בתקן API 5CT, דרגת פלדה L80 כוללת ארבע רמות שונות: L80-1, L80-3Cr, L80-9Cr ו-L80-13Cr. למרות שהם בעצם באותה רמה מבחינת חוזק, הם שונים באופן משמעותי במספר היבטים חשובים, כולל הרכב כימי, תכונות מכניות, עמידות בפני קורוזיה, תרחישי יישום ועלויות ייצור. כעת נסביר את ההבדלים הללו בפירוט:
הבדלים בהרכב הכימי
- הרכב כימי L80-1: כדרגת פלדה סטנדרטית L80, תכולת יסודות הסגסוגת שלה נמוכה יחסית. בדרך כלל, רמות גבוהות של יסודות סגסוגת כגון כרום לא מתווספות בכוונה כדי לשפר את עמידות בפני קורוזיה.
- L80-3Cr הרכב כימי: תכולת הכרום היא כ-2.8% - 3.2%, והוא מכיל גם חלק מסוים של מוליבדן ויסודות סגסוג אחרים.
- הרכב כימי L80-9Cr: תכולת הכרום היא בדרך כלל בסביבות 8.5% - 9.5%, ותכולת הפחמן גבוהה יחסית מ-L80-3Cr, כ-0.25% - 0.35%. התוכן של אלמנטים אחרים גם שונה מ-L80-3Cr.
- L80-13Cr הרכב כימי: תכולת הכרום היא בטווח של 12% - 13.5%, והוא משולב בדרך כלל עם כמויות מתאימות של מוליבדן וניקל. תכולת המוליבדן היא בדרך כלל בסביבות 2% - 3%, ותכולת הניקל עשויה להיות בסביבות 1% - 2%.
השוואה בין מאפיינים מכניים
- חוזק: כל הארבעה שייכים לדרגת פלדה L80, עם חוזק תפוקה מינימלי מוגדר של כ-552 MPa. עם זאת, בייצור בפועל, בשל תכולת יסודות הסגסוגת הגבוהה יותר, החוזק של L80-13Cr עשוי להיות מעט גבוה יותר מזה של L80-9Cr ו-L80-3Cr; החוזק של L80-9Cr גבוה בדרך כלל מזה של L80-3Cr; בעוד שהחוזק היחסי של L80-1 נמוך יותר.
- קשיחות ועמידות בפני פגיעות: בהיבט זה, L80-13Cr מציג את הקשיחות וההתנגדות הטובות ביותר, ואחריו L80-9Cr, ולאחר מכן L80-3Cr, בעוד של-L80-1 יש קשיחות ועמידות בפני פגיעות חלשות יותר.
ניתוח עמידות בפני קורוזיה
- L80-1: עמידות נמוכה יחסית בפני קורוזיה, עומד בדרישות השימוש הבסיסיות בסביבות כלליות של נפט וגז. עם זאת, בסביבות המכילות חומרים קורוזיביים כמו גופרית ופחמן דו חמצני, קצב הקורוזיה שלו יהיה מהיר יחסית.
- L80-3Cr: יכול לעמוד בפני מידה מסוימת של קורוזיה מפחמן דו חמצני ומחומרי חומצה ואלקליים עדינים. עם זאת, העמידות שלו בפני קורוזיה מוגבלת בסביבות קורוזיביות בריכוז גבוה-בלחץ גבוה.
- L80-9Cr: מציע עמידות גבוהה בפני קורוזיה בהשוואה ל-L80-3Cr, המציג עמידות חזקה יותר במדיה קורוזיבית המכילה גופרית ופחמן דו חמצני, ויכול לעמוד בריכוזים גבוהים יותר של חומרים קורוזיביים ותנאי פעולה קשים יותר.
- L80-13Cr: בעל עמידות מצוינת בפני פחמן דו חמצני, מימן גופרתי ויוני כלוריד, ומציג עמידות טובה בפני קורוזיה CO₂ מתחת ל-150 מעלות, מה שהופך אותו למתאים לסביבות קורוזיביות מורכבות וחמורות יותר.
תרחישי יישום
- L80-1: מתאים לבארות נפט וגז עם תנאים גיאולוגיים פשוטים ורמות קורוזיה נמוכות, כמו כמה בארות נפט וגז קונבנציונליות רדודות וחסרות קורוזיה.
- L80-3Cr: מתאים לבארות נפט וגז עם רמות קורוזיה נמוכות יחסית, כמו כמה בארות רדודות או אזורים עם תכולת מדיה קורוזיבית נמוכה בתצורה.
- L80-9Cr: מתאים לסביבות עם רמות קורוזיה מתונות, וניתן להשתמש בו בכמה בארות נפט וגז המכילות כמויות מסוימות של חומרים קורוזיביים כגון מימן גופרתי ופחמן דו חמצני. יש לו גם כמה יישומים בבארות עמוקות ועמוקות במיוחד.
- L80-13Cr: בשימוש נפוץ בבארות נפט וגז בסביבות קורוזיביות מאוד עם תכולת גופרית, פחמן דו חמצני וכלוריד גבוהה, כגון שדות נפט וגז עמוקים-בים ושדות גז חומציים מאוד; הוא מתאים גם לבארות עמוקות ואולטרה-עמוקות עם סביבות מורכבות- גבוהות, לחץ גבוה וסביבות קורוזיביות.
השוואה בין עלויות ייצור ומחירים
- L80-1: בשל תהליך הייצור הפשוט יחסית שלו ועלויות רכיבי סגסוגת נמוכות יותר, גם עלות הייצור והמחיר שלו נמוכים יחסית.
- L80-3Cr: עלות הייצור והמחיר שלו גבוהים מ-L80-1, אך נמוכים מ-L80-9Cr ו-L80-13Cr.
- L80-9Cr: בשל תכולת הכרום הגבוהה שלו, גם קושי הייצור שלו ועלותו גבוהים יותר, ולכן מחירו גבוה יחסית.
- L80-13Cr: עם תכולת הכרום הגבוהה שלו והצורך להוסיף אלמנטים סגסוגים יקרים אחרים, תהליך הייצור שלו נשלט בקפדנות, מה שמביא לעלות הייצור הגבוהה ביותר ובהתאמה למוצר היקר ביותר.
