การประยุกต์ใช้โลหะผสมไททาเนียมในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม

ไททาเนียมเป็นโลหะโครงสร้างสำคัญที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษปี 1950 ไททาเนียมสามารถสร้างโลหะผสมกับธาตุโลหะอื่นๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติทางกายภาพให้ดีขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกัน ไททาเนียมและโลหะผสมมีความแข็งแรงสูง โมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำ ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี เข้ากันได้ทางชีวภาพดี และมีคุณสมบัติอื่นๆ ไททาเนียมใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวยึดอากาศยาน อุตสาหกรรมปิโตรเลียม ส่วนประกอบทางวิศวกรรม เครื่องกระตุ้นหัวใจทางการแพทย์ และสาขาอื่นๆ

วัสดุโลหะผสมไททาเนียมที่ใช้ในท่อส่งน้ำมันในต่างประเทศส่วนใหญ่ได้แก่ UNS R56404 (Ti-6Al-4V-0.08Ru), UNS R55400 (Ti-5.5Al-4.3Zr-5.7V-1.3Mo-0.10O-0.06Pd), UNSR58640 (Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo), UNS R56260 (Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo) ฯลฯ ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี โลหะผสมไททาเนียม TC4 (Ti-6Al-4V) ที่มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและความแข็งแรงจำเพาะสูงจึงค่อยๆ ใช้ในท่อส่งน้ำมันบ่อน้ำในประเทศของฉัน

ท่อน้ำมันบ่อน้ำมันแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ของประเทศของฉันทำจากเหล็กกล้าคาร์บอน เช่น G105, L80, N80, P110 เป็นต้น อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมการพัฒนาอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซในประเทศของฉันค่อนข้างรุนแรง ท่อน้ำมันบ่อน้ำมันไม่เพียงแต่เผชิญกับความท้าทายของอุณหภูมิสูงและแรงดันสูงเมื่อใช้งานใต้ดินเท่านั้น แต่ยังต้องทนต่อผลกระทบร่วมกันของสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน เช่น H2S, CO2, น้ำเกลือที่มีความเข้มข้นสูง/ของเหลวสำหรับการเติมแต่ง กำมะถันธาตุ และกรดเข้มข้น ท่อน้ำมันบ่อน้ำมันเหล็กกล้าคาร์บอนแบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองสภาพแวดล้อมการใช้งานที่รุนแรงได้อีกต่อไป

ท่อส่งน้ำมันและปลอกหุ้มที่ทำจากโลหะผสมไททาเนียมจะต้องรับแรงกดดันภายนอกใต้ดินในปริมาณมาก Liu et al. ได้สร้างแบบจำลองการคาดการณ์ความแข็งแรงของปลอกหุ้มน้ำมันที่ทำจากโลหะผสมไททาเนียมแบบใหม่โดยอาศัยแบบจำลองเกณฑ์ความแข็งแรงและแรงอัด และคำนวณและเปรียบเทียบความแข็งแรงในการอัดของท่อโลหะผสมไททาเนียมและท่อเหล็กที่มีพารามิเตอร์สำคัญต่างกัน ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าความแข็งแรงในการอัดของท่อโลหะผสมไททาเนียมน้อยกว่าท่อเหล็กที่มีคุณสมบัติเดียวกัน ดังนั้น ความแข็งแรงในการอัดของท่อส่งน้ำมันและปลอกหุ้มที่ทำจากโลหะผสมไททาเนียมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยของท่อใต้ดิน

นักวิชาการต่างประเทศ Schutz et al. ได้นำท่อไททาเนียม UNS R56404 มาทดลองกับปรอทเหลว และทำการทดสอบแรงดึงต่อเนื่องและการรับน้ำหนักแบบวงจรภายใต้สภาวะการผลิตน้ำมันและก๊าซที่เกี่ยวข้อง พวกเขาพบว่าในปรอทเหลวที่อุณหภูมิ 232 องศา ท่อไททาเนียมสามารถต้านทานการเปราะของโลหะเหลวและการเสื่อมสภาพจากสิ่งแวดล้อมในรูปแบบอื่นๆ ได้อย่างสมบูรณ์

นอกจากนี้ พวกเขายังศึกษาการใช้โลหะผสมไททาเนียม UNS R55400 ในสภาวะกรดภายใต้มาตรฐาน ANSI/NACE MR0175/ISO 15156 UNS R55400 จัดอยู่ในโลหะผสมไททาเนียมประเภท + ซึ่งเป็นโลหะผสมไททาเนียมที่มีความแข็งแรงสูงชนิดใหม่ที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษสำหรับการผลิตน้ำมันและก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง พวกเขาพบว่าโลหะผสมไททาเนียม UNS R55400 สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมน้ำเกลือที่มีกรดที่มีคลอไรด์ (อิ่มตัว) สูงถึง 198 กรัมต่อลิตร และสามารถใช้ในสภาวะที่เป็นกรดได้ โดยมีความแข็งสูงสุดที่ 41 HRC อุณหภูมิสูงสุดที่ 288 องศา มีหรือไม่มีกำมะถันธาตุ และทนต่อแรงดันย่อย H2S อย่างน้อย 3.45 MPa และแรงดันย่อย CO2 6.9 MPa

ดังนั้น ความต้านทานการกัดกร่อนของท่อน้ำมันโลหะผสมไททาเนียมจึงดีกว่าท่อน้ำมันเหล็กกล้าคาร์บอนแบบดั้งเดิม ประการที่สอง สามารถเสริมความแข็งแกร่งได้โดยการอบชุบเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของตัวเอง และมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมในการต้านทานการเปราะบางของโลหะเหลว ทนต่อกำมะถันและกรด อย่างไรก็ตาม ในสภาพแวดล้อมการใช้งานที่มีภาระแรงดันภายนอกขนาดใหญ่ ความแข็งแรงในการบีบอัดของท่อน้ำมันโลหะผสมไททาเนียมจะด้อยกว่าท่อน้ำมันเหล็กกล้าคาร์บอนมาก ในประเทศของฉันมีการวิจัยน้อยมากเกี่ยวกับวิธีปรับปรุงความแข็งแรงในการบีบอัดและการดัดของโลหะผสมไททาเนียม ดังนั้น การศึกษาเกี่ยวกับวิธีการรักษาหรือแม้แต่ปรับปรุงความแข็งแรงของวัสดุโลหะผสมไททาเนียมภายใต้สภาวะที่มีความเครียดสูงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง

โปรดฝากข้อความถึงเราหากต้องการผลิตภัณฑ์ไททาเนียมที่ปรับแต่งเพิ่มเติม ติดต่อเราเพื่อรับใบเสนอราคาล่าสุดและข้อเสนอพิเศษ