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海洋平台仪表材质选择_论文

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第7期 - 39 - 海洋平台仪表材质选择 邓燕,高树凤 (海洋石油工程股份有限公司, 天津 300451) [摘 要] 针对海洋平台仪表应用的特殊环境和工艺条件以及耐腐蚀的需求,介绍了几种常用金属材质的选择及其防腐方面 的特性。 [关键词] 海洋平台;仪表材质;选择;耐腐蚀 海洋石油平台长期处于恶劣的海洋环境, 由于其特殊的自然环境,海洋石油平台上的仪表 设备会受到海洋环境和石油天然气生产环境综合 影响。由于海洋环境和生产工艺介质都极具腐蚀 性,这就对仪表材质的选择就提出了更高的要 求。仪表材质的选择主要以其所在环境的温度、 湿度、盐度等和其测控介质的压力、温度、腐蚀 性,以及经济性、安全性及使用寿命等为依据综 合考量,选择合适的材质满足现场使用需求的安 全性、稳定性和经济性。本文针对海洋平台特殊 工况,提出仪表材质选择的可行性建议。 海洋平台仪表材质防腐主要考虑接触大气的 壳体部分及直接接触工艺介质部件,尤其在腐蚀 性强的介质、低温这种特殊工况下,需要格外注 意材质的适用性。 1 海洋环境耐腐蚀材质选择 海洋平台仪表壳体表面长期暴露在恶劣的海 洋环境中,面对盐雾、潮气和海水等腐蚀环境, 空气湿度大,盐分及温度高,并且存在显著的 干、湿循环效应,材料易产生剧烈的电化学腐蚀, 腐蚀将严重影响仪表的使用寿命及使用安全[3]。仪 表壳体制造材料一般采用的有铝加防腐涂层、A 351 Gr.CF3以及A 351 Gr.CF3M。一般海洋环境仪 表壳体可以采用喷涂铝及铝合金涂层提供一种铝 屏蔽层,可以有效防护环境对仪表壳体的侵蚀, 且造价较低,质量轻便。但在更为恶劣的环境 下,如我国南海平均温度基本在25℃以上,空气 湿度基本在80%以上,铝加聚氨酯涂层满足不了防 腐需求,锈蚀速度快,严重影响仪表使用寿命, A351 Gr.CF3的点蚀当量低于A 351 Gr.CF3M,耐 氯离子能力不及A 351 Gr.CF3M,海洋环境使用A 351 Gr.CF3M防腐效果更好。 2 海洋平台石油工艺生产耐腐蚀材质选择 在海洋平台装置中,不仅要测量或控制无 腐蚀性的工艺介质,还要测控有腐蚀性的工艺介 质,有些介质本身没有腐蚀性,但会因其自身特 性对材料产生不良影响而损坏仪表设备。 通常情况下,仪表本体材质的选型原则为相 同或高于相连工艺设备及管道的材质的耐腐蚀等 级,腐蚀对于较厚的金属本体来说,如调节阀、 关断阀等这些阀类的阀体,问题不大,且可以在 设计制造时,适当增加腐蚀裕量。但对于仪表内 件,如调节阀的阀内件、安全阀的弹簧、液位计 的浮子、只有0.1mm厚的变送器隔离膜片等,由测 控原理和使用功能决定了这些仪表内件本身必须 轻薄精巧,腐蚀裕量极小,针对一般的腐蚀性工 艺介质及磨损或冲蚀等物理腐蚀工况,在工艺设 备及管道的材质可以选用碳钢材质的工况下,内 件材质的选型原则一般建议选用A 182 Gr.F316这 种在海洋平台广为应用的工业标准不锈钢材质。 除了这些通常的腐蚀工况,海洋平台石油工艺生 产中还有一些特殊的腐蚀情况,如海水腐蚀、硫 腐蚀、低温露点腐蚀等,针对这些特殊腐蚀工 况,要充分了解和考虑材质的耐腐蚀特性,为仪 表选择更为适合的材料。 2.1 海洋平台仪表常用金属材质 A 182 Gr.F316是海洋平台采用的应用广泛的 工业标准奥氏体不锈钢,含碳量较低,成分见 表1。超低碳不锈钢A 182 Gr.F316H,含碳量更 作者简介:邓燕(1980—),女,重庆人,研究生学历,工程 师,从事海洋石油工程电仪控专业设计工作。 - 40 - 技术交流 石油和化工设备 2018年第21卷 低,成分见表1,抗晶间腐蚀性比A 182 Gr.F316还 好,因此耐蚀性能更好,但强度比A 182 Gr.F316 低。现在有很多仪表采用双标不锈钢,是指取 两种材质的优化组合,如A 182 Gr.F316和A 182 Gr.F316H,双标是取A 182 Gr.F316的高镍含量, 再取A 182 Gr.F316H的低碳含量,从而形成一种 性能更好的双标材质。A 182 Gr.F317是比A 182 Gr.F316铬和钼含量各增加约1%的不锈钢,成分 见表1,比A 182 Gr.F316抗点蚀能力更强。A 182 Gr.F51是一种铁素体相和奥氏体相共存的双相不 锈钢,成分见表1,同时是集优良的耐腐蚀性能、 高强度和易于加工制造等诸多优异性能的钢种。 A 182 Gr.F53是含Cr25%的双相不锈钢,见表1,也 称超级双相不锈钢,除了具有普通双相钢的高强 度和高耐腐蚀性能,还具有良好的耐氯离子应力 腐蚀断裂的性能。双相不锈钢相对于普通奥氏体 不锈钢具有很高的强度,一般用于仪表的本体, 阀杆、阀座等材质应对腐蚀性介质的良好选择, 但是强度高对成形设备就有很高的要求,且双相 钢中的铁素体的弹性延伸率比奥氏体要小,所以 一般仪表生产商不会采用双相不锈钢来做类似变 送器膜片、弹簧这种成形要求高、弹性形变好的 内件。B 462 GR.N10276属于镍-钼-铬-铁-钨系镍 基合金,见表1。它是现代金属材料中最耐腐蚀的 一种,主要耐湿氯、各种氧化氯化物、氯化盐溶 液、硫酸与氧化盐,在低温与中温盐酸中均有很 好的耐腐蚀性能。B 462 GR.N10276中的Cr、Mo、 W的加入将合金的耐点蚀和缝隙腐蚀的能力大大 提高,在海水环境中是惰性的,B 462 GR.N10276 和普通奥氏体不锈钢有相似的成形性能,基本可 以用于加工各类仪表的部件,仪表生产商广泛采 用的用于苛刻腐蚀环境的材料,是目前仪表材质 应用中抗腐蚀性能最好的合金之一,但价格高 昂。B 564 GR.N04400是一种单相固溶体Ni-Cu合 金,见表1,它在很多介质环境下有良好的耐腐蚀 性,对中性环境、碱、盐具有优异的耐蚀性能, 对氯离子应力腐蚀开裂具有很好的抵抗力。 表1 海洋平台仪表常用金属化学成分表 元素 Wt% C Mn P S Si Cr


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