الملخص
اختيار المواد الرئيسية والتحكم في عمليةصمامات بوابة بلاطة عالية الضغطتم تقديم مشاريع تجميع ونقل الغاز الطبيعي عالي الكبريت. يتم تحليل ظروف العمل القاسية وأشكال التآكل للغاز الطبيعي المحتوي على مواد خام عالية كبريتيد الهيدروجين ، وهيكل الختم وطرق التصميم الوظيفية للضغط العاليأعطي.
ملخص
مع النمو المستمر لاستهلاك طاقة الغاز الطبيعي ، أصبح الاستخراج النظيف وتنقية الغاز الطبيعي عالي الكبريت أحد الاتجاهات الرائدة لتطوير الطاقة. في مشروع تجميع ونقل سطح حقل الغاز ، يكون وسيط عمل الصمام هو الغاز الطبيعي الخام أو الغاز الحامض أو غاز الوقود أو الغاز الحمضي. يتراوح محتوى H2S بين 12.31٪ إلى 17.05٪ ؛ يتراوح محتوى ثاني أكسيد الكربون بين 7.89٪ إلى 10.53٪ ؛ محتوى Cl من 28 جم / لتر إلى 65 جم / لتر (القيمة المرجعية) وهناك أيضًا H2O. وفقًا للوائح تصنيف مكامن الغاز ، يتم تصنيف مكامن الغاز الطبيعي على أنها مكامن غاز عالية الكبريت عندما يكون تركيز كبريتيد الهيدروجين بين 2٪ إلى 10٪.
H2S هو غاز عديم اللون ومزعج ومسبب للتآكل. نظرًا للبيئة المعقدة والقاسية المسببة للتآكل ، يجب أن يتمتع صمام بوابة اللوح المستخدم في مشروع التجميع والنقل السطحي بمقاومة جيدة للكبريت العالي والحمض العالي وأداء الختم الجيد. من الضروري ألا يتسرب الوسيط وينتشر لتلبية متطلبات عدم التسرب. في الوقت نفسه ، يجب أن يتمتع الصمام بالقوة الكافية ومقاومة التآكل ، والتي يمكن أن تلبي متطلبات التشغيل المستمر والآمن خلال عمر التصميم وظروف العمل.
بالنسبة للغاز الطبيعي الخام الذي يحتوي على نسبة عالية من كبريتيد الهيدروجين ، عندما تكون درجة الحرارة المتوسطة بين -35 إلى 60 درجة مئوية ويكون تصنيف الضغط أعلى أو يساوي 900 ، يكون انتشار الشقوق الناتج عن تكسير إجهاد الكبريتيد وتكسير الإجهاد سريعًا تحت درجة حرارة منخفضة وعالية بيئة الغاز الحامض بالضغط ، والتي من السهل أن تتسبب في حادث أمان كبير. أولاً ، يجب حل مشكلة تكسير إجهاد الكبريتيد (SSC) ومشكلة تكسير إجهاد التآكل من خلال اختيار المواد وتصنيع الجسم الرئيسي لصمام البوابة ذي الضغط العالي. ثانيًا ، لا يزال يتعين النظر في فشل المواد بسبب التكسير الناجم عن الهيدروجين (HIC) والتآكل الكهروكيميائي عديم الوزن. يشير SSC إلى أنه عندما يحتوي الوسط على H2S والماء ، فإن ذرات الهيدروجين المتولدة في بيئة كبريتيد الهيدروجين الرطبة تخترق الفولاذ وتذوب في الشبكة البلورية ، مما يزيد من هشاشة الفولاذ وتشكل شقوقًا تحت تأثير إجهاد الشد الإضافي أو الإجهاد المتبقي ، أي تكسير إجهاد الكبريتيد. يشير HIC إلى أنه عندما يحتوي الوسط على H2S والماء ، يتفاعل H2S مع المعدن ، ويتم فصل الهيدروجين أثناء التآكل الكهروكيميائي ، مما يؤدي إلى ظهور بثور تحتوي على الهيدروجين وتقصف الهيدروجين. ويحفز الهيدروجين تكسير إجهاد الكبريتيد ، أي التكسير الناجم عن الهيدروجين.
مواد الجسم الرئيسية والتحكم في العملية
في ظل ظروف الغاز الطبيعي عالية الكبريت ، يجب أن تفي المواد الرئيسية للجسم وغطاء المحرك وإسفين صمام بوابة لوح الضغط العالي بمتطلبات معايير NACE MR0175 / ISO15156. حتى إذا تم زيادة بدل التآكل بناءً على سمك جدار جسم الصمام ، فإنه لا يمكن أن يحل مشكلة التآكل عالي الكبريت. يمكن حل مشكلة التآكل عالي الكبريت عن طريق الاختيار الصحيح للمواد. بالنسبة لصمامات البوابة ذات الضغط العالي المستخدمة في مشاريع التجميع والنقل في ظل ظروف الغاز الطبيعي عالية الكبريت ، فإن جسم الصمام وغطاء المحرك مصنوعان من الفولاذ الكربوني المصهور عالي الجودة والمقاوم للكبريت WCB أو WCC أو LCC أو النيكل- يجب اعتماد سبيكة أساسها Incoloy 825. يجب أن يكون جسم الصمام البوابي ذي الضغط العالي والمقاوم للكبريت من مصبوب متكامل أو هيكل حدادة متكامل.
يجب صهر جسم الصمام المصنوع من WCB أو WCC أو LCC والذي يتمتع بمقاومة عالية للتآكل الكبريتي في فرن القوس الكهربائي. يتم تكرير الكربون المنخفض ، والكبريت المنخفض للغاية ، والحبيبات الدقيقة منخفضة الفوسفور ، والفولاذ النقي بواسطة فرن التكرير. يجب التحكم في الشوائب غير المعدنية أثناء الصهر والصب لتقليل احتمالية وجود شوائب غير معدنية في الهيكل المعدني للصب. يجب أن تكون شوائب الكبريتيد في الفولاذ كروية ويجب ألا يكون هناك فصل عمودي واضح وبنية نطاقات. يتم استخدام سبيكة Si-Ca كمادة مزيلة للأكسدة ، ويتم تعديل إزالة الأكسدة النهائية باستخدام Al أو Ti. مادة جسم الصمام محدودة بمقاومة الكبريت. تضمن مادة صمام البوابة ذو الضغط العالي أن تكون S للمطروقات أقل من أو تساوي 0.008٪ ، و P أقل من أو تساوي 0.015٪ ، والمسبوكات S أقل من أو تساوي 0.012٪ و P أقل من أو تساوي إلى 0.02٪. لا تتجاوز صلابة أي جزء من جسم الصمام 200HBW. تتم معالجة المصبوبات عن طريق التلدين أو التطبيع والتلطيف بدرجة حرارة عالية ، ويتم التعامل مع المطروقات بالتطبيع أو التطبيع بالإضافة إلى التقسية. يجب أن تلبي المواد الخام لمسبوكات هيكل صمام البوابة ذات الضغط العالي مقاومة عالية للتآكل الكبريت وأن تجتاز اختبارات تقييم مقاومة الكبريت (معايير ومحاكاة) SSC. لذلك ، فإن معايير التحكم الداخلية والتركيب الكيميائي لعملية صهر فرن القوس الكهربائي الفولاذي المقاوم للكبريت والكبريت المنخفض للغاية والفولاذ عالي النقاء أكثر صرامة. من بينها ، S هو عنصر أساسي لزيادة مقاومة التكسير الساخن للفولاذ عالي الكبريت. يتفاعل S مع Mn في الفولاذ لتشكيل شوائب MnS ذات نطاقات ، مما يزيد من قابلية التكسير الناجم عن الهيدروجين (HIC). لذلك ، يجب التحكم في محتوى S ضمن نطاق منخفض للغاية من الكبريت. في الوقت نفسه ، يعد C عنصرًا رئيسيًا يزيد من قوة وصلابة الفولاذ المقاوم للكبريت العالي وميل تكسير الفولاذ ، لذلك يتم التحكم فيه ضمن النطاق القياسي للرقابة الداخلية للمؤسسة.
تعتمد مادة جسم الصمام من Incoloy 825 لمقاومة التآكل عالية الكبريت على صهر الفراغ أو عمليات بديلة أخرى بالإضافة إلى عملية إعادة الصهر الكهربائي. يتم التحكم في تكوين الشوائب أثناء عملية الإنتاج لتقليل الشوائب غير المعدنية. استخدم التحريك الكهرومغناطيسي لمنع الفصل. لا تقل نسبة الحدادة الفعالة لمطروقات جسم الصمام عن 3 لضمان أن المطروقات النهائية لها هيكل تطريق موحد. أظهرت الدراسات أن صمامات سبائك Incoloy 825 تتمتع بمقاومة ممتازة لكبريتيد الهيدروجين وتآكل أيون الكلوريد ، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مشاريع التجميع والنقل لاستغلال الغاز الطبيعي عالي الكبريت. تتبنى سبائك النيكل المعالجة بالمحلول الصلب. تحتاج أجزاء سبيكة Incoloy 825 القائمة على النيكل إلى تركيبات وأدوات خاصة للمعالجة ، ولا يمكن أن تكون على اتصال مباشر بالمعادن القائمة على الحديد والنحاس أثناء التصنيع والتعبئة والنقل لتجنب التلوث المعدني.
اختيار المواد الرئيسية والتحكم في عمليةصمامات بوابة بلاطة عالية الضغطتم تقديم مشاريع تجميع ونقل الغاز الطبيعي عالي الكبريت. يتم تحليل ظروف العمل القاسية وأشكال التآكل للغاز الطبيعي المحتوي على مواد خام عالية كبريتيد الهيدروجين ، وهيكل الختم وطرق التصميم الوظيفية للضغط العاليأعطي.
ملخص
مع النمو المستمر لاستهلاك طاقة الغاز الطبيعي ، أصبح الاستخراج النظيف وتنقية الغاز الطبيعي عالي الكبريت أحد الاتجاهات الرائدة لتطوير الطاقة. في مشروع تجميع ونقل سطح حقل الغاز ، يكون وسيط عمل الصمام هو الغاز الطبيعي الخام أو الغاز الحامض أو غاز الوقود أو الغاز الحمضي. يتراوح محتوى H2S بين 12.31٪ إلى 17.05٪ ؛ يتراوح محتوى ثاني أكسيد الكربون بين 7.89٪ إلى 10.53٪ ؛ محتوى Cl من 28 جم / لتر إلى 65 جم / لتر (القيمة المرجعية) وهناك أيضًا H2O. وفقًا للوائح تصنيف مكامن الغاز ، يتم تصنيف مكامن الغاز الطبيعي على أنها مكامن غاز عالية الكبريت عندما يكون تركيز كبريتيد الهيدروجين بين 2٪ إلى 10٪.
H2S هو غاز عديم اللون ومزعج ومسبب للتآكل. نظرًا للبيئة المعقدة والقاسية المسببة للتآكل ، يجب أن يتمتع صمام بوابة اللوح المستخدم في مشروع التجميع والنقل السطحي بمقاومة جيدة للكبريت العالي والحمض العالي وأداء الختم الجيد. من الضروري ألا يتسرب الوسيط وينتشر لتلبية متطلبات عدم التسرب. في الوقت نفسه ، يجب أن يتمتع الصمام بالقوة الكافية ومقاومة التآكل ، والتي يمكن أن تلبي متطلبات التشغيل المستمر والآمن خلال عمر التصميم وظروف العمل.
بالنسبة للغاز الطبيعي الخام الذي يحتوي على نسبة عالية من كبريتيد الهيدروجين ، عندما تكون درجة الحرارة المتوسطة بين -35 إلى 60 درجة مئوية ويكون تصنيف الضغط أعلى أو يساوي 900 ، يكون انتشار الشقوق الناتج عن تكسير إجهاد الكبريتيد وتكسير الإجهاد سريعًا تحت درجة حرارة منخفضة وعالية بيئة الغاز الحامض بالضغط ، والتي من السهل أن تتسبب في حادث أمان كبير. أولاً ، يجب حل مشكلة تكسير إجهاد الكبريتيد (SSC) ومشكلة تكسير إجهاد التآكل من خلال اختيار المواد وتصنيع الجسم الرئيسي لصمام البوابة ذي الضغط العالي. ثانيًا ، لا يزال يتعين النظر في فشل المواد بسبب التكسير الناجم عن الهيدروجين (HIC) والتآكل الكهروكيميائي عديم الوزن. يشير SSC إلى أنه عندما يحتوي الوسط على H2S والماء ، فإن ذرات الهيدروجين المتولدة في بيئة كبريتيد الهيدروجين الرطبة تخترق الفولاذ وتذوب في الشبكة البلورية ، مما يزيد من هشاشة الفولاذ وتشكل شقوقًا تحت تأثير إجهاد الشد الإضافي أو الإجهاد المتبقي ، أي تكسير إجهاد الكبريتيد. يشير HIC إلى أنه عندما يحتوي الوسط على H2S والماء ، يتفاعل H2S مع المعدن ، ويتم فصل الهيدروجين أثناء التآكل الكهروكيميائي ، مما يؤدي إلى ظهور بثور تحتوي على الهيدروجين وتقصف الهيدروجين. ويحفز الهيدروجين تكسير إجهاد الكبريتيد ، أي التكسير الناجم عن الهيدروجين.
مواد الجسم الرئيسية والتحكم في العملية
في ظل ظروف الغاز الطبيعي عالية الكبريت ، يجب أن تفي المواد الرئيسية للجسم وغطاء المحرك وإسفين صمام بوابة لوح الضغط العالي بمتطلبات معايير NACE MR0175 / ISO15156. حتى إذا تم زيادة بدل التآكل بناءً على سمك جدار جسم الصمام ، فإنه لا يمكن أن يحل مشكلة التآكل عالي الكبريت. يمكن حل مشكلة التآكل عالي الكبريت عن طريق الاختيار الصحيح للمواد. بالنسبة لصمامات البوابة ذات الضغط العالي المستخدمة في مشاريع التجميع والنقل في ظل ظروف الغاز الطبيعي عالية الكبريت ، فإن جسم الصمام وغطاء المحرك مصنوعان من الفولاذ الكربوني المصهور عالي الجودة والمقاوم للكبريت WCB أو WCC أو LCC أو النيكل- يجب اعتماد سبيكة أساسها Incoloy 825. يجب أن يكون جسم الصمام البوابي ذي الضغط العالي والمقاوم للكبريت من مصبوب متكامل أو هيكل حدادة متكامل.
يجب صهر جسم الصمام المصنوع من WCB أو WCC أو LCC والذي يتمتع بمقاومة عالية للتآكل الكبريتي في فرن القوس الكهربائي. يتم تكرير الكربون المنخفض ، والكبريت المنخفض للغاية ، والحبيبات الدقيقة منخفضة الفوسفور ، والفولاذ النقي بواسطة فرن التكرير. يجب التحكم في الشوائب غير المعدنية أثناء الصهر والصب لتقليل احتمالية وجود شوائب غير معدنية في الهيكل المعدني للصب. يجب أن تكون شوائب الكبريتيد في الفولاذ كروية ويجب ألا يكون هناك فصل عمودي واضح وبنية نطاقات. يتم استخدام سبيكة Si-Ca كمادة مزيلة للأكسدة ، ويتم تعديل إزالة الأكسدة النهائية باستخدام Al أو Ti. مادة جسم الصمام محدودة بمقاومة الكبريت. تضمن مادة صمام البوابة ذو الضغط العالي أن تكون S للمطروقات أقل من أو تساوي 0.008٪ ، و P أقل من أو تساوي 0.015٪ ، والمسبوكات S أقل من أو تساوي 0.012٪ و P أقل من أو تساوي إلى 0.02٪. لا تتجاوز صلابة أي جزء من جسم الصمام 200HBW. تتم معالجة المصبوبات عن طريق التلدين أو التطبيع والتلطيف بدرجة حرارة عالية ، ويتم التعامل مع المطروقات بالتطبيع أو التطبيع بالإضافة إلى التقسية. يجب أن تلبي المواد الخام لمسبوكات هيكل صمام البوابة ذات الضغط العالي مقاومة عالية للتآكل الكبريت وأن تجتاز اختبارات تقييم مقاومة الكبريت (معايير ومحاكاة) SSC. لذلك ، فإن معايير التحكم الداخلية والتركيب الكيميائي لعملية صهر فرن القوس الكهربائي الفولاذي المقاوم للكبريت والكبريت المنخفض للغاية والفولاذ عالي النقاء أكثر صرامة. من بينها ، S هو عنصر أساسي لزيادة مقاومة التكسير الساخن للفولاذ عالي الكبريت. يتفاعل S مع Mn في الفولاذ لتشكيل شوائب MnS ذات نطاقات ، مما يزيد من قابلية التكسير الناجم عن الهيدروجين (HIC). لذلك ، يجب التحكم في محتوى S ضمن نطاق منخفض للغاية من الكبريت. في الوقت نفسه ، يعد C عنصرًا رئيسيًا يزيد من قوة وصلابة الفولاذ المقاوم للكبريت العالي وميل تكسير الفولاذ ، لذلك يتم التحكم فيه ضمن النطاق القياسي للرقابة الداخلية للمؤسسة.
تعتمد مادة جسم الصمام من Incoloy 825 لمقاومة التآكل عالية الكبريت على صهر الفراغ أو عمليات بديلة أخرى بالإضافة إلى عملية إعادة الصهر الكهربائي. يتم التحكم في تكوين الشوائب أثناء عملية الإنتاج لتقليل الشوائب غير المعدنية. استخدم التحريك الكهرومغناطيسي لمنع الفصل. لا تقل نسبة الحدادة الفعالة لمطروقات جسم الصمام عن 3 لضمان أن المطروقات النهائية لها هيكل تطريق موحد. أظهرت الدراسات أن صمامات سبائك Incoloy 825 تتمتع بمقاومة ممتازة لكبريتيد الهيدروجين وتآكل أيون الكلوريد ، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مشاريع التجميع والنقل لاستغلال الغاز الطبيعي عالي الكبريت. تتبنى سبائك النيكل المعالجة بالمحلول الصلب. تحتاج أجزاء سبيكة Incoloy 825 القائمة على النيكل إلى تركيبات وأدوات خاصة للمعالجة ، ولا يمكن أن تكون على اتصال مباشر بالمعادن القائمة على الحديد والنحاس أثناء التصنيع والتعبئة والنقل لتجنب التلوث المعدني.
التالي: هل يمكن توفير الغاز بنصف فتح الصمام؟
سابق: طرق الضغط لاختبارات الختم الدورية لصمامات بوابة محطة الطاقة النووية (الجزء الثاني)
English
Español (España)
العربية