Edelstahl Rostfrei für eine effiziente Öl- und Gasindustrie

Nickelhaltige Materialien sind bewährte und zuverlässige Werkstoffe in der Öl- und Gasindustrie

Nickel Magazine, Dezember  2007 -- Im Öl- und Gassektor stellt die Verwendung nickelhaltiger Werkstoffe aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften selbst bei den heutigen hohen Anfangskosten eine vernünftige, rentable technische Investition dar.

Im September 2007 wurden die Teilnehmer der „Offshore Europe“-Konferenz in Aberdeen (Schottland) an einige der Anwendungen, bei denen nickelhaltige Werkstoffe benötigt werden, erinnert. Solche Beispiele sind im Folgenden beschrieben.

Für Bohrlöcher werden Rohrleitungen benötigt, die hochgradig korrosionsbeständig sind. Nickelhaltiger Edelstahl Rostfrei, wie etwa S31803, kann beispielsweise auf 965 MPa Streckfestigkeit kalt umgeformt werden und trotzdem eine hohe Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion aufweisen. (Foto 1)

Bei durch Dispersionshärtverfahren aushärtbaren Nickellegierungen, wie beispielsweise N07718 und N09925, können in der Matrix der Legierung durch Wärmebehandlung Präzipitate gebildet werden, die dem Material Festigkeit und Härte verleihen. Für die komplexen Formen der Spezialwerkzeuge, die ein fester Bestandteil eines Öl- oder Gasbohrlochs sind („Down-hole jewelry“), werden durch Dispersionshärtverfahren ausgehärtete Nickellegierungen benötigt, um eine außergewöhnliche Festigkeit zu erreichen, ohne dass die Werkzeuge gegenüber einer durch Wasserstoff verursachten Rissbildung anfällig werden. (Foto 2)

Mit Nickellegierungen (gewöhnlich N06625) verkleidete Bohrlochköpfe und so genannte „Weihnachtsbäume“ (Baugruppen von Ventilen, Spulen und Verbindungsstücken für Ölbohrlöcher) weisen ebenfalls eine ausgezeichnete Schweißbarkeit und Kompatibilität mit Stahlsubstraten auf. Sie bieten einen kosteneffizienten Korrosionsschutz, wo immer er benötigt wird. (Foto 3)

Kohlenstoffstahl muss (im Vergleich mit verkleideten und beschichteten Rohren) durch die Einspritzung von Korrosionshemmstoffen vor Korrosion geschützt werden. Rohrleitungen, die mit der Nickellegierung N08825 und mit Edelstahl Rostfrei verkleidet und beschichtet sind, lösen das Problem beim Durchfließen von nassem korrosivem Öl und Gas, ohne dass ein Hemmstoff gegen Korrosion eingespritzt werden muss. (Foto 4)

Behälter aus 9Ni-Stahl (enthält 9 % Nickel) stellen eine kosteneffiziente Option für Flüssigerdgasspeicher mit ausgezeichneten Erfahrungswerten in Bezug auf die Sicherheit dar. Der Grund dafür liegt in der hohen Zähigkeit von 9Ni-Stahl bei tiefen Temperaturen. (Foto 5)

Im Innern verschweißte Deckschichtungen oder Hüllen mit N06625 schützen Behälter langfristig vor Korrosion, ohne dass das Material häufig untersucht werden muss oder die organischen Lacke häufig ersetzt werden müssen. Diese Druckbehälter werden zum Trennen verschiedener Phasen in Flüssigkeiten oder zum Ausführen chemischer Reaktionen verwendet. (Foto 6)

Mit Wärmetauschern wird die Wärme von einem Medium zu einem anderen übertragen. In Öl- oder Gasförderungsanlagen muss das Öl oder Gas gewöhnlich abgekühlt werden. Öl muss zum Beispiel von einer Temperatur zwischen 200 und 90 °C auf 25 °C abgekühlt werden, bevor es zum Verbraucher transportiert werden kann. Wärmetauscher aus Edelstahl Rostfrei oder einer Nickellegierung (N10276) bieten eine optimale Lösung für die Anforderungen der Wärmeübertragung und in Geräteteilen, bei denen eine Einspritzung von Hemmstoffen praktisch nicht möglich ist, eine langfristige Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion. (Foto 7)

Rohre und Ventile aus austenitischem Edelstahl Rostfrei sind in Tieftemperaturbereichen der Anlage wesentlich, um eine zuverlässige Zähigkeit bei tiefen Temperaturen zu erreichen. Die Notwendigkeit ergibt sich, weil Flüssigerdgas bei einer Temperatur von minus 164 °C transportiert wird.

Durch die Wahl einer Legierung mit geringer Ausdehnung und einem Nickelgehalt von 36 % werden Probleme mit thermischen Spannungen in Rohr- und Schlauchleitungen, die Flüssigerdgas transportieren, vermieden.

Wie oben erwähnt, muss bei Kohlenstoffstahlrohren zum Verhindern von Korrosion ein bestimmter Stoff eingespritzt werden. Dieser Stoff findet sich wieder in der Flüssigkeit, die in das Erdreich zurückgeführt wird. Korrosionsbeständiger, nickelhaltiger Edelstahl Rostfrei und Nickellegierungen helfen andererseits, das Risiko der Verunreinigung der Umwelt oder des Grundwassers durch Wasser, das mit Korrosionshemmstoff verunreinigt ist, auf ein Minimum zu reduzieren.

Nickellegierungen stellen außerdem eine sichere Option für die Förderung von Öl- und Gasreserven dar, die Schwefelwasserstoff enthalten. In vielen Fällen befinden sich diese Erschließungsprojekte in abgelegenen Teilen der Welt und sind deshalb soweit automatisiert, dass sie weitgehend ohne Personal ausgeführt werden können. Nickellegierungen bieten die Zuverlässigkeit, die für diese Art von Projekten wesentlich ist.

Bei hohen technischen Anforderungen stellen nickelhaltige Werkstoffe eine bewährte Lösung dar. Sie bieten eine lebenslange Integrität mit der Möglichkeit der Wiederverwendung in anderen Projekten und aufgrund ihres hohen intrinsischen Wertes ist die Wiederverwendung kosteneffizient und gut etabliert.

Fotos: Butting - Bimetallrohre und Nickel Institute

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