כיצד לבחור רכיבים מתאימים לתעשיית הנפט והגז?

הליבה של בחירת רכיבים לתעשיית הנפט והגז טמונה בהתאמה מדויקת של תנאי ההפעלה עם תכונות החומר. בהתמודדות עם סביבות קשות כגון טמפרטורה ולחץ גבוהים, תכולת גופרית וכלור ושחיקת זרימה רב-שלבית, בחירה עיוורת של חלקים למטרות כלליות-עלולה להוביל בקלות לדליפות, שברים או השבתה לא מתוכננת. להלן אסטרטגיית בחירה שיטתית המבוססת על שלושה מאפייני ליבה: עמידות בפני קורוזיה, חוזק גבוה ועמידות בפני שחיקה:

בחירת חומרים על סמך עמידות בפני קורוזיה: מאבק ב"רוצחים בלתי נראים" כגון H₂S, CO₂ ויוני כלוריד

קורוזיה היא הגורם העיקרי לכשל בציוד הנפט והגז. בחירת החומר חייבת להתבסס על סוג הרמה הבינונית והסביבתית:

סביבות המכילות H₂S-(תנאים חומציים): חייבים לעמוד בתקני NACE MR0175/ISO 15156, תוך עדיפות לחומרים עמידים בפני פיצוח מתח גופרתי (SSC):

• פלדת פחמן ופלדת סגסוגת-נמוכה: חוזק המתיחה חייב להיות קטן או שווה ל-655MPa, קשיות פחות מ-22 HRC או שווה ל-22 HRC ויש לבצע טיפול חום משחרר-מתח.
• סגסוגות עמידות בפני קורוזיה-(CRA): לשדות גז עתירי-גופרית, מומלצות סגסוגות המבוססות על ניקל- (כגון Inconel 625, Monel 400) או פלדות אל-חלד דופלקסות (כגון 2205), מכיוון שהן מתפקדות מצוין בסביבות שבהן H₂S וכלוריד.
• קורוזיה גופרית-בטמפרטורה גבוהה (יחידות זיקוק): פלדת פחמן + 0ניתן להשתמש בלוחות מרוכבים Cr13 או נירוסטה 321 עבור חלקים בטמפרטורה גבוהה- של גוף המגדל; פלדת פחמן אלומיניזית או 0Cr18Ni10Ti מומלצת עבור צרורות צינורות מחליף חום.
• מי ים או סביבות -כלור גבוהות: ברונזה מאלומיניום (ZQAl9-4) מועדפת, מכיוון שהיא יכולה ליצור סרט תחמוצת צפוף על פני השטח שלה, להפגין עמידות מצוינת בפני קורוזיה של מי ים ומתאים לרכיבי משאבה ושסתומים בספינות ובפלטפורמות FPSO.

בחירה על בסיס חוזק גבוה: עמידה בלחץ גבוה והשפעה מכנית

בפעולות באר עמוקות ו-אולטרה עמוקות, רכיבים חייבים לעמוד בלחץ סטטי גבוה במיוחד ועומסים דינמיים:

• חתיכים ומחברים: חתיכים עם הברגה מלאה נוטים להרפיית זחילה בטמפרטורות גבוהות (מעל 450 מעלות). יש לבחור בחומרים עמידים-לטמפרטורות גבוהות-, כמו הסגסוגת המיוחדת שפותחה על ידי Wuxi ASMI, שיכולה לעמוד בטמפרטורות של עד 500 מעלות ועברה מבחן השפעה של-טמפרטורות נמוכות של -101 מעלות.
• צינורות מקדחה ומעטפת: חייבים לעמוד בתקני API 5CT, עם סיווגי חוזק חומרים מוגדרים בבירור (למשל, P110, Q125). עבור אזורי מתח גבוהים, מומלץ לחומרים מרוכבים PEEK מחוזקים בסיבי פחמן, מכיוון שהם בעלי עמידות מצוינת לעייפות ומתאימים לרכיבים מדויקים כגון מחברי מכשיר רישום.
• מיסבי לחץ שסתומים: גופי שסתום חמצן בלחץ- גבוה צריכים להיות עשויים מסגסוגות מבוססות Monel או Inconel ניקל-. הימנע משימוש בשסתומי שער מפלדת פחמן, הנוטים לניצוץ.