Ada kemungkinan bahawa penyarian minyak dan gas akan berterusan menjadi sumber utama tenaga global walaupun terdapat pertumbuhan tenaga boleh dibaharui. Bahagian pengeluaran minyak dan gas dari kawasan luar pesisir telah meningkat dengan ketara sepanjang 30 tahun yang lepas, dan pertumbuhan pengeluaran di kawasan air dalam dijangka akan berterusan memandangkan lapangan yang lebih mudah telah habis. Pengeluaran minyak dan gas masih merupakan bidang yang mencabar untuk pemilihan bahan memandangkan keadaan bertambah teruk, manakala tekanan kos turut menjejaskan daya maju lokasi sedemikian berbanding pilihan lain. Aloi perintang kakisan cukup sesuai dengan keadaan unik yang dialami dalam penyarian minyak dan gas, dan kegunaannya akan terus meningkat.

1. Sifat Mekanikal

Keperluan reka bentuk asas bagi sebarang komponen ialah kekuatan mekanikalnya – iaitu keupayaannya menahan beban tertentu tanpa berubah bentuk. Walaupun sebilangan sifat mekanikal biasanya ditunjukkan dalam helaian data produk, tegasan bukti 0.2% menunjukkan tegasan yang diperlukan untuk mengubah bentuk logam secara plastik, iaitu secara kekal, yang merupakan kriteria paling asas.

Sifat Tegasan Bukti 0.2% yang biasa untuk pelbagai aloi perintang kakisan

Read More



Berbanding gred austenit, terdapat juga peningkatan ketara dalam keupayaan rintangan kakisan am yang memudahkan penggantian. Berbanding aloi nikel, penjimatan kos bahan yang ketara boleh didapati jika unsur lain bagi spesifikasi adalah berpatutan. Keluli tahan karat dupleks dan super dupleks adalah menarik kerana kekuatannya biasanya berganda berbanding keluli tahan karat austenit yang mudah didapati (Alloy 316L, Alloy 254) dan aloi Nikel (Alloy 625, Alloy 825). Ini membolehkan pengilang komponen mengoptimumkan reka bentuk dan menggunakan keratan lebih kecil – selain penjimatan kos bahan yang jelas, beban terampai bagi komponen dalam kegunaan bawah laut mungkin lebih bermanfaat.

2. (Am) Keupayaan Rintangan Kakisan Keupayaan rintangan kakisan bagi sebarang bahan tertentu amat bergantung kepada keadaan persekitaran yang khusus. Sebagai semakan pertama, nombor Setara Rintangan Lekuk (PREN – Pitting Resistance Equivalent number) ialah cara teori membandingkan keupayaan rintangan kakisan lekuk bagi pelbagai jenis logam berdasarkan kandungan kimianya. Walaupun punca kakisan boleh berasal daripada sebilangan faktor yang berbeza, ia paling kerap ditunjukkan sebagai kakisan lekuk.



Nombor Setara Rintangan Lekuk yang biasa untuk pelbagai aloi perintang kakisan

Catatan: PREN = %Cr + 3.3x %Mo + 16x %N

Gred keluli tahan karat super dupleks mencapai keupayaan rintangan yang cukup berkesan terhadap kakisan lekuk hasil daripada kandungan tinggi kromium digabungkan dengan molibdenum dan nitrogen. Bagaimanapun, tidak seperti kebanyakan keluli tahan karat austenit dan aloi nikel, kandungan nikelnya rendah secara bandingan. Oleh sebab kos tinggi (dan kemeruapan) harga nikel, hal ini boleh menjadi kelebihan kos yang penting untuk spesifikasi mereka.

Cara ringkas yang lain untuk menyemak kesesuaian logam ialah suhu Lekuk Kritikal (CPT) yang merupakan ujian makmal terpiawai. Sampel didedahkan kepada larutan bahan kakis yang kuat, dengan CPT mewakili suhu yang memulakan kakisan lekuk. Disebabkan oleh keadaan ujian palsu berbanding keadaan pengeluaran yang sebenar, ia meletakkan kedudukan kerentanan logam kepada kakisan lekuk tetapi bukan prestasi sebenarnya. Kadangkala klien akan menggunakan kebiasaan asas bahawa logam untuk kegunaan minyak dan gas harus mencatatkan CPT > 40oC – iaitu sesuatu yang dicapai oleh kebanyakan logam yang dibekalkan oleh Langley Alloys dalam pasaran.



Nilai Suhu Lekuk Kritikal yang biasa untuk pelbagai aloi perintang kakisan

Jadual di atas mewakili perkara perbandingan ringkas, tetapi pemeriksaan yang jauh lebih terperinci biasanya diperlukan untuk kegunaan yang memerlukan masa dan tenaga yang banyak dalam industri minyak dan gas. Berkenaan dengan sifat mekanikal, sifat tegangan pada suhu lebih rendah (-200oC) serta suhu tinggi (250oC) mungkin perlu dipertimbangkan, di samping keliatan hentaman. Bergantung kepada kegunaan, keupayaan rintangan kekerasan dan gahar mungkin turut berkaitan.

Berkenaan dengan keupayaan rintangan kakisan, terdapat sebilangan faktor persekitaran tambahan yang wujud dalam kegunaan minyak dan gas yang menyulitkan pemilihan bahan:

a) Oksigen Kakisan ketika ada oksigen bukan sahaja merupakan masalah pada pemasangan bahagian atas, tetapi turut boleh didapati di dalam lubang apabila berlaku limpahan air, pengekalan tekanan talian paip dan penggunaan pelbagai cecair semasa penyarian dan pelengkapan. . Penyahoksigen boleh digunakan bagi mengeluarkan gas ini untuk cuba meminimumkan kakisan lekuk.

Apabila terdapat oksigen yang banyak dalam persekitaran, digabungkan pula dengan ion klorida, keluli tahan karat austenit akan mudah berlekuk dan celahan mengkakis dengan cepat, walaupun pada suhu serendah 10 °C. Oleh itu, biasanya ia dianggap tidak sesuai untuk kegunaan apabila terdapat oksigen dalam persekitaran yang berklorida, dan terutamanya apabila turut terdapat H2S atau spesis sulfida lain atau asid .

Keluli tahan karat dupleks tidak begitu bagus ketahanannya terhadap lekukan dan secara amnya tidak akan dipilih dalam keadaan beroksigen jika ion klorida turut hadir pada suhu melebihi 10 – 20°C. Keluli tahan karat super dupleks digunakan sehingga 30°C di dalam air laut berudara, oleh itu ia akan memberikan keupayaan rintangan lekuk dalam sedikit gabungan ion klorida dan oksigen.

Aloi nikel akan terjejas jika terdedah kepada oksigen dan klorida. Di dalam air masin suam yang berudara sepenuhnya, Alloy 625 tahan hingga lebih kurang 60°C. Apabila melebihi 90°C, secara amnya perlu mempertimbangkan titanium tulen atau aloinya untuk mengendalikan air masin berudara panas.

b) Kakisan manis Turut dihuraikan sebagai kakisan karbon dioksida (CO2), bentuk kakisan ini tercetus oleh CO2 yang terlarut dalam air, menyebabkan asid karbonik (H2CO3) meningkat, yang sebaliknya pula menghasilkan ion H+ yang mengkakis. Pengakisan meningkat apabila terdapat kepekatan CO2 dan suhu, dengan kakisan pada mulanya berlaku perlahan dan setempat dalam bentuk lekukan. Perencat kakisan boleh digunakan pada perkakas dan talian paip untuk merencatkan kakisan CO2 di dalam telaga minyak.

Keluli tahan karat austenit, seperti Alloy 316L, mempunyai rintangan terhadap kakisan di dalam persekitaran manis. Untuk aloi yang mengandungi tahap molibdenum tambahan, seperti Alloy 254, ia menghasilkan lapisan pasif yang lebih stabil, dan oleh itu lebih sesuai untuk persekitaran yang mengandungi ion klorida.

Keluli tahan karat dupleks (Alloy 2205) turut tahan kakisan manis, dengan sedikit risiko berlaku peretakan kakisan lekuk atau tegasan hingga 200°C, walaupun dengan tahap kemasinan begitu tinggi melebihi keadaan yang biasa dialami di dalam air laut. Sebagaimana yang dijangka, keluli tahan karat super dupleks seperti Ferralium berkeupayaan rintangan yang lebih tinggi lagi terhadap lekukan, biasanya memerlukan suhu hingga 300C lebih tinggi daripada gred dupleks untuk mencetuskan lekukan. Bagi keadaan yang amat melampau, yang hanya terdapat pada bahagian proses yang tertentu sesuatu pengendalian, terdapat sedikit kerentanan terhadap peretakan kakisan tegasan dalam buburan air masin pekat pada suhu tinggi.

Aloi nikel (Alloy 625, Alloy 825, Alloy 718) secara amnya lali terhadap kakisan manis, melainkan tergabung dengan oksigen dan klorida, yang boleh mengakibatkan lekukan.

c) Kakisan masam Kakisan yang berkaitan dengan kehadiran hidrogen sulfida (H2S) lebih biasa dirujuk sebagai kakisan masam. Walau bagaimanapun, sebilangan mod kemungkinan gagal yang berbeza akhirnya boleh terhasil daripadanya.

H2S membentuk asid yang menggalakkan kakisan, produk yang turut boleh mempercepatkan tindak balas elektrokimia yang berlaku. Hasil kakisan ferum sulfida terbentuk, ia boleh melindungi permukaan logam tersebut daripada terkakis lebih lanjut dalam beberapa keadaan. Walau bagaimanapun, seringkali sifatnya menyerap dan menyebabkan pemendapan FeCl2 berasid, yang menghalang FeS daripada termendap dan mengakibatkan kakisan lekuk setempat. Penghasilan hidrogen (H2) yang diserap oleh logam tersebut boleh menyebabkan kegagalan pramatang apabila alat tersebut tertakluk kepada tegasan – peretakan tegasan sulfida (SSC). Bahan-bahan boleh dipilih yang dapat menahan SSC, proses yang diliputi secara menyeluruh dalam piawaian NACE MR 0175/ISO15156-3 (lihat di bawah). Selain pemilihan bahan, reka bentuk komponen yang teliti untuk mengehadkan pemekat tegasan di dalam bentuk turut boleh mengurangkan kegagalan pramatang. Jika kuantiti besar H2 terbaur ke dalam logam, ada kemungkinan berlaku lepuhan atau retakan (HIC) walaupun tiada sebarang tegasan tambahan, menyebabkan peretakan cetusan hidrogen (HIC). Fenomena ini biasanya hanya menjejaskan keluli keras kekuatan tinggi (>90ksi) dan berkaitan dengan struktur pelogaman yang terhasil semasa pengilangan. 3. Piawaian pasaran Terdapat sebilangan piawaian bahan digunakan di seluruh industri minyak dan gas untuk memaklumkan bahawa pemilihan bahan yang sama ada dirujuk dalam pertanyaan pelanggan kami atau spesifikasi produk Langley Alloy.

a) API 5CRA / 6CRA American Petroleum Institute mengumpul semak piawaian untuk peralatan petroleum dan petrokimia dan tatacara pengendalian. Piawaian di atas berkaitan dengan ‘tiub selanjar Aloi Perintang Kakisan untuk kegunaan sebagai stok selongsong, tiub dan penggandingan’ dan ‘Aloi Nikel Terkerastuaan masing-masing untuk penggerudian minyak dan gas serta peralatan pengeluaran’. Kedua-dua piawaian membentangkan keperluan khusus untuk sifat mekanikal, kandungan kimia, mikrostruktur, tetapi tidak menetapkan sebarang keperluan khusus untuk pemilihan bahan bagi persekitaran masam.

b) NORSOK M-001 Piawaian NORSOK dihasilkan oleh pelbagai pihak berkuasa Norway dalam usaha untuk mengurangkan kos dan meningkatkan daya saing cari gali minyak dan gas yang dilakukan di plat benua Norway. Oleh itu, piawaian ‘Pemilihan Bahan’ M-001 memberikan bimbingan penting tentang kebolehgunaan bahan untuk persekitaran serta kegunaan khusus.

Semakan sebelumnya menyertakan jadual seperti di bawah, walaupun ia tidak lagi disertakan dalam NORSOK M-001 Semakan 5. Oleh yang demikian, nombor tak terkawal ini tidak harus dianggap sebagai paling sahih, tetapi ia sememangnya menunjukkan dengan jelas akan hierarki prestasi bahan dalam suatu lingkungan persekitaran. Pada umumnya, apabila anda melihat ke bahagian bawah jadual, bahan-bahan tersebut dapat dipadankan dengan kehendak keadaan agresif yang semakin meningkat. Jelas sekali, garis panduan untuk had H2S hanyalah satu kriteria, oleh itu kekuatan mutlak dan keupayaan rintangan kakisan am akan turut kelihatan. Contohnya, keluli tahan karat dupleks dan super dupleks akan digunakan dalam lingkungan persekitaran yang lebih luas memandangkan para pelanggan boleh mempergunakan kekuatan yang memang lebih tinggi dan/atau keupayaan rintangan kakisan bandingan pada titik harga tertentu.



Pemilihan Bahan: Garis panduan untuk had H2S bagi kelas CRA generik

NORSOK M-001 turut menyediakan petunjuk tentang bahan yang biasanya ditentukan untuk bidang kegunaan yang berikut: sistem air terhasil; sistem suntikan air; sistem air laut; unit pemulihan haba sisa; kegunaan utiliti; pengeluaran bawah laut serta sistem suntikan dan pengikat (tujuan pengekangan tetap dan tekanan).

Contohnya, keluli tahan karat super dupleks 25% Cr seperti Ferralium dicadangkan untuk kebuk tekanan, perpaipan dan pam, saliran, pengalatan, perpaipan dan pengikat dalam sebilangan kategori kegunaan.

c) NACE MR 0175 / ISO 15156-3 National Association of Corrosion Engineers bermula sebagai sebuah kumpulan kecil jurutera kakisan yang mengusahakan kajian serantau, tetapi kemudiannya menjadi sebuah persatuan antarabangsa yang menumpukan pada cabaran tentang kakisan dalam proses perindustrian.

NACE MR 0175 (‘Logam untuk Peretakan Tegasan Sulfida dan Rintangan Peretakan Kakisan Tegasan dalam Persekitaran Lapangan Minyak Masam’), kini turut dikeluarkan sebagai ISO 15156-3, yang menyatakan jenis bahan perintang kakisan yang boleh digunakan dalam persekitaran lapangan minyak yang tertentu. Satu ciri tertentu daripada piawaian ini ialah penggunaan had untuk kekerasan bahan, kerana itulah satu-satunya pengukuran bahan yang praktis, yang boleh dijalankan di lapangan sebagai pengesahan spesifikasi bahan. Walaupun terdapat sekatan ini, kekerasan mempunyai hubung kait yang munasabah dengan sifat mekanikal keseluruhan dan digunakan pada logam induk serta sebarang ciri telaga.

Data yang dipaparkan di dalam jadual sebelumnya, daripada versi lama NORSOK M-001, kini dikekalkan dan dihasilkan dengan lebih terperinci dalam NACE MR 0175 / ISO 15156-3. Piawaian tersebut meliputi kumpulan produk generik serta menjadi rujukan produk yang khusus. Satu contohnya ialah keluli tahan karat austenit, dengan pelbagai had ditentukan untuk kegunaan Alloy 316L (berkaitan dengan suhu, H2S, kepekatan klorida, pH, kewujudan sulfur), manakala prestasi cemerlang Fermonic bermaksud bahawa kegunaannya ditentukan secara khusus dan boleh digunakan dalam lingkungan kepekatan klorida dan pH yang jauh lebih luas meskipun tertakluk kepada had pada unsur-unsur lain.

4. Kegunaan oleh Pelanggan Langley Alloys membekalkan aloi perintang kakisan untuk kegunaan pada peralatan dalam lubang, pelengkapan bawah, pam, injap, pengalatan dan perkhidmatan kepada sebilangan besar syarikat Besar, OEM, kedai pembikin dan mesin. Oleh sebab keperluan berbeza mengikut kegunaan, geografi dan spesifikasi pelanggan, tiada kemungkinan untuk bersifat preskriptif, tetapi beberapa kegunaan diserlahkan di bawah.

Ferralium® 255 – SD50 Keluli tahan karat super dupleks kekuatan tinggi yang unik keluaran kami sudah digunakan pada komponen pokok Krismas, sambungan pencukup gerudi, injap sawar, unsur adang-adang telaga dan adang-adang pasir serta silinder penegang penaik gerudi (DRT) seperti yang ditentukan oleh sebilangan syarikat Besar.

Fermonic® 50 Kekuatan Tinggi Keluli tahan karat austenit kekuatan tinggi kami digunakan secara rutin sebagai alat gerudi dalam rentetan gerudi oleh sebab kekuatan, keupayaan rintangan kakisan dan sifat bukan bermagnetnya. Ia juga turut digunakan dengan meluas pada pam, injap dan pengikat.

Hiduron® 130 Sifat antipuru, tidak bermagnet dan keupayaan rintangan kakisan pada aloi kuprum kekuatan tinggi ini telah digunakan pada pencegah sembur keluar (BOP), alat penggerudian dalam pengelogan semasa penggerudian (LWD), pengukuran semasa penggerudian (MWD) dan komponen penggerudian berarah, dan juga alat untuk penegang penaik gerudi.

Alloy K-500 Aloi nikel prestasi tinggi yang ini sebelumnya digunakan pada relang gerudi telaga minyak dan pengalatan, walaupun kini ia lebih biasa digunakan pada trim injap, pengikat dan aci pam.

Alloy 825 Kami membekalkan pelbagai dimensi untuk komponen adang-adang telaga dan alat kawalan aliran masuk (ICD). Ciri ini boleh dibekalkan sebagai cecincin siap, menggunakan keupayaan pemesinan dalaman kami untuk menyediakan penyelesaian rantaian bekalan yang berkesan kos dan masa.

Alloy 925 Kami turut membekalkan aloi nikel kekuatan tinggi ini untuk kegunaan pada sambungan pencukup gerudi dan injap sawar. Ia turut digunakan untuk pengikat, penggantung dan penyendat untuk kegunaan di dalam lubang.

Alloy 718 Kekuatan yang amat tinggi, keupayaan rintangan kakisan dan julat suhu kerja, serta keupayaan rintangan terhadap peretakan kakisan tegasan bermaksud bahawa aloi ini digunakan dengan meluas dalam sektor minyak dan gas. Kami menyediakan pelbagai dimensi yang meluas yang digunakan sebagai alat gerudi, injap sawar, komponen pam tekanan untuk kegunaan sebagai penyelesaian pam pintar (IPS) serta pam elektrik boleh tenggelam (ESP), dan juga injap get, batang gerudi, penggantung dan komponen kepala telaga yang lain.

Case Studies

Kertas Teknikal

Minyak dan Gas

Kertas kerja ini memberikan penyelidikan tentang perencat kakisan, dan cara ia boleh digunakan untuk melanjutkan lagi prestasi Ferralium® apabila digunakan dalam persekitaran berasid yang terdapat di kemudahan pengeluaran baja.

Minyak dan Gas

Kertas kerja ini memberikan penyelidikan tentang perencat kakisan, dan cara ia boleh digunakan untuk melanjutkan lagi prestasi Ferralium® apabila digunakan dalam persekitaran berasid yang terdapat di kemudahan pengeluaran baja.