Rodzaje metali używanych w przemyśle naftowym i gazowym

Wiercenie ropy naftowej, jak również produkcja, przetwarzanie, przechowywanie i transport tego produktu energetycznego, powoduje ogromne obciążenia i korozję materiałów wykorzystywanych w urządzeniach przemysłu naftowego. Płyny zawierające kwasy stosowane podczas operacji wiercenia mogą jeść w rurach, przez które przepływają. Ropa naftowa z ziemi zawiera substancje, takie jak siarka i siarkowodór, które wywołują korozję w rurociągach - problem, który dotknął ponad 80 procent rurociągów transportujących ropę naftową z północnego skarpy Alaski. Temperatury wyższe niż 1100 stopni Fahrenheila w zakładach przerobu ropy mogą sprawić, że stal będzie kruchej. Metale stosowane w przemyśle naftowym muszą wytrzymać wszystkie te problemy.

Stal

Stal jest najważniejszym metalem wykorzystywanym w każdej części przemysłu naftowego i gazowniczego od produkcji i przetwórstwa do dystrybucji rafinowanych produktów. Stal węglowa to stop żelaza zawierający do 2 procent węgla, który zwiększa wytrzymałość materiału i jego odporność na korozję. Stal zawiera również śladowe ilości innych metali, takich jak nikiel lub chrom.

Nikiel

Dodatek niklu do stopów stali zwiększa ich wytrzymałość i odporność na korozję. Stopy niklu są powszechnie stosowane w "choinkach świątecznych" - kombinacjach zaworów i orurowania pasujących do głowicy odwiertu .. Stal o zawartości niklu 9% jest trudna w ekstremalnie wysokich i bardzo niskich temperaturach, jest używana w wymiennikach ciepła, które usuwają ciepło z olej i gaz o temperaturze około 392 stopni F i ochłodzić go do 70 stopni F, umożliwiając bezpieczny transport płynu Stal i stopy niklu są szeroko stosowane w zakładach przetwarzania gazu i skroplonych gazowniach ze względu na ich wysoką wytrzymałość i odporność na korozję.

Miedź

Miedź i jej stopy, takie jak brąz, mają doskonałe przewodnictwo elektryczne i termiczne oraz właściwości kriogeniczne lub odporne na zimno. Metale te są stosowane w zaworach, łodygach, uszczelnieniach i aplikacjach wymiany ciepła. Stop ze stopu brązu ze śladami niklu i aluminium można stosować w głowicach odwiertów i zaworach zapobiegających wydmuchom. Sole miedzi, takie jak siarczan miedzi, są wykorzystywane w zakładach przetwarzania gazu do pochłaniania rtęci. Rtęć występuje w gazie ziemnym i oddziela się podczas przetwarzania. Jest toksyczny dla ludzi i reaguje z innymi metalami w urządzeniu, powodując kruche pękanie.

Tytan

Tytan jest jednym z najbardziej wszechstronnych i cennych metali wykorzystywanych w sektorach ropy i gazu oraz innych zastosowaniach przemysłowych. Dodatek tytanu do stopów stali zwiększa wytrzymałość, gęstość i odporność na korozję materiału. Zastosowanie tego stopu w rurach typu down-hole - stop stali otaczającej odwiert - stało się powszechne w ciągu ostatniej dekady.

Wysokowytrzymałe stopy tytanu stosowane w częściach sprężarkowych są trwałe i zwiększają żywotność tych części w porównaniu z innymi stopami stali. Tytan jest wysoce odporny na korozję w wodzie morskiej, dwutlenek węgla i siarkowodór. Utrzymuje swoją wytrzymałość w bardzo niskich temperaturach (-240 stopni F) wymaganych do upłynnienia gazu ziemnego. Stosuje się go w rurach wymiennika ciepła w instalacjach skroplonego gazu ziemnego oraz w podszewkach naczyń ciśnieniowych w tankowcach LNG.

Chrom

Chrom był jednym z pierwszych metali używanych do wzmacniania stopów stali i nadal jest używany do tego celu. Stal niskowęglowa, zawierająca 12 do 14 procent chromu, jest wysoce odporna na dwutlenek węgla, siarkowodór i wysokie temperatury (powyżej 435 stopni F) znajdujące się w najgłębszych odwiertach naftowych i gazowych. Zastosowanie rur stalowych zawierających tę proporcję chromu wzrosło w ciągu ostatnich pięciu lat w Stanach Zjednoczonych wraz z boomem w wierceniu gazu łupkowego. Związki chromu, takie jak lignosulfonian chromu, były stosowane w płuczkach wiertniczych jako deflokulanty; związki te zmniejszają lepkość płynu i zapobiegają zatykaniu zawieszonego materiału skalnego wokół wiertła. Ale ponieważ związki chromu mają szkodliwy wpływ na środowisko, zostały zastąpione w płuczkach wiertniczych lignosulfonianami żelaza i wapnia.

Molibden

Molibden to kolejny metal, który zwiększa wytrzymałość i odporność na korozję stopów stali. Stal o wysokiej wydajności wykorzystywana do budowy gazociągu zawiera od 2 do 4 procent molibdenu. Jest również stosowany jako katalizator w procesach rafinacji ropy naftowej, które usuwają siarkę, wytwarzając benzynę o niskiej zawartości siarki i inne paliwa spełniające wymogi ochrony środowiska.