पेट्रोलियम उद्योग में टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री का अनुप्रयोग

टाइटेनियम 1950 के दशक में विकसित एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक धातु है। टाइटेनियम विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अपने यांत्रिक गुणों और भौतिक गुणों को बढ़ाने और सुधारने के लिए अन्य धातु तत्वों के साथ मिश्र धातु बना सकता है। टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं में उच्च शक्ति, कम लोचदार मापांक, उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, अच्छी जैव-संगतता और अन्य विशेषताएं हैं। इनका व्यापक रूप से एयरोस्पेस फास्टनरों, पेट्रोलियम उद्योग, इंजीनियरिंग घटकों, चिकित्सा पेसमेकर और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

विदेशों में तेल कुओं के पाइपों में उपयोग की जाने वाली टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री में मुख्य रूप से UNS R56404 (Ti-6Al-4V-0.08Ru), UNS R55400 (Ti-5.5Al-4.3Zr-5.7V-1.3Mo-0.10O-0.06Pd), UNSR58640 (Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo), UNS R56260 (Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo), आदि शामिल हैं। प्रौद्योगिकी की उन्नति के साथ, TC4 (Ti-6Al-4V) टाइटेनियम मिश्र धातु अच्छे संक्षारण प्रतिरोध के साथ और उच्च विशिष्ट शक्ति का उपयोग धीरे-धीरे मेरे देश के तेल के पाइपों में किया जाता है।

मेरे देश के ज़्यादातर पारंपरिक तेल कुओं के पाइप कार्बन स्टील से बने होते हैं, जैसे कि G105, L80, N80, P110, आदि। हालाँकि, मेरे देश में तेल और गैस विकास का माहौल अपेक्षाकृत कठोर है। तेल कुओं के पाइपों को न केवल भूमिगत सेवा करते समय उच्च तापमान और उच्च दबाव की चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, बल्कि H2S, CO2, उच्च सांद्रता वाले नमकीन पानी/पूर्ण द्रव, मौलिक सल्फर और मजबूत एसिड जैसे संक्षारक वातावरण के संयुक्त प्रभावों का भी सामना करना पड़ता है। पारंपरिक कार्बन स्टील के तेल कुओं के पाइप अब कठोर सेवा वातावरण को पूरा नहीं कर सकते।

टाइटेनियम मिश्र धातु तेल पाइप और आवरण भूमिगत बड़े बाहरी दबाव भार के अधीन होंगे। लियू एट अल ने शक्ति और संपीड़न मानदंड मॉडल के आधार पर एक नया टाइटेनियम मिश्र धातु तेल आवरण शक्ति भविष्यवाणी मॉडल स्थापित किया, और विभिन्न प्रमुख मापदंडों के साथ टाइटेनियम मिश्र धातु पाइप और स्टील पाइप की संपीड़न शक्ति की गणना और तुलना की। परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि टाइटेनियम मिश्र धातु पाइप की संपीड़न शक्ति समान विनिर्देशों के स्टील पाइप की तुलना में कम है। इसलिए, टाइटेनियम मिश्र धातु तेल पाइप और आवरण की संपीड़न शक्ति भूमिगत पाइप स्ट्रिंग की सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है।

विदेशी विद्वानों शुट्ज़ एट अल ने UNS R56404 टाइटेनियम ट्यूबों को तरल पारे के संपर्क में रखा, और प्रासंगिक तेल और गैस उत्पादन स्थितियों के तहत उच्च तनाव, निरंतर तन्यता और चक्रीय लोडिंग परीक्षण किए। उन्होंने पाया कि 232 डिग्री पर तरल पारे में, टाइटेनियम ट्यूब पूरी तरह से तरल धातु के भंगुरता और पर्यावरण क्षरण के अन्य रूपों का विरोध कर सकते हैं।

उन्होंने ANSI/NACE MR0175/ISO 15156 मानक के तहत UNS R55400 टाइटेनियम मिश्र धातु के अम्लीय उपयोग का भी अध्ययन किया। UNS R55400 + प्रकार के टाइटेनियम मिश्र धातु से संबंधित है, जो एक नए प्रकार का उच्च शक्ति वाला टाइटेनियम मिश्र धातु है जिसे विशेष रूप से उच्च तापमान और उच्च दबाव वाले तेल और गैस उत्पादन सेवाओं के लिए विकसित किया गया है। उन्होंने पाया कि UNS R55400 टाइटेनियम मिश्र धातु का उपयोग 198 ग्राम/लीटर क्लोराइड (संतृप्त) तक के अम्लीय नमकीन वातावरण में किया जा सकता है, और 41 HRC की अधिकतम कठोरता, 288 डिग्री के अधिकतम तापमान, मौलिक सल्फर के साथ या उसके बिना अम्लीय परिस्थितियों में इस्तेमाल किया जा सकता है, और कम से कम 3.45 MPa H2S आंशिक दबाव और 6.9 MPa CO2 आंशिक दबाव का सामना कर सकता है।

इसलिए, टाइटेनियम मिश्र धातु तेल कुआं पाइप का संक्षारण प्रतिरोध पारंपरिक कार्बन स्टील तेल कुआं पाइप की तुलना में बेहतर है। दूसरे, इसे अपने स्वयं के यांत्रिक गुणों को बढ़ाने के लिए उम्र बढ़ने के उपचार के माध्यम से मजबूत किया जा सकता है, और इसमें तरल धातु के भंगुरता, सल्फर और एसिड प्रतिरोध का विरोध करने की उत्कृष्ट विशेषताएं हैं। हालांकि, एक बड़े बाहरी दबाव भार वाले सेवा वातावरण में, टाइटेनियम मिश्र धातु तेल कुआं पाइप की संपीड़न शक्ति कार्बन स्टील तेल कुआं पाइप की तुलना में बहुत कम है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं की संपीड़न और झुकने की शक्ति को कैसे बेहतर बनाया जाए, इस पर मेरे देश में बहुत कम शोध हुआ है। इसलिए, उच्च तनाव की स्थिति में टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री की ताकत को बनाए रखने या यहां तक ​​​​कि सुधारने के तरीके का अध्ययन करना बहुत महत्वपूर्ण है।

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