BW Oil_Gas_Presentation_2007_Norway

Brush Wellman Inc.
Ведущий лидер в производстве
надежных сплавов с высокими
характеристиками необходимих
для современной нефтегазовой
промыщленности
© 2004 Brush Wellman Inc.
Ключ к успеху в Oil & Gas
•
•
•
•
•
•
•
•
Одобрение клиентов и NACE.
– NACE MR0-175 and ISO 15156 Международная организация
по стандартизации для пользователей.
Способность соответcтвовать спецификации материалов для
клиента и отрасли
– API Specification 7 for Drill String components.
– API Specification 6 for Subsea or Surface Valve components.
Global availability of critical alloy products on short notice.
Custom capability when needed.
Конкурентные цены.
Знания & вовлеченность в новые технические тренды.
Развитие новых материалов, отвечающим требованиям
клиентов. Развитие новых материалов, отвечающих
требованиям спроса при использовании в условиях
агрессивной среды.
Техническая поддержка.
Brush Wellman отвечает всем
этим требованиям.
© 2004 Brush Wellman Inc.
Вопросы и ответы
• Какие изделия мы продаем?
• Как и почему применяются наши изделия?
• Какие преимущества предлагает наш продукт
производителям современного оборудования
в нефтяной области?
• Как наш продукт попадает на рынок?
© 2004 Brush Wellman Inc.
Какие продукты мы продаем ?
© 2004 Brush Wellman Inc.
Сплавы Brush для нефти и газа
Strengthened primarily by heat treatment
• Alloy 25
– UNS C17200
– Cu-Be 1.8
• Alloy 3
– UNS C17510
– Cu-Be 0.3
• ToughMet 3
– UNS C96900
– UNS C72900
– Cu-Ni15-Sn8
© 2004 Brush Wellman Inc.
Сравнение общих свойств отобранных
высокопрочностных сплавов меди
Property*
Alloy 25
ToughMet 3
Условный предел, 0.2% прочности (ksi) 110 - 180
90 - 165
Предельное растяжение (ksi)
145 - 200
120 - 185
Удлинение (%)
18 - 4
15 - 6
Модуль Юнга (106 psi)
18.5
18.5
Твердость (HV)
305 - 415
305 - 385
Электропроводность (%IACS)
20 - 28
9 - 12
Термопроводимость (Btu/f/hr/F) 53 - 67
22 - 30
Thermal Expansion, ppm/ deg F
9.7
9.1
Удельная теплоемкость (Btu/lb/deg F) 0.101
0.091
Вязкость (ft-lbs)
15 - 6
15 - 6
Вязкость разрушения (ksi-in-1/2)
80-35
100-60
Предел выносливости (108 cycles, ksi, R= -1) 35 - 60
40 - 75
Плотность (Lb per cu-in)
0.3
0.32
Магнитная проницаемость
< 1.001
<1.001
© 2004 Brush Wellman Inc.
Alloy C95510
50 - 75
95 - 120
18 - 5
17
215
8 - 10
22
9
0.1
10 - 8
25 - 40
0.27
slightly magnetic
Как и почему используются
наши продукты?
© 2004 Brush Wellman Inc.
Brush предлагает 3 основных преимущества в технологии
материалов для наших клиентов в нефтяной области
• Omega Process Cu-Be
– Запатентованный процесс и изделия.
– Контроль за размером зерна, свойства непревзойденные
конкурентами.
– Enhanced fracture toughness.
• Equacast Process C95510 Tube
– Запатентованный процесс.
– Экономит деньги и материал прутка.
• Equacast Spinodal ToughMet C72900 and C96900
– Запатентованный процесс и изделия.
– Превосходящий все другое материал, способный изменить
нишу рынка на последующие годы.
– Намного лучшая коррозионостойкость от всех медных сплавов.
– Такая же прочность как у Cu-Be сплавов с улучшенными
свойствами, повышенной прочностью при повышенных
температурах.
© 2004 Brush Wellman Inc.
Omega Alloy 25 (C17200) обеспечивает превосходящую неоднородность и контроль за сопротивлением разрушения зерна.
Brush Omega Alloy 25 Cu-Be
100 X transverse section
Competitor Material Cu-Be
100 X transverse section
© 2004 Brush Wellman Inc.
ToughMetTM 3 AT
© 2004 Brush Wellman Inc.
ToughMet 3 TS
© 2004 Brush Wellman Inc.
© 2004 Brush Wellman Inc.
Успешное использование Brush Wellman
Alloy 25 Cu-Be в нефтяной отрасли
• Подшипники для головок бура
• Немагнитные гибкие приводные валы двигателя
• немагнитные корпуса для электроники нисходящих скважин и
батареи в инструментах для измерения при бурении, в каротажных
инструментах и инструментах управления при горизонтальном
направленном бурении
• немагнитные, нестирающиеся втулки буровой колонны нисходящей
скважины
• подводные затворы, приводы, стяжные кольца и опоры.
© 2004 Brush Wellman Inc.
Почему используют CuBe?
Collapse Pressure as a
Function of Outside Diameter
Fatigue Strength
Rotating Bend Fatigue Strength
30
•
•
•
•
•
•
•
•
•
100
Collapse Pressure (ksi)
• Strength
125
max.
High Strength
Alloys, R = -1
R = -1
Stress
Maximum Stress (ksi)
150
0
min.
75
50
rotation
bending
moment
25
0
25
20
15
10
5
140
120
100
Yield
Strength
(ksi)
0
104
105
106
Cycles to Failure
107
108
calculations ba sed
on API 5C3
1.85
1.9
1.95
Outside Diameter (inch)
2
2.05
2.1
1.6 inch ID
Anti-galling when in contact with stainless steels and other alloys
Sufficient wear and erosion resistance
Elastic modulus ~ 50% lower than steel … high bending resiliency
Non-magnetic : magnetic permeability is < 1.001
High electrical and thermal conductivity: Alloy 3 is 55% IACS
No chloride (brine / seawater / completion fluid) pitting or cracking.
No hydrogen embrittlement cracking in sour wells
NACE MR0175, ISO 15156 approved
Good machinability compared to other materials … cost savings
© 2004 Brush Wellman Inc.
Успешное использование ToughMet (Cu-Ni-Sn) в
нефтяной и газовой отрасли
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Well Perforation Gun explosive charge liners
Drill string centralizers, stabilizers, and shock collars. Roller cone drill bit bearings.
Rotary steerable drilling tool hardware including housings, actuators, bearings, pistons, power
transmission joints, drive shafts, etc. in control and bias units
Sucker rods and polished rods
Subsea well control manifold hydraulic connectors
Sour service MWD, LWD pressure housings for electronics and
batteries
Expandable well casing sand screen tool bearings
Sour service and subsea valve actuators, lifting nuts, other
mechanical components in connction and actuation systems.
Kelly valve seats.
Reservoir completion and formation isolation valve indexers
Non-magnetic mud motor stators
© 2004 Brush Wellman Inc.
Почему использование ToughMet
в нефтяной отрасли так быстро
растет?
ToughMet более ценный для наших клиентов чем все другие
материалы многократного применения.
• Высокая прочность
• Улучшение допусков по прочности (фактическая усталость)
• Превосходная способность механической обработки
(понижение затрат)
• Хорошая коррозионостойкость в агресивных средах
• Хорошая устойчивость против коррозии в морской воде
• Коррозионостойкость в жидких средах
• Более низкое трение в контакте с другими металлами
• Более стойкий против воздействия разрушающих факторов
• Намного более высокая вязкость разрушения, чем у других
высокопрочностных медных сплавов.
• Не магнитный материал
© 2004 Brush Wellman Inc.
ToughMet предлагает разведку и
производство нефти и газа с новыми
возможностями.
• ToughMet позволяет
производить вращательные
инструменты большей точности
и более короткие сроки чем
ранее
• Направленное бурение
большей точности возможно
теперь в более горячих и
окислительных средах.
© 2004 Brush Wellman Inc.
Причины использования
ToughMet в нефтегазовой сфере.
•
ToughMet material properties…
–
–
–
–
–
–
–
High strength and resiliency.
Non - galling.
Low erosion wear.
Sour corrosion resistance.
Not magnetic.
Easy to machine into components.
Available as Tube from the mill.
100
10
Corrosion
Rate
Alloy 25
ToughMet 3
Inconel
1
0.1
•
…provide many solutions…
–
–
–
Much lower component costs versus
titanium, nickel ,cobalt, or steel.
Eliminates mechanical damage in the
field.
Works in harsh
environments…ToughMet is the only
material which brings all the needed
properties together and also works in
sour fluids.
0.01
More Sour and Hot
ToughMet
Cu-Be 25
•
…valuable for the end
customer and Brush.
Machinability Index
(FC Steel=100)
Alloy Steel
– Best performance at the lowest
total ownership cost.
Stainless
Ni-alloy
0
© 2004 Brush Wellman Inc.
50
100
150
200
250
300
Какие другие преимущества предлагают наши изделия для
конструкторов современного нефтяного оборудования ?
© 2004 Brush Wellman Inc.
Alloy 25
CuBe1.8
C17200
© 2004 Brush Wellman Inc.
Alloy 25 Rod and Tube
Property Combinations
Recent Lean-Sigma improvements to heavy-sectioned products have
opened new opportunities for flex collars and subsea valves
YIELD STRENGTH
ELONGATION (%)
0.2% OFFSET
New Technology
(Mpa)
(Kpsi)
1034
150
5
7
Valve
965
140
6
Actuators
896
130
8
827
120
9
12% with
Non-mag.
100 10
759
110
drill collars
15 ft-lb
CVN
© 2004 Brush Wellman Inc.
Реакция на упрочнение при старении -- Alloy 25
600°F (315°C)
140
550°F (290°C)
180
130
120
160
700°F (370°C)
140
110
100
90
120
80
70
100
1
2
3
4
Время старения (часов)
© 2004 Brush Wellman Inc.
(kg/mm2)
Предел прочности на растяжение
кг/дюйм кв.
200
Cryogenic Testing of Alloy 25
220
16
210
14
200
12
190
10
Tensile Strength (ksi)
Yield Strength (ksi) 180
8
170
6
160
4
150
2
140
-420
-320
70
Temperature °F
© 2004 Brush Wellman Inc.
% Elongation
CVN Impact Energy
(foot pounds)
Усталостная прочность Alloy 25
Циклов до
разрушения
150
Сплавы высокой
прочности, R = -1
125
100
нагрузка
Максимальная нагрузка кг/дюйм кв.
Усталостная прочность при изгибе с вращением
max.
0
min.
75
50
вращение
момент изгиба
25
0
104
105
106
© 2004 Brush Wellman Inc.
107
108
Сопротивление схватываемости сплавов Brush
(Alloy 25 and ToughMet 3)
Threshold Galling Stress
Metals in Contact
Alloy 25 (145) vs. Alloy 25 (145)
Alloy 25 (145) vs. Nitronic 50 (79)
Alloy 25 (145) vs. Monel K 500 (115)
Alloy 25 (145) vs. Ti-6Al-4V (142)
Nitronic 50 (79) vs. Nitronic 50 (79)
Monel K 500 (115) vs. Monel K 500 (115)
ToughMet 3 AT (110) vs ToughMet 3 AT (110)
Galling
Stress (ksi)
100 +
60 +
50 +
7.5
2
< 10
90+
•Метод испытания по ASTM G98
• номер в интервалах после обозначения сплава 0.2% смещение предел текучести, кг/дюйм кв
© 2004 Brush Wellman Inc.
.
ToughMet 3
CuNi15Sn8
C72900, C96900
© 2004 Brush Wellman Inc.
© 2004 Brush Wellman Inc.
ToughMet 3 Rod, Seamless Tube, and Rings
Minimum Mechanical Properties
Cpk = 1.0 @ 95% confidence level.
Temper
Rod
Tube
Dimensional
Capability
Dimensional
Capability
CX 105
1-1/8-12
inch diam
1-1/8 – 10
inch diam
AT 110
AMS 4596
1-9
AT 110
AMS 4596
NA
TS 110
3/8- 2-3/4
TS 150
NA
TS 160U
AMS 4597
3/8 –2-3/4
Min UTS
ksi
Min Elong
% in 2 inch
110
Min YS
0.2 offset
ksi
95-105
Min CVN
Ft-lb
4
Min
Hardness
HRC
30
1-5/8 – 8
125
110
10-6
30
<10
30 inch
max length
80 inch
max OD
13 inch
min ID
Up to
6-3/4 OD
120
115
11
30
<10
120
110
15
23
20
1.5 min ID
2.25 Max
OD
Up to
6-3/4 OD
158
150
5
36
<10
165-160
150
5-3
34
<10
© 2004 Brush Wellman Inc.
<10
Machinability
Expected ASTM E618 Machinability Index of ToughMet® Suggests Part Production Rates
5X versus Other High-Strength Corrosion Resistant Materials
ToughMet
Cu-Be 25
Machinability Index
(FC Steel=100)
Alloy Steel
Stainless
Ni-alloy
0
50
100
150
200
250
© 2004 Brush Wellman Inc.
300
Recommended
machining practices
may be found on the
Brush website.
Уровень коррозии сплавов
ToughMet® в условиях NACE
• NACE Level I
< 1 mil per yr.
• NACE Level IV
~ 1 mil per yr.
• NACE Level V
~ 3 mil per yr.
• NACE Level VII > 100 mil per yr.
© 2004 Brush Wellman Inc.
Corrosion of Geometrically Identical Specimens
of Alloy 25 (Copper Alloy) & ToughMet 3 spinodal CUNiSn
in Sour Test Environments
Weight Loss (%)
100
10
Alloy 25
ToughMet 3
Inconel
1
0.1
0.01
Level I Level IV Level V Extreme/ Level VII
Increasingly Aggressive NACE Standard Sour Testing Environments
© 2004 Brush Wellman Inc.