选择最好的材料,避免环境辅助开裂

在设计阶段之前,专家建议通过测试和建模来帮助指定适合油气设备的材料。

管道

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Ramgo thdla博士

Ramgo thdla博士

材料与技术开发部部长

电话:+ 1 614/734-6125

公司需要指定材料和设计,以防止环境引起的裂缝,因为它可能会停止生产,导致碳氢化合物失控,增加安全和环境风险,并可能导致巨大的成本和失去经营许可证。水下回接技术可以最大限度地提高现有油田的油气采收率,人们对深水油田的开发重新产生了兴趣,以及在高温高压和/或高硫(H2S)条件下的油气生产,这些趋势正在增长。在海底项目中,环境辅助裂解(EIC)会对所有设备造成风险,包括管道、采油树、阀门、泵和管汇。

对作业环境的化学和物理如何导致材料开裂的更好理解,正在改善石油和天然气行业的采购。根据经验信息、故障、测试和其他输入开发的模型,在评估用于设备、管道和结构(包括海上和海底)的材料时,能够第一时间做出正确的选择。目的是防止环境引起的裂缝。


是什么导致环境辅助裂缝?

环境辅助的开裂逐渐削弱了材料对拉伸应力的抵抗能力,因此它可能在没有事先可见警告的情况下突然失效。它通常是由于高压(HP)等多种因素的相互作用造成的;高温(HT);高浓度硫化氢(H2S);微生物诱导腐蚀(MIC)。此外,许多结构具有阴极保护,这可能导致氢气的产生,从而导致一种形式的EAC,称为材料的氢诱导应力开裂(HISC)。

环境辅助裂解- 860x350

环境辅助裂解。


尽早选择合适的材料以防止龟裂

客户通常在前端工程设计(FEED)阶段之前就咨询我们的专家,使我们能够在选择材料时确定设计关键点。然后,我们可以就与正在考虑的设计选项相关的风险向他们提供建议。

为了做到这一点,我们呼吁我们广泛的材料在各种环境中的性能数据库;实证模型;深入了解已发表的研究成果;以及其他运营商的经验。

例如,DNV开发了一种方法,可以在考虑现场特定数据的情况下评估井和井下设备的材料选择。

在测试材料抗环境诱导开裂(HISC, SCC等)方面,我们拥有世界领先的专业知识,开发了开裂机制模型和如何避免开裂的指导方针。我们在挪威的材料及元件测试实验室(卑尔根Hø维克),新加坡英国而且我们可以模拟一些世界上最复杂的现场条件。在真实的腐蚀环境中,我们测试金属和非金属材料,特别是在恶劣环境中,如H2S酸性服务测试和HPHT。

我们可以在行业内部和行业之间分享经验,深厚的领域专业知识和知识加上数据分析,在提供材料选择解决方案方面非常有价值。参与pre-FEED意味着由于环境辅助裂解而导致的后续故障非常少。


哪些标准适用于酸性环境中的材料?

了解什么会出错,什么可能出错,也使我们能够建议应用相关标准,如ISO 15156/NACE MR 0175,用于将暴露在酸性环境中,需要进行资格预审或合格的材料。油气管道和加工厂属于可能需要在含酸服务环境中运行的资产。

我们进行研究1、2加入EAC,并与客户一起运行联合行业项目(JIPs),以开发新的解决方案、标准和建议实践。目前的例子包括关于管道钢在高浓度H2S环境中性能的JIPs。我们为DNV标准DNV- st - f101海底管道系统


参考:

1.R. Thodla, C. Holtam, R. Saraswat,压力容器技术杂志142,3 (2020)
2.R. Thodla, N. Sridhar, H. Amaya, B. Fahimi, C. Taylor,腐蚀77,3 (2020):p. 299-311

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