På trods af rustfri stålrørs iboende korrosionsbestandighed, oplever rustfri stålrør, der er installeret i marine miljøer, forskellige typer korrosion i løbet af deres forventede levetid. Denne korrosion kan føre til flygtige emissioner, produkttab og potentielle risici. Offshore platformsejere og -operatører kan reducere risikoen for korrosion ved at specificere stærkere rørmaterialer, der skal forblive bedre modstandsdygtighed over for korrosion og impulser, når de skal forblive bedre modstandsdygtighed over for korrosion i hydraulik og impulser. e-linjer og procesinstrumentering og sensorudstyr for at sikre, at korrosion ikke truer integriteten af ​​installerede rør og kompromitterer sikkerheden.
Lokaliseret korrosion kan findes på mange platforme, skibe, skibe og rør i offshore-installationer. Denne korrosion kan være i form af grubetæring eller sprækkekorrosion, som begge kan erodere rørvæggen og forårsage væskeudslip.
Risikoen for korrosion er større, når applikationens driftstemperatur stiger. Varme kan fremskynde ødelæggelsen af ​​den beskyttende ydre passive oxidfilm af røret og derved fremme dannelsen af ​​grubetæring.
Desværre kan lokaliseret grubetæring og sprækkekorrosion være vanskelig at opdage, hvilket gør disse typer af korrosion sværere at identificere, forudsige og designe for. På grund af disse risici bør platformsejere, operatører og designerede udvise forsigtighed, når de vælger det bedste rørmateriale til deres anvendelse. Materialevalg er deres første forsvarslinje mod korrosion, så at få det rigtigt er meget vigtigt, men de kan vælge en meget enkel lokal korrosionsforanstaltning. Istance Equivalent Number (PREN). Jo højere PREN-værdien af ​​et metal, desto højere modstandsdygtighed over for lokal korrosion.
Denne artikel vil gennemgå, hvordan man identificerer grubetæring og sprækkekorrosion, og hvordan man optimerer valg af rørmateriale til offshore olie- og gasapplikationer baseret på materialets PREN-værdi.
Lokaliseret korrosion forekommer i små områder sammenlignet med generel korrosion, som er mere ensartet på metaloverfladen. Grub- og sprækkekorrosion begynder at dannes på 316 rustfri stålrør, når metallets ydre kromrige passive oxidfilm brister på grund af eksponering for korrosive væsker, herunder saltvand. for nedbrydning af denne passiveringsfilm.
grubetæring opstår, når passiveringsfilmen på en rørlængde ødelægges og danner små hulrum eller gruber på overfladen af ​​røret. Sådanne gruber vil sandsynligvis vokse, efterhånden som elektrokemiske reaktioner finder sted, hvilket får jernet i metallet til at opløses i opløsningen i bunden af ​​brønden. Det opløste jern vil derefter diffundere mod toppen af ​​jerngraven eller oxidere for at danne oxider mod toppen af ​​jernet. iske reaktioner accelererer, korrosion forstærkes og kan føre til perforering af rørvæggen og føre til utætheder.
Rør er mere modtagelige for grubetæring, når dens ydre overflade er forurenet (Figur 1). For eksempel kan forurening fra svejse- og slibeoperationer beskadige rørets passiverende oxidlag og derved danne og fremskynde grubetæring. Det samme gælder blot for at håndtere forurening fra rør. Derudover beskytter saltvandet, som danner saltlage, dråber, som danner våd og porstal. oxidlaget og kan føre til grubetæring. For at forhindre disse typer forurening skal du holde dine rør rene ved regelmæssigt at skylle dem med ferskvand.
Figur 1 – 316/316L rustfrit stålrør forurenet med syre, saltlage og andre aflejringer er meget modtagelige for grubetæring.
spaltekorrosion.I de fleste tilfælde kan grubetæring let identificeres af operatøren. Spaltekorrosion er dog ikke let at opdage og udgør en større risiko for operatører og personale. Det forekommer normalt på rør, der har snævre mellemrum mellem de omgivende materialer, såsom rør, der holdes på plads med clips eller rør, der er tæt installeret i side ved side af syreholdigt kemikalie. (FeCl3)-opløsning dannes i området over tid og forårsager accelereret sprækkekorrosion (figur 2). Fordi sprækker i sig selv øger risikoen for korrosion, kan sprækkekorrosion forekomme ved temperaturer meget lavere end grubetæring.
Figur 2 – Spaltekorrosion kan udvikle sig mellem røret og rørstøtten (øverst), og når røret er installeret tæt på andre overflader (nederst) på grund af dannelsen af ​​en kemisk aggressiv forsuret ferrichloridopløsning i spalten.
Spaltekorrosion simulerer sædvanligvis grubetæring først i sprækken, der dannes mellem en rørlængde og rørstøtteklemmen. Men på grund af den stigende Fe++ koncentration i væsken i bruddet, bliver det indledende krater større og større, indtil det dækker hele bruddet. I sidste ende kan spaltekorrosion perforere røret.
Tætte revner er den største risiko for korrosion. Derfor har rørklemmer, der vikler sig rundt om det meste af rørets omkreds, en tendens til at udgøre en større risiko end åbne klemmer, som minimerer kontaktfladen mellem røret og klemmen. Vedligeholdelsesteknikere kan hjælpe med at reducere sandsynligheden for, at spaltekorrosion forårsager beskadigelse eller svigt af røret ved regelmæssig åbning af røret og beskadigelse af røret.
Pitting og sprækkekorrosion kan bedst forebygges ved at vælge den rigtige metallegering til applikationen. Specifikatorer bør udvise rettidig omhu for at vælge det optimale rørmateriale for at minimere risikoen for korrosion baseret på driftsmiljøet, procesforholdene og andre variabler.
For at hjælpe specifikatorer med at optimere materialevalg kan de sammenligne metallers PREN-værdier for at bestemme deres modstandsdygtighed over for lokal korrosion. PREN kan beregnes ud fra legeringens kemiske sammensætning, herunder dens indhold af chrom (Cr), molybdæn (Mo) og nitrogen (N), som følger:
PREN stiger med indholdet af de korrosionsbestandige grundstoffer krom, molybdæn og nitrogen i legeringen. PREN-forholdet er baseret på den kritiske grubetæring (CPT) – den laveste temperatur, ved hvilken grubetæring observeres – for forskellige rustfrie stål i forhold til den kemiske sammensætning. I bund og grund er PREN proportional med PRENA-modstanden, er den lille stigning i forhold til CPT. kun svarende til en lille stigning i CPT i forhold til legeringen, hvorimod en stor stigning i PREN indikerer en væsentlig forbedring af ydeevnen til en væsentlig højere CPT.
Tabel 1 sammenligner PREN-værdierne for forskellige legeringer, der almindeligvis anvendes i offshore olie- og gasapplikationer. Den viser, hvordan specifikationen markant kan forbedre korrosionsbestandigheden ved at vælge en rørlegering af højere kvalitet. PREN stiger kun en smule, når man skifter fra 316 til 317 rustfrit stål. For en betydelig ydelsesforøgelse er 6 Mo super austenitisk rustfrit stål eller ideelt brugt super austenitisk 2507 rustfrit stål.
Højere koncentrationer af nikkel (Ni) i rustfrit stål øger også korrosionsbestandigheden. Nikkelindholdet i rustfrit stål er dog ikke en del af PREN-ligningen. Under alle omstændigheder er det ofte fordelagtigt at specificere rustfrit stål med højere nikkelkoncentrationer, da dette element er med til at genpassivere overflader, der viser tegn på lokaliseret dannelse af bentenikkel eller austenikkel, når dannelsen af ​​bentenikkel eller austensitet forhindres, når koldtrækning eller austenikkeldannelse1. /8 hårdt rør.Martensit er en uønsket krystallinsk fase i metaller, der reducerer rustfrit ståls modstandsdygtighed over for lokal korrosion samt chlorid-induceret spændingsrevner. Et højere nikkelindhold på mindst 12% i 316/316L er også ønskeligt til applikationer, der involverer højtryksgasformigt stål i 316/316L standard, der kræves for 361 nikkel specifik brint-standard for 361 nikkel. 10 %.
Lokaliseret korrosion kan forekomme hvor som helst på rør, der bruges i marine miljøer. Der er dog større sandsynlighed for, at grubetæring forekommer i områder, der allerede er forurenede, mens sprækkekorrosion er mere tilbøjelige til at forekomme i områder med snævre mellemrum mellem røret og monteringsbeslag. Ved at bruge PREN som grundlag kan specifikatoren vælge den bedste lokale rørlegering af enhver art for at minimere risikoen for minimeret rørkorrosion.
Men husk på, at der er andre variabler, der kan påvirke korrosionsrisikoen. Temperaturen påvirker f.eks. rustfrit ståls grubebestandighed. For varmt havklima bør 6 molybdæn super austenitic eller 2507 super duplex rustfrit stålrør overvejes seriøst, fordi disse materialer har fremragende modstandsdygtighed over for lokal korrosion og kloridspændingsrevner, hvis der har været tilstrækkeligt med et køligt klima,316 har været brugt i et køligt klima,3. etableret.
Offshore platformejere og -operatører kan også tage skridt til at minimere risikoen for korrosion, efter at slangen er installeret. De bør holde rørene rene og skylle med ferskvand regelmæssigt for at reducere risikoen for grubetæring. De bør også have vedligeholdelsesteknikere til at åbne rørklemmer under rutineinspektioner for at se efter tilstedeværelsen af ​​spaltekorrosion.
Ved at følge de trin, der er skitseret ovenfor, kan platformsejere og -operatører reducere risikoen for rørkorrosion og relaterede lækager i havmiljøer, forbedre sikkerheden og effektiviteten, samtidig med at risikoen for produkttab eller frigivelse af flygtige emissioner reduceres.
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 er flagskibsmagasinet for Society of Petroleum Engineers, der giver autoritative briefer og indslag om fremskridt inden for efterforsknings- og produktionsteknologi, olie- og gasindustrispørgsmål og nyheder om SPE og dets medlemmer.