Come selezionare i componenti adatti per l'industria petrolifera e del gas?

Il fulcro della scelta dei componenti per l'industria del petrolio e del gas risiede nel far corrispondere accuratamente le condizioni operative con le proprietà dei materiali. Di fronte ad ambienti difficili quali temperatura e pressione elevate, contenuto di zolfo e cloro ed erosione da flusso multifase, la selezione cieca di componenti-per uso generico può facilmente portare a perdite, rotture o tempi di inattività non pianificati. Quella che segue è una strategia di selezione sistematica basata su tre caratteristiche fondamentali: resistenza alla corrosione, elevata resistenza e resistenza all'usura:

Selezione dei materiali in base alla resistenza alla corrosione: lotta ai "killer invisibili" come H₂S, CO₂ e ioni cloruro

La corrosione è la causa principale dei guasti alle apparecchiature per il settore petrolifero e del gas. La selezione del materiale deve essere basata sul tipo di mezzo e sul livello ambientale:

Ambienti contenenti H₂S- (condizioni acide): devono essere conformi agli standard NACE MR0175/ISO 15156, dando priorità ai materiali resistenti allo stress cracking da solfuro (SSC):

• Acciaio al carbonio e acciaio a bassa lega-: la resistenza alla trazione deve essere inferiore o uguale a 655 MPa, la durezza inferiore o uguale a 22 HRC e deve essere eseguito un trattamento termico di distensione-.
• Leghe resistenti alla corrosione-(CRA): per giacimenti di gas ad alto-zolfo, si consigliano leghe a base di nichel-(come Inconel 625, Monel 400) o acciai inossidabili duplex (come 2205), poiché offrono prestazioni eccellenti in ambienti in cui coesistono H₂S e ioni cloruro.
• Corrosione da zolfo ad alta-temperatura (unità di raffinazione): acciaio al carbonio + 0piastre composite Cr13 o acciaio inossidabile 321 possono essere utilizzate per parti ad alta-temperatura del corpo della torre; per i fasci tubieri degli scambiatori di calore si consiglia acciaio al carbonio alluminato o 0Cr18Ni10Ti.
• Ambienti con acqua di mare o ad alto-cloro: è preferibile il bronzo all'alluminio (ZQAl9-4), poiché può formare una densa pellicola di ossido sulla sua superficie, mostrando un'eccellente resistenza alla corrosione dell'acqua di mare ed è adatto per componenti di pompe e valvole su navi e piattaforme FPSO.

Selezione basata sull'elevata resistenza: resistenza all'alta pressione e all'impatto meccanico

Nelle operazioni in pozzi profondi e ultra-profondi, i componenti devono resistere a pressioni statiche e carichi dinamici estremamente elevati:

• Prigionieri ed elementi di fissaggio: i perni completamente filettati tendono a rilassarsi alle alte temperature (superiori a 450 gradi). È necessario selezionare materiali resistenti allo-scorrimento termico-alle alte temperature, come la lega speciale sviluppata da Wuxi ASMI, che può resistere a temperature fino a 500 gradi e ha superato un test di impatto a bassa-temperatura di -101 gradi.
• Aste di perforazione e involucro: devono soddisfare gli standard API 5CT, con classificazioni di resistenza dei materiali chiaramente definite (ad esempio P110, Q125). Per le aree ad alto-stress, sono consigliati i materiali compositi PEEK rinforzati con fibra di carbonio, poiché hanno un'eccellente resistenza alla fatica e sono adatti per componenti di precisione come i connettori degli strumenti di registrazione.
• Cuscinetti di pressione delle valvole: i corpi delle valvole dell'ossigeno ad alta-pressione devono essere realizzati in leghe a base di nichel Monel o Inconel-. Evitare l'uso di valvole a saracinesca in acciaio al carbonio, che sono soggette a scintille.