A rozsdamentes acélcsövek korrózióállósága ellenére a tengeri környezetben telepített rozsdamentes acélcsövek különböző típusú korróziónak vannak kitéve várható élettartamuk során. Ez a korrózió diffúz kibocsátáshoz, termékvesztéshez és potenciális kockázatokhoz vezethet. Az offshore platformok tulajdonosai és üzemeltetői csökkenthetik a korrózió kockázatát, ha erősebb csőanyagokat határoznak meg, amelyeknél jobb kémiai impulzusállóságot kell biztosítaniuk, és jobb korrózióállóságot kell biztosítaniuk. e vezetékek, folyamatműszerek és érzékelő berendezések annak biztosítására, hogy a korrózió ne veszélyeztesse a telepített csővezetékek integritását és ne veszélyeztesse a biztonságot.
Lokalizált korrózió számos platformon, hajón, hajón és tengeri létesítményekben található csővezetéken található. Ez a korrózió lyukas vagy réskorrózió formájában jelentkezhet, amelyek bármelyike ​​erodálhatja a csőfalat és folyadékkibocsátást okozhat.
A korrózió veszélye nagyobb, ha az alkalmazás üzemi hőmérséklete növekszik. A hő felgyorsíthatja a cső külső passzív oxidfilmjének védőrétegének tönkremenetelét, ezáltal elősegítheti a lyukkorrózió kialakulását.
Sajnos a helyi lyuk- és réskorróziót nehéz lehet észlelni, ami megnehezíti az ilyen típusú korrózió azonosítását, előrejelzését és tervezését. E kockázatok miatt a platform tulajdonosainak, üzemeltetőinek és megbízottjainak körültekintően kell eljárniuk, amikor kiválasztják az alkalmazásukhoz legmegfelelőbb csőanyagot. Az anyagválasztás az első védelmi vonal a korrózió ellen, ezért fontos a helyes megoldás. ekvivalens szám (PREN). Minél magasabb egy fém PREN értéke, annál nagyobb a helyi korrózióval szembeni ellenállása.
Ez a cikk áttekinti, hogyan lehet azonosítani a lyuk- és réskorróziót, és hogyan lehet optimalizálni a csőanyag kiválasztását tengeri olaj- és gázipari alkalmazásokhoz az anyag PREN értéke alapján.
A lokális korrózió kis területeken fordul elő az általános korrózióhoz képest, amely egyenletesebb a fémfelületen. Pöttyös és réskorrózió 316 rozsdamentes acélcsövön kezd kialakulni, amikor a fém külső krómban gazdag passzív oxidfilmje megreped a korrozív folyadékoknak, köztük a sós víznek való kitettség következtében. Klórban gazdag szennyeződési környezet, tengeri és tengeri partvidék felületén, növeli ennek a passziváló filmnek a lebomlásának lehetőségét.
Gödrös korrózió akkor következik be, amikor a passzivációs film egy cső hosszán megsemmisül, kis üregeket vagy gödröket képezve a cső felületén. Az ilyen gödrök valószínűleg megnövekednek az elektrokémiai reakciók során, aminek következtében a fémben lévő vas feloldódik a gödör alján lévő oldatban. Az oldott vas ezután a gödör teteje felé diffundál, és elektrooxidálódik, és mélyreakciókat, vasoxidokat képez. felgyorsul, a korrózió felerősödik, és a csőfal perforációjához és szivárgáshoz vezethet.
A csövek érzékenyebbek a lyukkorrózióra, ha a külső felületük szennyezett (1. ábra). A hegesztési és csiszolási műveletekből származó szennyeződés például károsíthatja a cső passziváló oxidrétegét, ezáltal kialakulhat és felgyorsíthatja a lyukkorróziót. Ugyanez vonatkozik a csövek kristályos szennyeződésének egyszerű kezelésére is. ugyanaz az oxidréteg védelme érdekében, és lyukkorrózióhoz vezethet. Az ilyen típusú szennyeződések elkerülése érdekében tartsa tisztán a csöveket, rendszeresen öblítse le őket friss vízzel.
1. ábra – A savval, sóoldattal és egyéb lerakódásokkal szennyezett 316/316L rozsdamentes acélcső nagyon érzékeny a pontkorrózióra.
réskorrózió.A legtöbb esetben a lyukkorróziót könnyen azonosíthatja a kezelő.A réskorróziót azonban nem könnyű észlelni, és nagyobb kockázatot jelent a kezelőkre és a személyzetre.Általában olyan csöveken fordul elő, amelyeknél szűk hely van a környező anyagok között, például kapcsokkal rögzített csöveken vagy szorosan egymás mellé helyezett csöveken.Amikor sóoldat szivárog be a klórsavoldatba. ) oldat képződik a területen idővel, és felgyorsult réskorróziót okoz (2. ábra).Mivel a hasadékok önmagukban növelik a korrózió kockázatát, a réskorrózió a lyukkorróziónál jóval alacsonyabb hőmérsékleten is előfordulhat.
2. ábra – Részkorrózió alakulhat ki a cső és a csőtartó között (fent), valamint ha a csövet más felületekhez közel (alul) szerelik fel, mivel a résben kémiailag agresszív savanyított vas-klorid oldat képződik.
A réskorrózió általában a lyukkorróziót szimulálja először a csőszakasz és a csőtartó klip között kialakított résben. A törésen belüli folyadék növekvő Fe++-koncentrációja miatt azonban a kezdeti kráter egyre nagyobb lesz, amíg be nem fedi a teljes repedést. Végső soron a réskorrózió átlyukaszthatja a csövet.
A feszes repedések jelentik a legnagyobb korrózióveszélyt. Ezért a cső kerületének nagy részét körülfogó csőbilincsek általában nagyobb kockázatot jelentenek, mint a nyitott bilincsek, amelyek minimálisra csökkentik a cső és a bilincs érintkezési felületét. A karbantartó technikusok segíthetnek csökkenteni a réskorrózió sérülését vagy meghibásodását okozó károsodást vagy meghibásodást a felület rendszeres kinyitásával és a csőkorróziós felület rendszeres kinyitásával.
A lyuk- és réskorrózió a legjobban megelőzhető a megfelelő fémötvözet kiválasztásával az alkalmazáshoz. A specifikálóknak kellő körültekintéssel kell kiválasztaniuk az optimális csőanyagot, hogy minimalizálják a korrózió kockázatát a működési környezet, a folyamat körülményei és más változók alapján.
Az anyagválasztás optimalizálása érdekében a specifikátorok összehasonlíthatják a fémek PREN-értékeit, hogy meghatározzák a helyi korrózióval szembeni ellenállásukat. A PREN kiszámítható az ötvözet kémiai összetételéből, beleértve annak króm- (Cr), molibdén- (Mo) és nitrogéntartalmát (N), az alábbiak szerint:
A PREN növekszik az ötvözetben lévő króm, molibdén és nitrogén korrózióálló elemek tartalmával. A PREN összefüggés a kritikus pontozási hőmérsékleten (CPT) – azon a legalacsonyabb hőmérsékleten, amelynél pontkorrózió figyelhető meg – alapul különböző rozsdamentes acélok kémiai összetételéhez viszonyítva. Lényegében a PREN arányos a PRENA-val egyenértékű. a CPT kis növekedése az ötvözethez képest, míg a PREN nagymértékű növekedése jelentősebb teljesítményjavulást jelez a lényegesen magasabb CPT esetén.
Az 1. táblázat összehasonlítja a tengeri olaj- és gázipari alkalmazásokban általánosan használt különféle ötvözetek PREN-értékeit. Megmutatja, hogy a specifikáció hogyan javíthatja jelentősen a korrózióállóságot egy magasabb minőségű csőötvözet kiválasztásával. A PREN csak kismértékben növekszik, amikor 316-ról 317-es rozsdamentes acélra váltunk. A jelentős teljesítménynövekedéshez a 6 Mo szuperausztenites 2507 rozsdamentes acél ideális.
A rozsdamentes acélban lévő nikkel (Ni) magasabb koncentrációja szintén növeli a korrózióállóságot. A rozsdamentes acél nikkeltartalma azonban nem része a PREN-egyenletnek. Mindenesetre gyakran célszerű magasabb nikkelkoncentrációjú rozsdamentes acélokat megadni, mivel ez az elem segít a hidegen húzódó, a hidegen stabilizáló nustenkel- vagy nusztenzittenzit képződésének jeleit mutató felületek passziválásában. 1/8 kemény cső. A martenzit egy nemkívánatos kristályos fázis a fémekben, amely csökkenti a rozsdamentes acél ellenállását a helyi korrózióval, valamint a klorid által kiváltott feszültségrepedéssel szemben. Magasabb, legalább 12%-os nikkeltartalom a 316/316L-ben is kívánatos az olyan alkalmazásokhoz, amelyek nagynyomású gáznemű hidrogént tartalmaznak. aránya 10%.
Helyi korrózió bárhol előfordulhat a tengeri környezetben használt csöveken. A lyukkorrózió azonban nagyobb valószínűséggel fordul elő azokon a területeken, amelyek már szennyezettek, míg a réskorrózió nagyobb valószínűséggel fordul elő olyan területeken, ahol szűk rések vannak a cső és a rögzítőelemek között. A PREN alapján a specifikáló kiválaszthatja a legjobb lokális csőkorróziós ötvözetet, hogy minimalizálja a bármilyen típusú csőkorrózió kockázatát.
Ne feledje azonban, hogy vannak más változók is, amelyek befolyásolhatják a korrózió kockázatát. Például a hőmérséklet befolyásolja a rozsdamentes acél lyukasztási ellenállását. Forró tengeri éghajlaton a 6 molibdén szuperausztenites vagy 2507 szuperduplex rozsdamentes acélcsöveket komolyan meg kell fontolni, mert ezek az anyagok kiválóan ellenállnak a helyi korróziónak és a hűvösebb éghajlati feszültségrepedéseknek is elegendőek. létrejött.
A tengeri platformok tulajdonosai és üzemeltetői a csövek felszerelése után is lépéseket tehetnek a korrózió kockázatának minimalizálása érdekében. A csöveket tisztán kell tartaniuk, és rendszeresen friss vízzel öblíteniük kell, hogy csökkentsék a lyukkorrózió kockázatát. A karbantartó technikusokkal is meg kell nyitniuk a csőbilincseket a rutinellenőrzések során, hogy megvizsgálják a réskorrózió jelenlétét.
A fent vázolt lépéseket követve a platform tulajdonosai és üzemeltetői csökkenthetik a csövek korróziójának és a kapcsolódó szivárgások kockázatát tengeri környezetben, javítva a biztonságot és a hatékonyságot, miközben csökkentik a termékvesztés vagy a diffúz kibocsátások esélyét.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
A Journal of Petroleum Technology a Petroleum Engineers Society zászlóshajója, amely hiteles tájékoztatást és információkat nyújt a kutatási és termelési technológia fejlődéséről, az olaj- és gázipar kérdéseiről, valamint az SPE-vel és tagjaival kapcsolatos hírekről.