Làm thế nào để lựa chọn linh kiện ngành dầu khí phù hợp?

Cốt lõi của việc lựa chọn linh kiện cho ngành dầu khí nằm ở việc kết hợp chính xác các điều kiện vận hành với đặc tính vật liệu. Đối mặt với môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ và áp suất cao, hàm lượng lưu huỳnh và clo cũng như xói mòn dòng chảy nhiều pha, việc lựa chọn-các bộ phận có mục đích chung một cách mù quáng có thể dễ dàng dẫn đến rò rỉ, hỏng hóc hoặc ngừng hoạt động ngoài dự kiến. Sau đây là chiến lược lựa chọn có hệ thống dựa trên ba đặc điểm cốt lõi: khả năng chống ăn mòn, độ bền cao và khả năng chống mài mòn:

Lựa chọn vật liệu dựa trên khả năng chống ăn mòn: Chống lại các "kẻ giết người vô hình" như các ion H₂S, CO₂ và Clorua

Ăn mòn là nguyên nhân chính gây hư hỏng thiết bị dầu khí. Lựa chọn vật liệu phải dựa trên loại phương tiện và mức độ môi trường:

Môi trường chứa H₂S-(điều kiện có tính axit): Phải tuân thủ các tiêu chuẩn NACE MR0175/ISO 15156, ưu tiên các vật liệu có khả năng chống nứt do ứng suất sunfua (SSC):

• Thép cacbon và thép hợp kim-thấp: Độ bền kéo phải Nhỏ hơn hoặc bằng 655MPa, độ cứng Nhỏ hơn hoặc bằng 22 HRC và phải thực hiện xử lý nhiệt-giảm ứng suất.
• Hợp kim-chống ăn mòn (CRA): Đối với các mỏ khí có hàm lượng lưu huỳnh cao-, nên sử dụng hợp kim gốc niken- (chẳng hạn như Inconel 625, Monel 400) hoặc thép không gỉ kép (chẳng hạn như 2205) vì chúng hoạt động xuất sắc trong môi trường nơi các ion H₂S và clorua cùng tồn tại.
• Ăn mòn lưu huỳnh ở nhiệt độ-cao (bộ phận tinh chế): Có thể sử dụng tấm composite bằng thép cacbon + 0Cr13 hoặc thép không gỉ 321 cho các bộ phận có nhiệt độ-cao của thân tháp; thép cacbon được tráng nhôm hoặc 0Cr18Ni10Ti được khuyên dùng cho các bó ống trao đổi nhiệt.
• Môi trường nước biển hoặc hàm lượng clo- cao: Đồng nhôm (ZQAl9-4) được ưu tiên hơn vì nó có thể tạo thành màng oxit dày đặc trên bề mặt, thể hiện khả năng chống ăn mòn của nước biển tuyệt vời và phù hợp cho các bộ phận bơm và van trên tàu và giàn FPSO.

Lựa chọn dựa trên cường độ cao: Chịu được áp suất cao và tác động cơ học

Trong các hoạt động giếng sâu và cực-sâu, các bộ phận phải chịu được áp suất tĩnh và tải trọng động cực cao:

• Đinh tán và Chốt: Đinh tán có ren hoàn toàn dễ bị giãn khi leo ở nhiệt độ cao (trên 450 độ). Nên chọn vật liệu có khả năng chống rão-nhiệt độ cao, chẳng hạn như hợp kim đặc biệt do Wuxi ASMI phát triển, có thể chịu được nhiệt độ lên tới 500 độ và đã vượt qua-thử nghiệm tác động ở nhiệt độ thấp -101 độ .
• Ống khoan và vỏ bọc: Phải đáp ứng tiêu chuẩn API 5CT, với phân loại cường độ vật liệu được xác định rõ ràng (ví dụ: P110, Q125). Đối với những khu vực có ứng suất cao-nên sử dụng vật liệu composite PEEK được gia cố bằng sợi carbon vì chúng có khả năng chống mỏi tuyệt vời và phù hợp với các bộ phận chính xác như đầu nối của thiết bị ghi nhật ký.
• Vòng bi chịu áp lực của van: Thân van oxy áp suất cao-phải được làm bằng hợp kim Monel hoặc Inconel niken-. Tránh sử dụng van cổng bằng thép carbon vì dễ gây ra tia lửa điện.