Pillangószelep anyagának forradalma nagy korrózió és erős kopási körülmények között - DM pillangószelepek dekódolása olajkivonási forgatókönyvekben

A DM pillangószelep A mindössze 30 cm átmérőjével millió dollárt okozhat a termelési veszteségek és a súlyos biztonsági kockázatok. Az olajkivonóipar szélsőséges munkakörülményei - a magas hőmérséklet és a magas nyomás, a hidrogén -szulfidot tartalmazó korrozív táptalajok, valamint a homok- és kavicsos kopás - szinte igényes követelményeket teremtenek a szelep anyagok teljesítményére. Az anyagtudomány áttörése ezen a területen a pillangószelep -technológia forradalmian új ugrását vezeti az "alapvető szükségletek kielégítéséről" az "életciklus teljes megbízhatóságához".
1. Az olajkivonás "anyaggyilkos": a négyszeres tisztítószelepek szembesülnek
Az olaj- és gázkivonás durva környezetében a pillangószelep anyagoknak egyszerre kell ellenállniuk négy pusztító erőnek:
Kémiai korrózió: A H₂S magas koncentrációja (hidrogén-szulfid) és a CO₂-nak a stressz-korrózió repedését indukálja, és a CL⁻-tartalmú közegben a szokásos 316L rozsdamentes acél pontszáma elérheti a 0,5 mm-t.
Környezeti erózió: A több mint 5% -nál nagyobb homoktartalommal rendelkező közegek áramlása mikrotartalmú hatást eredményez, és a hagyományos szénacél felületi kopási sebessége meghaladja a 0,3 mm/ezer órát
Magas hőmérsékletű kúszás: A mély kút működési hőmérséklete eléri a 200-350 ℃-t, és a fém anyagok hozamszilárdsága 30–50%-kal csökken
A váltakozó stressz: A gyakori megnyitási és záró műveletek által okozott fáradtságkárosodások felgyorsítják az anyagi meghibásodás folyamatát
A Korróziós Mérnökök Országos Szövetségének (NACE) adatai azt mutatják, hogy a savanyú olaj- és gázmezőkben a nem megfelelő anyagválasztással rendelkező szelepek meghibásodási sebessége 7,2 -szerese a normál munkakörülményeknél, ami azt jelenti, hogy az anyagválasztás közvetlenül meghatározza a berendezések életciklusának költségeit.
2. Anyagpiramis: A DM pillangószelep végső védelmi rendszerének felépítése
1. A szelep testének forradalmi frissítése
Super Duplex acél UNS S32750: Pren érték (PLICTION RESITANCE ekvivalens) ≥42, amely háromszorosa a 304 rozsdamentes acélból, és továbbra is fenntartja a passzivációs film stabilitását egy olyan közegben, amely CL⁻ 100 000 ppm -t tartalmaz. A σ fázistartalmát 0,5%alatt szabályozza, ami tökéletesen megoldja a hidrogén által indukált repedések kockázatát a H₂S környezetben.
Hastelloy C-276: A szélsőséges munkakörülményeknél, amelyeknél 5%-nál nagyobb a kéntartalom, a MO tartalma eléri a 15-17%-ot, és a korróziós sebesség <0,025 mm/A savas közegben 150 ℃ és pH = 2, a mély kútbányászat végső megoldása.
Kerámia fém mátrix kompozit anyag: Az Al₂o₃-tic kerámia részecskéket (keménység> 2000HV) beültetik az ötvözet mátrixába a csípő (forró izosztatikus préselés) folyamatán keresztül, és a kopásállóság 300%-kal javul, ami alkalmas olajkútra és kavicsos tartalommal, 8%-kal.
2. A tömítő rendszer molekuláris innovációja
Módosított PTFE szénszálas megerősítés: Fenntartja a tömítési stabilitást -50 ℃ ~ 260 ℃ tartományban, súrlódási együttható 0,05 -re, a szolgáltatási élettartam meghaladja a 100 000 nyitási és záró ciklust
Fém kemény tömítés bevonó technológia: A WC-10CO-4CR bevonatot szuperszonikus lángpermetezéssel (HVOF) készítik el, a porozitással <0,8%, a mikrokardosság akár 1300HV-ig és nulla szivárgási szint (API 598 szabvány)
Iii. Az anyaggazdaságtan végső egyensúlya: életciklusköltség -modell
Az Északi -tengeren lévő mélyvízi olajmező gyakorlatában az UNS S32750 szeleptest HVOF bevonattal rendelkező DM pillangószelep, bár a kezdeti beszerzési költség 2,3 -szoros, a karbantartási ciklus 3 hónapról 5 évre meghosszabbodik, és az átfogó költségek 61%-kal csökkennek. Ez megerősíti az Amerikai Gépészmérnökök Társaságának (ASME) következtetését: Súlyos munkakörülmények esetén minden további 1 USD Anyagfrissítési beruházás elkerülheti a termelési leállás 7,5 dolláros veszteségét.
Iv. Jövőbeli anyagi ütemterv: a laboratóriumtól az olaj- és gázmezőig
A határrendszeri anyagok az ipari szabályok átírása:
A grafénnel javított nikkel-alapú ötvözet: A szakítószilárdság meghaladja az 1500mPa-t, a H₂S korrózióállóság 400% -kal nőtt
4D nyomtatás intelligens anyagok: érzékelheti a stresszkoncentrációs területeket, és önállóan erősíti a kristályszerkezeteket
Bionikus aszimmetrikus felület: áramlási csatorna kialakítása, amely utánozza a cápabőr mikroszerkezetét, csökkentve az eróziós kopást 90%-kal