DE2616599C3 - Verwendung eines hochlegierten Stahles zum Herstelen von hochfesten, gegen Sauergaskorrosion beständigen Gegenständen - Google Patents
Verwendung eines hochlegierten Stahles zum Herstelen von hochfesten, gegen Sauergaskorrosion beständigen GegenständenInfo
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Description
angegebenen chemischen Zusammensetzung für den Aufschluß, Transport und für die Weiterverarbeitung
von Sauergas verwendbar zu machen, ohne daß die betreffenden Rohre, Rohrverbindungen und Apparateteile
korrosionsgefahrdet sind. Zur Lösung dieser Aufgäbe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß aus solchen
Stählen erzeugte Rohre, Rohrverbindungen und Apparateteile mit hoher Festigkeit und einer Streckgrenze
von mindestens 440 N/mm2 verwendet werden, die bei ihrer Herstellung mit einem Verformuhgsgrad
von mindestens 3% kaltverformt worden sind.
Die erfindungsgemäßen Rohre, Rohrverbindungen und Apparateteile weisen aufgrund ihrer chemischen
Zusammensetzung unter den Bedingungen des Aufschlusses von Sauergasbohrungen, der Förderung, des is
Transports, der Aufbereitung und Weiterverarbeitung von Sauergas eine hohe Beständigkeit gegen allgemein
abtragende Korrosion, örtliche Korrosionen wie Lochkorrosion und durch Chloride sowie besonders gegen
durch WasserstpPabsorption verursachte Spannungsrißkorrosion
auf. Sie sind darüber hinaus beständig gegen durch Elementbildung erzeugte Korrosionen.
Durch die erfindungsgemäße Kaltverformung der Werkstoffe werden die im lösungsgeglühten Zustand
vorliegenden Mindeststreckgrenzen der hochlegierten Stähle wesentlich bis auf die fur die Berührung bei großen
Teufen erforderlichen Werte bei gleichzeitig genügend hohen Werten fur Dehnung iind Einschnürung
erhöht. Es ist erfindungswesentlich, daß durch die Kaltverformung die Beständigkeit gegen allgemein abtragende
Korrosion, gegen Lochkorrosion, durch Chloride und Eindringen von atomarem Wasserstoff in das
Gcfijge erzeugte Spannungsrißkorrosion und die Beständigkeit gegen Korrosionen durch Elementbildung
nicht beeinträchtigt wird. Weit rhin können die bisher angewendeten, für einen sicheren Schutz unlegierter
und niedriglegierter Stähle im allgemeinen jedoch unzureichenden Korrosionsschutzmaßnahmen,
wie Anwenden von Inhibitoren beim Spülen und Säuern des Bohrloches, Alkalisieren und Trocknen des
Gases, entfallen oder zumindest eingeschränkt und dadurch die Betriebssicherheit der Aniagen erhöht und
ein wirtschaftlicher Vorteil erzielt werden.
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Claims (20)
- Patentanspruch:
- Verwendung eines hochlegierten Stahles bestehend aus
- 0,001 bis 0,12% Kohlenstoff
-
0,2 bis 1,5% 16% Silizium 0,5 bis 8% 5% Mangan 12 bis 30% 1,2% Chrom 2 bis 1,6% Nickel 0,1 bis 3,5% Molybdän 0,01 bis 0,35 Titan 0,01 bis Niob 0,01 bis Kupfer 0,010 bis Stickstoff, Rest Eisen und übliche Begleitete mente - zum Herstellen von Rohren, Rohrverbindungen und Apparateteilen mit hoher Festigkeit und einer Streckgrenze von mindestens 440 N/mm2, welche gegen die beim Aufschluß, Transport und Weiterverarbeitung von Sauergas auftretenden Korrosionsangriffe beständig sind, mit der Maßgabe, daß die Rohre, Rohrverbindungen und Apparateteile bei ihrer Herstellung einem Lösungsglied und einer Kaltverformung mit einem Verformungsgrad von mindestens 3% unterworfen werden.
- Die Erfindung betrifft die Verwendung an sich bekannter hochlogierter Stähle mit der im Anspruch angegebenen chemischen Zusammensetzung gegen Sauergaskorrosionen beständiger Rohre, Rohrverbindungen und Apparateteile.
- Bisher wurde als Werkstoff für Transport, Förderung und Verarbeitung von Sauergas (= Erdgas mit Gehalten an H:S und/oder CO2) und Sauergasprodukten, z. B.
- Schwefelverbindungen, unlegierte und niedriglegierte Röhrenstähle mit üblichen Wärmebehandlungen angewendet.
- Diesen Werkstoffen ist eine unter den genannten Anwendungsbedingungen ungenügende Korrosionsbeständigkeit gemeinsam, beispielsweise eine nicht hinreichende Beständigkeit gegen allgemein abtragende Korrosion, Anfälligkeit gegen Lochkorrosion durch Elementbildung und Gefahrdung durch wasserstoffinduzierte Spannungsrißkorrosion.
- Die genannten Korrosionsarten können einzeln oder gemeinsam auftreten.
- Zum Gewährleisten einer genügenden Betriebssicherheit sind daher bei Anwendung unlegierter und niedriglegierter Stähle verschiedene Maßnahmen, z. B.
- Trocknen des Gases und/oder Zugabe von Inhibitoren und/oder Anheben des pH-Wertes, zu treffen.
- Bei der Förderung von Sauergas sind die genannten Werkstoffe bevorzugt durch großflächige lokale Korrosionen gefährdet, Diese Korrosionen werden an der Außenoberfläche von Tubings beobachtet und sind in Verbindung mit dem Einbringen Schwefel lösender oder die Ausfallung von Schwefel verhindernder Mittel in den Ringspalt zwischen Tubing und Casing zu sehen.
- Ursache dieser Korrosionsangriffe ist wahrscheinlich die Ausbildung großflächiger Makroelemente, deren Wirksamkeit mit zunehmender Bolirlochtiefe und damit ansteigender Temperatur zunimmt und unterhalb einer bestimmten, von den örtlichen Gegebenheiten und Betriebsbedingungen abhängigen Temperatur bzw. oberhalb einer bestimmten Bohrlochtiefe nicht mehr beobachtet wird.
- Weiterhin treten Korrosionsschäden auf der Innenoberfläche der Förderstränge auf, die durch allgemein abtragende Korrosion und Erosionskorrosion verursacht werden.
- Die allgemein abtragende Korrosion ist offenbar mit der Säuerung des Bohrlochs zum Aufrechterhalten der Förderleistung verbunden.
- Durch Anwendung von Inhibitoren kann diese Korrosionsart zwar herabgesetzt, aber nicht genügend sicher vermieden werden.
- Zusätzlich können durch Unterschiede in den Strömungsverhältnissen bedingte örtliche Angriffe durch Erosionskorrosion auftreten.
- Dieses sind wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß sich Deckschichten, welche während des Betriebes entsteh* und eine gewisse Schutzfunktion ausüben, in bestimmten Bereichen der Rohroberfläche nicht ausbilden oder zerstört
- 20 werden. Im oberen, kälteren Tubing-Strangteii besteht insbesondere bei Stillstand der Förderung die Gefahr einer durch Wasserstoff verursachten Spannungsrißkorrosion. Das Auftreten dieser Korrosionsart ist darauf zurückzuführen, daß an der Werkstoffoberfläche durch Korrosionsreaktionen gebildeter Wasserstoff bei Anwesenheit von Schwefelwasserstoff nicht zu Wasserstofftnolekülen rekombiniert, sondern atomar in das Gefüge eindiffundiert. Dies kann bei Belastungen weit unterhalb der Streckgrenze zu Rißbildung, Brüchen und damit zum Abreißen des Rohrstranges führen. Die Neigung von unlegierten und niedriglegierten Stählen zur wasserstoffinduzierten Spannungsrißkorrosion nimmt mit fallender Temperatur zu und erreicht bei etwa Raumtemperatur einen Höchstwert. Dadurch erklärt sich die besondere Gefährdung der oberen, kälteren und gleichzeitig auch höchstbelasteten Teile des Stranges während des Förderbetriebes und die darüber hinaus erhöhte Gefährdung in Stillstandzeiten wegen der dann weiter abfallenden Temperatur. Als Gegenmaßnahme sind bisher höherfeste, niedriglegierte Vergütungsstähle mit im Vergleich zu warmgewalzten oder warmgewalzten und normalisierten Stählen verbesserter Beständigkeit gegen wasserstoffinduzierte Spannungsrißkorrosion verwenden worden, ohne daß jedoch Korrosionsschäden vollständig vermieden werden konnten.Rohre für den Transport von Sauergas, sogenannte »flow-lines«, sind wegen der hier vorlegenden niedrigen Temperatur fast ausschließlich durch wasserstoffinduzierte Spannungsrißkorrosion gefährdet, während allgemein abtragende Korrosion und andere lokale Korrosionsangriffe bei diesem Anwendungsfall keine praktische Bedeutung haben. Da die durch Wasserstoflabsorption verursachte Spannungsrißkorrosion an eine elektrochemische Korrosionsreaktion, die bei niedrigen pH-Werten und nur bei Anwesenheit von Feuchtigkeit ablaufen kann, gebunden ist, wurde bisher zum Vermeiden von Spannungsrißkorrosion sofort nach dem Austritt des Gases aus der Bohrung der pH-Wert durch Zugabe von Alkalien auf pH S 8 angehoben und anschließend in einer Trocknungsanlage die Feuchtigkeit entfernt.
Die gleichen Korrosionsprobleme wie bei der Fördcrung und dem Transport bestehen auch bei Anlagen für Aufbereitung und Weiterverarbeitung von Sauergas.Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, an sich bekannte hochlegiertc Stähle mit der im Anspruch
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