Cơ chế ăn mòn vi mô của lưới kim loại dệt trong màn chắn cát

Trong lĩnh vực dầu khí và nước ngầm, các Màn hình lưới kim loại thép không gỉ (Loại Johnson hoặc lưới dệt) thường được ca ngợi là rào cản cuối cùng chống lại sự hình thành cát. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất của ngành không chỉ là ngăn chặn cát; nó đang sống sót trên cát. Việc chuyển đổi từ bộ lọc chức năng sang bộ lọc bị xâm phạm, bị xói mòn, hoặc điểm hư hỏng bị tắc là một vở kịch cực nhỏ của động năng, lỗ hổng điện hóa, và sự mệt mỏi cơ học.

Lời độc thoại nội tâm của sự xuống cấp vật chất: Ngoài bề mặt

Để hiểu cơ chế hư hỏng vi mô của lưới thép dệt, người ta phải suy nghĩ như chất lỏng. Hãy tưởng tượng một giải pháp nước muối tốc độ cao, bão hòa với các hạt thạch anh góc cạnh, vượt qua những con đường quanh co của lưới dệt Hà Lan hoặc lưới vuông Twilled. Khi các hạt này tiếp cận bề mặt dây, họ không chỉ “đánh” Nó; họ thực hiện một loạt các tác động vi mô tần số cao để loại bỏ lớp oxit crom thụ động của thép không gỉ.

Đây là nơi bi kịch bắt đầu. Thời điểm phim thụ động bị vi phạm, lớp sắt bên dưới tiếp xúc với môi trường giếng ăn mòn. Chúng tôi không chỉ nhìn vào sự xói mòn cơ học; chúng ta đang chứng kiến ​​sự hiệp lực “Xói mòn-ăn mòn” xe đạp. Cuộc đình công cơ học loại bỏ sự bảo vệ, môi trường hóa học tạo hố trên bề mặt, và cú đánh tiếp theo sẽ loại bỏ sản phẩm ăn mòn bị suy yếu, đào sâu miệng núi lửa.

Các thông số định lượng của môi trường vi mô

Trong nghiên cứu và thử nghiệm sản xuất của chúng tôi, chúng tôi mô phỏng các điều kiện khắc nghiệt của lỗ khoan để lập bản đồ giới hạn của kết cấu dệt S316L và S304L. Bảng sau minh họa các biến quan trọng quyết định tỷ lệ thiệt hại vi mô trong môi trường kiểm soát cát.

Bàn 1: Các thông số thí nghiệm về độ nhạy ăn mòn-ăn mòn

Cơ chế tắc nghẽn: Khúc dạo đầu cho sự thất bại

Tắc nghẽn (hoặc cắm) thường là tiền thân của sự xói mòn. Khi phân bố kích thước hạt (PSD) của cát hình thành tương tác với lưới, chúng ta quan sát sự hình thành của một “cầu cát.” Nếu cầu ổn định, màn hình hoạt động hoàn hảo. Tuy nhiên, nếu vận tốc chất lỏng tăng, cây cầu trở thành một vòi phun cục bộ.

Là diện tích dòng chảy hiệu quả ($A_e$) giảm do cắm một phần, tốc độ dòng chảy cục bộ qua các lỗ mở còn lại tăng theo cấp số nhân. Theo nguyên lý Bernoulli và phương trình liên tục, một 50% giảm diện tích mở có thể dẫn đến tăng động năng gấp bốn lần của các hạt va chạm. Điều này “Tự tăng sát thương” là lý do tại sao màn hình trông vẫn đẹp vào ban ngày 100 có thể thất bại thảm hại vào ban ngày 105.

Hình thái thiệt hại vi mô: Cắt vs. Sự biến dạng

Khi chúng tôi phân tích lưới thép bị hỏng dưới Kính hiển vi điện tử quét (Cái mà), chúng tôi phân loại thiệt hại thành hai chế độ chính:

1. cắt vi mô (Vấn đề 30°): Ở góc va chạm thấp, hạt cát góc cạnh hoạt động giống như những công cụ tiện nhỏ. Họ bóc đi những dải ruy băng mỏng của dây thép không gỉ. Điều này làm giảm đường kính dây, làm suy yếu tính toàn vẹn cấu trúc của vải dệt.
2. Biến dạng lặp đi lặp lại / Mệt mỏi (Vấn đề 90°): Ở góc va chạm cao, động năng được dây hấp thụ dưới dạng biến dạng dẻo. Bề mặt trở nên cứng và giòn. Trải qua hàng triệu chu kỳ, các vết nứt vi mô lan truyền dọc theo ranh giới hạt của cấu trúc austenite, cuối cùng dẫn đến “đứt dây.”

Khoa học vật chất: Chỗ đứng cuối cùng của hợp kim

Triết lý sản xuất của chúng tôi bắt nguồn từ “Dự ứng lực” của dệt. Bằng cách sử dụng quy trình ủ chân không sau khi dệt dây, chúng tôi giảm các ứng suất dư có tác dụng như “kính lúp” cho thiệt hại xói mòn. Hơn nữa, thành phần hóa học của lưới của chúng tôi được kiểm soát chặt chẽ để tối đa hóa Số lượng kháng tương đương (Gỗ).

PREN cao hơn đảm bảo rằng ngay cả khi cát chạm vào dây, tỷ lệ hóa chất “tái thụ động” (sự chữa lành của lớp oxit) nhanh hơn tốc độ loại bỏ cơ học. Dành cho môi trường có hàm lượng CO2 và H2S cao, của chúng tôi S31603 (316L) lưới với nội dung Mo > 2.0% là yêu cầu cơ bản để ngăn chặn các vết rỗ vi mô thường đóng vai trò là “hốc tường” để neo hạt cát và tắc nghẽn tiếp theo.

Kỹ thuật kết cấu tích hợp: Tại sao màn hình của chúng tôi bền bỉ

Phân tích kỹ thuật của màn chắn cát phải chuyển từ chế độ xem 2D sang chế độ xem kết cấu 3D. Chúng tôi không chỉ cung cấp lưới; chúng tôi cung cấp một “Lớp lọc tổng hợp.” Điều này thường liên quan đến:

• Lớp vỏ bảo vệ bên ngoài: Chịu gánh nặng của dòng chảy tốc độ cao và khuếch tán động năng.
• Lưới lọc sơ cấp: Được dệt chính xác theo hình thành $D_{50}$ hay $D_{10}$ yêu cầu.
• Lớp thoát nước: Đảm bảo rằng một khi hạt đi qua lưới, nó được xóa đi ngay lập tức, ngăn chặn nội bộ “phù sa.”

Bằng cách kiểm soát “Dệt chặt,” chúng tôi đảm bảo rằng các thanh đỡ và dây lọc hoạt động như một bộ phận duy nhất. Trong các thử nghiệm của chúng tôi, phương pháp tích hợp này làm giảm độ rung của từng dây, đó là chuyên ngành, nhưng thường bị bỏ qua, Nguyên nhân lỗ chân lông to do mệt mỏi.