Wie wählt man geeignete Komponenten für die Öl- und Gasindustrie aus?

Der Kern der Auswahl von Komponenten für die Öl- und Gasindustrie liegt in der genauen Abstimmung der Betriebsbedingungen mit den Materialeigenschaften. Angesichts rauer Umgebungsbedingungen wie hoher Temperatur und hohem Druck, Schwefel- und Chlorgehalt sowie mehrphasiger Strömungserosion kann die blinde Auswahl von Allzweckteilen leicht zu Undichtigkeiten, Brüchen oder ungeplanten Ausfallzeiten führen. Das Folgende ist eine systematische Auswahlstrategie, die auf drei Kernmerkmalen basiert: Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit:

Auswahl von Materialien basierend auf Korrosionsbeständigkeit: Bekämpfung „unsichtbarer Killer“ wie H₂S, CO₂ und Chloridionen

Korrosion ist die Hauptursache für Ausfälle von Öl- und Gasanlagen. Die Materialauswahl muss auf der Art des Mediums und der Umweltstufe basieren:

H₂S-haltige Umgebungen (saure Bedingungen): Muss den NACE MR0175/ISO 15156-Standards entsprechen, wobei Materialien, die gegen Sulfid-Spannungsrissbildung (SSC) beständig sind, Vorrang haben:

• Kohlenstoffstahl und niedrig{0}legierter Stahl: Die Zugfestigkeit muss kleiner oder gleich 655 MPa sein, die Härte muss kleiner oder gleich 22 HRC sein und es muss eine spannungsmindernde Wärmebehandlung durchgeführt werden.
• Korrosionsbeständige Legierungen (CRAs): Für Gasfelder mit hohem Schwefelgehalt werden Legierungen auf Nickelbasis (wie Inconel 625, Monel 400) oder Duplex-Edelstähle (wie 2205) empfohlen, da sie in Umgebungen, in denen H₂S und Chloridionen gleichzeitig vorkommen, eine hervorragende Leistung erbringen.
• Hoch-Schwefelkorrosion (Raffinierungseinheiten): Kohlenstoffstahl + 0Cr13-Verbundplatten oder Edelstahl 321 können für Hochtemperaturteile des Turmkörpers verwendet werden; Für Wärmetauscherrohrbündel wird aluminierter Kohlenstoffstahl oder 0Cr18Ni10Ti empfohlen.
• Meerwasser oder Umgebungen mit hohem -Chlorgehalt: Aluminiumbronze (ZQAl9-4) wird bevorzugt, da es auf seiner Oberfläche einen dichten Oxidfilm bilden kann, eine hervorragende Beständigkeit gegen Meerwasserkorrosion aufweist und für Pumpen- und Ventilkomponenten auf Schiffen und FPSO-Plattformen geeignet ist.

Auswahl basierend auf hoher Festigkeit: Widersteht hohem Druck und mechanischer Einwirkung

Im Tief- und Ultratiefbrunnenbetrieb müssen Komponenten extrem hohem statischen Druck und dynamischen Belastungen standhalten:

• Bolzen und Befestigungselemente: Bolzen mit Vollgewinde neigen bei hohen Temperaturen (über 450 Grad) zur Kriechentspannung. Es sollten hochtemperaturbeständige Materialien ausgewählt werden, beispielsweise die von Wuxi ASMI entwickelte Speziallegierung, die Temperaturen von bis zu 500 Grad standhält und einen Schlagtest bei niedrigen Temperaturen von -101 Grad bestanden hat.
• Bohrgestänge und Futterrohre: Müssen den API 5CT-Standards mit klar definierten Materialfestigkeitsklassifizierungen (z. B. P110, Q125) entsprechen. Für Bereiche mit hoher Beanspruchung werden kohlenstofffaserverstärkte PEEK-Verbundwerkstoffe empfohlen, da sie eine hervorragende Ermüdungsbeständigkeit aufweisen und für Präzisionskomponenten wie Steckverbinder von Messgeräten geeignet sind.
• Ventildrucklager: Hochdruck-Sauerstoffventilkörper sollten aus Monel- oder Inconel-Legierungen auf Nickelbasis-hergestellt sein. Vermeiden Sie die Verwendung von Absperrschiebern aus Kohlenstoffstahl, da diese anfällig für Funkenbildung sind.