Materijal za ventil leptira pod visokom korozijom i jakim uvjetima trošenja - Dekodiranje DM ventila leptira u scenarijima ekstrakcije ulja

Na platformama za bušenje dubokog mora ili mjesta za vađenje plina iz škriljaca, neuspjeh a DM leptir ventil S promjerom od samo 30 cm može rezultirati milijunima dolara gubitaka u proizvodnji i ozbiljnim sigurnosnim rizicima. Ekstremni radni uvjeti industrije za ekstrakciju nafte - visoka temperatura i visoki tlak, korozivni medij koji sadrže vodikov sulfid, te pijesak i šljunčana abrazija - iznijeli su gotovo zahtjevne zahtjeve za izvedbu materijala za ventile. Proboj znanosti o materijalima na ovom polju pokreće revolucionarni skok tehnologije leptira s "zadovoljavanjem osnovnih potreba" do "pouzdanosti punog životnog ciklusa".
1. "Ubojica materijala" ekstrakcije ulja: četverostruko čistilište suočeno s ventilima leptira
U oštrom okruženju nafte i plina, materijali za ventile leptira moraju se istovremeno oduprijeti četiri destruktivne sile:
Kemijska korozija: Visoke koncentracije H₂s (sumporovožnog sulfida) i CO₂ induciraju pucanje korozije naprezanja, a brzina uloga od uobičajenog 316L nehrđajućeg čelika u mediju koji sadrži CL⁻ može doseći 0,5 mm/godišnje
Abrazivna erozija: protok medija s sadržajem pijeska dulje od 5% stvara učinak mikro rezanja, a brzina površinskog trošenja tradicionalnog ugljičnog čelika prelazi 0,3 mm/tisuću sati
Puzanje visoke temperature: Radna temperatura dubokih bušotina doseže 200-350 ℃, a čvrstoća prinosa metalnih materijala smanjuje se za 30%-50%
Naizmjenični stres: Oštećenje umor uzrokovano čestim operacijama otvaranja i zatvaranja ubrzava proces kvara materijala
Podaci Nacionalnog udruženja inženjera korozije (NACE) pokazuju da je u kiselim naftnim i plinskim poljima stopa kvara s nepravilnim odabirom materijala 7,2 puta veća od uobičajenih radnih uvjeta, što znači da odabir materijala izravno određuje troškove životnog ciklusa opreme.
2. Materijalna piramida: Izgradnja sustava Ultimate zaštite DM leptir ventila
1. Revolucionarna nadogradnja materijala za tijelo ventila
Super dupleks čelik UNS S32750: PREN vrijednost (ekvivalent otpornosti na pitting) ≥42, što je 3 puta veća od 304 od nehrđajućeg čelika, a još uvijek održava stabilnost pasivizacijskog filma u mediju koji sadrži CL⁻ 100 000 ppm. Njegov sadržaj σ faze kontroliran je ispod 0,5%, što savršeno rješava rizik od pucanja uzrokovanog vodikom u H₂S okruženju.
Hastelloy C-276: Za ekstremne radne uvjete sa sadržajem sumpora> 5%, njegov sadržaj Mo doseže 15-17%, a brzina korozije <0,025 mm/a u kiselom mediju na 150 ℃ i pH = 2, postajući krajnja rješenje za duboko dobro rudarstvo.
Kompozitni materijal od keramičke metalne matrice: Al₂o₃-Tic keramičke čestice (tvrdoća> 2000HV) implantiraju se u matricu legure kroz proces kuka (vruće izostatsko prešanje), a otpor habanja poboljšava se za 300%, što je pogodno za uljne bušotine s pijeskom i sadržajem šljunka> 8%.
2. Molekularna inovacija sustava brtvljenja
Modificirano pojačanje PTFE ugljičnih vlakana: Održavajte stabilnost brtvljenja u rasponu od -50 ℃ ~ 260 ℃, koeficijent trenja smanjen na 0,05, radni vijek prelazi 100 000 ciklusa otvaranja i zatvaranja
Metalna tehnologija premaza za tvrdo brtvljenje: WC-10CO-4CR premaz priprema se nadzvučnim raspršivanjem plamena (HVOF), s poroznošću <0,8%, mikrohardom do 1300HV i nultom razinom curenja (API 598 Standard)
Iii. Krajnja ravnoteža ekonomije materijala: Model troškova životnog ciklusa
U praksi dubokovodnog naftnog polja u Sjevernom moru, ventil DM leptira s HVOF premazom za ventil UNS32750, iako je početni trošak nabave 2,3 puta veći od uobičajenih materijala, njegov ciklus održavanja produžen je od 3 mjeseca na 5 godina, a sveobuhvatni trošak smanjuje se za 61%. To potvrđuje zaključak Američkog društva inženjera strojarstva (ASME): Pod teškim radnim uvjetima, svaka dodatnih 1 USD ulaganja u nadogradnju materijala može izbjeći 7,5 USD gubitka zaustavljanja proizvodnje.
Iv. Budući materijal mape puta: od laboratorija do naftnog i plinskog polja
Pogranični materijali su pravila o prepisivanju industrije:
Legura na bazi grafena na temelju nikla: Vlačna čvrstoća prelazi 1500MPA, H₂S otpornost na koroziju povećala se za 400%
4D ispis pametni materijali: Može osjetiti područja koncentracije stresa i autonomno ojačati kristalne strukture
Bionski asimetrična površina: dizajn kanala protoka koji oponaša mikrostrukturu kože morskog psa, smanjujući trošenje erozije za 90%