NO831752L - AUSTENITIC Alloys with high nickel content. - Google Patents
AUSTENITIC Alloys with high nickel content.Info
- Publication number
- NO831752L NO831752L NO831752A NO831752A NO831752L NO 831752 L NO831752 L NO 831752L NO 831752 A NO831752 A NO 831752A NO 831752 A NO831752 A NO 831752A NO 831752 L NO831752 L NO 831752L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- weight
- content
- nickel
- alloys
- unavoidable impurities
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 61
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims description 47
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 32
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 29
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 16
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 43
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 42
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 13
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 12
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 3
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001814 effect on stress Effects 0.000 description 3
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår austenittiske legeringerThe present invention relates to austenitic alloys
med høyt nikkelinnhold og som har eksellent korrosjons-motstandsevne og som med hell kan anvendes under korrosive omgivelser slik som i sure brønner. with a high nickel content and which has excellent corrosion resistance and which can be successfully used in corrosive environments such as in acidic wells.
Nå da petroleumkildene tømmes ut, er det en stadig tendens til å benytte meget dype eller sure oljebrønner en gang til etter at de tidligere ble stengt. Imidlertid innehol-der disse brønner i de fleste tilfeller store mengder klorider, C0 2 og f^S og er meget sterkt korrosive. Karbonstål eller lavlegert stål som vanligvis har vært benyttet som materialer for oljebrønnrørutstyr kan ikke benyttes i slike korrosive brønner. I henhold til dette er det et behov for høylegerte materialer med utmerket korrosjonsmotstands-evne. Now that the petroleum sources are being depleted, there is a constant tendency to use very deep or acidic oil wells once more after they were previously closed. However, in most cases these wells contain large amounts of chlorides, C0 2 and f^S and are very strongly corrosive. Carbon steel or low-alloy steel, which have usually been used as materials for oil well pipe equipment, cannot be used in such corrosive wells. Accordingly, there is a need for high-alloy materials with excellent corrosion resistance.
Høylegerte materialer som har vært forsøkt benyttet eller foreslått til nå til bruk i oljebrønnutstyr inkluderer f.eks. 13Cr-martensittisk rustfritt stål, austenittisk og ferrittisk rustfrie dualfasestål, austenittisk høynikkel-legeringer, nikkelbasislegeringer, koboltbasislegeringer, titanbasislegeringer og lignende. Av disse er 13Cr-martensittisk rustfritt stål og rustfrie dualfasestål meget motstandsdyktige overfor CC>2_korrosjon, men de har den mangel at de lider under sulfidspenningskorrosjonsspalting (SSCC) High-alloy materials that have been attempted or proposed so far for use in oil well equipment include e.g. 13Cr martensitic stainless steels, austenitic and ferritic dual phase stainless steels, austenitic high nickel alloys, nickel base alloys, cobalt base alloys, titanium base alloys and the like. Of these, 13Cr martensitic stainless steels and dual-phase stainless steels are highly resistant to CC>2_corrosion, but have the disadvantage of suffering from sulphide stress corrosion cracking (SSCC)
i forbindelse med I^S. I henhold til dette kan disse stål ikke anvendes i slike brønnomgivelser der I^S inneholdes i store mengder. in connection with I^S. According to this, these steels cannot be used in such well environments where I^S is contained in large quantities.
Nikkelbasislegeringer, koboltbasislegeringer og titanbasislegeringer er motstandsdyktige overfor korrosjon i omgivelser av den ovenfor nevnte type, der klorider, CC>2 og f^S inneholdes. Imidlertid følger det en vanskelighet i og med bruken av kostbare materialer slik som Ni, Mo, Co og Ti i store mengder. Nickel base alloys, cobalt base alloys and titanium base alloys are resistant to corrosion in environments of the type mentioned above, where chlorides, CC>2 and f^S are contained. However, there is a difficulty with the use of expensive materials such as Ni, Mo, Co and Ti in large quantities.
I henhold til dette er det en gjenstand for foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe høynikkellegeringer som over- vinner manglene ved legeringene ifølge den kjente teknikk og som er brukbare som materialer for sure oljebrønner. Accordingly, it is an object of the present invention to provide high-nickel alloys which overcome the shortcomings of the alloys according to the known technique and which are usable as materials for sour oil wells.
En annen gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe høynikkellegeringer som viser utmerket korrosjonsmotstands-evne i omgivelser der klorider, CC^og H2S foreligger sam-men og som samtidig er økonomiske. Another object of the invention is to provide high nickel alloys which show excellent corrosion resistance in environments where chlorides, CC^ and H2S are present together and which are also economical.
De ovenfor antydede gjenstander kan ifølge oppfinnelsen oppnås ved en hvilken som helst av de følgende utførelses-former. According to the invention, the objects indicated above can be achieved by any of the following embodiments.
I henhold til den første utførelsesform av oppfinnelsen tilveiebringes det en høynikkel-raustenittisk legering for bruk i sure brønnomgivelser og som i det vesentlige består av C< 0,05 vekt-%, N_< 0,04 vekt-%, Si_< 1,0 vekt-%, According to the first embodiment of the invention, a high-nickel raustenitic alloy is provided for use in acidic well environments and which essentially consists of C< 0.05% by weight, N_< 0.04% by weight, Si_< 1.0 weight-%,
Mn< 1,0 vekt-%, 35- ca. 45 vekt-% Ni, 20-30 vekt-% Cr,Mn< 1.0% by weight, 35- approx. 45 wt% Ni, 20-30 wt% Cr,
4 ~7 vekt-% Mo og rensten Fe og uunngåelige urenheter forutsatt at Cr + 3Moj<>>40 vekt-%. 4 ~7 wt% Mo and the purest Fe and unavoidable impurities provided that Cr + 3Moj<>>40 wt%.
I henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen tilveiebringes det en høynikkel-austenittisk legering for bruk i sure brønnomgivelser og i det vesentlige bestående av: C< 0,05 vekt-%, N< 0,04 vekt-%, Si< 1,0 vekt-%, Mn< 1,0 vekt-%, 35~45 vekt-% Ni, 20~30 vekt-% Cr, 4-7 vekt-% Mo, According to another embodiment of the invention, a high-nickel austenitic alloy is provided for use in acidic well environments and essentially consisting of: C<0.05% by weight, N<0.04% by weight, Si<1.0 wt%, Mn< 1.0 wt%, 35~45 wt% Ni, 20~30 wt% Cr, 4-7 wt% Mo,
1=3 vekt-% Cu og resten Fe og uunngåelige urenheter, forutsatt at Cr + 3Mo>^40 vekt-%. 1=3% by weight Cu and the rest Fe and unavoidable impurities, provided that Cr + 3Mo>^40% by weight.
En tredje utførelsesform av oppfinnelsen ligger i en høy-nikkel-austenittisk legering for bruk i sure brønnomgivelser og som i det vesentlige består av Cj< 0,05 vekt-%, N< 0,04 vekt-%, Si< 1,0 vekt-%, Mn< 1,0 vekt-%, 35-45 vekt-% Ni, 20-30 vekt-% Cr, 4~7 vekt-% Mo, Alf 0,5 vekt-% og resten Fe og uunngåelige urenheter, forutsatt at Cr + 3Mo>^40 vekt-%. A third embodiment of the invention lies in a high-nickel austenitic alloy for use in acidic well environments and which essentially consists of Cj< 0.05% by weight, N< 0.04% by weight, Si< 1.0% by weight -%, Mn< 1.0 wt%, 35-45 wt% Ni, 20-30 wt% Cr, 4~7 wt% Mo, Alf 0.5 wt% and the rest Fe and unavoidable impurities, provided that Cr + 3Mo>^40% by weight.
En fjerde utførelsesform av oppfinnelsen ligger i en høy-nikkel-austenittisk legering for bruk i sure brønnomgivelser og som i det vesentlige består av C<_ 0,05 vekt-%, N<_ 0,04 vekt-%, Si< 1,0 vekt-%, Mn< 1,0 vekt-%, 35~45 vekt-% Ni, 20-30 vekt-% Cr, 4=7 vekt-% Mo, 1~3 vekt-% Cu, Al< 0,5 vekt-% og resten Fe og uunngåelige urenheter, forutsatt at Cr + 3Mo^ 4 0 vekt-%. A fourth embodiment of the invention lies in a high-nickel austenitic alloy for use in acidic well environments and which essentially consists of C<_ 0.05% by weight, N<_ 0.04% by weight, Si< 1, 0 wt%, Mn< 1.0 wt%, 35~45 wt% Ni, 20-30 wt% Cr, 4=7 wt% Mo, 1~3 wt% Cu, Al< 0, 5% by weight and the rest Fe and unavoidable impurities, provided that Cr + 3Mo^ 4 0% by weight.
En femte utførelsesform av oppfinnelsen ligger i en høy-nikkel-austenittisk legering for bruk i sure brønnomgivelser og som i det vesentlige består av C_< 0,05 vekt-%, N<<>_ 0,04 vekt-%, Si<<>1,0 vekt-%, Mn<<>_ 1,0 vekt-%, 35-45 vekt-% Ni, 20~30 vekt-% Cr, 4~7 vekt-% Mo, minst et element valgt blant gruppen bestående av 0,6~1,5 vekt-% Ti, 0,6~1,5 vekt-% Nb og 0,6~1,5 vekt-% V og resten Fe og uunngåelige urenheter, forutsatt at Cr + 3Mo<>>; 40 vekt-%. A fifth embodiment of the invention lies in a high-nickel austenitic alloy for use in acidic well environments and which essentially consists of C_< 0.05% by weight, N<<>_ 0.04% by weight, Si<< >1.0 wt%, Mn<<>_ 1.0 wt%, 35-45 wt% Ni, 20~30 wt% Cr, 4~7 wt% Mo, at least one element selected from the group consisting of 0.6~1.5 wt% Ti, 0.6~1.5 wt% Nb and 0.6~1.5 wt% V and the rest Fe and unavoidable impurities, provided that Cr + 3Mo< >>; 40% by weight.
En sjette utførelsesform av oppfinnelsen ligger i en høy-nikkel-austenittisk legering for bruk i sure brønnomgivelser og som i det vesentlige består av C<_ 0,05 vekt-%, N<<>0,04 vekt-%, Si<<>1,0 vekt-%, Mn<<>1,0 vekt-%, 35~45 vekt-% Ni, 20-30 vekt-% Cr, 4~7 vekt-% Mo, Cu<<>3 vekt-%, minst et element valgt blant gruppen bestående av 0,6"1,5 vekt-% Ti, 0,6~1,5 vekt-% Nb og 0,6~1,5 vekt-% V, og resten Fe og uunngåelige urenheter, forutsatt at Cr + 3Mo<>>^40 vekt-%. A sixth embodiment of the invention lies in a high-nickel austenitic alloy for use in acidic well environments and which essentially consists of C<_ 0.05% by weight, N<<>0.04% by weight, Si<< >1.0 wt%, Mn<<>1.0 wt%, 35~45 wt% Ni, 20-30 wt% Cr, 4~7 wt% Mo, Cu<<>3 wt- %, at least one element selected from the group consisting of 0.6-1.5 wt% Ti, 0.6~1.5 wt% Nb and 0.6~1.5 wt% V, and the balance Fe and unavoidable impurities, provided that Cr + 3Mo<>>^40% by weight.
En syvende utførelsesform av oppfinnelsen ligger i en høy-nikkel-austenittisk legering for bruk i sure brønnomgivelser og som i det vesentlige består av C_<<>0,05 vekt-%, N<<>0,04 vekt-%, Si< 1,0 vekt-%, Mn< 1,0 vekt-%, 35~45 vekt-% Ni, 20-30 vekt-% Cr, 4~7 vekt-% Mo, Al< 0,5 vekt-%, minst et element valgt blant gruppen bestående av 0,6"1,5 vekt-% Ti, 0,6-1,5 vekt-% Nb og 0,6*1,5 vekt-% V, og resten Fe og uunngåelige urenheter, forutsatt at Cr + 3Mo_<>>40 vekt-%. ;En åttende utførelsesform av oppfinnelsen ligger i en høy-nikkel-austenittisk legering for bruk i sure brønnomgivelser og som i det vesentlige består av Cf 0,05 vekt-%, N<_ 0,04 vekt-%, Sif 1,0 vekt-%, Mn<<>_ 1,0 vekt-%, 35~45 vekt-% Ni, 20-30 vekt-% Cr, 4~7 vekt-% Mo, Cu<<>_ 3 vekt-%, Al<<>0,5 vekt-%, minst et element valgt blant gruppen bestående av 0,6~1,5 vekt-% Ti, 0,6-1,5 vekt-% Nb og 0,6*1,5 vekt-% V og resten Fe og uunngåelige urenheter, forutsatt at Cr + 3Mo^> 40 vekt-%. A seventh embodiment of the invention lies in a high-nickel austenitic alloy for use in acidic well environments and which essentially consists of C_<<>0.05% by weight, N<<>0.04% by weight, Si< 1.0 wt%, Mn< 1.0 wt%, 35~45 wt% Ni, 20-30 wt% Cr, 4~7 wt% Mo, Al< 0.5 wt%, min an element selected from the group consisting of 0.6-1.5 wt% Ti, 0.6-1.5 wt% Nb and 0.6*1.5 wt% V, and the balance Fe and unavoidable impurities, provided that Cr + 3Mo_<>>40% by weight. ;An eighth embodiment of the invention lies in a high-nickel austenitic alloy for use in acidic well environments and which essentially consists of Cf 0.05% by weight, N< _ 0.04 wt%, Sif 1.0 wt%, Mn<<>_ 1.0 wt%, 35~45 wt% Ni, 20-30 wt% Cr, 4~7 wt% Mo, Cu<<>_ 3 wt%, Al<<>0.5 wt%, at least one element selected from the group consisting of 0.6~1.5 wt% Ti, 0.6-1.5 wt% Nb and 0.6*1.5 wt% V and the rest Fe and unavoidable impurities, provided that Cr + 3Mo^> 40 wt%.
Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning tilThe invention shall be explained in more detail with reference to
de ledsagende tegninger, der:the accompanying drawings, where:
Fig. 1 er et diagram som viser forholdet mellom nikkelinnholdet og molyb.deninnholdet med henblikk på spenningskorrosjonsspalter; Fig. 2 er et diagram som viser forbindelsen mellom Fe-innholdet og Ni-innholdet for ømfintligheten overfor beisesprøhet; og Fig. 3 er et diagram som viser forbindelsen mellom vekttapet Fig. 1 is a diagram showing the relationship between the nickel content and the molybdenum content with respect to stress corrosion cracking; Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the Fe content and the Ni content for susceptibility to pickling embrittlement; and Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the weight loss
og innholdet av Cr + 3Mo.and the content of Cr + 3Mo.
Blant forskjellige karakteristika som kreves av materialer for rørutstyr i sure brønner anses de følgende fire karak-teristiske egenskaper som spesielt viktige. (1) Ingen opptreden av spenningskorrosjonssprekking (SCC) i en omgivelse av C1~-C02-H2S. (2) Liten ømfintlighet overfor beisesprøhet under kontaktbetingelser for karbonstål i en omgivelse av C1~-C02-H2S. (3) Liten tendens til lokal korrosjon slik som grop-korrosjon, spaltkorrosjon og lignende. Among the various characteristics required of materials for piping equipment in acid wells, the following four characteristics are considered particularly important. (1) No occurrence of stress corrosion cracking (SCC) in an environment of C1~-C02-H2S. (2) Slight susceptibility to pickling embrittlement under contact conditions for carbon steel in a C1~-C02-H2S environment. (3) Little tendency to local corrosion such as pitting corrosion, crevice corrosion and the like.
(4) Høy mekanisk styrke.(4) High mechanical strength.
Av disse karakteristika er det med henblikk på den mekaniske styrken i (4) tilstrekkelig å underkaste høy nikkellegeringer en kald bearbeiding. Det er viktig hvorvidt eller ikke egen-skapene (1), (2) og (3) kan sikres når legeringene kald-bearbeides. Of these characteristics, with regard to the mechanical strength in (4), it is sufficient to subject high nickel alloys to cold working. It is important whether or not the properties (1), (2) and (3) can be ensured when the alloys are cold-worked.
For å bedømme legeringene med henblikk på disse egenskaper er det foretatt prøver ved bruk av følgende metoder. In order to judge the alloys with regard to these properties, tests have been carried out using the following methods.
Spenningskorrosjonssprekkingen i (1) ble bestemt ved i en akselerert korrosjonsprøve å benytte en metode der et U-formet prøvestykke ble nedsenket i kokende MgC^-oppløs-ninger med høy konsentrasjon. I denne forbindelse er det generelt akseptert at prøven som benytter MgCl2-oppløs-ninger i høye konsentrasjoner presenterer problemet ved akselerering av kloridspenningskorrosjonssprekking i en nøytral omgivelse. For simulering av en omgivelse slik som en sur brønn anses imidlertid denne metode som egnet. The stress corrosion cracking in (1) was determined by, in an accelerated corrosion test, using a method where a U-shaped test piece was immersed in boiling MgC^ solutions with a high concentration. In this connection, it is generally accepted that the sample using MgCl2 solutions in high concentrations presents the problem of acceleration of chloride stress corrosion cracking in a neutral environment. However, this method is considered suitable for simulating an environment such as an acidic well.
For å bedømme tendensen til beisesprøhet ifølge (2) bleTo judge the tendency to embrittlement according to (2) was
det gjennomført en prøve der et U-formet prøvestykke,a test was carried out in which a U-shaped test piece,
bragt i kontakt med en karbonstålplate, ble nedsenket i en vandig 5% NaCl - 0,5% CH3COOH-oppløsning mettet med H2S brought into contact with a carbon steel plate, was immersed in an aqueous 5% NaCl - 0.5% CH3COOH solution saturated with H2S
ved romtemperatur. Ved denne prøve dannes hydrogen på overflaten av det U-formede prøvestykke ved elektrokjemisk virkning mellom de forskjellige typer metaller i kontakt med hverandre, slik at tendensen til beisesprøhet i en omgivelse av Cl -C02~H2S på riktig måte kan bedømmes. at room temperature. In this test, hydrogen is formed on the surface of the U-shaped test piece by electrochemical action between the different types of metals in contact with each other, so that the tendency to embrittlement in an environment of Cl -C02~H2S can be correctly assessed.
Videre ble det benyttet en metode med nedsenking i en vandig 10% FeCl^.6H20-oppløsning som en akselerert prøve under (3). Dette fordi denne oppløsning er sur. Furthermore, a method of immersion in an aqueous 10% FeCl^.6H20 solution was used as an accelerated test under (3). This is because this solution is acidic.
Virkningen på legeringsmaterialene som ble undersøkt i en Cl -C02-H2S-omgivelse ble bekreftet fra resultater av disse tre akselererte prøver. The effect on the alloy materials investigated in a Cl -CO 2 -H 2 S environment was confirmed from the results of these three accelerated tests.
Et antall Ni-Cr-Mo-legeringer med de sammensetninger som er vist i tabell 1 ble smeltet i en høyfrekvensovn og støpt og deretter varmsmidd, varmvalset og kaldvalset for å oppnå prøvestykker. A number of Ni-Cr-Mo alloys with the compositions shown in Table 1 were melted in a high frequency furnace and cast and then hot forged, hot rolled and cold rolled to obtain test pieces.
Hver av disse Ni-Cr-Mo-legeringsprøvestykker ble underkastet prøven på kloridspenningskorrosjonssprekking i en kokende 35 %-ig MgC^-oppløsning og en kokende 42 %-ig MgCl2-oppløs-ning. Prøveresultatene er ført opp i forhold til Ni- og Mo-innholdet som vist i fig. 1. Som det fremgår av fig. 1, ser man den synergistiske virkning av Ni og Mo. Det er generelt akseptert at for å forhindre spenningskorrosjonssprekking i 42 %-ig MgCl2-oppløsning, må Ni-innholdet over-skride ca. 45%. Det ble funnet at ingen spenningskorrosjonssprekking oppsto på grunn av den synergistiske virkning av Ni og Mo, selv når nikkelinnholdet var under 45 vekt-%. Each of these Ni-Cr-Mo alloy test pieces was subjected to the chloride stress corrosion cracking test in a boiling 35% MgCl 2 solution and a boiling 42% MgCl 2 solution. The test results are listed in relation to the Ni and Mo content as shown in fig. 1. As can be seen from fig. 1, one sees the synergistic effect of Ni and Mo. It is generally accepted that to prevent stress corrosion cracking in a 42% MgCl2 solution, the Ni content must exceed approx. 45%. It was found that no stress corrosion cracking occurred due to the synergistic action of Ni and Mo, even when the nickel content was below 45% by weight.
I fig. 1 betyr angivelsen "o" ingen opptreden av spennings-korros j onssprekking og merket "«" representerer opptreden av spenningskorrosjonssprekking. In fig. 1, the indication "o" means no occurrence of stress corrosion cracking and the mark "«" represents occurrence of stress corrosion cracking.
Materialene i de sammensetninger som er angitt i tabell 1 ble bedømt med henblikk på tendens til beisesprøhet i en Cl -CC^-I^S-omgivelse. Resultatene er oppført i forhold The materials in the compositions indicated in table 1 were assessed with regard to the tendency to embrittlement in a Cl -CC^-I^S environment. The results are listed in ratios
til Ni- og Fe-innholdet i fig. 2. Som det fremgår av denne, blir tendensen til beisesprøhet temmelig høy når nikkelinnholdet overskrider ca. 50%. I fig. 2 betyr "•" ingen opptreden av beisesprøhet og "o" opptreden av beisesprøhet. to the Ni and Fe content in fig. 2. As can be seen from this, the tendency for embrittlement becomes rather high when the nickel content exceeds approx. 50%. In fig. 2 "•" means no appearance of stain embrittlement and "o" means appearance of stain embrittlement.
Materialer med samme sammensetning som antydet i tabell 1 ble underkastet spaltkorrosjonsprøver i FeCl^.Gr^O-oppløs-ning ved 35°C og 70°C. Resultatene er oppført i fig. 3. Materials with the same composition as indicated in table 1 were subjected to crevice corrosion tests in FeCl^.Gr^O solution at 35°C and 70°C. The results are listed in fig. 3.
Fra fig. 3 ser man at korrosjonsvekttapet sterkt reduseres ved et Cr + 3Mo (%)-innhold på 40 vekt-%. Således er det vesentlig at Cr + 3M0>_ 40 vékt-%. Selv om det er kjent at en økning av Cr og/eller Mo gir en forbedret virkning på motstandsevnen overfor spaltkorrosjon, har søkeren nå funnet at et spesifikt forhold mellom Cr og Mo i en spesifikk total mengde Cr og Mo er effektiv med henblikk på å forbedre motstandsevnen overfor spaltkorrosjon. I fig. 3 betyr "o" verdier for 35°C og "©" for 70°C. From fig. 3 shows that the corrosion weight loss is greatly reduced at a Cr + 3Mo (%) content of 40% by weight. Thus, it is essential that Cr + 3M0>_ 40% by weight. Although it is known that an increase of Cr and/or Mo gives an improved effect on crevice corrosion resistance, the applicant has now found that a specific ratio of Cr and Mo in a specific total amount of Cr and Mo is effective for improving the resistance to crevice corrosion. In fig. 3 means "o" values for 35°C and "©" for 70°C.
Som beskrevet ovenfor-er foreliggende oppfinnelse basert på resultatene fra de ovenfor angitte prøver og tilveiebringer høynikkellegeringer som er egnet for bruk i sure brønner. As described above, the present invention is based on the results of the above-mentioned tests and provides high-nickel alloys which are suitable for use in acid wells.
Foreliggende oppfinnelse defineres ved de åtte utførelses-former som er beskrevet ovenfor. Høynikkellegeringene beskrives i større detalj med henblikk på bestanddelene som utgjør den og forholdet mellom disse. The present invention is defined by the eight embodiments described above. The high-nickel alloys are described in greater detail with regard to the components that make it up and the relationship between them.
Høyere innhold av C resulterer i bedre mekanisk styrke, men hvis innholdet overskrider 0,05 vekt-% vil dette forårsake intergranulær korrosjon på grunn av intergranulær presipi-tering av Cr-karbid. I henhold til dette ligger innholdet av C opp til og med 0,05 vekt-%. Higher content of C results in better mechanical strength, but if the content exceeds 0.05% by weight this will cause intergranular corrosion due to intergranular precipitation of Cr carbide. According to this, the content of C is up to and including 0.05% by weight.
N tjener til å forbedre mekanisk styrke og en motstandsevne for spaltkorrosjon. Imidlertid oppstår hvis innholdet overskrider 0,04 vekt-% i høynikkellegeringer en intergranulær korrosjon som resulterer i dårlig bearbeidbarhet. I henhold til dette er innholdet av N opp til og med 0,04 vekt-%. N serves to improve mechanical strength and crevice corrosion resistance. However, if the content exceeds 0.04% by weight in high-nickel alloys, intergranular corrosion occurs, resulting in poor machinability. According to this, the content of N is up to and including 0.04% by weight.
Si og Mn som benyttes som deoksydasjonsmidler ved stålfrem-stilling, men vanskeliggjør bearbeidbarhet og tenasitet når hver av dem overskrider 1 vekt-%. I henhold til dette holdes innholdet av Ni og Mn begge innenfor et området opp til og med 1 vekt-%. Si and Mn, which are used as deoxidising agents in steel production, but make machinability and tenacity difficult when each of them exceeds 1% by weight. Accordingly, the content of Ni and Mn are both kept within a range of up to and including 1% by weight.
Ni er et element som viser virkning på spenningskorrosjonssprekking og denne virkning blir merkbar når Ni benyttes i kombinasjon med Mo. Hvis innholdet er mindre enn 35 vekt-%, vil ikke noen særlig virkning på spenningskorrosjonssprekking oppstå selv med en på forhånd bestemt mengde Mo. Dette fremgår av fig. 1. På den annen side bevirker Ni en økning av tendensen til beisesprøhet og når innholdet overskrider ca. 50 vekt-% opptrer en betydelig beisesprøhet slik det fremgår av fig. 2. I henhold til dette bør innholdet av Ni fortrinnsvis begrenses til opp til og med 45 vekt-%, Ni is an element that shows an effect on stress corrosion cracking and this effect becomes noticeable when Ni is used in combination with Mo. If the content is less than 35% by weight, no particular effect on stress corrosion cracking will occur even with a predetermined amount of Mo. This is evident from fig. 1. On the other hand, Ni causes an increase in the tendency to embrittlement and when the content exceeds approx. 50% by weight, a significant embrittlement of the stain occurs, as can be seen from fig. 2. According to this, the content of Ni should preferably be limited to up to and including 45% by weight,
med sikkerhetsgrenser. I henhold til dette ligger innholdet av Ni i området 35-45 vekt-%. with safety limits. According to this, the content of Ni is in the range 35-45% by weight.
Cr viser en utmerket virkning på spaltkorrosjon i kombinasjon med Mo. Når innholdet av Cr ligger innen området 20-30 vekt-% og den totale mengde Cr og 3Mo overskrider 4 0 vekt-%, reduseres spaltkorrosjonen sterkt, slik det spesielt fremgår av fig. 3. Innhold av Cr på under 20 vekt-% krever Mo i overskudd av 7% og dette er dårlig økonomi. På den annen side er et Cr-innhold utover 30 vekt-% ikke fordel-aktig fordi man ikke kan vente noen ytterligere virkning og fordi varmbearbeidbarheten blir dårlig. Således ligger innholdet Cr innen området 20-30 vekt-%. Cr shows an excellent effect on crevice corrosion in combination with Mo. When the content of Cr is within the range of 20-30% by weight and the total amount of Cr and 3Mo exceeds 40% by weight, crevice corrosion is greatly reduced, as can be seen in particular from fig. 3. Content of Cr of less than 20% by weight requires Mo in excess of 7% and this is bad economics. On the other hand, a Cr content in excess of 30% by weight is not advantageous because no further effect can be expected and because hot workability becomes poor. Thus, the Cr content is in the range of 20-30% by weight.
Mo viser en utmerket virkning på spenningskorrosjonssprekking og spaltkorrosjon ved den synergistiske virkning med Ni henholdsvis Cr. Mo bør inneholdes i en mengde på minst Mo shows an excellent effect on stress corrosion cracking and crevice corrosion through the synergistic effect with Ni and Cr respectively. Mo should be contained in an amount of at least
4 vekt-% i forhold til innholdet av Ni og Cr og også i lys 4% by weight in relation to the content of Ni and Cr and also in light
av resultatene i fig. 1 og 3. Selv når Mo inneholdes i mengder på over 7 vekt-%, vil imidlertid ingen ytterligere virkning kunne forventes i forhold til en mengde Cr. Ut fra økonomiske hensyn er den øvre grense for Mo 7 vekt-%. of the results in fig. 1 and 3. Even when Mo is contained in amounts of more than 7% by weight, however, no further effect can be expected in relation to an amount of Cr. Based on economic considerations, the upper limit for Mo is 7% by weight.
I henhold til dette bør innholdet Mo ligge innen områdetAccording to this, the content Mo should lie within the range
4-7 vekt-%.4-7% by weight.
Cu benyttes for å forbedre korrosjonsmotstandsevnen og erCu is used to improve corrosion resistance and is
et element som er spesielt effektivt med henblikk på å forbedre, motstandsevnen overfor spaltkorrosjon. Innholdet avhenger av brønnbetingelsene. I denne forbindelse vil virkningen av Cu når innholdet overskrider 3 vekt-% være konstant med en betydelig reduksjon av varmbearbeidbarheten. I henhold til dette bør Cu-innholdet ligge opp til og med 3 vekt-%. Med et innhold av Cu på under 1 vekt-% blir motstandsevnen overfor korrosjon ikke så mye forbedret. Fortrinnsvis er således Cu-innholdet innen området 1-3 vekt-%. Det skal bemerkes at der Cu er tilstede, mens Ti, Nb og V som også tjener til å forbedre korrosjonsmotstandsevnen ikke er tilstede, bør Cu-innholdet ligge innen området 1-3 vekt-% for å sikre den forbedrende virkning av Cu på korrosjonsmotstandsevnen. an element which is particularly effective in improving crevice corrosion resistance. The content depends on the well conditions. In this connection, the effect of Cu when the content exceeds 3% by weight will be constant with a significant reduction of hot workability. According to this, the Cu content should be up to and including 3% by weight. With a Cu content of less than 1% by weight, the resistance to corrosion is not that much improved. Preferably, the Cu content is thus within the range 1-3% by weight. It should be noted that where Cu is present, while Ti, Nb and V which also serve to improve corrosion resistance are not present, the Cu content should be within the range of 1-3% by weight to ensure the improving effect of Cu on corrosion resistance.
Al er et element som tjener til å forbedre bearbeidbarheten av legeringer som deoksydasjonsmiddel. Innhold utover 0,5 vekt-% resulterer i dårlig bearbeidbarhet. I henhold til dette er Al-innholdet opp til og med 0,5 vekt-%. Al is an element that serves to improve the workability of alloys as a deoxidizer. Content in excess of 0.5% by weight results in poor workability. According to this, the Al content is up to and including 0.5% by weight.
Ti, Nb og V er elementer som forbedrer korrosjonsmotstandsevnen og den mekaniske styrke. Således har Ti, Nb og V Ti, Nb and V are elements that improve corrosion resistance and mechanical strength. Thus, Ti, Nb and V have
stor evne til å danne karbider og kan effektivt forhindre intergranulær korrosjon. Mekanisk styrke forbedres ved presipiteringsherding av fine karbider så vel som forsterk-ning ved fast oppløsning av Ti, Nb og V slik at minst en av Ti, Nb og V bør innarbeides avhengig av brønnbetingelsene. Med innhold på under 0,6 vekt-% kan ingen virkning forventes. På den annen side vanskeliggjør innhold utover 1,5 vekt-% bearbeidbarheten i vesentlig grad. I henhold til dette er innholdet av Ti, Nb henholdsvis V innen området 0,6-1,5 vekt-%. great ability to form carbides and can effectively prevent intergranular corrosion. Mechanical strength is improved by precipitation hardening of fine carbides as well as strengthening by solid dissolution of Ti, Nb and V so that at least one of Ti, Nb and V should be incorporated depending on the well conditions. With a content of less than 0.6% by weight, no effect can be expected. On the other hand, contents in excess of 1.5% by weight significantly complicate workability. According to this, the content of Ti, Nb and V respectively is within the range 0.6-1.5% by weight.
Eksempler på høynikkellegeringer for bruk i sure brønner illustreres i det følgende. Examples of high-nickel alloys for use in acid wells are illustrated in the following.
EksemplerExamples
Blokker ble fremstilt på vanlig måte slik at bestanddels-komponentene og bestanddelsforholdene slik som angitt i tabell 2 og 4 ble oppnådd, fulgt av bearbeiding og maskin-behandling for å oppnå prøvestykker. I tabellene 3 og 5 er prøveresultatene vist med henblikk på mekaniske egenskaper og spaltkorrosjon. Blocks were prepared in the usual manner so that the constituent components and constituent ratios as indicated in Tables 2 and 4 were obtained, followed by machining and machining to obtain test pieces. Tables 3 and 5 show the test results with regard to mechanical properties and crevice corrosion.
Slik det fremgår av tabellene 3 og 5 viser høynikkellegeringene ifølge oppfinnelsen atskillig bedre mekaniske genskaper enn de sammenlignende stål, mens korrosjonsmotstandsevnen er atskillig mer overlegne alle sammenlignende stål. As can be seen from tables 3 and 5, the high-nickel alloys according to the invention show considerably better mechanical properties than the comparative steels, while the corrosion resistance is considerably more superior to all comparative steels.
Oppfinnelsen tilveiebringer høynikkellegeringer som kan benyttes i Cl -C02_H2S-omgivelser med utmerket korrosjonsmot-standsevne. Disse legeringer er i stand til ikke bare å benyttes som materialer for anvendelse i sure brønner, men The invention provides high nickel alloys that can be used in Cl -C02_H2S environments with excellent corrosion resistance. These alloys are able not only to be used as materials for use in acid wells, but
er også materialer som har høy motstandsevne overfor korro- are also materials that have a high resistance to corrosion
sjon og kan brukes f.eks. i varmevekslingsrør i apparaturer benyttet i tilsvarende korrosive omgivelser (Cl -CC^og/ eller t^S-omgivelser) . tion and can be used e.g. in heat exchange tubes in apparatus used in correspondingly corrosive environments (Cl -CC^ and/or t^S environments) .
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8268982A JPS58199851A (en) | 1982-05-17 | 1982-05-17 | High nickel alloy for acidic oil well |
| JP22570682A JPS58199852A (en) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | High nickel alloy for acidic oil well |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO831752L true NO831752L (en) | 1983-11-18 |
Family
ID=26423704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO831752A NO831752L (en) | 1982-05-17 | 1983-05-16 | AUSTENITIC Alloys with high nickel content. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| GB (1) | GB2123031B (en) |
| NL (1) | NL8301757A (en) |
| NO (1) | NO831752L (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0136998B1 (en) * | 1983-08-10 | 1988-04-06 | Voest-Alpine Stahl Aktiengesellschaft | Wrought nickel-base alloy and process for its thermal treatment |
| DE3810336A1 (en) * | 1988-03-26 | 1989-10-05 | Vdm Nickel Tech | CURABLE NICKEL ALLOY |
| FR2698883B1 (en) * | 1992-12-09 | 1995-01-13 | Sima Sa | Nickel base alloy of the Ni-Fe-Cr-Mo quaternary system with hardening by precipitation of gamma prime phase and resistant to the corrosion modes encountered in particular in the petroleum industry. |
| FR2845098B1 (en) * | 2002-09-26 | 2004-12-24 | Framatome Anp | NICKEL-BASED ALLOY FOR ELECTRIC WELDING OF NICKEL ALLOYS AND WELDED STEEL STEELS AND USE THEREOF |
| CN114000032A (en) * | 2014-02-13 | 2022-02-01 | Vdm金属国际有限公司 | Titanium-free alloy |
| CN111020106B (en) * | 2019-12-13 | 2021-07-27 | 湖南众鑫新材料科技股份有限公司 | Vanadium-nitrogen alloy additive and preparation method thereof |
-
1983
- 1983-05-16 NO NO831752A patent/NO831752L/en unknown
- 1983-05-17 GB GB08313515A patent/GB2123031B/en not_active Expired
- 1983-05-17 NL NL8301757A patent/NL8301757A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2123031A (en) | 1984-01-25 |
| GB8313515D0 (en) | 1983-06-22 |
| GB2123031B (en) | 1985-09-25 |
| NL8301757A (en) | 1983-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0545753A1 (en) | Duplex stainless steel having improved strength and corrosion resistance | |
| US4876065A (en) | Corrosion-resisting Fe-Ni-Cr alloy | |
| NO20161860A1 (en) | Duplex stainless steel | |
| EP0262673A2 (en) | Corrosion resistant high strength nickel-base alloy | |
| NO337858B1 (en) | High-strength martensitic stainless steel excellent for corrosion resistance to carbon dioxide gas and sulphide stress corrosion crack resistance. | |
| GB1565419A (en) | Stainless steel welded articles | |
| NO333625B1 (en) | Ferrite-austenite steel alloy with a ferrite content of 30-70% | |
| US3547625A (en) | Steel containing chromium molybdenum and nickel | |
| CA2033287C (en) | Austenitic stainless steel | |
| JP2002529599A5 (en) | ||
| US4421557A (en) | Austenitic stainless steel | |
| WO2000028101A1 (en) | New use of a stainless steel in seawater applications | |
| NO831752L (en) | AUSTENITIC Alloys with high nickel content. | |
| Kudo et al. | Stress corrosion cracking resistance of 22% Cr duplex stainless steel in simulated sour environments | |
| EP1263999B1 (en) | Corrosion resistant austenitic alloy | |
| US4765957A (en) | Alloy resistant to seawater and other corrosive fluids | |
| EP0169373B1 (en) | Machines or machine parts made of austenitic cast iron having resistance to stress corrosion cracking | |
| JPH1180901A (en) | Duplex stainless steel excellent in pitting corrosion resistance | |
| Wallen et al. | A new high-molybdenum, high-nitrogen stainless steel | |
| JP3470418B2 (en) | High strength austenitic alloy with excellent seawater corrosion resistance and hydrogen sulfide corrosion resistance | |
| US3895940A (en) | Corrosion resistant high chromium ferritic stainless steel | |
| Chinese Society for Metals (CSM) and The Minerals, Metals & Materials Society (TMS) et al. | Recent developments of advanced austenitic and duplex stainless steels for oil and gas industry | |
| Francis et al. | The selection of superduplex stainless steel for oilfield applications | |
| JPS60165363A (en) | Highly corrosion resistant and high yield strength two- phase stainless steel | |
| GB2123437A (en) | Dual phase stainless steel suitable for use in sour wells |