على الرغم من مقاومة التآكل المتأصلة في الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ ، فإن أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ المثبتة في البيئات البحرية تواجه أنواعًا مختلفة من التآكل خلال حياتها المتوقعة ، ويمكن أن يؤدي هذا التآكل إلى انبعاثات هاربة ، وفقدان المنتج والمخاطر المحتملة ، ويمكن لمالكي ومشغلي المنصات البحرية تقليل مخاطر التآكل من خلال تحديد مواد أنابيب أقوى توفر مقاومة أفضل للتآكل ، وبعد ذلك ، يجب أن يظلوا يقظين ، ويفحصون معدات التحسس الهيدروليكي ، ولا يفحصون معدات الحقن الكيميائي ، ولا يقوموا بفحص المعدات الكيميائية. سلامة الأنابيب المركبة وتعرض السلامة للخطر.
يمكن العثور على تآكل موضعي في العديد من المنصات ، والسفن ، والسفن ، والأنابيب في المنشآت البحرية ، ويمكن أن يكون هذا التآكل على شكل تأليب أو تآكل شق ، حيث يمكن لأي منهما تآكل جدار الأنبوب والتسبب في إطلاق السوائل.
يكون خطر التآكل أكبر عندما تزداد درجة حرارة التشغيل للتطبيق ، حيث يمكن للحرارة أن تسرع من تدمير طبقة الأكسيد السلبي الخارجية الواقية للأنبوب ، وبالتالي تعزيز تكوين تآكل التنقر.
لسوء الحظ ، قد يكون من الصعب اكتشاف التنقر الموضعي وتآكل الشقوق ، مما يجعل التعرف على هذه الأنواع من التآكل والتنبؤ بها وتصميمها أكثر صعوبة ، وبالنظر إلى هذه المخاطر ، يجب على مالكي المنصات والمشغلين والمصممين توخي الحذر عند اختيار أفضل مواد الأنابيب لتطبيقهم ، واختيار المواد هو خط دفاعهم الأول ضد التآكل ، لذا فإن الحصول عليها بشكل صحيح أمر مهم للغاية. كلما زادت قيمة PREN للمعدن ، زادت مقاومته للتآكل الموضعي.
سوف تستعرض هذه المقالة كيفية تحديد التأكل والتآكل الشق وكيفية تحسين اختيار مواد الأنابيب لتطبيقات النفط والغاز البحرية بناءً على قيمة PREN للمادة.
يحدث التآكل الموضعي في مناطق صغيرة مقارنة بالتآكل العام ، وهو أكثر اتساقًا على سطح المعدن ، ويبدأ تآكل الحفر والشقوق بالتشكل على 316 أنبوبًا من الفولاذ المقاوم للصدأ عندما يتمزق طبقة الأكسيد السلبي الخارجية الغنية بالكروم بسبب التعرض للسوائل المسببة للتآكل ، بما في ذلك المياه المالحة.
يحدث تآكل التنقر عندما يتم تدمير فيلم التخميل الموجود على طول الأنبوب ، مما يؤدي إلى تكوين تجاويف أو حفر صغيرة على سطح الأنبوب ، ومن المحتمل أن تنمو هذه الحفر مع حدوث تفاعلات كهروكيميائية ، مما يتسبب في إذابة الحديد في المعدن في المحلول الموجود أسفل الحفرة ، ثم ينتشر الحديد المذاب باتجاه الجزء العلوي من الحفرة ويتأكسد بعمق ، مما يؤدي إلى تآكل الحديد أو يتأكسد. ثقب جدار الأنبوب ويؤدي إلى حدوث تسربات.
تكون الأنابيب أكثر عرضة للتآكل الناجم عن التنقر عندما يكون سطحها الخارجي ملوثًا (الشكل 1) ، على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي التلوث الناتج عن عمليات اللحام والطحن إلى إتلاف طبقة أكسيد التخميل في الأنبوب ، مما يؤدي إلى تكوين وتسريع تآكل التنقر ، وينطبق الشيء نفسه على التعامل مع التلوث الناتج عن الأنابيب ، بالإضافة إلى ذلك ، حيث أن قطرات المحلول الملحي تتبخر ، مما يؤدي إلى تبلل بلورات الملح التي تتسبب في تكوين طبقة الأكسيد هذه ، مما يؤدي إلى حدوث تآكل في هذه الطبقة. من التلوث ، حافظ على نظافة الأنابيب الخاصة بك عن طريق شطفها بانتظام بالمياه العذبة.
الشكل 1 - 316 / 316L أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الملوثة بالحمض ، محلول ملحي ورواسب أخرى شديدة التأثر بالتآكل.
تآكل الشقوق: في معظم الحالات ، يمكن تحديد التنقر بسهولة من قبل المشغل ، ومع ذلك ، ليس من السهل اكتشاف تآكل الشقوق ويشكل خطرًا أكبر على المشغلين والموظفين ، وعادة ما يحدث على الأنابيب التي تحتوي على مسافات ضيقة بين المواد المحيطة ، مثل الأنابيب المثبتة في مكانها مع المشابك أو الأنابيب التي يتم تثبيتها بإحكام جنبًا إلى جنب. تآكل الشق (الشكل 2): نظرًا لأن الشقوق نفسها تزيد من خطر التآكل ، يمكن أن يحدث التآكل الصخري في درجات حرارة أقل بكثير من التآكل المؤلم.
الشكل 2 - قد يحدث تآكل الشقوق بين الأنبوب ودعامة الأنبوب (أعلى) وعندما يتم تثبيت الأنبوب بالقرب من الأسطح الأخرى (أسفل) بسبب تكوين محلول كلوريد الحديديك المحمض كيميائيًا في الشق.
عادةً ما يحاكي تآكل الشقوق تآكل التنقر أولاً في الشق المتكون بين طول الأنبوب ومشبك دعم الأنبوب ، ومع ذلك ، نظرًا لزيادة تركيز Fe ++ في السائل داخل الكسر ، تصبح الحفرة الأولية أكبر وأكبر حتى تغطي الكسر بالكامل. في النهاية ، يمكن أن يؤدي تآكل الشق إلى ثقب الأنبوب.
الشقوق الضيقة هي أكبر مخاطر التآكل ، لذلك ، تميل مشابك الأنابيب التي تلتف حول معظم محيط الأنبوب إلى أن تشكل خطرًا أكبر من المشابك المفتوحة ، مما يقلل من سطح التلامس بين الأنبوب والمشابك ، ويمكن لفنيي الصيانة المساعدة في تقليل احتمالية حدوث تآكل أو عطل من خلال فتح المشابك بانتظام وفحص سطح الأنبوب بحثًا عن تآكل.
أفضل طريقة لمنع تأكل الشقوق والتآكل هو اختيار السبيكة المعدنية المناسبة للتطبيق. يجب أن تمارس المحددات العناية الواجبة لاختيار مادة الأنابيب المثلى لتقليل مخاطر التآكل بناءً على بيئة التشغيل وظروف العملية والمتغيرات الأخرى.
لمساعدة محددات المواصفات على تحسين اختيار المواد ، يمكنهم مقارنة قيم PREN للمعادن لتحديد مقاومتها للتآكل الموضعي ، ويمكن حساب PREN من التركيب الكيميائي للسبيكة ، بما في ذلك محتوى الكروم (Cr) والموليبدينوم (Mo) والنيتروجين (N) ، على النحو التالي:
يزداد PREN مع محتوى العناصر المقاومة للتآكل الكروم والموليبدينوم والنيتروجين في السبيكة ، وتعتمد علاقة PREN على درجة حرارة التنقر الحرجة (CPT) - أدنى درجة حرارة لوحظ تآكل التنقر - لمختلف أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ فيما يتعلق بالتركيب الكيميائي. بينما تشير الزيادة الكبيرة في PREN إلى تحسن أكثر أهمية في الأداء من أجل CPT أعلى بشكل ملحوظ.
يقارن الجدول 1 قيم PREN للعديد من السبائك المستخدمة بشكل شائع في تطبيقات النفط والغاز البحرية ، ويوضح كيف يمكن للمواصفات أن تحسن بشكل كبير مقاومة التآكل عن طريق اختيار سبيكة أنابيب عالية الجودة ، ويزيد PREN بشكل طفيف فقط عند الانتقال من 316 إلى 317 فولاذ مقاوم للصدأ ، ولزيادة كبيرة في الأداء ، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الفائق 6 Mo أو 2507 من الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج الفائق بشكل مثالي.
تعمل التركيزات العالية من النيكل (Ni) في الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا على تعزيز مقاومة التآكل ، ومع ذلك ، فإن محتوى النيكل في الفولاذ المقاوم للصدأ ليس جزءًا من معادلة PREN ، وعلى أي حال ، غالبًا ما يكون من المفيد تحديد الفولاذ المقاوم للصدأ مع تركيزات أعلى من النيكل ، حيث يساعد هذا العنصر على إعادة تنشيط الأسطح التي تظهر علامات التآكل الموضعي. ine في المعادن التي تقلل من مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل الموضعي وكذلك تكسير الإجهاد الناجم عن الكلوريد. يكون محتوى النيكل العالي بنسبة 12٪ على الأقل في 316 / 316L مرغوبًا أيضًا للتطبيقات التي تتضمن الهيدروجين الغازي عالي الضغط ، الحد الأدنى لتركيز النيكل المطلوب للفولاذ المقاوم للصدأ 316 / 316L في مواصفة ASTM القياسية هو 10٪.
يمكن أن يحدث التآكل الموضعي في أي مكان على الأنابيب المستخدمة في البيئات البحرية ، ومع ذلك ، من المرجح أن يحدث التآكل التنقبي في المناطق الملوثة بالفعل ، بينما من المرجح أن يحدث التآكل الشق في المناطق ذات الفجوات الضيقة بين الأنبوب وأجهزة التثبيت.
ومع ذلك ، ضع في اعتبارك أن هناك متغيرات أخرى يمكن أن تؤثر على مخاطر التآكل ، على سبيل المثال ، تؤثر درجة الحرارة على مقاومة التنقر للفولاذ المقاوم للصدأ ، وبالنسبة للمناخات البحرية الحارة ، يجب النظر بجدية إلى 6 موليبدينوم سوبر أوستنيتي أو 2507 أنابيب فولاذية مقاومة للصدأ سوبر دوبلكس لأن هذه المواد تتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل الموضعي وتكسير إجهاد الكلوريد.
يمكن لمالكي ومشغلي المنصات البحرية أيضًا اتخاذ خطوات لتقليل مخاطر التآكل بعد تثبيت الأنابيب ، ويجب عليهم الحفاظ على الأنابيب نظيفة وغمرها بالمياه العذبة بانتظام لتقليل مخاطر التآكل التأليبي ، كما يجب أن يكون لديهم أيضًا فنيو صيانة مشابك أنابيب مفتوحة أثناء عمليات التفتيش الروتينية للبحث عن وجود تآكل شق.
باتباع الخطوات الموضحة أعلاه ، يمكن لمالكي ومشغلي المنصات تقليل مخاطر تآكل الأنابيب والتسريبات ذات الصلة في البيئات البحرية ، وتحسين السلامة والكفاءة ، مع تقليل فرصة فقدان المنتج أو إطلاق الانبعاثات المنفلتة.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
مجلة تكنولوجيا البترول هي المجلة الرئيسية لجمعية مهندسي البترول ، وتقدم ملخصات وخصائص موثوقة حول التطورات في تقنيات الاستكشاف والإنتاج ، وقضايا صناعة النفط والغاز ، والأخبار حول SPE وأعضائها.