Huolimatta ruostumattomien teräsputkien luontaisesta korroosionkestävyydestä, meriympäristöön asennetut ruostumattomasta teräksestä valmistetut putket altistuvat erilaisille korroosiolle odotetun käyttöikänsä aikana. Tämä korroosio voi johtaa hajapäästöihin, tuotehävikkiin ja mahdollisiin riskeihin. Offshore-alustan omistajat ja käyttäjät voivat vähentää korroosion riskiä määrittämällä vahvempia putkimateriaaleja, kemiallisia putkimateriaaleja, jotka tarjoavat paremman korroosionkestävyyden. e linjat sekä prosessiinstrumentit ja anturilaitteet varmistamaan, että korroosio ei uhkaa asennettujen putkien eheyttä ja vaarantaa turvallisuuden.
Paikallista korroosiota voi esiintyä monissa alustoissa, aluksissa, laivoissa ja offshore-asennuksissa olevissa putkissa. Tämä korroosio voi olla piste- tai rakokorroosiota, joista kumpi tahansa voi syövyttää putken seinämää ja aiheuttaa nesteen vapautumista.
Korroosion riski on suurempi, kun sovelluksen käyttölämpötila nousee. Lämpö voi nopeuttaa putken suojaavan ulomman passiivisen oksidikalvon tuhoutumista ja edistää siten pistekorroosion muodostumista.
Valitettavasti paikallinen piste- ja rakokorroosio voi olla vaikea havaita, minkä vuoksi tämän tyyppistä korroosiota on vaikeampi tunnistaa, ennustaa ja suunnitella. Nämä riskit huomioon ottaen alustan omistajien, käyttäjien ja valtuutettujen tulee olla varovaisia ​​valitessaan parasta putkistomateriaalia käyttötarkoitukseensa. Materiaalin valinta on heidän ensimmäinen puolustuslinjansa korroosionkestävyyttä vastaan, joten sen saaminen oikein on tärkeää. Onneksi he voivat valita erittäin yksinkertaisen korroosion eston avulla. Vastaava numero (PREN). Mitä korkeampi metallin PREN-arvo on, sitä parempi on sen kestävyys paikallista korroosiota vastaan.
Tässä artikkelissa tarkastellaan, kuinka tunnistaa piste- ja rakokorroosio ja kuinka optimoida putkimateriaalin valinta offshore-öljy- ja kaasusovelluksiin materiaalin PREN-arvon perusteella.
Paikallista korroosiota esiintyy pienillä alueilla verrattuna yleiseen korroosioon, joka on tasaisempaa metallipinnalla. Piste- ja rakokorroosiota alkaa muodostua 316 ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin putkiin, kun metallin ulompi kromirikas passiivinen oksidikalvo repeytyy altistuessaan syövyttäville nesteille, mukaan lukien suolavesi. pintaan, lisää tämän passivointikalvon hajoamismahdollisuuksia.
pistekorroosiota syntyy, kun passivointikalvo hajoaa putken pituudelta, jolloin putken pintaan muodostuu pieniä onteloita tai kuoppia. Tällaiset kuopat kasvavat todennäköisesti sähkökemiallisten reaktioiden tapahtuessa, jolloin metallissa oleva rauta liukenee kaivon pohjalla olevaan liuokseen. Liuennut rauta diffundoituu sitten kohti kuopan yläosaa, jolloin muodostuu syvempiä rautahappoja tai kemiallisia reaktioita. kiihtyy, korroosio voimistuu ja voi johtaa putken seinämän reikiintymiseen ja vuotoihin.
Putket ovat alttiimpia pistekorroosiolle, kun sen ulkopinta on kontaminoitunut (kuva 1). Esimerkiksi hitsaus- ja hiontatoimista aiheutuva kontaminaatio voi vaurioittaa putken passivoivaa oksidikerrosta, jolloin muodostuu ja kiihtyy pistekorroosiota. Sama pätee yksinkertaisesti putkien aiheuttaman saastumisen käsittelyyn. sama suojaa oksidikerrosta ja voi johtaa pistekorroosioon. Estä tämäntyyppinen saastuminen pitämällä putket puhtaina huuhtelemalla ne säännöllisesti makealla vedellä.
Kuva 1 – 316/316L ruostumaton teräsputki, joka on likaantunut hapolla, suolavedellä ja muilla kerrostumilla, on erittäin herkkä pistekorroosiolle.
rakokorroosio. Useimmissa tapauksissa käyttäjä voi tunnistaa pistekorroosion helposti. Rakokorroosiota ei kuitenkaan ole helppo havaita, ja se aiheuttaa suuremman riskin käyttäjille ja henkilökunnalle. Sitä esiintyy yleensä putkissa, joissa on tiukat tilat ympäröivien materiaalien välillä, kuten putkissa, jotka pidetään paikallaan pidikkeillä tai putkilla, jotka on asennettu tiukasti vierekkäin. Kun suolaliuosta tihkuu kemiallisesti happopitoinen C3. ) liuosta muodostuu alueelle ajan myötä ja aiheuttaa kiihtyvää rakokorroosiota (kuva 2). Koska rakot itsessään lisäävät korroosion riskiä, ​​rakokorroosiota voi tapahtua paljon pistekorroosiota alhaisemmissa lämpötiloissa.
Kuva 2 – Rakokorroosiota saattaa kehittyä putken ja putken kannakkeen väliin (ylhäällä) ja kun putki asennetaan lähelle muita pintoja (alhaalla), koska rakoon muodostuu kemiallisesti aggressiivista happamaa rautakloridiliuosta.
Rakokorroosio simuloi yleensä pistekorroosiota ensin putken pituuden ja putken tukipidikkeen väliin muodostuvassa rakossa. Kuitenkin rakossa olevan nesteen Fe++-pitoisuuden lisääntymisen vuoksi alkukraatteri kasvaa ja laajenee, kunnes se peittää koko murtuman. Lopulta rakokorroosio voi rei'ittää putken.
Tiukat halkeamat ovat suurin korroosioriski. Siksi putken kiinnittimet, jotka kiertyvät suurimman osan putken kehän ympäriltä, ​​aiheuttavat yleensä suuremman riskin kuin avoimet puristimet, jotka minimoivat putken ja puristimen välisen kosketuspinnan. Huoltoteknikot voivat auttaa vähentämään vaurioita tai vikoja aiheuttavan rakokorroosion todennäköisyyttä avaamalla säännöllisesti putken korroosiopintoja ja korroosiota.
Piste- ja rakokorroosio voidaan ehkäistä parhaiten valitsemalla sovellukseen sopiva metalliseos. Määrittäjien tulee valita optimaalinen putkimateriaali, jotta korroosioriski voidaan minimoida käyttöympäristön, prosessiolosuhteiden ja muiden muuttujien perusteella.
Auttaakseen määrittäjiä optimoimaan materiaalin valinnan, he voivat vertailla metallien PREN-arvoja määrittääkseen niiden kestävyyden paikallista korroosiota vastaan. PREN voidaan laskea seoksen kemiallisesta koostumuksesta, mukaan lukien sen kromi- (Cr), molybdeeni (Mo) ja typpi (N) -pitoisuus seuraavasti:
PREN kasvaa seoksen korroosionkestävien elementtien kromin, molybdeenin ja typen pitoisuuden myötä. PREN-suhde perustuu eri ruostumattomien terästen kriittiseen pistelämpötilaan (CPT) - alhaisimpaan lämpötilaan, jossa pistekorroosiota havaitaan - suhteessa kemialliseen koostumukseen. Pohjimmiltaan PREN on verrannollinen PRENA-ekvivalenttiarvoon vain korkeampi. pieni lisäys CPT:ssä verrattuna metalliseokseen, kun taas suuri PREN:n lisäys osoittaa merkittävämpää suorituskyvyn parannusta huomattavasti korkeammalla CPT:llä.
Taulukossa 1 verrataan eri offshore-öljy- ja kaasusovelluksissa yleisesti käytettyjen metalliseosten PREN-arvoja.Se osoittaa, kuinka spesifikaatiot voivat parantaa merkittävästi korroosionkestävyyttä valitsemalla korkealaatuisemman putkiseoksen.PREN kasvaa vain hieman, kun vaihdetaan ruostumattomasta teräksestä 316 teräkseen 317. Suorituskyvyn merkittävää parantamista varten käytetään 6 Mo superausteniittista ruostumatonta terästä tai ihanteellisesti ruostumatonta 2507-terästä.
Ruostumattoman teräksen korkeammat nikkelipitoisuudet (Ni) parantavat myös korroosionkestävyyttä. Ruostumattoman teräksen nikkelipitoisuus ei kuitenkaan ole osa PREN-yhtälöä. Joka tapauksessa on usein hyödyllistä määrittää ruostumattomia teräksiä, joissa on korkeampi nikkelipitoisuus, koska tämä elementti auttaa passivoimaan uudelleen pinnat, joissa on merkkejä kylmästabiloitumisesta, kun paikallinen korroosio- tai nusten-bensisteniitin muodostuminen korroosio- tai nsistenstensiittiin muodostuu. 1/8 kova putki.Martensiitti on metallien ei-toivottu kiteinen faasi, joka vähentää ruostumattoman teräksen kestävyyttä paikallista korroosiota vastaan ​​sekä kloridin aiheuttamaa jännityshalkeilua. Korkeampi nikkelipitoisuus, vähintään 12 % 316/316L:ssä, on myös toivottavaa sovelluksissa, joissa käytetään korkeapaineista kaasumaista vetyä. osuus on 10 %.
Paikallista korroosiota voi esiintyä missä tahansa meriympäristössä käytettävissä putkissa. Pistekorroosiota esiintyy kuitenkin todennäköisemmin alueilla, jotka ovat jo saastuneita, kun taas rakokorroosiota esiintyy todennäköisemmin alueilla, joissa putken ja kiinnityslaitteiston välissä on kapeat rakot. PREN-menetelmän perusteella määrittelijä voi valita parhaan paikallisen putken korroosioriskin minimoimiseksi.
Muista kuitenkin, että on muitakin muuttujia, jotka voivat vaikuttaa korroosioriskiin. Esimerkiksi lämpötila vaikuttaa ruostumattoman teräksen pistesyöpymiskestävyyteen.Kuumassa meri-ilmastossa 6 molybdeeni superausteniittista tai 2507 super duplex ruostumatonta teräsputkea tulee harkita vakavasti, koska näillä materiaaleilla on erinomainen paikallisen korroosionkestävyys ja putken käyttöhistoria on riittävän hyvä, jos viileämmässä ilmastossa / 6 voi olla riittävän hyvä 3. on perustettu.
Offshore-lavan omistajat ja käyttäjät voivat myös ryhtyä toimenpiteisiin korroosioriskin minimoimiseksi letkun asennuksen jälkeen. Heidän tulee pitää putket puhtaina ja huuhdella säännöllisesti makealla vedellä pistekorroosion riskin vähentämiseksi. Heidän tulee myös pyytää huoltoteknikoita avaamaan letkunkiristimet rutiinitarkastuksissa, jotta he etsivät rakokorroosiota.
Yllä kuvattujen vaiheiden mukaisesti alustan omistajat ja käyttäjät voivat vähentää putkien korroosion ja siihen liittyvien vuotojen riskiä meriympäristössä, parantaa turvallisuutta ja tehokkuutta ja vähentää samalla tuotteen häviämisen tai hajapäästöjen mahdollisuutta.
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 on Petroleum Engineersin lippulaivalehti, joka tarjoaa arvovaltaisia ​​tiedotteita ja ominaisuuksia etsintä- ja tuotantoteknologian edistymisestä, öljy- ja kaasuteollisuuden ongelmista sekä uutisia SPE:stä ja sen jäsenistä.