석유 및 가스 추출의 복잡한 세계에서는 Wellhead 크리스마스 트리 중요한 역할을합니다. 기름이나 가스의 핵심 압력 제어 어셈블리 역할을하는 크리스마스 트리는 장식 이름보다 훨씬 많습니다. 이는 안전하고 효율적이며 지속적인 생산을 보장하는 인프라의 중요한 부분입니다. 그러나 한 가지 중요한 질문이 자주 발생합니다. Wellhead 크리스마스 트리를 제조하는 데 어떤 재료가 사용됩니까?
이에 대한 대답을 위해, 우리는이 시스템이 견딜 수있는 강렬한 조건을 탐구해야합니다. 극심한 압력과 온도에서 부식성 유체 및 사워 가스 (HATS)에 이르기까지 크리스마스 트리를 위해 선택된 재료는 고장없이 수행해야합니다. 타협은 치명적인 운영, 환경 또는 재정적 결과로 이어질 수 있습니다. 따라서 재료 선택은 단순한 설계 선택이 아니라 중요한 안전 의무입니다.
Wellhead 크리스마스 트리의 재료 선택은 기계적 강도, 부식 저항, 온도 내구성 및 가혹한 유체와의 호환성에 의해 구동됩니다. 다음은 일반적으로 사용되는 주요 재료입니다.
Carbon Steel 은 대부분의 표준 웰 헤드 응용 분야의 주력 자료입니다. 높은 기계적 강도, 가공성 및 비용 효율성을 제공합니다.
학년 예 : AISI 4130, ASTM A105
응용 분야 : 신체 성분, 플랜지, 보닛
탄소강은 종종 강도와 인성을 향상시키기 위해 열처리 (cheenched and 템퍼링)됩니다. 그러나 부식에 대한 내성이 낮아서 추가 보호 코팅, 클래딩 또는 화학 처리 (예 : 인산염 코팅)가 종종 필요하다는 것을 의미합니다.
그 한계에도 불구하고, 탄소강은 경제성과 기계적 성능, 특히 달콤한 (소스가 아닌) 서비스 조건에서 널리 퍼져 있습니다.
스테인레스 스틸은 널리 사용됩니다 웰 헤드 크리스마스 트리 . 우수한 부식 저항성, 특히 황화수소가있는 신맛이 나는 환경에서
일반적인 등급 : 316, 304, 17-4 ph
응용 분야 : 밸브 트림, 줄기, 밀봉 표면
스테인레스 강은 크롬이 풍부한 산화물 층을 형성하여 부식에 대한 탁월한 저항을 제공합니다. 강수량 강화 된 스테인레스 강 (17-4 pH)은 강도와 부식 저항의 균형을 제공하므로 마모가 발생하는 부품을 움직이는 데 이상적입니다.
사워 가스 응용 분야에서, 스테인레스 강은 종종 HATS 저항에 대한 NACE MR0175/ISO 15156 표준을 준수하기 위해 선택됩니다.
초 소우 또는 고압 고온 (HPHT) 웰에서 작동 할 때, 니켈 기반 합금은 같은 Inconel 625 및 Inconel 718과 필수 불가결하게됩니다.
응용 프로그램 : 내부 밸브 구성 요소, 씰, 볼트
이 합금은 다음을 제공합니다.
응력 부식 균열에 대한 탁월한 저항
높은 온도에서도 높은 기계적 강도
공격적인 산 및 사워 가스와의 호환성
프리미엄 성능으로 인해 이러한 자료는 훨씬 비싸고 일반적으로 가장 심한 서비스 조건에 대해 예약됩니다.
주요 구조가 탄소강 인 경우에도 많은 것입니다 Wellhead 크리스마스 트리는 부식 저항을 향상시키기 위해 받습니다 클래딩 또는 오버레이 용접을 .
여기에는 성분의 내부 표면이 아닌 얇은 부식 방지 재료 (Inconel 또는 스테인레스 스틸)를 용접하는 것이 포함됩니다.
목적 : 비용 효율적인 탄소 철강베이스와 부식 방지 표면을 결합
방법 : 용접 오버레이, 폭발 결합 또는 원심 주조
이 방법은 공격적인 우물 환경에서 고성능을 유지하면서 비용을 줄이는 데 특히 유용합니다. 클래 드 구성 요소는 종종 흐름 통로, 밸브 바디 및 밀봉 인터페이스에 사용됩니다.
금속은 구조의 대부분을 구성하는 반면, 비금속 물질은 특히 밀봉 및 분리에서도 마찬가지로 중요합니다.
공통 재료 : 니트릴 (NBR), 비튼 (FKM), HNBR, PTFE
응용 분야 : O- 링, 개스킷 및 물개
이 물질은 탄화수소, HAT, 고압 및 온도 변동에 대한 노출을 견딜 수 있어야합니다. HNBR (수소화 된 니트릴 부타디엔 고무)은 화학 저항성 및 온도 내구성에 선호됩니다. 초고차 응용 분야의 경우 PTFE 및 Perfluoroelastomer가 우수한 불활성 및 성능에 사용됩니다.
재료 호환성이 중요합니다. 양립 할 수없는 엘라스토머는 전체 시스템의 무결성을 저하 시키거나 부풀리거나 균열 할 수 있습니다.
아래는 Wellhead 크리스마스 트리에 사용 된 핵심 재료를 요약 한 비교 표입니다.
| 재료 유형 | 공통 등급 | 응용 | 강도 | 부식 저항 | 비용 |
|---|---|---|---|---|---|
| 탄소강 | AISI 4130, A105 | 몸, 플랜지, 보넷 | 높은 | 낮은 | 낮은 |
| 스테인레스 스틸 | 316, 304, 17-4ph | 밸브 트림, 줄기, 밀봉 영역 | 보통의 | 높은 | 중간 |
| Inconel (니켈 합금) | 625, 718 | 밸브, 씰, 볼트 | 매우 높습니다 | 매우 높습니다 | 높은 |
| CRA 클래딩 | Inconel, ss | 강철 부품의 내부 표면 | N/A | 매우 높습니다 | 중간 |
| 엘라스토머 | Hnbr, Viton, Ptfe | 씰, O- 링, 개스킷 | 낮은 | 유형에 따라 다릅니다 | 낮은 높은 |
답변 : Inconel 합금은 매우 높은 온도와 압력에서도 높은 강도를 유지하고 부식에 저항합니다. 염화물 유발 응력 부식 균열 및 황화물 응력 균열에 저항하는 능력은 HPHT 및 Sour Service 우물에 이상적입니다.
답 : 일반적으로, 없고 에 따라 탄소강이 자격이 NACE MR0175 덜 공격적인 환경에서 사용되지 않습니다. 사워 가스는 보호되지 않은 탄소강에서 황화물 응력 균열을 일으키기 때문에 클래딩 또는 전체 CRA 성분이 선호됩니다.
답 : 예, 올바르게 선택한 경우 . 같은 고급 엘라스토머는 HNBR 및 Viton 과 고압과 온도에서 우수한 밀봉 성능을 제공합니다. 그러나 잘못된 선택은 밀봉 실패로 이어질 수 있으므로 엔지니어링 분석이 필수적입니다.
그만큼 Wellhead Christmas Tree 는 유전 공학의 초석으로, 신뢰성이 뛰어나는 극한의 조건을 처리하도록 설계되었습니다. 강력한 성능의 비결은 신중한 재료 선택 에 있습니다.환경 조건, 예상 부하 및 필요한 수명에 따라 각각 선택된
저렴한 탄소강에서 고급 인코넬 합금 및 정밀 엘라스토머에 이르기까지 모든 구성 요소는 중요한 역할을합니다. 강도, 저항 및 호환성의 상호 작용은 이러한 중요한 시스템이 수십 년 동안 안전하고 효과적으로 계속 작동하도록합니다.
결국, 올바른 재료를 선택하는 것은 내구성에 관한 것이 아니라 안전, 효율성 및 장기 운영 성공에 관한 것입니다.
