DE2901976C2

DE2901976C2 -

Info

Publication number: DE2901976C2
Application number: DE2901976A
Authority: DE
Inventors: Aziz I. Kokomo Ind. Us Asphahani
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Haynes International Inc
Priority date: 1978-02-09
Filing date: 1979-01-19
Publication date: 1987-10-22
Also published as: IT1101246B; FR2416956B1; FR2416956A1; JPS54107828A; JPS6112012B2; DE2901976A1; SE429975B; CA1094361A; US4168188A; RO77844A; SE7900233L; GB2014607B; IT7831154A0; GB2014607A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung an sich bekannter, hochfester korrosionsbeständiger Nickel-Legierungen für den im Patentanspruch 1 angegebenen Zweck.

In der praktischen Anwendung werden häufig Legierungen benötigt, die der Spannungsrißbildung unter dem Einfluß von Schwefelwasserstoff widerstehen und gegen Spannungsrißkorrosion in korrodierender Atmosphäre, insbesondere bei Temperaturen, die über der normalen Umgebungstemperatur liegen, beständig sind. Einer dieser Fälle ist die Förderung der im allgemeinen als "saures Gas" bezeichneten Form des Erdgases. Saures Gas ist ein Erdgasprodukt, das in großen Tiefen vorkommt und mit Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid zusammen mit Solen, die hohe Chloridkonzentrationen enthalten, stark verunreinigt ist. Auf Grund der großen Tiefe, in der das saure Gas vorkommt, kann die Temperatur an der Bohrlochsohle bei etwa 200°C und darüber liegen. Es ist allgemein bekannt, daß gewöhnliche Rohre und Rohrleitungen in vielen Fällen in der aggressiven Umgebung der Bohrung des sauren Gases in Stunden zerstört werden. Es ist ferner bekannt, daß saures Gas als solches äußerst giftig ist und daß Störungen in den mit dem sauren Gas in Berührung kommenden Apparaturen und Anlagen verhängnisvoll sein können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hochfesten korrosionsbeständigen Legierungswerkstoff für Rohre, die zum Fördern von sauren Gasen aus Bohrlöchern eingesetzt werden, bereitzustellen, wobei diese Legierungen gegenüber den bisher für diesen Zweck verwendeten Legierungswerkstoffen bezüglich ihres Widerstandes gegen Spannungsrißbildung unter dem Einfluß von Schwefelwasserstoff und ihrer Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion eindeutig überlegen sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ist der in den Patentansprüchen wiedergegebene Gegenstand.

Legierungen ähnlicher Zusammensetzung, die säurefest und gegen interkristalline Korrosion beständig sind, kennt der Fachmann zwar aus den US-PS 18 36 317 und 32 03 792, gemäß denen die dort beschriebenen Legierungen in erster Linie als Werkstoffe für den Formguß bzw. daneben für Hochdruckkessel verwendet werden. Es konnte in Kenntnis dieses Standes der Technik aber nicht vorausgesehen werden, daß derartige Legierungen bei ihrer speziellen Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung besondere Vorteile gegenüber den bisher für diesen Zweck verwendeten Werkstoffen bringen würden.

Die Fähigkeit eines Werkstoffes, der Spannungsrißbildung unter dem Einfluß von Schwefelwasserstoff zu widerstehen, wird gewöhnlich so bestimmt, daß der Werkstoff in eine Standardlösung der National Association of Corrosion Engineers (NACE) bei Raumtemperatur getaucht wird. Diese Lösung besteht aus sauerstofffreiem Wasser, das 5% Natriumchlorid und 0,5% Essigsäure enthält und mit Schwefelwasserstoff gesättigt ist, wodurch die Umgebung des Bohrloches des sauren Gases simuliert wird. Der unter Spannung stehende eingetauchte Werkstoff wird periodisch auf Rißbildung geprüft. Da aber bei tiefen Bohrungen erhöhte Temperaturen auftreten, muß der Werkstoff ferner gegen Spannungsrißkorrosion beständig sein, wenn er in der NACE-Lösung bei Temperaturen, die dicht bei 200°C liegen, geprüft wird.

Die für die Verwendung gemäß der Erfindung eingesetzten Legierungen zeigen gegenüber den bisher verwendeten Werkstoffen bei den bei Raumtemperatur und/oder erhöhten Temperaturen durchgeführten Tests in einer Zeit von Stunden bis zu Tagen eine deutlich höhere Beständigkeit gegen Spannungsrißbildung unter der Einwirkung von Schwefelwasserstoff und gegen Spannungsrißkorrosion ohne jede Beeinträchtigung ihrer Fähigkeit, örtlicher Korrosion zu widerstehen. Dies wird durch das folgende Beispiel veranschaulicht, das die erfindungsgemäß verwendete Legierung mit anderen bisher bekannten korrosionsbeständigen Legierungen vergleicht.

Beispiel

Fünf verschiedene Legierungen wurden erschmolzen und auf Rißbildung unter dem Einfluß von Schwefelwasserstoff (verursacht durch kathodischen Wasserstoff aus der galvanischen Kopplung an unlegierten Stahl), Spannungsrißkorrosion und örtliche Korrosion untersucht. Alle diese Werkstoffe wurden um 60% kaltverformt und 200 Stunden bei 200°C gealtert, um die Bedingungen an der Sohle von tiefen Bohrungen von saurem Gas zu simulieren. Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in Tabelle I genannt, in der die Beständigkeit gegen Spannungsrißbildung unter dem Einfluß von Schwefelwasserstoff in NACE-Lösung bei Raumtemperatur und bei 200°C angegeben ist. Ferner ist die Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion und örtliche Korrosion angegeben.

Die Zusammensetzung der in Tabelle I genannten Werkstoffe ist in Tabelle II angegeben.

Tabelle I

Prüfergebnisse für die im Beispiel beschriebenen Legierungen

Tabelle II

Zusammensetzung (Gew.-%)

Claims

1. Verwendung einer Legierung, die aus 40 bis 65 Gew.-% Nickel, 0 bis 5 Gew.-% Kobalt, 10 bis 20 Gew.-% Chrom, 12 bis 18 Gew.-% Molybdän, 10 bis 20 Gew.-% Eisen, bis zu 5 Gew.-% Wolfram, 0 bis 0,1 Gew.-% Kohlenstoff, bis zu 3 Gew.-% Mangan, bis zu 1 Gew.-% Vanadium und bis zu 0,2 Gew.-% Silicium besteht, als Werkstoff für Rohre, die bei ihrer Herstellung um mindestens 20% kaltverformt sind, zum Fördern von sauren Gasen aus Bohrlöchern.

2. Verwendung einer Legierung aus 1 Gew.-% Kobalt, 15 Gew.-% Chrom, 15 Gew.-% Molybdän, 15 Gew.-% Eisen, 4 Gew.-% Wolfram, 0,006 Gew.-% Kohlenstoff, 0,03 Gew.-% Silicium, 1 Gew.-% Mangan, 0,2 Gew.-% Vanadium und Rest Nickel für den Zweck nach Anspruch 1.