API 6A 게이트 밸브 재료 선택 및 부식 저항 개선 전략

1. 소개
API 6A 게이트 밸브 크리스마스 트리, 가스 웰 헤드, 웰 헤드 매니 폴드 및 파쇄 시스템에 널리 사용되는 석유 및 가스 웰 헤드 제어 장비의 중요한 구성 요소입니다.
실제 석유 및 가스 필드 조건에서 밸브는 다음과 같은 과제를 견뎌야합니다.
고압 : 최대 20,000psi (138 MPa)
고온 : 최대 350 ° F (177 ° C)
고 부식성 매체 : HAT (수소 황화수소), CO₂ (이산화탄소) 및 클로라이드 (CL) 함유
해양 환경 : 높은 습도, 소금 스프레이 부식 및 큰 온도 변동
기계식 마모 : 고체 입자에 의한 침식 및 반복 된 개방 및 폐쇄 작업에서 밀봉 표면의 마찰
따라서, 재료의 선택과 부식 저항의 개선은 API 6A 게이트 밸브의 안전, 서비스 수명 및 유지 보수 비용을 직접 결정합니다.

2. API 6A의 재료 요구 사항
API 6A는 게이트 밸브 재료에 대한 엄격한 규정, 특히 다른 PSL (제품 사양 수준), PR (성능 요구 사항) 및 온도 클래스에 대한 재료의 적합성과 관련하여 엄격한 규정을 가지고 있습니다. 일반적인 재료 범주 및 특성
탄소강
일반적인 등급 : AISI 4130 (담금질 및 템퍼링)
장점 : 저비용, 고강도
응용 분야 : 저발 성 가스장, 담수 우물
낮은 합금 강철
공통 등급 : AISI 8630 모드
장점 : 탄소강보다 높은 강도, 높은 인성 및 더 나은 내마모성
응용 프로그램 : 고압 웰 헤드 (≥10,000 psi)
Martensitic Stainless Steel
일반적인 등급 : 410SS, 420SS
장점 : 밸브 시트 밀봉 표면에 적합한 내마모성
응용 프로그램 : COS- 함유, 낮은 HAS 환경
오스테 나이트 스테인레스 스틸
일반적인 성적 : 316SS, 304SS
장점 : 우수한 내식성 저항, 우수한 저온 강인성
응용 분야 : 저온 가스장, 사워 가스 우물
이중 스테인리스 스틸 = 강)
일반적인 등급 : 2205, 2507
장점 : 고강도, 염화물 구덩이 부식에 대한 저항성
응용 분야 : 해외 석유 및 가스장, 높은 염화물 환경
니켈 기반 합금
일반적인 등급 : Inconel 625, Incoloy 825
장점 : H₂S, Co₂ 및 염화물 응력 부식 균열에 대한 저항
응용 분야 : 높은 h₂s, 높은 CO₂, 심해 웰 헤드

3. 재료 선택 전략
(1) 중간 조성에 기초한 선택
높은 HATS 작업 조건 : NACE MR0175/ISO 15156 표준을 충족해야하며, 황화물 응력 부식 균열 (SSC)을 피하기 위해 낮은 경도 (≤22 HRC) 니켈 기반 합금 또는 이중 스테인리스 강을 선택해야합니다.
높은 COS 작업 조건 : 오스테 나이트 스테인레스 스틸, 이중 강철 또는 니켈 기반 합금이 더 효과적이며 COS 부식으로 인한 금속 탄산염의 흘림을 방지 할 수 있습니다. 높은 염화물 이온 환경 : 이중 스테인레스 스틸, 슈퍼 오스테 나이트 스테인레스 스틸 (예 : 254SMO) 또는 니켈 기반 합금을 선택해야합니다.
(2) 압력 수준에 따라 선택하십시오
2000–10000 psi : 저 합금 강철 enp (전기 니켈 도금) 또는 단단한 합금 오버레이
> 100000 psi : 피로 강도와 인성을 보장하기 위해 고강도 저 합금강 또는 니켈 기반 합금이 필요합니다.
(3) 온도 수준에 따라 선택하십시오
저온 (–60 ° F / –51 ° C) : 저온 인성, 오스테 나이트 스테인레스 스틸 또는 저온 탄소강 (LTC)
고온 (350 ° F / 177 ° C) : Inconel 718과 같은 열 안정성이 우수한 합금

4. 부식 저항을 개선하는 방법
(1) 표면 처리 및 코팅
ENP (전기 니켈 도금) : 화학 니켈 도금, 내식성 및 내마모성
HVOF (고속 산소 연료) 텅스텐 카바이드 스프레이 : 매우 단단하고 침식 내성
질화 : 표면 경도 및 부식성 향상
(2) 밀봉 표면 경화
스텔라이트 오버레이 용접 : 코발트 기반 시멘트 탄화물, 내마모 및 부식성
PTA (플라즈마 전달 된 아크) 용접 : 높은 결합 강도, 균일 밀도
(3) 음극 보호
해양 웰 헤드는 희생 양극 (아연, 알루미늄)을 사용하거나 전류 시스템을 감동시켜 전기 화학 부식을 억제 할 수 있습니다.
(4) 구조적 최적화
유동적 인 죽은 모서리와 틈을 줄이고 틈새 부식을 줄입니다
유량 채널 마감을 개선하고 입자 증착을 줄입니다

5. 사례 분석
특정 해외 높은 HAT (> 10%) High CO₂ (> 15%) 가스 필드 프로젝트 :
밸브 바디 재료는 Inconel 625입니다 (적분 위조)
밸브 스템은 ENP 니켈 도금 AISI 8630 모드이며 강도와 부식 저항을 모두 고려합니다.
밸브 시트는 침식 저항을 개선하기 위해 텅스텐 탄화물로 오버레이됩니다.
결과는 밸브가 심각한 부식 실패없이 5 년 동안 서비스를 제공했으며, 이는 전통적인 저금리 강철보다 3-5 배 더 길며 유지 보수 비용이 40%이상 감소한 것으로 나타났습니다.

6. 결론과 권장 사항
재료 선택은 미디어 구성, 압력 및 온도, 유체 침식 특성이 모두 필수적입니다.
안전을 보장하기 위해 국제 표준, 특히 API 6A 및 NACE MR0175를 준수하십시오.
포괄적 인 부식 저항 측정 : 재료, 표면 처리, 음극 보호 및 구조적 최적화는 조정 된 방식으로 구현되어야합니다.
수명주기 관리 : 정기 검사 및 유지 보수는 고급 재료에만 의존하는 것보다 경제적이고 신뢰할 수 있습니다.