josta tulee raakaöljyn -tuotettu vesi-, on kuuma, suolainen, hapan keitto, jossa on klorideja, rikkivetyä ja hankaavaa hiekkaa. Tämän nesteen jäähdyttäminen alavirran laitteiden suojaamiseksi on kovaa työtä lämmönvaihtimelle, ja duplex-ruostumattomasta teräksestä on tullut insinöörien suosikkiseos siinä. Öljykenttien käsittelylaitoksissa tuotettu vesijäähdytys on yksi rutiinikäytössä kohdatuista syövyttävimmistä ja mekaanisesti vaativimmista tehtävistä.
Kasvavalla sovellusalueelladuplex ruostumattomasta teräksestä valmistettu vesijäähdytysöljykaasu, Duplex 2205 on noussut tasapainoiseksi materiaalivaihtoehdoksi, joka kattaa eron taloudellisten ruostumattomien terästen, kuten 316L, ja kalliimpien -superduplex- tai nikkeliseosten välillä.
Miksi tuotettua vettä on niin vaikea käsitellä?
Tuotettu vesi ei ole pelkkää saastunutta vettä. Se on kemiallisesti aggressiivinen seos, joka muodostuu syvällä maan alla korkeissa lämpötiloissa ja paineissa.
Tyypillinen tuotettu vesi voi sisältää:
Korkeat kloridipitoisuudet
Liuennut rikkivety (H2S)
Hiilidioksidi
Hienoja hiekkahiukkasia
Liuenneet kiinteät aineet
Jäännöshiilivedyt
Happikontaminaatio käsittelyn aikana
Tämä yhdistelmä aiheuttaa samanaikaisesti riskejä:
Pistekorroosio
Rakokorroosio
Sulfidijännityshalkeilu
Eroosio-korroosio
Alle -talletushyökkäys
Monilla aloilla tavalliset austeniittiset ruostumattomat teräkset hajoavat nopeasti näissä olosuhteissa.
Tyypillinen tuotettu vesijäähdytysvaihdinrakenne
Valmistettu vesijäähdytys suoritetaan yleensä kuori{0}}ja-putkilämmönvaihtimilla.
Putki-Side Produced Water Service
Monissa malleissa tuotettu vesi johdetaan putken puolen läpi, koska:
Putket on helpompi tarkastaa ja vaihtaa
Suuremmat nopeudet voivat vähentää likaantumista
Paineenrajoitus on yksinkertaistettu
Hiekan eroosio on paremmin hallittavissa
Jäähdytysvesi-, merivesi- tai glykolijärjestelmät kierrätetään sitten kuoren puolella.
Vaihtimen on kestettävä jatkuva altistuminen kloridipitoiselle suolaliuokselle, samalla kun se säilyttää mekaanisen eheyden pyörteisissä virtausolosuhteissa.
Miksi Duplex 2205 on yleisesti valittu?
Duplex 2205 ruostumaton teräs yhdistää ferriittiset ja austeniittiset mikrorakenteet ja tuottaa materiaalin, jolla on huomattavasti parempi korroosionkestävyys ja mekaaninen lujuus verrattuna perinteiseen 316L ruostumattomaan teräkseen.
Ylivoimainen kloridinkestävyys
Duplex 2205:n korkeampi kromi-, molybdeeni- ja typpipitoisuus tarjoaa PREN:n (Pitting Resistance Equivalent Number) noin:
PREN≈35PREN \\noin 35PREN≈35
Vertailun vuoksi, 316L ruostumattomalla teräksellä on tyypillisesti PREN lähellä:
PREN≈25PREN \\noin 25PREN≈25
Tämä lisäys parantaa merkittävästi kloridin{0}}aiheuttaman pistekorroosion kestävyyttä.
Esitys Hot Chloride Suolavedessä
Tuotettu vesi muistuttaa usein tiivistettyä merivettä, jossa on ylimääräisiä epäpuhtauksia. Näissä olosuhteissa Duplex 2205 kestää pistesyöpymistä jopa kuumissa, ilmastetuissa kloridiympäristöissä, jotka ovat sen kriittisen pisteytyslämpötilansa alapuolella.
Duplex 2205:n kriittinen pistesyöpymislämpötila ilmastetussa merivedessä on yleensä korkeampi kuin:
35∘C Pienempi tai yhtä suuri kuin CPT Pienempi tai yhtä suuri kuin 40∘C35^\\circ\\mathrm{C} \\leq CPT \\leq 40^\\circ\\mathrm{C}35∘C Pienempi tai yhtä suuri kuin CPT Pienempi tai yhtä suuri kuin 40∘C
Tämä suorituskykymarginaali on huomattavasti parempi kuin 316 litraa, mikä tulee alttiiksi paikallisille hyökkäyksille paljon alhaisemmissa lämpötiloissa kloridipitoisissa järjestelmissä.
Hiekan eroosion kestävyys
Tuotettu vesi tulee harvoin ilman kiintoaineita. Hienoa muodostushiekkaa kuljetetaan usein jäähdytysjärjestelmän läpi, erityisesti varhaisen pellolla tai epävakaiden tuotantokausien aikana.
Kovempi kaksipuolinen matriisi parantaa kestävyyttä
Duplex-mikrorakenne on mekaanisesti kovempi kuin 316L ruostumattoman teräksen täysin austeniittinen rakenne. Tämä lisääntynyt kovuus parantaa vastustuskykyä:
Hiekan törmäys
Eroosio-korroosio
Passiivinen kalvonpoisto
Virtauksen aiheuttama{0}}kuluminen
Ruostumattoman duplex-teräksen passiivinen oksidikerros uudistuu myös nopeasti mekaanisen häiriön jälkeen, mikä auttaa säilyttämään korroosiosuojauksen turbulentseissa olosuhteissa.
Öljypaikassa ruostumaton vaihdin on painonsa arvoinen raakana, varsinkin kun hankaavia hiukkasia virtaa jatkuvasti putkien läpi.
Mekaanisen lujuuden edut
Yksi Duplex 2205:n suuri etu on sen korkea myötöraja.
Ohuemmat putket ja pienempi paino
Duplex 2205:n myötöraja on noin kaksinkertainen 316L ruostumattoman teräksen myötörajaan verrattuna. Tämä mahdollistaa:
Pienempi putken seinämän paksuus
Pienempi vaihtimen paino
Korkeampi painekyky
Parempi tärinänkestävyys
Vaikka duplex ruostumaton teräs maksaa kiloa kohden enemmän kuin 316 litraa, ohuemmat osat kompensoivat osittain materiaalikustannuspalkkion.
Tämä tasapaino lujuuden, korroosionkestävyyden ja kustannusten välillä selittää Duplex 2205:n suosion tuotetuissa vesijärjestelmissä.
Hapan palvelun rajoitukset
Vahvasta suorituskyvystään huolimatta Duplex 2205 ei sovellu yleisesti kaikkiin öljykenttäympäristöihin.
Korkea H₂S-osittaispaine
Erittäin happamat käyttöolosuhteet kohonneella rikkivedyn osapaineella voivat lisätä riskiä:
Sulfidijännityshalkeilu
Vetyhaurastumista
Paikallinen korroosiovaurio
Vaikeissa happamissa olosuhteissa materiaalit, kuten:
Super duplex ruostumaton teräs
Nikkeli{0}}pohjaiset seokset
Korkea-seokset korroosiota-kestävät materiaalit
saattaa tulla tarpeelliseksi.
Duplex 2205 käsittelee kuitenkin menestyksekkäästi suurimman osan tavanomaisissa öljy- ja kaasutoiminnoissa esiintyvistä kohtalaisen hapan{1}}vesisovelluksista.
Materiaalihuomautus: Hitsausprosessin ohjauksella on merkitystä
Matala-ferriittihitsausmenetelmät
Hitsauksen laatu on erittäin tärkeää ruostumattoman duplex-teräksen valmistuksessa.
Matala-ferriitin hitsausmenetelmä on määriteltävä huolellisesti, jotta ferriitti- ja austeniittifaasien välinen oikea tasapaino säilyy hitsausalueella. Virheellinen lämmönsyöttö tai täyteaineen valinta voi vähentää korroosionkestävyyttä hitsausliitosten lähellä.
Tärkeitä valmistuksen ohjaustapoja ovat:
Ohjattu lämmöntuotto
Oikea täytemetallin valinta
Interpassin lämpötilan säätö
Jälki-hitsaus ja passivointi
Huono hitsin metallurgia voi heikentää muuten erittäin kestävän lejeeringin korroosiokykyä.
Vertailu muihin yleisiin metalliseoksiin
| Materiaali | Kloridinkestävyys | Hiekan eroosionkestävyys | Suhteellinen hinta | Tyypillinen sovellus |
|---|---|---|---|---|
| 316L ruostumatonta terästä | Kohtalainen | Kohtalainen | Alentaa | Mieto suolavesipalvelu |
| Duplex 2205 | Korkea | Korkea | Keskikokoinen | Useimmat tuotetut vesijärjestelmät |
| Super Duplex | Erittäin korkea | Erittäin korkea | Korkeampi | Vakava hapan/kloridipalvelu |
| Nikkeliseokset | Äärimmäistä | Korkea | Erittäin korkea | Erittäin aggressiiviset kentät |
Tämä sijoittelu tekee Duplex 2205:stä houkuttelevan kompromissin monille operaattoreille, jotka etsivät pitkäaikaista-luotettavuutta ilman korkealaatuisten nikkeliseosten kustannuksia.
Johtopäätös
Duplex ruostumattomasta teräksestä on tullut luotettava työhevosseos öljy- ja kaasuteollisuuden vesijäähdytysjärjestelmissä. Duplex 2205 kestää vahvasti klorideja, kohtalaista rikkivetyä ja hankaavaa hiekkaeroosiota samalla kun se tarjoaa huomattavasti paremman mekaanisen lujuuden kuin perinteinen 316L ruostumaton teräs.
Sen korroosionkestävyyden, rakenteellisen kestävyyden ja taloudellisen tehokkuuden yhdistelmä mahdollistaa sen kestämisen kuumissa, suolaisissa ja hiekkaisissa olosuhteissa, jotka vaurioittaisivat nopeasti alemman -laatuluokan metalliseoksia. Vaikka erittäin happamat palveluympäristöt saattavat silti vaatia superduplex- tai nikkeli-pohjaisia materiaaleja, Duplex 2205 palvelee menestyksekkäästi suurinta osaa tuotetuista vesijäähdytyssovelluksista maailmanlaajuisilla öljykentillä.
Tehokas öljyntuotanto riippuu usein yhtä paljon hiilivetyjen mukana tulevan veden hallinnasta. Nykyaikaisissa prosessointijärjestelmissä tuotetun veden lämpösäädöstä on tullut yksi luotettavan kenttätoiminnan hiljaisista perusteista.
