Malgrat la resistència a la corrosió inherent de les canonades d'acer inoxidable, les canonades d'acer inoxidable instal·lades en entorns marins estan subjectes a diferents tipus de corrosió durant la seva vida esperada. Aquesta corrosió pot provocar emissions fugitives, pèrdua de productes i riscos potencials. Línies e, instrumentació de procés i equips de detecció per garantir que la corrosió no amenaci la integritat de les canonades instal·lades i comprometi la seguretat.
La corrosió localitzada es pot trobar a moltes plataformes, vaixells, vaixells i canonades en instal·lacions offshore. Aquesta corrosió pot ser en forma de corrosió per picats o esquerdes, qualsevol d'elles pot erosionar la paret de la canonada i provocar l'alliberament de fluids.
El risc de corrosió és més gran quan augmenta la temperatura de funcionament de l'aplicació. La calor pot accelerar la destrucció de la pel·lícula protectora d'òxid passiu exterior del tub, afavorint així la formació de corrosió per picadura.
Malauradament, la corrosió localitzada de picades i esquerdes pot ser difícil de detectar, cosa que fa que aquests tipus de corrosió siguin més difícils d'identificar, predir i dissenyar. Tenint en compte aquests riscos, els propietaris de plataformes, operadors i designats haurien de tenir precaució a l'hora de seleccionar el millor material de canonada per a la seva aplicació. La selecció de material és la seva primera línia de defensa contra la corrosió, per la qual cosa és important fer-ho bé. Nombre (PREN). Com més gran sigui el valor PREN d'un metall, més gran serà la seva resistència a la corrosió localitzada.
En aquest article es revisarà com identificar la corrosió per picats i esquerdes i com optimitzar la selecció de material de tubs per a aplicacions de petroli i gas a alta mar en funció del valor PREN del material.
La corrosió localitzada es produeix en àrees petites en comparació amb la corrosió general, que és més uniforme a la superfície metàl·lica. La corrosió per picadura i escletxa comença a formar-se a les canonades d'acer inoxidable 316 quan la pel·lícula d'òxid passiu rica en crom exterior del metall es trenca a causa de l'exposició a fluids corrosius, inclosa l'aigua salada. pel·lícula.
La corrosió per picadura es produeix quan es destrueix la pel·lícula de passivació d'un tros de canonada, formant petites cavitats o forats a la superfície de la canonada. És probable que aquestes fosses creixin a mesura que es produeixen reaccions electroquímiques, fent que el ferro del metall es dissolgui en la solució a la part inferior de la fossa. El ferro dissolt es difondrà cap a la part superior de la fossa i s'oxidarà i es tornarà a oxidar. accelerar, la corrosió s'intensifica i pot provocar la perforació de la paret de la canonada i provocar fuites.
Els tubs són més susceptibles a la corrosió per picadura quan la seva superfície exterior està contaminada (Figura 1). Per exemple, la contaminació de les operacions de soldadura i mòlta pot danyar la capa d'òxid de passivació de la canonada, formant i accelerant així la corrosió per picadura. El mateix passa amb simplement tractar la contaminació de les canonades. capa i pot provocar corrosió per picades. Per evitar aquest tipus de contaminació, mantingueu netes les canonades rentant-les regularment amb aigua dolça.
Figura 1 - La canonada d'acer inoxidable 316/316L contaminada amb àcid, salmorra i altres dipòsits és altament susceptible a la corrosió per picadura.
corrosió en escletxes. En la majoria dels casos, l'operador pot identificar fàcilment les picades. No obstant això, la corrosió en escletxes no és fàcil de detectar i suposa un risc més gran per als operadors i el personal. Normalment es produeix en canonades que tenen espais estrets entre els materials circumdants, com ara canonades subjectes amb clips o canonades ben instal·lades una al costat de l'altra. l'àrea al llarg del temps i provoca una corrosió accelerada de les esquerdes (figura 2). Com que les esquerdes augmenten el risc de corrosió, la corrosió de les esquerdes es pot produir a temperatures molt inferiors a la corrosió per picat.
Figura 2 - La corrosió de l'escletxa es pot desenvolupar entre la canonada i el suport de la canonada (superior) i quan la canonada s'instal·la a prop d'altres superfícies (inferior) a causa de la formació d'una solució de clorur fèrric acidificat químicament agressiu a l'escletxa.
La corrosió de l'escletxa sol simular la corrosió per perforació primer a l'escletxa formada entre una longitud de canonada i el clip de suport de la canonada. No obstant això, a causa de l'augment de la concentració de Fe++ en el fluid dins de la fractura, el cràter inicial es fa més gran i més gran fins que cobreix tota la fractura. En última instància, la corrosió de l'escletxa pot perforar la canonada.
Les esquerdes estancades són el major risc de corrosió. Per tant, les pinces de canonada que envolten la major part de la circumferència de la canonada tendeixen a presentar un risc més gran que les pinces obertes, que minimitzen la superfície de contacte entre la canonada i la pinça. Els tècnics de manteniment poden ajudar a reduir la probabilitat que la corrosió de les escletxes causin danys o fallades obrint regularment la superfície de la canonada i inspeccionant la corrosió de la canonada.
La corrosió per picats i esquerdes es pot prevenir millor escollint l'aliatge metàl·lic adequat per a l'aplicació. Els especificadors han d'exercir la diligència deguda per seleccionar el material de canonada òptim per minimitzar el risc de corrosió en funció de l'entorn operatiu, les condicions del procés i altres variables.
Per ajudar els especificadors a optimitzar la selecció de materials, poden comparar els valors PREN dels metalls per determinar la seva resistència a la corrosió localitzada. El PREN es pot calcular a partir de la composició química de l'aliatge, inclòs el seu contingut de crom (Cr), molibdè (Mo) i nitrogen (N), de la següent manera:
PREN augmenta amb el contingut d'elements resistents a la corrosió crom, molibdè i nitrogen de l'aliatge. La relació PREN es basa en la temperatura crítica de picat (CPT), la temperatura més baixa a la qual s'observa la corrosió per picat, per a diversos acers inoxidables en relació a la composició química. Essencialment, PREN és proporcional a CPT. augment del CPT en comparació amb l'aliatge, mentre que un gran augment del PREN indica una millora de rendiment més significativa per a un CPT significativament més alt.
La taula 1 compara els valors PREN de diversos aliatges que s'utilitzen habitualment en aplicacions de petroli i gas en alta mar. Mostra com l'especificació pot millorar significativament la resistència a la corrosió seleccionant un aliatge de canonada de grau superior. El PREN només augmenta lleugerament quan es passa d'acer inoxidable 316 a 317. Per a un augment significatiu del rendiment, l'acer inoxidable súper austenític de 6 Mo és ideal o s'utilitza súper dúplex2507 d'acer inoxidable.
Les concentracions més altes de níquel (Ni) a l'acer inoxidable també milloren la resistència a la corrosió. No obstant això, el contingut de níquel de l'acer inoxidable no forma part de l'equació PREN. En qualsevol cas, sovint és beneficiós especificar acers inoxidables amb concentracions més altes de níquel, ja que aquest element ajuda a tornar a passivar les superfícies que mostren signes de corrosió localitzada i prevenen la formació d'austenita/colsita i la formació d'austenita/col·lisita localitzada. La martensita és una fase cristal·lina no desitjada dels metalls que redueix la resistència de l'acer inoxidable a la corrosió localitzada, així com a l'esquerda per tensió induïda per clorur. També és desitjable un contingut de níquel d'almenys un 12% en 316/316L per a aplicacions que impliquen hidrogen gasós a alta pressió.
La corrosió localitzada es pot produir en qualsevol lloc de les canonades utilitzades en entorns marins. No obstant això, és més probable que la corrosió per picats es produeixi a les zones que ja estan contaminades, mentre que la corrosió per esquerdes és més probable que es produeixi en àrees amb espais estrets entre la canonada i el maquinari de muntatge. Utilitzant PREN com a base, l'especificador pot seleccionar el millor aliatge de canonades per minimitzar el risc de qualsevol tipus de corrosió localitzada.
Tanmateix, tingueu en compte que hi ha altres variables que poden afectar el risc de corrosió. Per exemple, la temperatura afecta la resistència a la picada de l'acer inoxidable. Per als climes marins càlids, s'ha de tenir en compte seriosament la canonada d'acer inoxidable súper austenític de molibdè 6 o súper dúplex 2507, ja que aquests materials tenen una excel·lent resistència a la corrosió localitzada i a l'esquerda de clorur.
Els propietaris i operadors de plataformes en alta mar també poden prendre mesures per minimitzar el risc de corrosió després d'instal·lar la canonada. Han de mantenir les canonades netes i rentar-les amb aigua dolça regularment per reduir el risc de corrosió per picadures. També haurien de fer que els tècnics de manteniment obrin les pinces dels tubs durant les inspeccions rutinàries per buscar la presència de corrosió per escletxes.
Seguint els passos esmentats anteriorment, els propietaris i operadors de la plataforma poden reduir el risc de corrosió de tubs i fuites relacionades en entorns marins, millorant la seguretat i l'eficiència, alhora que redueixen la possibilitat de pèrdua de producte o l'alliberament d'emissions fugitives.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
El Journal of Petroleum Technology és la revista insígnia de la Society of Petroleum Engineers, que ofereix resums i característiques autoritzades sobre els avenços en tecnologia d'exploració i producció, qüestions de la indústria del petroli i del gas i notícies sobre SPE i els seus membres.