SE512161C2 - Hårdmetall och användning av denna vid olje- och gasutvinning - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 512 161 I analogi med rostfria stål visar Cr och Ni-legeringar högre resistens mot korrosion (passivitet) genom att de reducerar de kritiska strömmar som är involverade i korrosionen. Cr- och Ni-le- geringar är dock inte så resistenta mot angrepp av halider (Cl, P, Br) som förekommer i havsvatten eller oorganiska syror.

Under dessa betingelser ger tillsats av molybden förbättrat korrosionsmotstånd förutom att det också ger förbättring av binde- fasmetallens(Ni) hàllfasthet.

Ett nyligen genomfört experimentellt arbete som också omfat- tar fältprovning har visat att i fall med stark erosion i korro- siva media är förslitningen en kombination av båda mekanismerna men att de dessutom samverkar till att ge högre förslitning än vad som skulle varit resultatet av summan av de båda mekismernas en- skilda inverkan.

Föreliggande uppfinning avser användning av en hårdmetall med utomordentliga egenskaper beträffande just motståndet mot den kom- binerade inverkan av erosion och korrosion vid temperaturer mellan -50 och 300 OC, företrädesvis 0-100 OC.

Motståndet mot partikelerosion i korroderande miljö har åstadkommits med användning av en speciell, optimerad multilegerad bindefas som sintrats med en WC av submikron kornstorlek d v s där huvuddelen av WC kornen har en storlek <1 um. Hårdmetallen enligt uppfinningen har sammansättningen, i vikt-%, 2.5-4.5 Co+Ni med ett viktförhållande Co/Ni av omkring 3, O 25-0.6 Cr och omkring 0.1 Mo.

I en föredragen utföringsform har hàrdmetallen sammansätt- ningen 3.3 % Co, 1.1 % Ni, 0.52 % Cr, 0.1 % Mo med resten bestå- ende av WC med en medelkornstorlek av 0.8 pm.

I en annan föredragen utföringsform är sammansättningen 1.9 Co, 0.7 % Ni, 0.3% Cr, Kolhalten i den sintrade hàrdmetallen måste hållas inom ett °\O 0.1 % Mo med rest WC av 0.8 pm. smalt sammansättningsområde för att bibehålla både hög resistens mot korrosion och förslitning och seghet. Den totala kolhalten skall vara i intervallet 6.13-(0.061:0.008) x bindefas (Co+Ni) innehållet i vikt-%, företrädesvis 6.13-(0.061i0.005) x bindefas- innehållet.

Hårdheten av hàrdmetallen enligt uppfinningen skall vara >1875 HV30, företrädesvis >1900 HV30 och TRS bestämd enligt ISO skall vara >2100 N/mm2, företrädesvis >2200 N/mm2. lO 15 20 25 30 35 512 161 Hårdmetallen enligt uppfinningen tillverkas med konventio- nella pulvermetallurgiska metoder malning, pressning formning och gastrycksintring.

Hårdmetallen enligt uppfinningen är speciellt lämplig för komponenter som används för flödeskontroll i olje- och gasindust- rin och där komponenterna utsättes för högt tryck av medier som består av blandningar av gas, vätska och partiklar och där miljön är korrosiv och innehåller havsvatten.

Exempel 1 En hàrdmetall enligt uppfinningen hade sammansättningen 3.3 % Co, 1.1 % Ni, 0.6 % Cr3C2, 0.1 % Mo med rest WC, en hårdhet av 1900 Hv3o och böjhàllfaechec (TRs) av 2350 N/mm2 med en wc medel- kornstorlek av 0.6 pm. Den provades mot kommersiellt tillgängliga hàrdmetallsorter; en tillverkad av 6 % Co och en annan av 6 % Ni, båda med resten av WC (0.8 pm) under följande simulerade prov- ningsbetingelser: - syntetiskt havsvatten sand 18 m/s C02 1 bar temperatur 54°C Följande resultat erhölls.

Sort korrosion erosion syner- totalt enhet för getisk materialförlust: WC 6%CO 0.02 0.09 0.35 0.46 mm/är WC 6%Ni 0.015 0.265 0.17 0.45 uppfinning 0.015 0.06 0.025 0.10 Exempel 2 Hårdmetall tillverkades enligt uppfinningen med sammansätt- 1.1 % Ni, 0.6 % Cr3C2, 0.1 % Mo med rest WC 0.8 um, betecknad sort 1 och sort 2 bestående av en liknande lege- ringssammansättning men med reducerade proportioner av 1.9 % Co, 0.7 Ni, 0.35 % Cr3C2, 0.1 % Mo med rest WC. Dessa material hade hårdhetsvärden av l90OHV30 resp 19lOHV3O och böjhållfasthet (TRS) av 2350 N/mm2 resp 2350 N/mm2 och en medelkornstorlek av WC av 0.6 pm. De provades mot kommersiellt tillgängliga hárdmetallsorter un- der följande simulerade provbetingelser av havsvatten och sand. ningen 3.3 % Co, o\° 10 l5 20 25 512 161 Genomströmningshastighet: 90 m/s och infallsvinklar av 30° och 90°.

Följande resultat erhölls.

Sort erosion erosion enhet för Infallsvinkel 30° 90° materialförlust: WC 6%Co 1.6 1.4 mm3/kg sand WC 6%Ni 2.1 1 uppfinning 1 0.5 0.3 uppfinning 2 0.25 O 15 Exempel 3 En hàrdmetall enligt uppfinningen med sammansättningen 3.3 % Co, 1.1 % Ni, 0.6 % Cr3C2, 0.1 % Mo, med rest WC och en hårdhet av 1900HV30 och böjhàllfasthet (TRS) av 2350 N/mm2 med en WC medel- kornstorlek av 0.6 um provades mot kommersiellt tillgängliga hård- metallsorter. Provbetingelser av luft och sand vid 200 m/s: Genomströmningshastighet 200 m/s luft.

Följande resultat erhölls: sort erosion erosion enhet för infallsvinkel 30° 90° materialförlust: wc e%co 2.5 4.0 mm3/kg sand WC 6%Ni 2.6 5.6 uppfinning 0.8 1.4 Hàrdmetallen enligt uppfinningen visar väsentlig minskning i för- slitning mätt som volymsförlust.

Claims (5)

10 15 20 512 161 Krav

1. Hàrdmetall med utomordentliga egenskaper för olje- och gastillämpningar beträffande motstånd mot kombinerad, samverkande erosion och korrosion vid temperaturer mellan -50 och 300 OC, fö- reträdesvis 0-l00 OC k ä n n e t e c k n a d av att den innehål- i vikt%, 2.5-4.5 Co+Ni med ett viktsförhàllande Co/Ni av om- kring 3, 0.25-0.6 Cr och 0.1 Mo vari huvuddelen av alla WC-korn har en storlek <1 pm och vari den totala kolhalten är i interval- let 6.13-(0.06li0.008) x bindefas(Co+Ni)innehållet i vikt-%.

2. Hàrdmetall enligt av sammansättningen 3.3 % Co, rest WC. ler, föregående krav k ä n n e t e c k n a d 1.1 % Ni, 0.52 % Cr, 0.1 % Mo med

3. Hàrdmetall enligt krav l k ä n n e t e c k n a d av sam- mansättningen 1.9 % Co, 0.7 % Ni, 0.3% Cr, 0.1 % Mo med rest WC.

4. Hárdmetall enligt nágot av föregående krav k ä n n e t e c k n a d av en kolhalt i intervallet 6.13- (0.06li0.005) x bindefas(Co+Ni)innehàllet i vikt-%.

5. Användning av en hàrdmetall enligt kraven 1-4 för olje- och gastillàmpningar speciellt för komponenter, vars viktigaste funktion är kontroll av tryck och genomströmning av produkter från oljekällor.