Inconel 625 กับ 718: ความต้านทานการกัดกร่อนเทียบกับความแข็งแรงสูงสำหรับเครื่องมือขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ

อินโคเนล 625 (UNS N06625)เป็นโลหะผสมนิกเกิล-สารละลาย-แข็งที่ได้รับการเพิ่มประสิทธิภาพให้ทนทานต่อการกัดกร่อน โดยมีความแข็งแรงปานกลาง (ให้ผลผลิต 414-517 MPa) และต้านทานก๊าซคลอไรด์และเปรี้ยว-ได้ดีเยี่ยม ทำให้เป็นค่าเริ่มต้นสำหรับสภาพแวดล้อมใต้หลุมเจาะที่มีฤทธิ์กัดกร่อน Inconel 718 (UNS N07718) เป็นโลหะผสมเหล็ก-นิกเกิลที่ชุบแข็งได้-ด้วยการตกตะกอน ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีความแข็งแรงสูง (ผลผลิต 1,035-1240 MPa ประมาณ 2.5 เท่า 625) และความต้านทานต่อความล้า ทำให้เป็นตัวเลือกสำหรับเครื่องมือในหลุมเจาะที่รับน้ำหนักซึ่งมีน้ำหนักและหน้าที่ทางกลเป็นหลัก

กฎการเลือก: เลือก 625 เมื่อการกัดกร่อน (H2S, CO2, คลอไรด์, น้ำทะเล) ควบคุมการออกแบบ เลือก 718 เมื่อความแข็งแรง ความแข็ง ความล้า หรือน้ำหนักขับเคลื่อนการออกแบบ - และสำหรับหลุมที่มีความต้องการมากที่สุด ให้ใช้ 718 สำหรับส่วนประกอบโครงสร้าง และ 625 สำหรับพื้นผิวที่สัมผัสการกัดกร่อน-

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง Inconel 625 และ 718 คืออะไร

ความแตกต่างหลักคือกลไกการเสริมกำลัง: Inconel 625 มีความแข็ง-สารละลายแข็งขึ้น (ความแข็งแรงมาจากโมลิบดีนัมและไนโอเบียมที่ละลายในน้ำ ดังนั้นจึงคงความเหนียวและทนต่อการกัดกร่อน-) ในขณะที่ Inconel 718 มีความแข็งขึ้นด้วยการตกตะกอน (ความแข็งแรงสูงมาจากตะกอนไพรม์แกมมา-ไพรม์และแกมมา-สองเท่า-ที่เกิดจากการตกตะกอนด้วยความร้อน ซึ่ง เพิ่มความแข็งแกร่งแต่เพิ่มความซับซ้อนทางโลหะวิทยา)

ความแตกต่างทางโลหะวิทยาเพียงประการเดียวนี้อธิบายความแตกต่างได้เกือบทุกประการที่สำคัญสำหรับ-ผู้ออกแบบเครื่องมือในหลุมเจาะ เนื่องจาก 625 ต้องอาศัยการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลาย-ที่เป็นของแข็ง จึงสามารถจ่ายได้ในสภาวะอบอ่อนและเชื่อมได้โดยไม่สูญเสียความต้านทานการกัดกร่อน และคุณสมบัติของมันก็ค่อนข้างให้อภัย เนื่องจาก 718 ต้องอาศัยการชุบแข็งด้วยการตกตะกอน ความแข็งแรงจึงถูกสร้างขึ้นโดยการบำบัดสอง-ขั้นตอน (โดยทั่วไปคือ 718 + 621 องศา C หรือสภาวะ 'H') ซึ่งหมายถึงความแข็ง ความแข็งแกร่ง และแม้แต่การยอมรับบริการที่มีรสเปรี้ยวของ NACE- ขึ้นอยู่กับการบำบัดความร้อนที่แน่นอน ในทางปฏิบัติ: 625 เป็นโลหะผสมที่ 'กัดกร่อน-อันดับแรก' 718 คือโลหะผสมที่ 'แข็งแกร่ง-อันดับแรก' ทั้งสองชนิดมีฐานเป็นนิกเกิล-และทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาก แต่ 625 เป็นตัวป้องกันการกัดกร่อนที่ดีกว่า และ 718 เป็นส่วนประกอบที่มีโครงสร้างดีกว่า

องค์ประกอบทางเคมีของ 625 และ 718 เปรียบเทียบได้อย่างไร?

625 เป็นโลหะผสมนิกเกิลโมลิบดีนัม-โครเมียมสูง -สูง (Cr 20-23 เปอร์เซ็นต์, Mo 8-10 เปอร์เซ็นต์, Nb 3.15-4.15 เปอร์เซ็นต์) ที่ปรับสำหรับการกัดกร่อน ในขณะที่ 718 เป็นโลหะผสมนิกเกิล-เหล็ก (Ni 50-55 เปอร์เซ็นต์, Fe 17 เปอร์เซ็นต์ขั้นต่ำ, Cr 17-21 เปอร์เซ็นต์, Mo 2.8-3.3 เปอร์เซ็นต์, Nb+Ta ร้อยละ 4.75-5.5, Ti ร้อยละ 0.65-1.15, Al 0.2-0.8 เปอร์เซ็นต์) ปรับจูนการแข็งตัวของฝน

เคมีสะท้อนถึงจุดประสงค์การออกแบบ. 625 มีโครเมียมสูง (สำหรับการต้านทานออกซิไดซ์) และโมลิบดีนัมสูงบวกไนโอเบียม (สำหรับลด-ความต้านทานต่อกรด รูพรุน และรอยแยก) และแทบไม่มีเหล็กเลย (สูงสุด 5 เปอร์เซ็นต์) - สูตรต้านทานการกัดกร่อนบริสุทธิ์-สูตรต้านทานการกัดกร่อน. 718 มีโครเมียมและโมลิบดีนัมน้อยกว่า (ดังนั้นความต้านทานการกัดกร่อนจากภายในจึงต่ำกว่า) แต่ เพิ่มไทเทเนียมและอะลูมิเนียม (องค์ประกอบการตกตะกอน-ที่ทำให้เกิดแกมมา-ไพรม์ Ni3(Al,Ti) และแกมมา-ดับเบิ้ล-ไพรม์ Ni3Nb) บวกกับเหล็กจำนวนมาก (เพื่อลดต้นทุนและช่วยให้สามารถชุบแข็งได้) เหล็กที่สูงขึ้นและ Mo ต่ำกว่าใน 718 เป็นสาเหตุว่าทำไม PREN ของ 718 (จำนวนเทียบเท่ากับความต้านทานแบบ pitting) จึงต่ำกว่า 625 แม้ว่า 718 จะมีกลไกที่เหนือกว่าก็ตาม ตารางด้านล่างแสดงปริมาณคอนทราสต์

ตารางที่ 1. การเปรียบเทียบองค์ประกอบ (เปอร์เซ็นต์น้ำหนักที่ระบุ)

โลหะผสมชนิดใดมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่า?

Inconel 625 มีความต้านทานการกัดกร่อนโดยธรรมชาติได้ดีกว่า 718 อย่างชัดเจน: PREN (ประมาณ 48-52 เทียบกับ 38-42 สำหรับ 718) โมลิบดีนัมที่สูงกว่า และโครเมียมที่สูงกว่า ให้ความต้านทานที่เหนือกว่าต่อการเกิดรูพรุนของคลอไรด์ การกัดกร่อนตามรอยแยก และการแตกร้าวของก๊าซเปรี้ยว ดังนั้น 625 จึงเป็นอุปสรรคในการกัดกร่อนที่เลือกได้ ในขณะที่ 718 อาศัยความแข็งแกร่งและ ใช้ในกรณีที่การกัดกร่อนปานกลางหรือบรรเทาลงด้วยการเคลือบ/การซ้อนทับ

ความต้านทานการกัดกร่อนในโลหะผสมนิกเกิลจะมีขนาดเป็นหลักโดยมีโครเมียมและโมลิบดีนัมเป็นส่วนประกอบ. 625 ให้โครเมียมประมาณ 20-23 เปอร์เซ็นต์ และ Mo 8-10 เปอร์เซ็นต์ ให้ค่า PREN ประมาณ 48-52 และประวัติที่พิสูจน์แล้วในน้ำทะเล (CPT สูงกว่า 80 องศา C) ก๊าซเปรี้ยว และสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด. 718 ให้โครเมียมประมาณ 17-21 เปอร์เซ็นต์ และ Mo เพียง 2.8-3.3 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งให้ PREN ที่ ประมาณ 38-42 - ยังดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม (316L PREN 23-26) มาก แต่มีความหมายต่ำกว่า 625

ในคลอไรด์-ที่มีน้ำเกลือใต้หลุม 625 ต้านทานการเกิดหลุม โดยที่ 718 อาจต้องมีการป้องกันแคโทดหรือค่าเผื่อการกัดกร่อน ทั้งสองต้านทานการแตกร้าวจากความเครียดซัลไฟด์ได้ดีในสภาวะที่เหมาะสม แต่โมลิบดีนัมที่สูงกว่าของ 625 ให้อัตรากำไรที่มากกว่าในบริการคลอไรด์ที่มีฤทธิ์รุนแรง- แนวปฏิบัติ: สำหรับชิ้นส่วนที่สัมผัสโดยตรงกับของเหลววงแหวนที่มีฤทธิ์กัดกร่อน น้ำที่ผลิต หรือก๊าซเปรี้ยว ให้ระบุ 625 สำหรับสมาชิกโครงสร้างในสภาพแวดล้อมที่มีความรุนแรงน้อยหรือมีการป้องกัน 718 เป็นที่ยอมรับและแข็งแกร่งกว่า

ตารางที่ 2. การเปรียบเทียบความต้านทานการกัดกร่อน

ที่มา: การรวบรวมข้อมูลการทดสอบการกัดกร่อน การสำรวจการกัดกร่อนของ NACE เอกสารข้อมูลโลหะผสม

โลหะผสมชนิดใดมีความแข็งแรงสูงกว่า?

อินโคเนล 718มีความแข็งแรงสูงกว่า 625 อย่างมาก: ในสภาวะ-ที่แข็งตัวแล้ว ให้ความแข็งแรงของผลผลิตที่ 1035-1240 MPa และความต้านทานแรงดึงสูงสุดที่ 1275-1500 MPa - ประมาณ 2.5 เท่าของผลผลิตของการอบอ่อน 625 (414-517 MPa) ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไม 718 จึงมีความเหนือกว่า ส่วนประกอบในหลุมเจาะที่รับน้ำหนักและวิกฤตต่อความเมื่อยล้า

จุดแข็งคือจุดที่ 718 ชนะอย่างเด็ดขาด การตกตะกอน-ปฏิกิริยาการแข็งตัวใน 718 (แกมมา-ไพรม์และแกมมา-ดับเบิ้ล-ไพรม์) จะเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตจากสารละลาย-เส้นฐานอบอ่อน (ประมาณ 350-450 MPa) ไปเป็นมากกว่า 1000 MPa หลังจากบ่ม โดยไม่สูญเสียความเหนียวมากเกินไป. 625 โดยเสริมความแข็งแกร่งให้กับสารละลายของแข็งเท่านั้น ให้ผลผลิตประมาณ 414-517 MPa และแรงดึง 827-1034 MPa ในสภาวะอบอ่อน และไม่สามารถชุบแข็งต่อไปได้ด้วยการอบชุบด้วยความร้อน (งานเย็นสามารถเพิ่มได้บ้าง แต่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการต้านทานการกัดกร่อน)

สำหรับเครื่องมือในหลุมเจาะ เช่น ส่วนประกอบของเครื่องบรรจุหีบห่อ ที่แขวนท่อ จุกนม ส่วนวาล์ว-ชิ้นส่วนวาล์วนิรภัย และ-สายเจาะหรือการวัด-ขณะ-ตัวเรือนการเจาะ (MWD) อัตราส่วนกำลังสูง-ต่อ-น้ำหนักที่ 718 ช่วยให้วิศวกรออกแบบชิ้นส่วนที่เล็กกว่า เบากว่า และสูงกว่า-ชิ้นส่วนที่รับน้ำหนักได้ - ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อน้ำหนักเชือกทุกกิโลกรัมมีความสำคัญ ข้อดี{10}}ที่ต้องเสียคือความแข็งแกร่งของ 718 ขึ้นอยู่กับการควบคุมการบำบัดความร้อน และมีความไวต่อความร้อนสูงเกินไปมากกว่า

ตารางที่ 3 การเปรียบเทียบความแข็งแรงทางกล (ทั่วไป)

ที่มา: ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ ASTM; เอกสารข้อมูลทางเทคนิคโลหะพิเศษ SMC-063 / SMC-045

625 และ 718 ดำเนินการในบริการ Sour (NACE MR0175) อย่างไร

โลหะผสมทั้งสองได้รับการยอมรับสำหรับการให้บริการที่มีรสเปรี้ยวภายใต้ NACE MR0175 / ISO 15156 แต่มีข้อจำกัดที่แตกต่างกัน: อบอ่อน 625 (ต่ำกว่า 35 HRC) ได้รับการยอมรับทันทีว่าเป็นโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน-โดยไม่มีขีดจำกัดการแตกร้าวของสภาพแวดล้อม ในขณะที่ 718 ต้องอยู่ในสภาพที่ได้รับการควบคุมด้วยความร้อน- ซึ่งรักษาความแข็งให้ต่ำกว่าขีดจำกัดของ NACE (โดยทั่วไปคือ H1150 หรือ โซลูชัน-อบอ่อน-และ-สภาพเก่า) เนื่องจาก-อายุมากกว่าหรือ-ชุบแข็ง 718 อาจเกิน 35 HRC และสูญเสียการยอมรับ

NACE MR0175 / ISO 15156 ส่วนที่ 3 ครอบคลุมโลหะผสมทั้งสองชนิด สำหรับ 625 สารละลาย-สภาวะอบอ่อนมักจะต่ำกว่า 35 HRC (เทียบเท่ากับ 15-20 HRC) ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติโดยไม่ต้องผ่านการบำบัดความร้อนพิเศษ{- และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในก๊าซเปรี้ยว สำหรับ 718 สถานการณ์จะละเอียดยิ่งขึ้น: อายุมาตรฐาน-สภาวะชุบแข็ง (เช่น 718 องศา C / 621 องศา C) สามารถสร้างความแข็งได้สูงถึง 40+ HRC ซึ่งจะทำให้เกินขีดจำกัด 35 HRC อย่างไรก็ตาม NACE จดจำ 718 ในสภาวะความแข็งต่ำ-เฉพาะ (เช่น 'H1150' ที่เกิน{-สภาวะที่มีอายุเกิน - ประมาณ 28-36 HRC ขึ้นอยู่กับส่วนย่อย) สำหรับบริการเปรี้ยว และรายการรุ่นใหม่กว่า 718 ที่มีการบำบัดความร้อนและขีดจำกัดความแข็งที่กำหนดไว้

ความหมายทางวิศวกรรม: เมื่อระบุ 718 สำหรับหลุมเปรี้ยว ใบสั่งซื้อจะต้องระบุชื่อเงื่อนไขที่ยอมรับได้ของ NACE{1}} ที่แน่นอน และต้องมีการตรวจสอบความแข็ง เมื่อระบุ 625 สำหรับหลุมเปรี้ยว เงื่อนไขการอบอ่อนมาตรฐานก็เพียงพอแล้ว ทั้งสองต้องมีงานเย็นจำกัด (โดยเฉพาะ 718) และการตรวจสอบ PMI

ตารางที่ 4. NACE MR0175 เปรี้ยว-ตำแหน่งบริการ

ที่มา: NACE MR0175 / ISO 15156-3 (2020); ภาคผนวกบริการเปรี้ยวโลหะผสม

ขีดจำกัดอุณหภูมิสำหรับการใช้งาน Downhole คืออะไร?

สำหรับความแข็งแรงในหลุมเจาะที่ต่อเนื่อง Inconel 718 สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิประมาณ 650 องศา C (ตกตะกอนเกิน-อายุและอ่อนตัวลงกว่านี้) ในขณะที่ Inconel 625 ยังคงความแข็งแรงที่เป็นประโยชน์ไว้ที่ประมาณ 650 องศา C และความต้านทานต่อออกซิเดชันที่ประมาณ 982 องศา C - แต่ในทางปฏิบัติ ทั้งสองถูกใช้ต่ำกว่าเพดานเหล่านี้ในอุณหภูมิใต้หลุมเจาะน้ำมันและก๊าซทั่วไป (ต่ำกว่าประมาณ 200-250 องศา C สำหรับส่วนใหญ่ บ่อ สูงกว่าสำหรับ HPHT)

อุณหภูมิใต้หลุมมีความสำคัญในสองวิธี: ออกซิเดชัน/การกัดกร่อนที่พื้นผิวและการเก็บรักษาความแข็งแรงที่ความลึก. 625 มีความต้านทานออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงอย่างดีเยี่ยม- (สูงถึงประมาณ 982 องศา C ในอากาศ) เนื่องจากมีโครเมียมสูง และยังคงรักษาความแข็งแกร่งที่สำคัญไว้ที่ประมาณ 650 องศา C. 718 โดยคงความแข็งแรงสูงไว้ได้เพียงประมาณ 650 องศา C; เหนือกว่านั้น แกมมา-ดับเบิ้ล-ไพรม์จะตกตะกอนหยาบ (อายุเกิน-) ​​ทำให้ความแข็งแกร่งลดลงไปสู่ระดับการอบอ่อนของสารละลาย-

ดังนั้น สำหรับความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง-อย่างแท้จริง อาจเลือกใช้ 625 (หรือสูงกว่า-โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงกว่านั้น) ในขณะที่-อุณหภูมิห้อง-ถึง-ปานกลาง-อุณหภูมิสูง-หน้าที่ในการรับน้ำหนัก 718 นั้นไม่มีใครเทียบได้ เครื่องมือขุดเจาะน้ำมันและก๊าซส่วนใหญ่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 250 องศา C (ยกเว้นหลุม HPHT ที่จะสูงถึง 200-230+ องศา C) ดังนั้นโลหะผสมทั้งสองจึงมีช่วงอุณหภูมิที่เพียงพอ ปัจจัยในการตัดสินใจยังคงเป็นการกัดกร่อนและความแข็งแรง ไม่ใช่อุณหภูมิ ให้อยู่ในช่วงปกติ

ตารางที่ 5. ซองอุณหภูมิและความแข็งแรง

ที่มา: ข้อมูลโลหะผสมอุณหภูมิสูงของ ASM- แนวทางการใช้วัสดุ HPHT

625 และ 718 เปรียบเทียบเครื่องมือ Downhole เฉพาะเจาะจงได้อย่างไร

สำหรับเครื่องมือใต้หลุมเจาะนั้น 625 จะถูกเลือกตรงที่การสัมผัสการกัดกร่อนมีอิทธิพลมากที่สุด (ซีลของบรรจุภัณฑ์ ส่วนประกอบวงแหวนที่มีฤทธิ์กัดกร่อน อุปกรณ์ควบคุม-ไลน์ การสัมผัสกับก๊าซเปรี้ยว-) ในขณะที่ 718 จะถูกเลือกตรงที่มีหน้าที่ทางกลเป็นหลัก (ที่แขวนท่อ จุกนมสำหรับลงจอด -สปริงวาล์วและก้านนิรภัย ตัวเรือน MWD/LWD -ตัวยึดรับน้ำหนักสูง) - และชุดประกอบแบบไฮบริด โครงสร้าง 718 พร้อมพื้นผิวหุ้ม 625 หรือพื้นผิวที่เลือก

เครื่องมือเจาะรูมีช่วงหน้าที่กว้าง ดังนั้นโลหะผสมทั้งสองจึงเข้ากันได้มากกว่าที่จะแข่งขันกัน ผู้บรรจุหีบห่อและอุปกรณ์ตกแต่งขั้นสุดท้ายที่อยู่ในของเหลวที่ผลิตขึ้นซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนหรือก๊าซเปรี้ยวจะเอนไปทาง 625 สำหรับส่วนที่สัมผัสกับการกัดกร่อน- โหลด-แบริ่งและความล้า-ชิ้นส่วนสำคัญ - เช่น ก้านของวาล์วนิรภัยใต้ผิวดิน -ตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูง สปริง และตัวเรือนหนักของการตัดไม้-ในขณะที่-เครื่องมือเจาะ (LWD) - ใช้ประโยชน์จากความแข็งแกร่งและความเมื่อยล้าของอายุการใช้งานของ 718 การผสมผสาน-โลกแห่งความเป็นจริงทั่วไปคือตัวโครงสร้าง 718 ที่มีขอบหรือโอเวอร์เลย์ที่ทนทานต่อการกัดกร่อน- 625 ที่ส่วนต่อประสานที่ลื่นไหล ซึ่งจับประโยชน์ทั้งสองอย่างได้ เมทริกซ์การตัดสินใจด้านล่างจับคู่ประเภทเครื่องมือกับโลหะผสมที่ต้องการ

ตารางที่ 6. เมทริกซ์การเลือกเครื่องมือ Downhole

ที่มา: คู่มือวัสดุสำหรับการทำหลุมเจาะให้เสร็จ; ข้อกำหนดของผู้ปฏิบัติงาน

การเชื่อมและการผลิตแตกต่างกันอย่างไร?

Inconel 625 เชื่อมได้ง่ายกว่าและคงการกัดกร่อน-ทนทานต่อ-ขณะเชื่อม (ตัวเติม ERNiCrMo-3 ไม่จำเป็นต้องใช้ PWHT) ในขณะที่ Inconel 718 ต้องการการตกตะกอน-การชุบแข็งด้วยความร้อนหลังการเชื่อมเพื่อคืนความแข็งแรงและมีความไวต่อความร้อนมากกว่า-ได้รับผลกระทบ-การแตกร้าวของโซนและความเครียด-การแตกร้าวตามอายุ - ทำให้ 625 เป็นตัวเลือก-การสร้างความเสี่ยงที่ต่ำกว่า และ 718 เป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า-แต่ให้การดูแลที่สูงกว่า

ความแตกต่างในการประกอบจะติดตามกลไกการเสริมความแข็งแรงอีกครั้ง. 625 เชื่อมได้ทันทีด้วย ERNiCrMo-3 (AWS A5.14, UNS N06625) หรือที่คล้ายกัน และเนื่องจากไม่สามารถตกตะกอน-ทำให้แข็งตัวได้ เขตเชื่อมจึงยังคงต้านทานการกัดกร่อน-โดยไม่ต้อง-ผ่านการบำบัดด้วยความร้อนจากการเชื่อม ในทางตรงกันข้าม นี่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับการประกอบรอยเชื่อมที่ซับซ้อน. 718 จะต้องผ่านการอบอ่อน{9}}และบ่มหลังการเชื่อมเพื่อให้มีความแข็งแรงสูงกลับคืนมา และกระบวนการเชื่อมสามารถกระตุ้นให้เกิดความเครียด-การแตกร้าวตามอายุในโซนที่ได้รับผลกระทบ-หากการให้ความร้อนก่อน การแทรกผ่าน และหลังการเชื่อมไม่ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด

สำหรับการเชื่อมภาคสนามหรือการเชื่อมของชุดประกอบดาวน์โฮล 625 ให้โทษมากกว่า 718 ต้องการขั้นตอนที่ผ่านการรับรอง และมักจะต้องใช้-การให้ความร้อน-รอบการบำบัดซ้ำเต็มรูปแบบ โดยทั่วไปสารตัวเติมสำหรับ 718 จะเป็น ERNiFeCr-2 (UNS N07718) เพื่อให้ตรงกับองค์ประกอบพื้นฐาน

ตารางที่ 7 การเปรียบเทียบการเชื่อมและการแปรรูป

ที่มา: AWS D1.6; ไกด์การเชื่อมโลหะพิเศษสำหรับเบอร์ 625 และ 718

ต้นทุนสัมพัทธ์ของ 625 กับ 718 คืออะไร?

โดยทั่วไปแล้ว Inconel 718 มีราคาสูงกว่า 625 ต่อกิโลกรัมเล็กน้อย (ประมาณ 10- ในรูปแบบโรงงานมากกว่า 30 เปอร์เซ็นต์) เนื่องจากข้อกำหนดทางเคมีและการบำบัดความร้อนที่เข้มงวดกว่า- แต่ความแตกต่างของต้นทุนที่แท้จริงจะถูกชดเชยด้วยความแข็งแกร่งที่สูงกว่ามากของ 718 ซึ่งช่วยให้นักออกแบบใช้วัสดุน้อยลงและได้เครื่องมือที่เบากว่า - ดังนั้นต้นทุนส่วนประกอบทั้งหมดจึงขึ้นอยู่กับการออกแบบ ไม่ใช่แค่ราคาต่อกิโลกรัม

โลหะผสมทั้งสองเป็นวัสดุฐานนิกเกิลระดับพรีเมียม-ซึ่งมีราคาสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาก (ประมาณ 5-10 เท่า 316 ลิตรต่อกิโลกรัม) ดังนั้นส่วนเดลต้า 625-เทียบกับ-718 จึงเป็นรองจากโลหะผสม-กับการตัดสินใจ-สเตนเลส. 718 โดยทั่วไปจะมีค่าพรีเมียมเล็กน้อยมากกว่า 625 เนื่องจากการควบคุมทางเคมีของไนโอเบียม/ไทเทเนียม และอายุที่บังคับ-ในการชุบแข็งด้วยความร้อน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลผลิตของ 718 สูงกว่าประมาณ 2.5 เท่า โหลดที่กำหนดจึงสามารถบรรทุกด้วยหน้าตัด 718 ที่เล็กกว่าได้ ซึ่งมักจะชดเชยค่าพรีเมี่ยมต่อกิโลกรัม และลดการตัดเฉือนและน้ำหนักของสาย สำหรับการจัดซื้อจัดจ้าง ทั้งสองมีให้เลือกทั้งแบบแท่ง แผ่น การตีขึ้นรูป และท่อไร้ตะเข็บ ระยะเวลารอคอยสำหรับการตีขึ้นรูป 718 ในเงื่อนไข NACE เฉพาะอาจนานกว่านั้น ตารางด้านล่างแสดงช่วงต่อกิโลกรัมโดยประมาณ (Mill-Direct, 2026)

ตารางที่ 8 การเปรียบเทียบราคาบ่งชี้ปี 2026 (USD ต่อกิโลกรัม โรงงาน-โดยตรง)

ที่มา: หนังสือราคา JN Alloy 2026; แบบสำรวจใบเสนอราคาโรงงาน เป็นสิ่งบ่งชี้เท่านั้น

กรณีศึกษา: การออกแบบ HPHT Well Completion - แบบไฮบริด 625 / 718

ผู้ปฏิบัติงานที่กำลังพัฒนาหลุมก๊าซ HPHT ที่มีฤทธิ์เปรี้ยว (ประมาณ 190 องศา C, 8 เปอร์เซ็นต์ H2S, คลอไรด์สูง) ระบุ 718 สำหรับที่แขวนท่อรับน้ำหนักสูงและจุกสำหรับลงจอด แต่ 625 สำหรับการกัดกร่อนทั้งหมด-ส่วนตัดแต่งและควบคุมของบรรจุหีบห่อแบบเปลือย ซึ่งช่วยขจัดทั้งความแรงที่ลดลง (718) และความเสี่ยงในการเกิดหลุมของคลอไรด์- (625) ที่ การออกแบบโลหะผสมเดี่ยว-คงไม่ต้องแก้ไขใดๆ

ความท้าทายที่เกิดขึ้นพร้อมกันสองประการ ได้แก่ ภาระทางกลสูงบนตัวแขวน (ชอบความแข็งแกร่งของ 718) และของเหลววงแหวนคลอไรด์ที่มีรสเปรี้ยวรุนแรง- (ชอบความต้านทานการกัดกร่อนของ 625) ตัวเลือกโลหะผสม-ตัวเดียวอาจบังคับได้ 625 (แข็งแกร่งเพียงพอแต่มีขอบการกัดกร่อนที่ไม่จำเป็นและความแข็งแรงต่ำกว่า) หรือ 718 (แข็งแกร่งแต่มีข้อจำกัดของ PREN ต่ำกว่าและข้อจำกัดในสภาวะของ NACE ที่เข้มงวดกว่า)

ทีมวิศวกรแบ่งหน้าที่:-ส่วนประกอบแบริ่งรับน้ำหนักใน 718 (มีคุณสมบัติตามสภาวะความแข็งต่ำที่ยอมรับได้ของ NACE{- พร้อมการตรวจสอบความแข็งต่ำกว่า 35 HRC) และ-พื้นผิวการกัดกร่อนแบบเปียกของไหลทั้งหมดใน 625 (สารละลาย-ผ่านการอบอ่อน การยอมรับ NACE มาตรฐาน) สายควบคุมใช้เส้นเลือดฝอย 625 -เพื่อภูมิคุ้มกันคลอไรด์ในระยะยาว หลังจากดำเนินการมาสามปี ความเสร็จสมบูรณ์ไม่แสดง-การแทรกแซงที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนและไม่มีปัญหาเชิงโครงสร้าง ซึ่งเป็นการตรวจสอบแนวทางแบบไฮบริด วัสดุระดับพรีเมียมจากการออกแบบทั้งหมด-625 อยู่ที่ประมาณ 12 เปอร์เซ็นต์ แต่หลีกเลี่ยงการเพิ่มขนาดที่แขวนด้วยความแข็งแกร่ง

ที่มา: รายงานการเสร็จสิ้น HPHT ของผู้ปฏิบัติงาน (ไม่ระบุชื่อ); ไฟล์เก็บถาวรแอปพลิเคชัน JN Alloy

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: เครื่องมือดาวน์โฮล Inconel 625 หรือ 718 แบบไหนดีกว่ากัน

ตอบ: ขึ้นอยู่กับไดรเวอร์การออกแบบที่โดดเด่น Inconel 625 จะดีกว่าเมื่อการกัดกร่อน (H2S, CO2, คลอไรด์, น้ำทะเล) ควบคุมการออกแบบ เนื่องจากมีความต้านทานเป็นรูพรุน/รอยแยก/ความเปรี้ยวได้ดีกว่า (PREN ประมาณ 48-52) และเชื่อมได้โดยไม่สูญเสียความต้านทานการกัดกร่อน Inconel 718 จะดีกว่าเมื่อภาระทางกล ความล้า หรือน้ำหนักควบคุมการออกแบบ เนื่องจากการตกตะกอน-กำลังให้ผลผลิตที่แข็งตัว (1035-1240 MPa) ประมาณ 2.5 เท่าของ 625 ผิวสำเร็จจำนวนมากใช้ทั้งสองอย่าง: 718 สำหรับส่วนประกอบโครงสร้าง และ 625 สำหรับพื้นผิวที่สัมผัสกับการกัดกร่อน

ถาม: Inconel 718 แข็งแกร่งกว่า 625 หรือไม่

ตอบ: ใช่ สำคัญมาก ในสภาวะอายุ-ที่แข็งตัว 718 ให้กำลังครากที่ 1,035-1240 MPa และความต้านทานแรงดึงที่ 1275-1500 MPa หรือประมาณ 2.5 เท่าของผลผลิตของการอบอ่อน 625 (ผลผลิต 414-517 MPa, แรงดึง 827-1034 MPa) อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูงนี้เป็นเหตุผลว่าทำไม 718 จึงถูกนำมาใช้กับที่แขวนท่อ ก้านวาล์วนิรภัย ตัวยึด และตัวเรือน MWD/LWD โดยที่ 625 อาจอ่อนหรือหนักเกินไป

ถาม: อะไรต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่า 625 หรือ 718

ตอบ: Inconel 625 ต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่า โครเมียมที่สูงกว่า (20-23 เปอร์เซ็นต์) และโมลิบดีนัมที่สูงกว่ามาก (8-10 เปอร์เซ็นต์เทียบกับ 2.8-3.3 เปอร์เซ็นต์ใน 718) ให้ค่า PREN ประมาณ 48-52 เทียบกับประมาณ 38-42 สำหรับ 718 บวกกับภูมิคุ้มกันที่ได้รับการพิสูจน์แล้วต่อคลอไรด์ที่มีรูพรุนสูงกว่า 80 องศา C และความต้านทานก๊าซเปรี้ยวที่ดีเยี่ยม. 718 ยังคงดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาก แต่อ่อนแอกว่าในทั้งสอง ในของเหลวในหลุมเจาะที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง

ถาม: Inconel 718 สามารถใช้กับบริการเปรี้ยว (H2S) ได้หรือไม่

ตอบ: ได้ แต่ด้วยการควบคุมการบำบัดความร้อน- ภายใต้ NACE MR0175 / ISO 15156-3 ยอมรับ 718 สำหรับบริการเปรี้ยวเฉพาะใน-การตกตะกอนความแข็งต่ำ-ที่ระบุในสภาพชุบแข็งที่รักษาความแข็งไว้ต่ำกว่า 35 HRC (ตัวอย่างเช่น สภาพประเภท-เก่ากว่า H1150-) ใบสั่งซื้อจะต้องระบุชื่อเงื่อนไขที่ยอมรับได้ของ NACE- และต้องมีการตรวจสอบความแข็ง ในทางตรงกันข้าม อบอ่อน 625 ได้รับการยอมรับว่าเป็นโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนโดยไม่มีการพิสูจน์การรักษาความร้อนเป็นพิเศษ

ถาม: 718 แพงกว่า 625 หรือไม่

ตอบ: เล็กน้อย. โดยทั่วไปแล้ว อินโคเนล 718 มีราคาสูงกว่า 625 ในรูปแบบโรงงานประมาณ 10-30 เปอร์เซ็นต์ต่อกิโลกรัม เนื่องจากมีการควบคุมทางเคมีที่เข้มงวดมากขึ้นและการแข็งตัวตามอายุที่บังคับ- อย่างไรก็ตาม ความแข็งแกร่งที่สูงกว่ามากของ 718 มักจะทำให้นักออกแบบใช้วัสดุน้อยลงและสร้างเครื่องมือที่เบากว่า ซึ่งสามารถชดเชยค่าพรีเมียมต่อ-กิโลกรัมได้ ทั้งสองมีราคาแพงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมมาก (ประมาณ 5-10 เท่าของ 316L) ดังนั้น 625-vs-718 delta จึงเป็นรองการตัดสินใจระหว่างโลหะผสมกับสเตนเลส

ถาม: การเชื่อมแบบใดง่ายกว่าสำหรับการประกอบ downhole?

ตอบ: Inconel 625 เชื่อมได้ง่ายกว่า ใช้สารตัวเติม ERNiCrMo-3 และยังคงความทนทานต่อการกัดกร่อน-เนื่องจาก-เชื่อมโดยไม่ต้อง-ให้ความร้อนหลังการเชื่อม ซึ่งทำให้ลดความเสี่ยง-สำหรับการประกอบชิ้นส่วนเชื่อมที่ซับซ้อน Inconel 718 จะต้องผ่านกระบวนการ-อบอ่อนและบ่มหลังจากการเชื่อมเพื่อให้มีความแข็งแรงกลับคืนมา และมีความไวต่อความเครียด-การแตกร้าวของอายุ-ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ซึ่งต้องใช้ขั้นตอนที่ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด และมักจะได้รับ-การให้ความร้อน-ซ้ำอีกครั้ง สำหรับฮาร์ดแวร์ดาวน์โฮลที่ประกอบขึ้นภาคสนามหรือแบบเชื่อม 625 เป็นตัวเลือกที่ชดเชยได้มากกว่า