فولاد ضد زنگ 18/8 توضیح داده شده: ترکیب، درجه ها و کاربردهای میدان نفتی

شما در حال بررسی یک گواهی مواد برای دسته ای از خط کنترل فولاد ضد زنگ هستید و ستون کنار درجه به سادگی می گوید "فولاد ضد زنگ 18/8". این مختصر پنج نویسه در نقل قول ها، گزارش های آزمایش کارخانه و برچسب های محصول نشان داده می شود. همچنین یکی از توصیفات اشتباه در صنعت فولاد ضد زنگ است.

18/8 یک درجه AISI نیست. روشی آشنا برای گفتن این است که آلیاژ حاوی تقریباً 18٪ کروم و 8٪ نیکل است که آن را به یک فولاد ضد زنگ آستنیتی تبدیل می کند. در عمل، اکثر مواد 18/8 عرضه شده امروز مطابق با مشخصات AISI 304 یا کمتر متداول AISI 302 هستند. اگر به مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری و استحکام مکانیکی خوب بدون پرداخت هزینه برای مولیبدن نیاز دارید، فولاد ضد زنگ 18/8 معمولا نقطه شروع مناسبی است.

معنی اعداد در 18/8 چیست؟

کروم و نیکل دو کار متفاوت انجام می دهند. کروم یک لایه اکسید نازک و خود ترمیم شونده را روی سطح تشکیل می دهد که از فولاد در برابر مواد خورنده محافظت می کند. نیکل ساختار آستنیتی را در دمای اتاق تثبیت می کند و به ماده یک شبکه مکعبی رو به مرکز می دهد که در شرایط آنیل شده سخت، انعطاف پذیر و غیر مغناطیسی است.

"18" به محتوای کروم بر حسب وزن اشاره دارد، معمولاً 17.5٪ تا 19.5٪ در یک آلیاژ تجاری 18/8. "8" به محتوای نیکل، معمولا 8٪ تا 10.5٪ اشاره دارد. باقیمانده عمدتاً آهن با مقادیر کمی کربن، منگنز، سیلیکون، فسفر و گوگرد است. این شیمی پایه نقطه شروع کل خانواده فولاد زنگ نزن آستنیتی سری 300 را تشکیل می دهد.

چرا این موضوع برای خریدار اهمیت دارد؟ زیرا نسبت کروم به نیکل واکنش مواد به عملیات حرارتی، جوشکاری، شکل دهی سرد و محیط های خدماتی را کنترل می کند. یک آلیاژ واقعی 18/8 با تعادل صحیح تثبیت کننده های آستنیت در دماهای برودتی سخت باقی می ماند و در طول خمش بیش از حد سخت نمی شود. این دقیقاً همان رفتاری است که شما در یک لوله سیم پیچ بلند یا یک خط کنترل با قطر کوچک می خواهید.

ویژگی های کلیدی فولاد ضد زنگ 18/8

ارزش فولاد ضد زنگ 18/8 از ترکیبی از خواصی است که می توان اندازه گیری و مقایسه کرد:

• مقاومت در برابر خوردگی: فیلم اکسید کروم در برابر اکسیداسیون اتمسفر، آب شیرین و بسیاری از اسیدهای رقیق مقاومت می کند. در یک محیط میدان نفتی با آلودگی کمی، عملکرد قابل اعتمادی دارد.
• مقاومت مکانیکی: در شرایط آنیل شده، 18/8 معمولا دارای استحکام کششی حدود 515 مگاپاسکال، استحکام تسلیم حدود 205 مگاپاسکال، و کشیدگی 40 درصد یا بیشتر است. کار سرد تقریباً می تواند استحکام تسلیم را دو برابر کند اما شکل پذیری را کاهش می دهد و ممکن است مغناطیس را افزایش دهد.
• رفتار غیر مغناطیسی: آنیل 18/8 اساساً غیر مغناطیسی است. با این حال، کشش شدید سرد یا خمش سرد می تواند مقداری آستنیت را به مارتنزیت تبدیل کند و بخش هایی از یک لوله سرد کار شده را کمی مغناطیسی کند. این عیب نیست. این نتیجه کار مکانیکی است.
• محدوده دما: 18/8 چقرمگی ضربه مفید را تا دماهای برودتی حفظ می کند و می تواند در سرویس های مداوم تا حدود 800 درجه سانتی گراد در اتمسفرهای با اکسیداسیون ملایم استفاده شود. بین 427 درجه سانتیگراد و 857 درجه سانتیگراد، قرار گرفتن در معرض طولانی مدت می تواند باعث بارش کاربید کروم شود که باعث کاهش مقاومت به خوردگی در نزدیکی مرزهای دانه می شود.
• جوش پذیری و شکل پذیری: 18/8 به راحتی توسط اکثر فرآیندهای استاندارد جوش داده می شود و می توان آن را خم کرد، شعله ور کرد و بدون گرم کردن پیش گرم کرد. به همین دلیل است که انتخاب پیش فرض برای لوله های ابزار، خطوط کنترل و لوله کشی با قطر کوچک است.

این ویژگی ها چیزی است که فولاد ضد زنگ 18/8 را به یک پیش فرض ایمن و اقتصادی برای بسیاری از کاربردها تبدیل می کند، اما آن را جهانی نمی کند. در بخش بعدی آن را با دو درجه که بیشتر در مشخصات ظاهر می شوند مقایسه می کنیم.

18/8 در مقابل 304 در مقابل 316: چگونه انتخاب کنیم

18/8 اغلب به عنوان مترادف 304 در نظر گرفته می شود و برای بیشتر اهداف تجاری دقیق است. 304 درجه صنعتی است که شیمی 18/8 را با محدودیت‌های سخت‌تر و استاندارد تعریف‌شده (ASTM A240، A269، A312، و غیره) برآورده می‌کند. 316 یک فولاد زنگ نزن آستنیتی با آلیاژ بالاتر با مولیبدن اضافه شده برای مقاومت در برابر حمله کلرید است.

جدول زیر تفاوت های کلیدی را که احتمالاً در اسناد تدارکات مشاهده خواهید کرد، خلاصه می کند.

نتیجه عملی ساده است. اگر محیط سرویس شما حاوی کلریدهای بالاتر از چند صد پی پی ام است، یا اگر با مایع ترش حاوی H2S سروکار دارید، آلیاژ 316 یا بالاتر اغلب انتخاب بهتری است. اگر سیال به شدت خورنده نباشد، 18/8/304 به شما ارزش عالی برای پول می دهد.

جایی که از فولاد ضد زنگ 18/8 در تجهیزات میدان نفتی استفاده می شود

فولاد ضد زنگ 18/8 به سینک آشپزخانه محدود نمی شود. در تولید نفت و گاز، برای طیف وسیعی از اجزای حیاتی که باید در چرخه فشار، ارتعاش و سیالات چاه خورنده زنده بمانند، استفاده می شود. رایج ترین کاربردها در کار ما لوله های نفتی پیوسته، سیم پیچ و خط لوله کنترل و اتصالات فرول است.

لوله نفت پیوسته. لوله های مارپیچ ساخته شده از فولاد ضد زنگ نوع 304 به اندازه کافی سبک هستند تا بر روی یک قرقره حمل شوند و به اندازه کافی قوی هستند تا بتوانند مداخلات خوبی، شستشوی اسید و بالابرهای نیتروژن انجام دهند. شیمی 18/8 شکل پذیری لازم را برای چرخه های قرقره و صاف کردن مکرر می دهد. این ماده باید با کیفیت سطح کنترل شده تولید شده و با نفوذ کامل جوش داده شود تا از ترک خوردگی ناشی از خستگی جلوگیری شود. لوله نفت پیوسته ما برای چاه هایی که فولاد کربن استاندارد نمی تواند در برابر خوردگی مقاومت کند و دما زیر محدوده ای است که به درجه های آلیاژی بالا نیاز دارد، مشخص شده است.

لوله روغن پیوسته فولاد ضد زنگ 304 برای مداخلات چاه این محصول لوله‌های پیچ‌دار در بخشی که در مورد لوله‌های روغن پیوسته برای مداخلات، شستشوی اسید و بالابرهای نیتروژنی بحث می‌کند، برجسته شده است. صفحه محصول موادی مانند 316L و 304 را با درجه بندی فشار تا 120 مگاپاسکال تایید می کند که آن را برای عملیات چاه مقاوم در برابر خوردگی مناسب می کند. مشاهده محصول →

سیم پیچ و خط لوله کنترل. کویل های فولادی ضد زنگ با قطر کوچک و خطوط کنترل هیدرولیک، بازدارنده های شیمیایی، سیال هیدرولیک و کنترل فشار را به تجهیزات زیر دریا یا سر چاه حمل می کنند. برای این خطوط بلند و باریک، فولاد ضد زنگ 18/8 تعادل مناسبی از مقاومت ترکیدگی و شکل‌پذیری را ارائه می‌دهد. می توان آن را در اطراف شعاع های محکم بدون گردن خم کرد و در صورت جفت شدن با اتصالات فولادی ضد زنگ 304 خطر خوردگی گالوانیکی ایجاد نمی کند. فرآیند تولید باید سطح داخلی را صاف و بدون خط و خش نگه دارد زیرا خراش می تواند تحت فشار چرخه ای به یک افزایش دهنده تنش تبدیل شود. خط لوله کنترل ما با بازرسی سطح و آزمایش فشار هیدرواستاتیک برای برآورده کردن این نیاز ساخته شده است.

خط لوله کنترل هیدرولیک فولاد ضد زنگ برای استفاده در زیر دریا و چاه این محصول که در بخش سیم پیچ و خط لوله کنترل مشخص شده است، دارای بازدارنده های شیمیایی و کنترل فشار است. صفحه محصول کاربردهای مویرگی را برای نظارت بر فشار پایین چاله و تزریق مواد شیمیایی توصیف می کند، که با زمینه خطوط بلند و باریک نیاز به سطوح صاف و آزمایش هیدرواستاتیک دارد. مشاهده محصول →

مفاصل فرول. اتصالاتی که به خطوط کنترل و لوله های با سوراخ کوچک متصل می شوند به اندازه خود لوله ها مهم هستند. اتصالات فرول از فولاد ضد زنگ 18/8 به سطوح مخروطی شکل با دقت تکیه می‌کنند تا یک مهر و موم ضد گاز ایجاد کنند. این ماده باید دارای سختی و ماشین کاری ثابت باشد. شیمی 18/8 یک ریزساختار پایدار را فراهم می کند که به فرول اجازه می دهد کمی تغییر شکل داده و بدون ترک خوردگی به لوله گاز بزند. اتصالات فرول فولادی ضد زنگ ما از همان خانواده درجه لوله ای که به آن متصل می شود تولید می شود، اختلافات گالوانیکی را به حداقل می رساند و نصب را قابل پیش بینی می کند.

اتصالات فولادی ضد زنگ برای اتصالات لوله قابل اعتماد این اتصال فرول که در بحث اتصالات به خطوط کنترل ارائه شد، از سطوح مخروطی شکل با دقت برای آب‌بندی ضد گاز استفاده می‌کند. صفحه محصول فهرستی از مواد 304/316L، دما تا 450 درجه سانتیگراد و فشار تا 20 مگاپاسکال را نشان می‌دهد که با شرایط سختی و ماشین‌کاری ثابت مطابقت دارد. مشاهده محصول →

روکش محافظ برای کابل ها کابل‌های تست زره‌دار و کابل‌های گرمایش نیز از فولاد ضد زنگ به‌عنوان روکش بیرونی استفاده می‌کنند. در بسیاری از چاه ها، فولاد ضد زنگ 18/8 برای محافظت از هادی داخلی در برابر آب نمک و مواد شیمیایی چاه کافی است. در جاهایی که کلریدها یا H2S شدید هستند، به سراغ آلیاژهای 316 یا تخصصی می رویم. قانون انتخاب ساده است: مواد ژاکت را با ترکیب دما، کلرید و گازهای اسیدی که انتظار دارید مطابقت دهید.

از آنجایی که عملکرد به پیکربندی دقیق محصول بستگی دارد، عاقلانه است که پاکت عملیاتی را با سازنده بررسی کنید. مهندسان اغلب می پرسند دما و فشار چگونه عمر خمشی یک رشته سیم پیچ را تغییر می دهد. مقاله فنی ما تعامل بین فشار، دما و خستگی مواد را توضیح می دهد . اگر برای یک چاه خاص نیاز به تأیید آلیاژ دارید، می توانید با تیم مهندسی ما تماس بگیرید با شرایط خدمات

ملاحظات خرید قطعات فولادی ضد زنگ 18/8

از آنجا که "18/8" یک استاندارد دقیق نیست، اولین قانون خرید این است که تعیین درجه واقعی را بخواهید. اصرار بر AISI 304 (UNS S30400)، 304L، یا درجه مستند دیگری از تامین کننده. گواهی آسیاب باید ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و مشخصات محصول را ذکر کند.

بعد، وضعیت عرضه را بررسی کنید. برای لوله ها و کویل ها، مواد باید در شرایط آنیل شده با محلول تحویل داده شوند. این مرحله ساختار آستنیتی را بازسازی می کند و حداکثر مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری را به ارمغان می آورد. اگر لوله ای به صورت سرد زیر قطر مورد نیاز کشیده شده باشد اما به طور کامل آنیل نشده باشد، ممکن است مقاومت در برابر خوردگی را در مناطقی که بیشترین تغییر شکل داده اند کاهش دهد.

پرداخت سطح یکی دیگر از عوامل کلیدی است. در یک سیم پیچ یا خط لوله کنترل، خراش، علائم قالب و رسوب اکسید روی سطح داخلی فقط مسائل زیبایی نیستند. آنها افزایش دهنده استرس موضعی ایجاد می کنند و می توانند لایه غیرفعال را بشکنند و به ایجاد حفره اجازه دهند. مقادیر ناهمواری سطح داخلی و در موارد ضروری، جریان گردابی یا بازرسی اولتراسونیک را بخواهید.

در نهایت سازگاری محیط را بررسی کنید. برای چاهی که CO2 بالا و بدون H2S تولید می کند، 18/8 ممکن است تا دماهای بالا قابل قبول باشد. برای چاهی با کلرید در آب تولید شده، ممکن است به 316 لیتر یا درجه دوبلکس نیاز داشته باشید. تفاوت هزینه در مقایسه با خرابی زودرس ناچیز است.

شما می توانید با بررسی فرآیند کنترل کیفیت سازنده از رایج ترین اشتباهات جلوگیری کنید. عرضه‌کننده‌ای که به‌طور معمول آنالیز طیف‌شیمیایی، آزمایش هیدرواستاتیک و بررسی سختی را انجام می‌دهد، احتمال بیشتری دارد که موادی را ارسال کند که مطابق با پاکت شما باشد.

افکار نهایی

فولاد ضد زنگ 18/8 یک انتخاب عملی و مقرون به صرفه برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و میدان نفتی است. برچسب شیمی عمومی را به شما می گوید، اما کیفیت ساخت، عملیات حرارتی یا قابلیت ردیابی را به شما نمی گوید. هنگامی که این جزء در چاهی دفن می شود یا در خارج از ساحل می لغزد، این تفاوت اهمیت دارد.

درجه مواد کامل را بخواهید، گواهی کارخانه را بررسی کنید و با تامین کننده ای کار کنید که داده های آزمایش پشتیبانی را ارائه می دهد. این ترکیب عملکردی را که از "18/8" انتظار دارید را به شما می دهد - بدون حدس زدن.