Können 304 Edelstahlrohre zur Förderung von Erdgas verwendet werden?

304 Edelstahlrohre können unter bestimmten Bedingungen zur Förderung von Erdgas verwendet werden, aber ihr Anwendungsbereich muss streng begrenzt werden - ihre Eignung hängt von den Eigenschaften des Erdgasmittels (Schwefelgehalt, Feuchtigkeit), dem Förderdruck und den Umweltbedingungen ab. Die Kernbegrenzung stammt von der Schwäche der Korrosionsbeständigkeit von 304 Edelstahl (ohne Molybdän ist seine Beständigkeit gegen Lochfraß und Schwefel relativ schwach). Folgende ist eine detaillierte Analyse: 

I. Anwendbare Szenarien für 304 Edelstahlrohre (Erfüllung der Bedingungen "Niedrige Korrosion + Niedriger Druck")

Die Kernvorteile von 304 Edelstahl (enthält 18-20% Cr, 8-10,5% Ni, ohne Mo) sind ein moderater Preis (etwa 30% niedriger als 316L), ausgezeichnete Zähigkeit bei Raumtemperatur (Dehnung ≥ 30%) und stabile Korrosionsbeständigkeit in trockenen, schwefelfreien Umgebungen. Daher eignet es sich für die folgenden Szenarien:

1. Niederdruck (Nenndruck ≤ 6 MPa), niedriger Schwefel (H₂S ≤ 50 ppm) Erdgasförderung

Typische Szenarien: Zweigleitungen von städtischen Gasversorgungsstationen zu Wohngebieten (Nenndurchmesser DN100 - DN300), Mittel- und Niederdruck-Gasverteilnetze in Industriegebieten (kein freies Wasser, Erdgas wird einer tiefen Entschwefelung unterzogen).

Aufgrund dieser Szenarien ist Erdgas trocken (Taupunkt ≤ -15°C), mit wenigen korrosiven Medien, und der Cr₂O₃-Passivierungsfilm auf der Oberfläche von 304 kann stabil bleiben und nicht leicht beschädigt werden.

2. Trockene, oberirdische oder indoor Rohrleitungen bei Umgebungstemperatur

Zum Beispiel Innenaufzüge für städtisches Gas (DN25 - DN50), trockene Gasabschnitte an Erdgastankstellen (komprimiertes Erdgas wird einer Entwässerung unterzogen, Feuchtigkeit ≤ 0.1 g/m³), um die Erosion durch Cl⁻ und Feuchtigkeit aus dem unterirdischen Boden zu vermeiden, kann die Korrosionsbeständigkeit von 304 eine Betriebsdauer von 15 - 20 Jahren gewährleisten.

3. Temporäre oder kurzfristige Rohrleitungen

Seitensleitungen von temporären Erdgas-Spitzenlastregulierungsstationen, temporäre Verbindungsrohre für Wartungsarbeiten (Betriebsdauer ≤ 10 Jahre), nutzen die leichte Verarbeitbarkeit von 304 (Schweißen und Schneiden sind bequem), um kurzfristige Kosten zu reduzieren. 

II. Anwendungsbeschränkungen von 304 Edelstahlrohren (Szenarien, die streng vermieden werden müssen)

304 Edelstahl enthält kein Molybdän (Mo) und hat eine schwächere Beständigkeit gegen lokale Korrosion (Lochfraß, Spaltkorrosion) und Schwefelbeständigkeit. In folgenden Szenarien ist die Verwendung von 304 verboten:

1. Erdgas mit hohem Schwefelgehalt (H₂S > 50 ppm)

Risiko: H₂S verbindet sich mit Wasser und bildet saure Medien, die die Passivierungsschicht von 304 zerstören und zu Lochfraß oder Spannungskorrosionsrissbildung (SCC) führen können. Beispielsweise kann bei Schiefergas (H₂S erreicht oft 100 - 1000 ppm) und Pipelines für Sauergasfelder, wenn sie aus 304 hergestellt sind, innerhalb von 1 - 3 Jahren Korrosionsperforation auftreten.

2. Rohrleitungen mit hoher Luftfeuchtigkeit oder freiem Wasser

Wenn es freies Wasser im Erdgas gibt (Taupunkt > -10℃), bildet sich auf der Innenwand der Rohrleitung ein Wasserfilm, der CO₂ und H₂S löst und zu einer Elektrolytlösung wird, was die Korrosion von 304 beschleunigt. Beispielsweise ist die Verwendung von 304 in unentwässerten Nassgasabschnitten (z. B. den Rohrleitungen vor der Gasfeldsammeleinrichtung) verboten.

3. Hohe Cl⁻-Umgebung (Küstengebiete, salzige Böden)

Das Cl⁻ im Boden oder in der Luft von Küstengebieten (Konzentration > 100 ppm) dringt in die Passivierungsschicht von 304 ein und verursacht Lochfraß. Beispielsweise können Erdgasleitungen, die in der Nähe der Küste vergraben sind, aufgrund von Lochfraß innerhalb von 3 - 5 Jahren undicht werden. Es wird empfohlen, 316L mit Mo zu verwenden.

4. Hochdruckleitungen (Nenndruck > 6 MPa)

Die Streckgrenze von 304 (≥ 205 MPa) ist relativ niedrig. Unter Hochdruck muss die Wandstärke deutlich erhöht werden (z. B. bei einem Druck von 10 MPa muss die Wandstärke einer DN200-Leitung ≥ 12 mm betragen), was wirtschaftlich ineffizient ist und die Installationslast erhöht. In diesem Fall ist es besser, hochfeste Duplexstähle (z. B. 2205, Streckgrenze ≥ 450 MPa) zu verwenden.

III. Wichtige Überlegungen bei der Verwendung von 304 Edelstahlrohren

Bei der Verwendung von 304 Edelstahlrohren in geeigneten Anwendungsfällen müssen die folgenden Anforderungen erfüllt werden, um die Sicherheit zu gewährleisten:

1. Materialauswahl: Bevorzugt 304L (niedrigkohligen, C ≤ 0,03%) wählen, um interkristalline Korrosion in der wärmebeeinflussten Zone zu vermeiden (gewöhnliches 304 kann nach der Verschweißung aufgrund von Kohlenstoffausscheidung interkristalline Korrosion erfahren).

2. Korrosionsschutzmaßnahmen:

Für verlegte Rohrleitungen sollte eine Epoxidpulverbeschichtung oder eine 3PE-Korrosionsschutzschicht aufgebracht werden, um die Rohrleitung von Feuchtigkeit und Cl⁻ im Boden zu isolieren.

Für Freileitungen ist eine regelmäßige Reinigung erforderlich (1 - 2 Mal pro Jahr), um die Bildung von korrosiven Medien aufgrund von Staubansammlungen auf der Oberfläche zu verhindern.

3. Schweißverfahren: Das Argonbogenschweißen verwenden (mit reinem Argon von ≥ 99,99% zum Schutz), um Oxidation während des Schweißens zu vermeiden, die zu einer Abnahme der Korrosionsbeständigkeit führen kann; die Schweißnähte müssen einer 100%igen Röntgenprüfung unterzogen werden (gemäß GB/T 3323), und Mängel wie unvollständige Durchschmelzung und Risse sind verboten.

4. Regelmäßige Inspektion: Die Korrosion der Innenwand alle 2 - 3 Jahre prüfen (z. B. mit Endoskopen oder Ultraschallwanddickenmessung), insbesondere auf Spannungskonzentrationsbereiche wie Rohrbögen und Schweißnähte achten. Wenn die Tiefe der Lochkorrosion größer als 10% der Wanddicke ist, muss das Rohr ersetzt werden. 

Zusammenfassung

304 Edelstahlrohre können zur Förderung von Erdgas eingesetzt werden, jedoch nur in Umgebungen mit niedrigem Druck, niedrigem Schwefelgehalt, trockenen Bedingungen und keinem hohen Cl⁻-Gehalt (z. B. Niederdruckhauptleitungen in Städten und Innenleitungen). Ihre Mängel in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit müssen durch Materialaufwertung (Auswahl von 304L), Korrosionsschutzbehandlung und strenge Schweißverfahren ausgeglichen werden. Wenn die oben genannten Szenarien überschritten werden (z. B. Schwefelgehalt, hoher Druck, Küstengebiete), muss stattdessen stärker korrosionsbeständiger 316L oder hochfester Duplexstahl verwendet werden, andernfalls besteht ein ernsthafter Risiko von Korrosion und Leckage.