API 6Aゲートバルブ材料の選択と腐食抵抗改善戦略

1。はじめに
API 6Aゲートバルブ オイルおよびガスの坑口制御機器の重要なコンポーネントであり、クリスマスツリー、ガス坑口、坑口マニホールド、破砕システムで広く使用されています。
実際の石油およびガス畑の条件では、バルブは次の課題に耐えなければなりません。
高圧：最大20,000 psi（138 mpa）
高温：最大350°F（177°C）
高度に腐食性媒体：H₂s（硫化水素）、Co₂（二酸化炭素）、および塩化物（Cl⁻）を含む
海洋環境：高湿度、塩噴霧腐食、および大きな温度変動
機械的摩耗：固体粒子による侵食と、繰り返される開閉操作からのシーリング表面の摩擦
したがって、材料の選択と腐食抵抗の改善により、API 6Aゲートバルブの安全性、サービス寿命、およびメンテナンスコストが直接決定されます。

2。API 6aの材料要件
API 6Aには、特に異なるPSL（製品仕様レベル）、PR（パフォーマンス要件）、および温度クラスの材料の適合性に関するゲートバルブ材料に関する厳しい規制があります。一般的な材料のカテゴリと特性
炭素鋼
一般的なグレード：AISI 4130（クエンチと焼き上げ）
利点：低コスト、高強度
アプリケーション：低腐食性ガス畑、淡水棚
低合金鋼
共通グレード：AISI 8630 mod
利点：炭素鋼よりも高強度、高強度、耐摩耗性が高くなり、
アプリケーション：高圧坑口（≥10,000psi）
マルテンサイトステンレス鋼
一般的なグレード：410SS、420SS
利点：バルブシートシーリング表面に適した耐摩耗性
アプリケーション：Co₂を含む、低いH₂S環境
オーステナイトステンレス鋼
一般的なグレード：316SS、304SS
利点：良好な共腐食抵抗、優れた低温靭性
アプリケーション：低温ガス畑、酸っぱいガス井戸
二重ステンレス鋼=鋼）
一般的なグレード：2205、2507
利点：高強度、塩化物の孔食に対する良好な耐性
アプリケーション：沖合の石油およびガス田、高塩化物環境
ニッケルベースの合金
一般的なグレード：Incenel 625、Incoloy 825
利点：h₂s、co₂、および塩化物ストレス腐食亀裂に対する耐性
アプリケーション：HighH₂s、HighCo₂、Deep-Sea Wellheads

3。材料選択戦略
（1）中程度の構成に基づく選択
HISの労働条件：NACE MR0175/ISO 15156標準を満たす必要があり、硫化物ストレス腐食（SSC）を避けるために、低硬度（≤22HRC）ニッケルベースの合金または二重ステンレス鋼を選択する必要があります。
高CO₂労働条件：オーステナイトステンレス鋼、二重鋼、またはニッケルベースの合金は、より効果的であり、Co₂腐食によって引き起こされる金属炭酸塩の脱落を防ぐことができます。高塩化物イオン環境：デュプレックスステンレス鋼、スーパーオーステナイトステンレス鋼（254SMOなど）、またはニッケルベースの合金を選択して、孔食と隙間の腐食を防ぐ必要があります。
（2）圧力レベルに従って選択します
2000–10000 PSI：低合金鋼ENP（エレクトロレスニッケルメッキ）またはハードアロイオーバーレイ
> 10000 psi：疲労強度と靭性を確保するために、高強度の低合金鋼またはニッケルベースの合金が必要です
（3）温度レベルに従って選択します
低温（–60°F / –51°C）：低温の靭性、オーステナイトステンレス鋼または低温炭素鋼（LTCS）
高温（350°F / 177°C）：インコール718などの熱安定性の良好な合金

4。耐食性を改善する方法
（1）表面処理とコーティング
ENP（エレクトロレスニッケルメッキ）：化学ニッケルメッキ、腐食抵抗、耐摩耗性
HVOF（高速酸素燃料）タングステンカーバイドスプレー：超硬くて侵食耐性
窒化：表面の硬度と耐食性を改善します
（2）シーリング表面硬化
星のオーバーレイ溶接：コバルトベースのセメント炭化物、耐摩耗性および耐腐食性
PTA（血漿転移ARC）溶接：高い結合強度、均一密度
（3）陰極保護
海洋棚は、犠牲アノード（亜鉛、アルミニウム）を使用して、電気化学腐食を阻害するために感銘を受けた電流システムを使用できます
（4）構造的最適化
液体の死んだコーナーと隙間を減らし、隙間の腐食を減らします
フローチャネルの仕上げを改善し、粒子の堆積を減らします

5。ケース分析
特定のオフショアの高H₂（> 10％）の高Co₂（> 15％）ガス田プロジェクト：
バルブボディ材料はインコルエル625（積分鍛造）です
バルブステムは、強度と腐食抵抗の両方を考慮して、ENPニッケルメッキAISI 8630 modです
バルブシートは、侵食抵抗を改善するためにタングステン炭化物でオーバーレイされています
結果は、バルブが深刻な腐食障害なしに5年間使用されていることを示しています。これは、従来の低合金鋼のそれよりも3〜5倍長く、メンテナンスコストは40％以上削減されています。

6。結論と推奨事項
材料の選択は、動作条件の分析に基づいている必要があります：メディアの構成、圧力と温度、および流体侵食の特性はすべて不可欠です。
安全性を確保するために、国際基準、特にAPI 6AおよびNACE MR0175を遵守します。
包括的な腐食抵抗測定：材料、表面処理、陰極保護、および構造的最適化は、調整された方法で実装する必要があります。
ライフサイクル管理：定期的な検査とメンテナンスは、高級材料だけに依存するよりも経済的で信頼性が高くなります。