API 6A Gate Válvula Seleção de material e melhoria da resistência à corrosão Estratégia

1. Introdução
API 6A Válvulas de portão são um componente crítico dos equipamentos de controle da cabeça de poço e do poço de petróleo, amplamente utilizados em árvores de Natal, cabeças de poço de gás, coletores de cabeça de poço e sistemas de fraturamento.
Nas condições reais do campo de petróleo e gás, as válvulas devem suportar os seguintes desafios:
Alta pressão: até 20.000 psi (138 MPa)
Alta temperatura: 177 ° C de até 350 ° F)
Mídia altamente corrosiva: contendo H₂s (sulfeto de hidrogênio), CO₂ (dióxido de carbono) e cloretos (CL⁻)
Ambientes marinhos: alta umidade, corrosão por pulverização de sal e grandes flutuações de temperatura
Desgaste mecânico: erosão por partículas sólidas e atrito na superfície de vedação, desde operações repetidas de abertura e fechamento
Portanto, a escolha do material e a melhoria da resistência à corrosão determinam diretamente os custos de segurança, vida útil e manutenção das válvulas da API 6A Gate.

2. Requisitos de material na API 6A
A API 6A possui regulamentos rígidos nos materiais da válvula do portão, particularmente em relação à adequação dos materiais para diferentes classes de PSL (nível de especificação do produto), PR (requisito de desempenho) e temperatura. Categorias e características comuns de materiais
Aço carbono
Grau comum: AISI 4130 (extinto e temperado)
Vantagens: baixo custo, alta resistência
Aplicações: campos de gás de baixo corrosivo, cabeças de poço de água doce
Aço de liga baixa
Grade Comum: AISI 8630 Mod
Vantagens: alta resistência, alta resistência e melhor resistência ao desgaste do que aço carbono
APLICAÇÕES: ENCREIROS DE INTERRUPTURA (≥10.000 PSI)
Aço inoxidável martensítico
Notas comuns: 410Ss, 420Ss
Vantagens: Resistência ao desgaste, adequado para superfícies de vedação de assentos da válvula
APLICAÇÕES: Ambientes H₂s baixos e contendo co₂
Aço inoxidável austenítico
Notas comuns: 316Ss, 304Ss
Vantagens: boa resistência à corrosão, excelente tenacidade de baixa temperatura
Aplicações: campos de gás de baixa temperatura, poços de gás azedo
Aço inoxidável duplex = aço)
Notas comuns: 2205, 2507
Vantagens: alta resistência, boa resistência à corrosão de cloreto
Aplicações: campos de petróleo e gás offshore, ambientes com alto cloreto
Liga à base de níquel
Notas comuns: Inconel 625, Incoloy 825
Vantagens: resistência a h₂s, co₂ e rachadura de corrosão por estresse de cloreto
APLICAÇÕES: HAL H₂S, alto COU

3. Estratégia de seleção de material
(1) Seleção baseada em composição média
Altas condições de trabalho de H₂s: deve atender aos padrões NACE MR0175/ISO 15156 e selecionar ligas à base de níquel de baixa dureza (≤22 HRC) ou aços inoxidáveis ​​duplex para evitar rachaduras por corrosão por tensão de sulfeto (SSC).
Altas condições de trabalho: aço inoxidável austenítico, aço duplex ou ligas à base de níquel são mais eficazes e podem impedir o derramamento de carbonatos de metal causados ​​pela corrosão de COI. Ambiente de íons de cloreto alto: aço inoxidável duplex, aço inoxidável super austenítico (como 254SMO) ou ligas à base de níquel devem ser selecionadas para impedir a corrosão de picadas e fendas.
(2) Selecione de acordo com o nível de pressão
2000-10000 psi: baixa liga de liga ENP (revestimento de níquel com eletrólito) ou sobreposição de liga dura
> 10000 psi: é necessária uma liga à base de aço ou níquel de alta resistência à base de níquel para garantir a resistência e resistência à fadiga
(3) Selecione de acordo com o nível de temperatura
Baixa temperatura (–60 ° F / –51 ° C): boa tenacidade de baixa temperatura, aço inoxidável austenítico ou aço carbono de baixa temperatura (LTCs)
Alta temperatura (350 ° F / 177 ° C): Uma liga com boa estabilidade térmica, como o Inconel 718

4. Métodos para melhorar a resistência à corrosão
(1) tratamento de superfície e revestimento
ENP (revestimento de níquel com eletrólito): revestimento químico de níquel, resistência à corrosão e resistência ao desgaste
HVOF (alta velocidade Oxi-combustível) Pulverização por carboneto de tungstênio: super dura e resistente à erosão
Nitridação: Melhorar a dureza da superfície e a resistência à corrosão
(2) endurecimento da superfície de vedação
Soldagem por sobreposição de estrelas: carboneto cimentado à base de cobalto, resistente ao desgaste e resistente à corrosão
Soldagem por ARC transferido por PTA (plasma): alta resistência à ligação, densidade uniforme
(3) Proteção catódica
Weline Wellheads podem usar ânodos de sacrifício (zinco, alumínio) ou sistemas de corrente impressionados para inibir a corrosão eletroquímica
(4) otimização estrutural
Reduza os cantos e lacunas mortos fluidos, reduza a corrosão de fendas
Melhorar o acabamento do canal de fluxo, reduzir a deposição de partículas

5. Análise de caso
Em um certo projeto de campo de gás H₂S (> 10%) de alto nível de alta H₂s (> 15%):
O material do corpo da válvula é Inconel 625 (forjamento integral)
A haste da válvula é o Mod AISI 8630, levando a níquel, levando em consideração a resistência à força e da corrosão
O assento da válvula é coberto com carboneto de tungstênio para melhorar a resistência à erosão
Os resultados mostram que a válvula está em serviço há 5 anos sem falha grave de corrosão, 3-5 vezes mais que a do aço tradicional de baixa liga, e o custo de manutenção é reduzido em mais de 40%.

6. Conclusão e recomendações
A seleção do material deve ser baseada em uma análise das condições operacionais: composição da mídia, pressão e temperatura e características de erosão fluida são todos essenciais.
Cumprir os padrões internacionais, particularmente API 6A e NACE MR0175, para garantir a segurança.
Medidas abrangentes de resistência à corrosão: materiais, tratamento de superfície, proteção catódica e otimização estrutural devem ser implementados de maneira coordenada.
Gerenciamento do ciclo de vida: a inspeção e manutenção regulares são mais econômicas e confiáveis ​​do que confiar apenas em materiais de ponta.