Resumen
La selección de materiales principales y el control de procesos deválvulas de compuerta de losa de alta presiónpara proyectos de recolección y transporte de gas natural con alto contenido de azufre. Se analizan las duras condiciones de trabajo y las formas de corrosión del gas natural que contiene materias primas con alto contenido de sulfuro de hidrógeno, y la estructura de sellado y los métodos de diseño funcional de la alta presión.son dados.
Visión general
Con el crecimiento continuo del consumo de energía de gas natural, la extracción limpia y la purificación de gas natural con alto contenido de azufre se han convertido en una de las principales direcciones para el desarrollo energético. En el proyecto de recolección y transporte de la superficie del campo de gas, el medio de trabajo de la válvula es gas natural crudo o gas amargo, gas combustible o gas ácido. El contenido de H2S está entre el 12,31 % y el 17,05 %; El contenido de CO2 está entre el 7,89 % y el 10,53 %; El contenido de Cl es de 28g/l a 65g/l (valor de referencia) y también hay H2O. Según las normas de clasificación de yacimientos de gas, los yacimientos de gas natural se clasifican como yacimientos de gas con alto contenido de azufre cuando la concentración de H2S se encuentra entre el 2 % y el 10 %.
El H2S es un gas incoloro, irritante y altamente corrosivo. En vista del entorno corrosivo complejo y severo, la válvula de compuerta de losa utilizada en el proyecto de transporte y recolección de superficie debe tener una buena resistencia al alto contenido de azufre, alto contenido de ácido y un buen rendimiento de sellado. Es imprescindible que el medio no tenga fugas ni se propague para cumplir con el requisito de cero fugas. Al mismo tiempo, la válvula debe tener suficiente fuerza y resistencia a la corrosión, lo que puede cumplir con los requisitos para el funcionamiento continuo y seguro durante la vida útil del diseño y las condiciones de trabajo.
Para gas natural crudo con alto contenido de H2S, cuando la temperatura media está entre -35 a 60 ℃ y la clasificación de presión es mayor o igual a 900, la propagación de grietas causada por el agrietamiento por tensión de sulfuro y la corrosión por tensión es rápida a baja temperatura y alta. Entorno de gas agrio a presión, que es fácil de causar un accidente de seguridad importante. En primer lugar, el problema del agrietamiento por tensión de sulfuro (SSC) y el agrietamiento por corrosión bajo tensión debe resolverse mediante la selección del material y la fabricación del cuerpo principal de la válvula de compuerta plana de alta presión. En segundo lugar, aún se debe considerar la falla del material debido al agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC) y la corrosión electroquímica sin peso. SSC se refiere a que cuando el medio contiene H2S y agua, los átomos de hidrógeno generados en el ambiente húmedo de sulfuro de hidrógeno penetran en el acero y se disuelven en la red cristalina, aumentando la fragilidad del acero y formando grietas bajo la acción de la tensión extra. o tensión residual, a saber, agrietamiento por corrosión bajo tensión de sulfuro. HIC se refiere a que cuando el medio contiene H2S y agua, el H2S reacciona con el metal y el hidrógeno se separa durante la corrosión electroquímica, formando ampollas que contienen hidrógeno y fragilización por hidrógeno. Y el hidrógeno induce el agrietamiento por corrosión bajo tensión de sulfuro, es decir, el agrietamiento inducido por hidrógeno.
Materiales del cuerpo principal y control de procesos
En condiciones de gas natural con alto contenido de azufre, los materiales principales del cuerpo, el casquete y la cuña de la válvula de compuerta plana de alta presión deben cumplir los requisitos de las normas NACE MR0175/ISO15156. Incluso si se aumenta el margen de corrosión en función del grosor de la pared del cuerpo de la válvula, no se puede resolver el problema de la corrosión por alto contenido de azufre. El problema de la corrosión por alto contenido de azufre se puede resolver mediante la selección correcta de materiales. Para las válvulas de compuerta planas de alta presión utilizadas en proyectos de recolección y transporte en condiciones de gas natural con alto contenido de azufre, el cuerpo y el bonete de la válvula están hechos de acero al carbono WCB, WCC, LCC o níquel de alta calidad especialmente fundido y resistente al azufre. Se debe adoptar la aleación basada en Incoloy 825. El cuerpo de la válvula de compuerta de losa de alta presión y alta resistencia al azufre debe ser de fundición integral o estructura de forja integral.
El cuerpo de la válvula hecho de WCB, WCC o LCC que tiene resistencia a la corrosión por alto contenido de azufre debe fundirse en un horno de arco eléctrico. El horno de refinación refina el acero bajo en carbono, ultrabajo en azufre, bajo en fósforo y de grano fino. Las inclusiones no metálicas deben controlarse durante la fundición y la fundición para minimizar la posibilidad de inclusiones no metálicas en la estructura metalográfica de la fundición. Las inclusiones de sulfuro en el acero deben ser esferoidizadas y no debe haber segregación columnar obvia ni estructura en bandas. La aleación Si-Ca se utiliza como material desoxidante, y la desoxidación final se modifica con Al o Ti. El material del cuerpo de la válvula está limitado por la resistencia al azufre. El material de la válvula de compuerta de losa de alta presión garantiza que S de piezas forjadas sea inferior o igual a 0,008 %, P inferior o igual a 0,015 %, piezas de fundición S inferior o igual a 0,012 % y P inferior o igual a al 0,02%. La dureza de cualquier parte del cuerpo de la válvula no supera los 200 HBW. Las fundiciones se tratan mediante recocido o normalización y templado a alta temperatura, y las piezas forjadas se tratan mediante normalización o normalización más templado. Las materias primas de las piezas fundidas del cuerpo de la válvula de compuerta de losa de alta presión deben cumplir con la resistencia a la corrosión por alto contenido de azufre y pasar las pruebas de evaluación de resistencia al azufre SSC (condiciones de trabajo estándar y simuladas) y HIC (estándar). Por lo tanto, los estándares de control interno y la composición química para el proceso de fundición en horno de arco eléctrico de acero resistente al azufre y el acero ultra bajo en azufre y de alta pureza son más estrictos. Entre ellos, S es un elemento clave para aumentar la resistencia al agrietamiento en caliente del acero con alto contenido de azufre. S reacciona con Mn en el acero para formar inclusiones de MnS en bandas, lo que aumentará la susceptibilidad al agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC). Por lo tanto, el contenido de S debe controlarse dentro del rango de azufre ultra bajo. Al mismo tiempo, C es un elemento clave que aumenta la resistencia y la dureza del acero resistente al alto contenido de azufre y la tendencia al agrietamiento del acero, por lo que se controla dentro del rango estándar de control interno de la empresa.
El material del cuerpo de la válvula de Incoloy 825 para resistencia a la corrosión con alto contenido de azufre adopta la fundición al vacío u otros procesos alternativos además del proceso de refundición por electroescoria. La formación de inclusiones se controla durante el proceso de producción para minimizar las inclusiones no metálicas. Use agitación electromagnética para evitar la segregación. La relación de forjado efectiva de las piezas forjadas del cuerpo de la válvula no es inferior a 3 para garantizar que las piezas forjadas terminadas tengan una estructura de forja uniforme. Los estudios han demostrado que las válvulas de aleación Incoloy 825 tienen una excelente resistencia a la corrosión por iones de cloruro y sulfuro de hidrógeno, y pueden usarse ampliamente en proyectos de recolección y transporte para la explotación de gas natural con alto contenido de azufre. La aleación a base de níquel adopta un tratamiento de solución sólida. Las piezas de aleación a base de níquel Incoloy 825 necesitan accesorios y herramientas especiales para el procesamiento y no pueden estar en contacto directo con metales a base de Fe y Cu durante la fabricación, el embalaje y el transporte para evitar la contaminación por metales.
La selección de materiales principales y el control de procesos deválvulas de compuerta de losa de alta presiónpara proyectos de recolección y transporte de gas natural con alto contenido de azufre. Se analizan las duras condiciones de trabajo y las formas de corrosión del gas natural que contiene materias primas con alto contenido de sulfuro de hidrógeno, y la estructura de sellado y los métodos de diseño funcional de la alta presión.son dados.
Visión general
Con el crecimiento continuo del consumo de energía de gas natural, la extracción limpia y la purificación de gas natural con alto contenido de azufre se han convertido en una de las principales direcciones para el desarrollo energético. En el proyecto de recolección y transporte de la superficie del campo de gas, el medio de trabajo de la válvula es gas natural crudo o gas amargo, gas combustible o gas ácido. El contenido de H2S está entre el 12,31 % y el 17,05 %; El contenido de CO2 está entre el 7,89 % y el 10,53 %; El contenido de Cl es de 28g/l a 65g/l (valor de referencia) y también hay H2O. Según las normas de clasificación de yacimientos de gas, los yacimientos de gas natural se clasifican como yacimientos de gas con alto contenido de azufre cuando la concentración de H2S se encuentra entre el 2 % y el 10 %.
El H2S es un gas incoloro, irritante y altamente corrosivo. En vista del entorno corrosivo complejo y severo, la válvula de compuerta de losa utilizada en el proyecto de transporte y recolección de superficie debe tener una buena resistencia al alto contenido de azufre, alto contenido de ácido y un buen rendimiento de sellado. Es imprescindible que el medio no tenga fugas ni se propague para cumplir con el requisito de cero fugas. Al mismo tiempo, la válvula debe tener suficiente fuerza y resistencia a la corrosión, lo que puede cumplir con los requisitos para el funcionamiento continuo y seguro durante la vida útil del diseño y las condiciones de trabajo.
Para gas natural crudo con alto contenido de H2S, cuando la temperatura media está entre -35 a 60 ℃ y la clasificación de presión es mayor o igual a 900, la propagación de grietas causada por el agrietamiento por tensión de sulfuro y la corrosión por tensión es rápida a baja temperatura y alta. Entorno de gas agrio a presión, que es fácil de causar un accidente de seguridad importante. En primer lugar, el problema del agrietamiento por tensión de sulfuro (SSC) y el agrietamiento por corrosión bajo tensión debe resolverse mediante la selección del material y la fabricación del cuerpo principal de la válvula de compuerta plana de alta presión. En segundo lugar, aún se debe considerar la falla del material debido al agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC) y la corrosión electroquímica sin peso. SSC se refiere a que cuando el medio contiene H2S y agua, los átomos de hidrógeno generados en el ambiente húmedo de sulfuro de hidrógeno penetran en el acero y se disuelven en la red cristalina, aumentando la fragilidad del acero y formando grietas bajo la acción de la tensión extra. o tensión residual, a saber, agrietamiento por corrosión bajo tensión de sulfuro. HIC se refiere a que cuando el medio contiene H2S y agua, el H2S reacciona con el metal y el hidrógeno se separa durante la corrosión electroquímica, formando ampollas que contienen hidrógeno y fragilización por hidrógeno. Y el hidrógeno induce el agrietamiento por corrosión bajo tensión de sulfuro, es decir, el agrietamiento inducido por hidrógeno.
Materiales del cuerpo principal y control de procesos
En condiciones de gas natural con alto contenido de azufre, los materiales principales del cuerpo, el casquete y la cuña de la válvula de compuerta plana de alta presión deben cumplir los requisitos de las normas NACE MR0175/ISO15156. Incluso si se aumenta el margen de corrosión en función del grosor de la pared del cuerpo de la válvula, no se puede resolver el problema de la corrosión por alto contenido de azufre. El problema de la corrosión por alto contenido de azufre se puede resolver mediante la selección correcta de materiales. Para las válvulas de compuerta planas de alta presión utilizadas en proyectos de recolección y transporte en condiciones de gas natural con alto contenido de azufre, el cuerpo y el bonete de la válvula están hechos de acero al carbono WCB, WCC, LCC o níquel de alta calidad especialmente fundido y resistente al azufre. Se debe adoptar la aleación basada en Incoloy 825. El cuerpo de la válvula de compuerta de losa de alta presión y alta resistencia al azufre debe ser de fundición integral o estructura de forja integral.
El cuerpo de la válvula hecho de WCB, WCC o LCC que tiene resistencia a la corrosión por alto contenido de azufre debe fundirse en un horno de arco eléctrico. El horno de refinación refina el acero bajo en carbono, ultrabajo en azufre, bajo en fósforo y de grano fino. Las inclusiones no metálicas deben controlarse durante la fundición y la fundición para minimizar la posibilidad de inclusiones no metálicas en la estructura metalográfica de la fundición. Las inclusiones de sulfuro en el acero deben ser esferoidizadas y no debe haber segregación columnar obvia ni estructura en bandas. La aleación Si-Ca se utiliza como material desoxidante, y la desoxidación final se modifica con Al o Ti. El material del cuerpo de la válvula está limitado por la resistencia al azufre. El material de la válvula de compuerta de losa de alta presión garantiza que S de piezas forjadas sea inferior o igual a 0,008 %, P inferior o igual a 0,015 %, piezas de fundición S inferior o igual a 0,012 % y P inferior o igual a al 0,02%. La dureza de cualquier parte del cuerpo de la válvula no supera los 200 HBW. Las fundiciones se tratan mediante recocido o normalización y templado a alta temperatura, y las piezas forjadas se tratan mediante normalización o normalización más templado. Las materias primas de las piezas fundidas del cuerpo de la válvula de compuerta de losa de alta presión deben cumplir con la resistencia a la corrosión por alto contenido de azufre y pasar las pruebas de evaluación de resistencia al azufre SSC (condiciones de trabajo estándar y simuladas) y HIC (estándar). Por lo tanto, los estándares de control interno y la composición química para el proceso de fundición en horno de arco eléctrico de acero resistente al azufre y el acero ultra bajo en azufre y de alta pureza son más estrictos. Entre ellos, S es un elemento clave para aumentar la resistencia al agrietamiento en caliente del acero con alto contenido de azufre. S reacciona con Mn en el acero para formar inclusiones de MnS en bandas, lo que aumentará la susceptibilidad al agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC). Por lo tanto, el contenido de S debe controlarse dentro del rango de azufre ultra bajo. Al mismo tiempo, C es un elemento clave que aumenta la resistencia y la dureza del acero resistente al alto contenido de azufre y la tendencia al agrietamiento del acero, por lo que se controla dentro del rango estándar de control interno de la empresa.
El material del cuerpo de la válvula de Incoloy 825 para resistencia a la corrosión con alto contenido de azufre adopta la fundición al vacío u otros procesos alternativos además del proceso de refundición por electroescoria. La formación de inclusiones se controla durante el proceso de producción para minimizar las inclusiones no metálicas. Use agitación electromagnética para evitar la segregación. La relación de forjado efectiva de las piezas forjadas del cuerpo de la válvula no es inferior a 3 para garantizar que las piezas forjadas terminadas tengan una estructura de forja uniforme. Los estudios han demostrado que las válvulas de aleación Incoloy 825 tienen una excelente resistencia a la corrosión por iones de cloruro y sulfuro de hidrógeno, y pueden usarse ampliamente en proyectos de recolección y transporte para la explotación de gas natural con alto contenido de azufre. La aleación a base de níquel adopta un tratamiento de solución sólida. Las piezas de aleación a base de níquel Incoloy 825 necesitan accesorios y herramientas especiales para el procesamiento y no pueden estar en contacto directo con metales a base de Fe y Cu durante la fabricación, el embalaje y el transporte para evitar la contaminación por metales.
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