Нягледзячы на ​​ўласцівую каразійную ўстойлівасць труб з нержавеючай сталі, трубы з нержавеючай сталі, усталяваныя ў марскіх умовах, падвяргаюцца розным тыпам карозіі на працягу чаканага тэрміну службы. Гэтая карозія можа прывесці да выкідаў у атмасферу, страт прадукцыі і патэнцыйных рызык. Уладальнікі марскіх платформ і аператары могуць знізіць рызыку карозіі, выбіраючы больш трывалыя матэрыялы для труб, якія забяспечваюць лепшую каразійную ўстойлівасць. Пасля гэтага яны павінны захоўваць пільнасць пры праверцы ўвядзення хімічных рэчываў. гідраўлічныя і імпульсныя лініі, а таксама кантрольна-вымяральныя прыборы і датчыкі працэсу, каб гарантаваць, што карозія не пагражае цэласнасці ўстаноўленых трубаправодаў і не парушае бяспеку.
Лакалізаваную карозію можна знайсці на многіх платформах, судах, караблях і трубаправодах у марскіх устаноўках. Гэтая карозія можа быць у выглядзе кропкавай або шчыліннай карозіі, кожная з якіх можа раз'ядаць сценку трубы і выклікаць выкід вадкасці.
Рызыка карозіі павялічваецца, калі рабочая тэмпература прымянення павышаецца. Цяпло можа паскорыць разбурэнне ахоўнай вонкавай пасіўнай аксіднай плёнкі трубкі, тым самым спрыяючы ўзнікненню кропкавай карозіі.
На жаль, лакалізаваную пітынговую і шчылінную карозію цяжка выявіць, што робіць гэтыя тыпы карозіі больш цяжкімі для ідэнтыфікацыі, прагназавання і праектавання. Улічваючы гэтыя рызыкі, уладальнікі платформаў, аператары і ўпаўнаважаныя асобы павінны праяўляць асцярожнасць пры выбары лепшага матэрыялу для трубаправодаў для іх прымянення. Выбар матэрыялу з'яўляецца іх першай лініяй абароны ад карозіі, таму зрабіць гэта вельмі важна. На шчасце, яны могуць выбраць вельмі простую, але вельмі эфектыўную меру лакалізаванай карозіі устойлівасць, эквівалентнае лік супраціўлення пітынгу (PREN). Чым вышэй значэнне PREN металу, тым вышэй яго ўстойлівасць да лакальнай карозіі.
У гэтым артыкуле будзе разгледжана, як ідэнтыфікаваць кропкавую і шчылінную карозію і як аптымізаваць выбар матэрыялу труб для прымянення марской нафты і газу на аснове значэння PREN матэрыялу.
Лакалізаваная карозія ўзнікае на невялікіх участках у параўнанні з агульнай карозіяй, якая з'яўляецца больш раўнамернай на металічнай паверхні. Точкавая і шчылінная карозія пачынаюць утварацца на трубах з нержавеючай сталі 316, калі знешняя багатая хромам пасіўная аксідная плёнка металу разрываецца з-за ўздзеяння агрэсіўных вадкасцей, у тым ліку салёнай вады. Багатыя хларыдамі марскія і берагавыя асяроддзя, а таксама высокія тэмпературы і нават забруджванне паверхні труб. , павялічыць патэнцыял дэградацыі гэтай пасіўнай плёнкі.
Точкавая карозія ўзнікае, калі пасіўная плёнка на адрэзку трубы разбураецца, утвараючы невялікія паражніны або ямкі на паверхні трубы. Такія ямкі, хутчэй за ўсё, будуць расці, калі адбываюцца электрахімічныя рэакцыі, у выніку чаго жалеза ў метале раствараецца ў растворы на дне ямы. Затым растворанае жалеза будзе дыфузіраваць да верхняй часткі ямы і акісляцца з адукацыяй аксіду жалеза або іржы. паглыбляецца, паскараюцца электрахімічныя рэакцыі, узмацняецца карозія, што можа прывесці да перфарацыі сценкі трубы і прывесці да ўцечак.
Трубы больш успрымальныя да кропкавай карозіі, калі іх знешняя паверхня забруджаная (малюнак 1). Напрыклад, забруджванне ад зваркі і шліфавання можа пашкодзіць пасіўны аксідны пласт трубы, тым самым утвараючы і паскараючы кропкавую карозію. Тое ж самае тычыцца і простай барацьбы з забруджваннямі з труб. Акрамя таго, калі кроплі расола выпараюцца, вільготныя крышталі солі, якія ўтвараюцца на трубах, робяць тое ж самае, каб абараніць трубы. аксідны пласт і можа прывесці да кропкавай карозіі. Каб прадухіліць гэтыя тыпы забруджванняў, падтрымлівайце трубы ў чысціні, рэгулярна прамываючы іх прэснай вадой.
Малюнак 1. Труба з нержавеючай сталі 316/316L, забруджаная кіслатой, расолам і іншымі адкладамі, вельмі адчувальная да кропкавай карозіі.
Шчылінная карозія. У большасці выпадкаў аператар можа лёгка ідэнтыфікаваць пітынговую карозію. Аднак шчылінную карозію няпроста выявіць і яна ўяўляе вялікую небяспеку для аператараў і персаналу. Звычайна яна ўзнікае на трубах, якія маюць цесныя прасторы паміж навакольнымі матэрыяламі, напрыклад, трубы, якія ўтрымліваюцца на месцы заціскамі, або трубы, шчыльна ўсталяваныя побач. Калі расол прасочваецца ў шчыліну, хімічна агрэсіўны падкіслены хларыд жалеза (FeCl3 ) раствор утвараецца ў вобласці з цягам часу і выклікае паскораную шчылінную карозію (малюнак 2). Паколькі шчыліны самі па сабе павялічваюць рызыку карозіі, шчылінная карозія можа адбывацца пры тэмпературах, значна ніжэйшых, чым кропкавая карозія.
Малюнак 2 – Шчылінная карозія можа развіцца паміж трубой і апорай трубы (уверсе), а таксама калі труба ўстаноўлена блізка да іншых паверхняў (унізе) з-за ўтварэння ў шчыліне хімічна агрэсіўнага падкісленага раствора хларыду жалеза.
Шчылінная карозія звычайна імітуе кропкавую карозію спачатку ў шчыліне, якая ўтварылася паміж адрэзкам трубы і апорным заціскам трубы. Аднак з-за павелічэння канцэнтрацыі Fe++ у вадкасці ў разломе першапачатковы кратэр становіцца ўсё больш і больш, пакуль не пакрые ўвесь разлом. У канчатковым выніку шчылінная карозія можа перфараваць трубу.
Шчыльныя расколіны ўяўляюць сабой найбольшую небяспеку карозіі. Такім чынам, заціскі для труб, якія ахопліваюць большую частку акружнасці трубы, як правіла, уяўляюць большую рызыку, чым адкрытыя заціскі, якія мінімізуюць паверхню кантакту паміж трубой і заціскам. Тэхнікі па тэхнічным абслугоўванні могуць дапамагчы знізіць верагоднасць пашкоджання або збою шчыліннай карозіі, рэгулярна адкрываючы заціскі і правяраючы паверхню трубы на наяўнасць карозіі.
Точкавую і шчылінную карозію лепш за ўсё можна прадухіліць, выбраўшы правільны металічны сплаў для прымянення. Спецыфікатары павінны праявіць належную абачлівасць, каб выбраць аптымальны матэрыял трубаправодаў, каб мінімізаваць рызыку карозіі ў залежнасці ад працоўнага асяроддзя, умоў працэсу і іншых зменных.
Каб дапамагчы спецыфікатарам аптымізаваць выбар матэрыялу, яны могуць параўнаць значэнні PREN металаў, каб вызначыць іх устойлівасць да лакальнай карозіі.PREN можна вылічыць з хімічнага складу сплаву, уключаючы ўтрыманне хрому (Cr), малібдэна (Mo) і азоту (N), наступным чынам:
PREN павялічваецца з утрыманнем каразійна-ўстойлівых элементаў хрому, малібдэна і азоту ў сплаве. Узаемасувязь PREN заснавана на крытычнай кропкавай тэмпературы (CPT) – самай нізкай тэмпературы, пры якой назіраецца кропкавая карозія – для розных нержавеючых сталей у залежнасці ад хімічнага складу. Па сутнасці, PREN прапарцыянальны CPT. Такім чынам, больш высокія значэнні PREN паказваюць на больш высокую ўстойлівасць да кропкавай кропкі. Невялікае павелічэнне PREN з'яўляецца толькі эквівалентна невялікаму павелічэнню CPT у параўнанні са сплавам, у той час як вялікае павелічэнне PREN паказвае на больш значнае паляпшэнне прадукцыйнасці пры значна больш высокім CPT.
Табліца 1 параўноўвае значэнні PREN для розных сплаваў, якія звычайна выкарыстоўваюцца ў марскіх нафтавых і газавых прымяненнях. Гэта паказвае, як спецыфікацыі могуць значна палепшыць каразійную ўстойлівасць пры выбары больш высокага класа сплаву для труб. PREN павялічваецца толькі нязначна пры пераходзе з нержавеючай сталі 316 на 317. Для значнага павышэння прадукцыйнасці ідэальна выкарыстоўваць супераўстэнітную нержавеючую сталь 6 Mo або супердуплексную нержавеючую сталь 2507.
Больш высокія канцэнтрацыі нікеля (Ni) у нержавеючай сталі таксама павышаюць каразійную ўстойлівасць. Аднак утрыманне нікеля ў нержавеючай сталі не з'яўляецца часткай раўнання PREN. У любым выпадку часта бывае выгадна ўказваць нержавеючую сталь з больш высокай канцэнтрацыяй нікеля, паколькі гэты элемент дапамагае паўторна пасіваваць паверхні, на якіх выяўляюцца прыкметы лакальнай карозіі. Нікель стабілізуе аўстэніт і прадухіляе адукацыю мартэнсіту пры выгібе або халоднай выцяжцы. 1/8 цвёрдая труба. Мартэнсіт - гэта непажаданая крышталічная фаза ў металах, якая зніжае ўстойлівасць нержавеючай сталі да лакальнай карозіі, а таксама да расколінаў пад напругай, выкліканых хларыдамі. Больш высокае ўтрыманне нікеля не менш за 12 % у 316/316L таксама пажадана для прымянення, звязанага з газападобным вадародам пад высокім ціскам. Мінімальная канцэнтрацыя нікеля, неабходная для нержавеючай сталі 316/316L у стандартнай спецыфікацыі ASTM складае 10%.
Лакалізаваная карозія можа адбыцца дзе заўгодна на трубах, якія выкарыстоўваюцца ў марскіх умовах. Аднак кропкавая карозія часцей узнікае ў раёнах, якія ўжо забруджаныя, у той час як шчылінная карозія часцей узнікае ў месцах з вузкімі прамежкамі паміж трубой і мантажным абсталяваннем. Выкарыстоўваючы ў якасці асновы PREN, спецыфікатар можа выбраць лепшы сплаў для труб, каб мінімізаваць рызыку любой лакалізаванай карозіі.
Аднак майце на ўвазе, што ёсць і іншыя зменныя, якія могуць уплываць на рызыку карозіі. Напрыклад, тэмпература ўплывае на ўстойлівасць нержавеючай сталі да кропкавай кропкавай паразы. Для гарачага марскога клімату варта сур'ёзна разгледзець трубы з малібдэнавай супераўстэнітнай сталі 6 або супердуплекснай нержавеючай сталі 2507, таму што гэтыя матэрыялы валодаюць выдатнай устойлівасцю да лакалізаванай карозіі і хларыднага расколіны. Для больш прахалоднага клімату можа быць дастаткова трубы 316/316L, асабліва калі ў мінулым было ўстаноўлена паспяховае выкарыстанне.
Уладальнікі марскіх платформ і аператары таксама могуць прыняць меры, каб мінімізаваць рызыку карозіі пасля ўстаноўкі труб. Яны павінны падтрымліваць трубы ў чысціні і рэгулярна прамываць прэснай вадой, каб знізіць рызыку кропкавай карозіі. Ім таксама трэба, каб спецыялісты па тэхнічным абслугоўванні адкрывалі заціскі труб падчас планавых праверак на наяўнасць шчыліннай карозіі.
Выконваючы крокі, апісаныя вышэй, уладальнікі і аператары платформы могуць знізіць рызыку карозіі труб і звязаных з імі ўцечак у марскім асяроддзі, павысіць бяспеку і эфектыўнасць, адначасова знізіўшы верагоднасць страты прадукту або выкіду лятучых выкідаў.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Journal of Petroleum Technology - галоўны часопіс Таварыства інжынераў-нафтавікоў, які змяшчае аўтарытэтныя зводкі і артыкулы аб дасягненнях у галіне разведкі і здабычы тэхналогій, праблемах нафтавай і газавай прамысловасці, а таксама навіны аб SPE і яе членах.