Comment sélectionner les composants appropriés pour l’industrie pétrolière et gazière ?

Le cœur de la sélection des composants pour l’industrie pétrolière et gazière réside dans l’adéquation précise des conditions de fonctionnement aux propriétés des matériaux. Face à des environnements difficiles tels que des températures et des pressions élevées, une teneur en soufre et en chlore et une érosion par écoulement multiphasique, la sélection aveugle de pièces-à usage général peut facilement entraîner des fuites, des casses ou des temps d'arrêt imprévus. Ce qui suit est une stratégie de sélection systématique basée sur trois caractéristiques fondamentales : résistance à la corrosion, haute résistance et résistance à l'usure :

Sélection de matériaux basée sur la résistance à la corrosion : lutter contre les « tueurs invisibles » tels que le H₂S, le CO₂ et les ions chlorure

La corrosion est la principale cause de défaillance des équipements pétroliers et gaziers. Le choix des matériaux doit être basé sur le type de milieu et le niveau environnemental :

Environnements contenant du H₂S- (conditions acides) : doivent être conformes aux normes NACE MR0175/ISO 15156, en donnant la priorité aux matériaux résistants à la fissuration sous contrainte par sulfure (SSC) :

• Acier au carbone et acier faiblement-allié : la résistance à la traction doit être inférieure ou égale à 655 MPa, la dureté inférieure ou égale à 22 HRC et un traitement thermique de soulagement des contraintes-doit être effectué.
• Alliages résistants à la corrosion (CRA) : pour les champs de gaz à haute teneur en soufre, les alliages à base de nickel-(tels que l'Inconel 625, le Monel 400) ou les aciers inoxydables duplex (tels que le 2205) sont recommandés, car ils fonctionnent parfaitement dans les environnements où coexistent des ions H₂S et chlorure.
• Corrosion du soufre à haute-température (unités de raffinage) : des plaques composites en acier au carbone + 0Cr13 ou en acier inoxydable 321 peuvent être utilisées pour les parties à haute-température du corps de la tour ; L'acier au carbone aluminisé ou 0Cr18Ni10Ti est recommandé pour les faisceaux de tubes d'échangeur de chaleur.
• Eau de mer ou environnements à haute teneur en chlore : le bronze d'aluminium (ZQAl9-4) est préféré, car il peut former un film d'oxyde dense à sa surface, présentant une excellente résistance à la corrosion par l'eau de mer et convient aux composants de pompes et de vannes sur les navires et les plates-formes FPSO.

Sélection basée sur la haute résistance : résistance aux hautes pressions et aux impacts mécaniques

Dans les opérations de puits profonds et ultra profonds,-les composants doivent résister à une pression statique et à des charges dynamiques extrêmement élevées :

• Goujons et attaches : Les goujons entièrement filetés sont sujets à une relaxation par fluage à des températures élevées (au-dessus de 450 degrés). Des matériaux résistants au fluage à haute -température-doivent être sélectionnés, tels que l'alliage spécial développé par Wuxi ASMI, qui peut résister à des températures allant jusqu'à 500 degrés et a réussi un test d'impact à basse-température de -101 degrés.
• Tubes de forage et tubage : doivent répondre aux normes API 5CT, avec des classifications de résistance des matériaux clairement définies (par exemple, P110, Q125). Pour les zones à fortes contraintes, les matériaux composites PEEK renforcés de fibres de carbone sont recommandés, car ils ont une excellente résistance à la fatigue et conviennent aux composants de précision tels que les connecteurs d'instruments forestiers.
• Roulements de pression de valve : les corps de valve d'oxygène à haute-pression doivent être fabriqués en alliages à base de nickel Monel ou Inconel-. Évitez d’utiliser des robinets-vannes en acier au carbone, sujets aux étincelles.