Betriebsbedingung Schwefelbeständigkeit

Betriebsbedingung Schwefelbeständigkeit

Aufgrund der sauren Arbeitsumgebung bei der Erdölförderung werden sehr strenge Anforderungen an das Metall Material der Ventile gestellt um das Auftreten von Schwefelwasserstoffrissen zu verhindern. Daher ist es notwendig, die Standards für metallische Werkstoffe gegen vulkanisationshemmende Spannungsrisskorrosion der American Association of Anti-Corrosion Engineering (NACE) zu analysieren, die in der Armaturenindustrie üblich sind.

Allgemein verwendete Kriterien

Sulfidische Spannungsrisskorrosion (SSC) ist die Rissbildung von Metallen unter kombinierter Einwirkung von Zugspannung und Korrosion in Gegenwart von Wasser und H2S. Einfach ausgedrückt ist SSC: eine Form der Wasserstoff-Spannungsrisskorrosion, die durch die Absorption von atomarem Wasserstoff verursacht wird

der durch Korrosionsreaktionen von Schwefel auf der Metalloberfläche entsteht.

Das Auftreten von SSC hängt hauptsächlich von der Festigkeit des Materials (in Bezug auf Härte) ab: Es wird angenommen, dass Materialien mit hoher Härte eine erhöhte Anfälligkeit für SSC-Risse aufweisen.

Armaturen mit Anforderungen an Schwefelbeständigkeit sind die Standards:

• NACEMR0175
• NACEMR0103

Die Norm NACEMR0103 legt die maximalen oder minimalen chemischen Zusammensetzungsanforderungen für austenitische Edelstähle und Nickellegierungen sowie den Ferritgehalt für Duplex-Edelstähle fest. Diese Anforderungen sind jedoch in NACEMR0175 nicht so detailliert. 

Die Organisation für Standardisierung (ISO) hat die Norm NACEMR0175 als ISO-Norm synchronisiert und sie gemäß Auswahlprinzip und unterschiedlichen Materialien in drei Normen, NACEMR0175 / ISO15156.1-3, unterteilt, mit geringfügigen Ergänzungen ihres Inhalts. In schwefelbeständiger Umgebung ist der Partialdruck von H2S in der nassen Gasphase (mit Wasser als flüssigem Medium) als Gas, Kondensat und saures Rohöl gleich oder größer als 0,0003 MPa (0,05 psi). 

Der Geltungsbereich der NACE-Norm umfasst im Allgemeinen Bohrgeräte im Öl- und Gassektor, die einer sauren Umgebung ausgesetzt sind, d. h. den Arbeitsbedingungen von Kohlenwasserstoffmedien, die Schwefelwasserstoff (H2S) enthalten, wie z. B. bei der Erdölgewinnung und dem Transport von Erdgas. Langfristige Exposition gegenüber einer sauren Umgebung führt zum Versagen und zur Beschädigung von nicht ausgewählten und unbehandelten Metallwerkstoffen. Daher schlägt die Norm NACEMR0175 eine Reihe von metallischen Werkstoffgüten, Wärmebehandlungsverfahren und mechanischen Eigenschaftsanforderungen einschließlich Härte vor, um SSC zu verhindern. Im Gebrauch wird SSC von vielen Faktoren beeinflusst. Chemische Zusammensetzung, Festigkeit, Härte, Wärmebehandlung und Mikrostruktur, lokale Materialunterschiede.