Corrosion Testing in a Simulated High Temperature Geothermal Environment

Abstract

Framkvæmd voru tæringarpróf við aðstæður sem líktu eftir háhitasvæði með jarðhita annarsvegar 350°C og hinsvegar 180°C. Þrýstingur var sá sami 10 bör. Efnafræðileg samsetning gufunnar skyldi endurspegla ástand IDDP-1 borholunnar og innihélt gufan H2S, HCl og CO2 og pH gildi hennar var 3. Notaðir voru þrír gegnumstreymis hvarfakútar sem höfðu innra þvermál 11,7 mm og lengd 300 mm. Efnin sem valin voru til prófunar voru P265GH svart stál sem algengt er að nota í háhita umhverfi, 254 SMO austenískt ryðfrítt stál og að auki tvær gerðir af nikkel melmi, Inconel 625 og Hastelloy C276. Prófanir stóðu yfir í 1 eða 3 vikur fyrir önnur efni en svarta stálið sem var prófað annarsvegar í 48 klst og hinsvegar 1 viku. Við 180°C sýndi svarta stálið háan tæringarhraða og mjög háan við 350°C. Öll tæringarþolnu melmin komu vel út við 180°C. Við 350°C komu fram staðbundnar skemmdir hjá 254 SMO og Inconel 625 sýnunum. Hastelloy C276 kom best út við hærra hitastigið en tæringarhraði var hærri en ásættanlegt getur talist fyrir slíkt efni. Við prófanirnar komu upp nokkur vandamál m.a. skyndilegar rennslisstíflur og það að einangrunarefni úr keramiki leystist upp en þetta hafði trúlega áhrif á niðurstöðurnar sem verða að teljast endurspegla verstu mögulegu aðstæður sem upp geta komið við jarðhitavinnslu.

Corrosion testing was done in a simulated geothermal environment at 350°C as well as at 180°C with a pressure of 10 bar for both temperatures. The chemical composition of the steam included H2S, HCl and CO2 with a pH of 3 and was formulated to represent the conditions in the IDDP-1 well. Testing was done in three flow through reactors having an internal diameter of 11.7mm and a total length of 300mm. Four materials were selected for testing, P265GH a carbon steel commonly used in high temperature installations, 254 SMO a high grade austenitic stainless steel as well as two nickel alloys, Inconel 625 and Hastelloy C276. Testing was done for 1 and 3 week exposures except for the carbon steel which was tested for 48 hours and 1 week. The carbon steel showed high corrosion rates at 180°C and very high rate at 350°C. All of the corrosion resistant alloys performed well at 180°C. At 350°C localized damage was seen for the 254 SMO and Inconel 625 samples. Hastelloy C276 performed the best at the higher temperature although the CR was higher than acceptable for such an alloy. Some difficulties occurred during testing including momentary blockages of flow as well as dissolution of the ceramic insulation material that likely affected the results which should be considered representative of a worst case scenario in the operation of a geothermal plant.