Uprkos inherentnoj otpornosti na koroziju cijevi od nehrđajućeg čelika, cijevi od nehrđajućeg čelika instalirane u morskom okruženju su podložne različitim vrstama korozije tokom svog očekivanog vijeka trajanja. Ova korozija može dovesti do fugitivnih emisija, gubitka proizvoda i potencijalnih rizika. Vlasnici i operateri platformi na moru mogu smanjiti rizik od korozije specificirajući jače otporne materijale cijevi, koji moraju osigurati bolju otpornost na kemikalije. , hidraulične i impulsne vodove, te procesnu instrumentaciju i senzorsku opremu kako bi se osiguralo da korozija ne ugrožava integritet instaliranih cjevovoda i ugrožava sigurnost.
Lokalizirana korozija se može naći na mnogim platformama, plovilima, brodovima i cjevovodima u instalacijama na moru. Ova korozija može biti u obliku korozije udubljenja ili pukotine, od kojih bilo koje može erodirati zid cijevi i uzrokovati oslobađanje tekućine.
Rizik od korozije je veći kada se radna temperatura aplikacije poveća. Toplota može ubrzati uništavanje zaštitnog vanjskog pasivnog oksidnog filma cijevi, čime se potiče stvaranje korozije udubljenja.
Nažalost, lokaliziranu koroziju udubljenja i pukotina može biti teško otkriti, zbog čega je ove vrste korozije teže identificirati, predvidjeti i dizajnirati. S obzirom na ove rizike, vlasnici platformi, operateri i projektanti trebali bi biti oprezni pri odabiru najboljeg materijala za cijevi za njihovu primjenu. Odabir materijala je njihova prva linija odbrane od korozije, tako da je vrlo važno pravilno odabrati otpornost na koroziju. Ekvivalentni broj otpornosti (PREN). Što je veća PREN vrijednost metala, veća je njegova otpornost na lokaliziranu koroziju.
Ovaj članak će razmotriti kako identificirati koroziju udubljenja i pukotina i kako optimizirati odabir materijala za cijevi za primjenu nafte i plina na moru na osnovu PREN vrijednosti materijala.
Lokalizirana korozija se javlja u malim područjima u usporedbi s općom korozijom, koja je ravnomjernija na površini metala. Korozija udubljenja i pukotina počinje se formirati na cijevima od nehrđajućeg čelika 316 kada vanjski sloj pasivnog oksida bogatog hromom pukne zbog izlaganja korozivnim tekućinama, uključujući slanu vodu. Površinom, povećavaju potencijal za degradaciju ovog pasivacionog filma.
rupičasta korozija nastaje kada se pasivacijski film na dužini cijevi uništi, formirajući male šupljine ili udubine na površini cijevi. Takve jame će vjerovatno rasti kako se odvijaju elektrohemijske reakcije, uzrokujući da se željezo u metalu otopi u otopini na dnu jame. Otopljeno željezo će se difuzirati prema vrhu oksida i formirati oksid na vrhu. jama se produbljuje, elektrohemijske reakcije se ubrzavaju, korozija se intenzivira i može dovesti do perforacije stijenke cijevi i curenja.
Cijevi su podložnije pitting koroziji kada je njihova vanjska površina kontaminirana (slika 1). Na primjer, kontaminacija od operacija zavarivanja i brušenja može oštetiti pasivizirajući oksidni sloj cijevi, čime se formira i ubrzava pitting korozija. Isto vrijedi i za jednostavno rješavanje kontaminacije iz cijevi. štiti oksidni sloj i može dovesti do korozije u obliku točaka. Da biste spriječili ove vrste kontaminacije, održavajte svoje cijevi čistima tako što ćete ih redovito ispirati svježom vodom.
Slika 1 – Cijev od nehrđajućeg čelika 316/316L kontaminirana kiselinom, slanom otopinom i drugim naslagama vrlo je podložna pitting koroziji.
korozija u pukotinama. Operater u većini slučajeva može lako prepoznati udubljenje. Međutim, koroziju u pukotinama nije lako otkriti i predstavlja veći rizik za operatere i osoblje. Obično se javlja na cijevima koje imaju uske razmake između okolnih materijala, kao što su cijevi koje se drže na mjestu pomoću obujmica ili cijevi koje su čvrsto postavljene jedna pored druge. s u području s vremenom i uzrokuje ubrzavanje korozije u pukotinama (Slika 2). Budući da pukotine same po sebi povećavaju rizik od korozije, korozija u pukotinama može nastati na temperaturama mnogo nižim od pitting korozije.
Slika 2 – Korozija pukotina može se razviti između cijevi i nosača cijevi (gore) i kada je cijev postavljena blizu drugih površina (dolje) zbog stvaranja kemijski agresivne zakiseljene otopine željeznog klorida u pukotinu.
Korozija na pukotini obično simulira koroziju udubljenja koja se prvo simulira u pukotini formiranoj između dužine cijevi i kopče za potporu cijevi. Međutim, zbog povećanja koncentracije Fe++ u tekućini unutar pukotine, početni krater postaje sve veći i veći dok ne pokrije cijeli lom. Na kraju krajeva, korozija pukotina može perforirati cijev.
Čvrste pukotine su najveći rizik od korozije. Stoga, cijevne stezaljke koje se omotaju oko većeg dijela obima cijevi imaju tendenciju da predstavljaju veći rizik od otvorenih stezaljki, koje minimiziraju kontaktnu površinu između cijevi i obujmice. Tehničari za održavanje mogu pomoći u smanjenju vjerojatnosti korozije u pukotini koja uzrokuje oštećenje ili kvar na površini cijevi tako što redovito pregledava površinu za koroziju.
Korozija udubljenja i pukotina se najbolje može spriječiti odabirom prave metalne legure za primjenu. Specifikatori bi trebali položiti dužnu pažnju kako bi odabrali optimalni materijal za cijevi kako bi se smanjio rizik od korozije na osnovu radnog okruženja, uslova procesa i drugih varijabli.
Kako bi pomogli specifikacijama da optimiziraju odabir materijala, oni mogu uporediti PREN vrijednosti metala kako bi odredili njihovu otpornost na lokaliziranu koroziju. PREN se može izračunati iz kemijskog sastava legure, uključujući njen sadržaj hroma (Cr), molibdena (Mo) i dušika (N), kako slijedi:
PREN raste sa sadržajem elemenata otpornih na koroziju hroma, molibdena i azota u leguri. PREN odnos se zasniva na kritičnoj temperaturi pitinga (CPT) – najnižoj temperaturi na kojoj se primećuje korozija – za različite nerđajuće čelike u odnosu na hemijski sastav. samo ekvivalentno malom povećanju CPT-a u poređenju sa legurom, dok veliko povećanje PREN-a ukazuje na značajno poboljšanje performansi do značajno većeg CPT-a.
Tabela 1 uspoređuje PREN vrijednosti različitih legura koje se obično koriste u primjenama nafte i plina na moru. Pokazuje kako specifikacija može značajno poboljšati otpornost na koroziju odabirom legure cijevi višeg kvaliteta. PREN se samo neznatno povećava kada se prelazi sa 316 na 317 nehrđajući čelik. Za značajno povećanje performansi, 6 Mo super austenit 2 nehrđajući čelik je idealan super austenitni nehrđajući čelik507.
Veće koncentracije nikla (Ni) u nehrđajućem čeliku također povećavaju otpornost na koroziju. Međutim, sadržaj nikla u nehrđajućem čeliku nije dio PREN jednadžbe. U svakom slučaju, često je korisno specificirati nehrđajuće čelike s većom koncentracijom nikla, jer ovaj element pomaže u ponovnoj pasivizaciji površina koje pokazuju znakove hladnog uvlačenja nikla kada se formiraju znakovi hladnog izvlačenja nikla. 1/8 tvrda cijev.Martenzit je neželjena kristalna faza u metalima koja smanjuje otpornost nehrđajućeg čelika na lokaliziranu koroziju, kao i na pucanje izazvano hloridima. Veći sadržaj nikla od najmanje 12% u 316/316L je također poželjan za primjene koje uključuju visokotlačnu koncentraciju plinovitog 316L čelika za specifičnu koncentraciju bezvodnog 316 vodonika. iznosi 10%.
Lokalizirana korozija se može pojaviti bilo gdje na cijevima koje se koriste u morskom okruženju. Međutim, veća je vjerovatnoća da će se korozija udubljenja pojaviti u područjima koja su već kontaminirana, dok je korozija u pukotinama vjerojatnija u područjima s uskim prazninama između cijevi i montažnog hardvera. Koristeći PREN kao osnovu, specificator može odabrati najbolju leguru za cijev od korozije bilo koje vrste kako bi se smanjio rizik od korozije na minimum.
Međutim, imajte na umu da postoje i druge varijable koje mogu utjecati na rizik od korozije. Na primjer, temperatura utječe na otpornost nehrđajućeg čelika na udubljenje. Za vruću morsku klimu, 6 molibden super austenitna ili 2507 super duplex cijev od nehrđajućeg čelika treba ozbiljno razmotriti jer ovi materijali imaju odličnu otpornost na lokaliziranu koroziju i hloridnu otpornost na otpornost na koroziju i klorida, posebno ako cijev s hladnijim naprezanjem može biti dovoljno uspješna, 36 cijev od naprezanja36. upotreba je utvrđena.
Vlasnici i operateri platformi na moru također mogu poduzeti korake da minimiziraju rizik od korozije nakon postavljanja cijevi. Trebali bi održavati cijevi čistima i redovno ispirati svježom vodom kako bi smanjili rizik od korozije udubljenja. Također bi trebali imati tehničare za održavanje da otvaraju stezaljke cijevi tokom rutinskih pregleda kako bi potražili prisustvo korozije u pukotinama.
Prateći gore navedene korake, vlasnici platformi i operateri mogu smanjiti rizik od korozije cijevi i povezanih curenja u morskom okruženju, poboljšavajući sigurnost i učinkovitost, istovremeno smanjujući mogućnost gubitka proizvoda ili oslobađanja fugitivnih emisija.
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 je vodeći časopis Društva naftnih inženjera, koji pruža mjerodavne sažetke i priloge o napretku u tehnologiji istraživanja i proizvodnje, pitanjima industrije nafte i plina, te vijesti o SPE i njenim članovima.