Չնայած չժանգոտվող պողպատե խողովակների բնորոշ կոռոզիոն դիմադրությանը, ծովային միջավայրերում տեղադրված չժանգոտվող պողպատե խողովակները ենթակա են տարբեր տեսակի կոռոզիայի իրենց սպասվող ծառայության ժամկետի ընթացքում: Այս կոռոզիան կարող է հանգեցնել փախուստային արտանետումների, արտադրանքի կորստի և հնարավոր ռիսկերի: Ծովային հարթակների սեփականատերերն ու օպերատորները կարող են նվազեցնել կոռոզիայի ռիսկը՝ նշելով ավելի ամուր խողովակների նյութեր, որոնք ապահովում են ավելի լավ կոռոզիոն դիմադրություն: Այնուհետև նրանք պետք է զգոն լինեն քիմիական ներարկման գծերի, հիդրավլիկ և իմպուլսային գծերի, ինչպես նաև տեխնոլոգիական սարքավորումների և գործիքների ստուգման ժամանակ՝ ապահովելու համար, որ կոռոզիան չսպառնա տեղադրված խողովակաշարերի ամբողջականությանը կամ չվտանգի անվտանգությունը:
Տեղայնացված կոռոզիա կարելի է հանդիպել բազմաթիվ հարթակների, նավերի, նավերի և ծովային խողովակաշարերի վրա: Այս կոռոզիան կարող է լինել փոսային կամ ճեղքային կոռոզիայի տեսքով, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է քայքայել խողովակի պատը և առաջացնել հեղուկի արտանետում:
Կիրառման աշխատանքային ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց կոռոզիայի ռիսկը մեծանում է։ Ջերմությունը կարող է արագացնել խողովակի պաշտպանիչ արտաքին պասիվ օքսիդային թաղանթի քայքայումը, դրանով իսկ նպաստելով փոսերի առաջացմանը։
Դժբախտաբար, տեղայնացված փոսային և ճեղքային կոռոզիան դժվար է հայտնաբերել, ինչը դժվարացնում է այս տեսակի կոռոզիան նույնականացնելը, կանխատեսելը և նախագծելը: Հաշվի առնելով այս ռիսկերը, հարթակի սեփականատերերը, օպերատորները և նշանակված անձինք պետք է զգույշ լինեն իրենց կիրառման համար լավագույն խողովակաշարային նյութը ընտրելիս: Նյութի ընտրությունը կոռոզիայից նրանց պաշտպանության առաջին գիծն է, ուստի ճիշտ ընտրությունը շատ կարևոր է: Բարեբախտաբար, նրանք կարող են ընտրել տեղայնացված կոռոզիոն դիմադրության շատ պարզ, բայց շատ արդյունավետ չափանիշ՝ փոսային դիմադրության համարժեք թիվը (PREN): Որքան բարձր է մետաղի PREN արժեքը, այնքան բարձր է դրա դիմադրությունը տեղայնացված կոռոզիային:
Այս հոդվածում կանդրադառնանք, թե ինչպես ճանաչել փոսային և ճեղքային կոռոզիան, ինչպես նաև թե ինչպես օպտիմալացնել խողովակների նյութի ընտրությունը ծովային նավթի և գազի կիրառությունների համար՝ հիմնվելով նյութի PREN արժեքի վրա։
Տեղայնացված կոռոզիան տեղի է ունենում փոքր տարածքներում՝ համեմատած ընդհանուր կոռոզիայի հետ, որն ավելի միատարր է մետաղի մակերեսի վրա: 316 չժանգոտվող պողպատե խողովակների վրա սկսում են առաջանալ փոսային և ճեղքային կոռոզիա, երբ մետաղի արտաքին քրոմով հարուստ պասիվ օքսիդային թաղանթը քայքայվում է կոռոզիոն հեղուկների, այդ թվում՝ աղի ջրի ազդեցության պատճառով: Քլորիդներով հարուստ ծովային միջավայրերը, ինչպես նաև բարձր ջերմաստիճանները և նույնիսկ խողովակի մակերեսի աղտոտումը մեծացնում են այս պասիվացնող թաղանթի քայքայման հավանականությունը:
Փոսային կոռոզիա Փոսային կոռոզիան տեղի է ունենում, երբ խողովակի որևէ հատվածի վրա պասիվացման թաղանթը քայքայվում է՝ խողովակի մակերեսին առաջացնելով փոքր խոռոչներ կամ փոսիկներ: Նման փոսիկները, հավանաբար, կմեծանան էլեկտրաքիմիական ռեակցիաների ընթացքում, որի արդյունքում մետաղի մեջ պարունակվող երկաթը լուծվում է փոսի հատակում գտնվող լուծույթում: Այնուհետև լուծված երկաթը կդիֆուզի փոսի վերին հատված և կօքսիդանա՝ առաջացնելով երկաթի օքսիդ կամ ժանգ: Փոսի խորանալուն զուգընթաց էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները արագանում են, կոռոզիան ուժեղանում է, ինչը կարող է հանգեցնել խողովակի պատի պերֆորացիայի և արտահոսքի:
Խողովակներն ավելի ենթակա են փոսերի առաջացմանը, եթե դրանց արտաքին մակերեսը աղտոտված է (Նկար 1): Օրինակ, եռակցման և հղկման գործողություններից առաջացող աղտոտիչները կարող են վնասել խողովակի պասիվացման օքսիդային շերտը՝ այդպիսով առաջացնելով և արագացնելով փոսերի առաջացումը: Նույնը վերաբերում է նաև խողովակներից առաջացող աղտոտվածության դեմ պայքարին: Բացի այդ, երբ աղի կաթիլները գոլորշիանում են, խողովակների վրա առաջացող թաց աղի բյուրեղները պաշտպանում են օքսիդային շերտը և կարող են հանգեցնել փոսերի առաջացման: Այս տեսակի աղտոտումը կանխելու համար ձեր խողովակները մաքուր պահեք՝ դրանք պարբերաբար լվանալով քաղցրահամ ջրով:
Նկար 1. Թթվով, աղային լուծույթով և այլ նստվածքներով աղտոտված 316/316L չժանգոտվող պողպատե խողովակը խիստ ենթակա է փոսերի առաջացմանը:
ճեղքային կոռոզիա։ Շատ դեպքերում, փոսերի առաջացումը հեշտությամբ կարող է հայտնաբերվել օպերատորի կողմից։ Սակայն, ճեղքային կոռոզիան հեշտ չէ հայտնաբերել և ավելի մեծ ռիսկ է ներկայացնում օպերատորների և անձնակազմի համար։ Սա սովորաբար տեղի է ունենում այն ​​խողովակների վրա, որոնք ունեն շրջակա նյութերի միջև նեղ ճեղքեր, ինչպիսիք են սեղմակներով ամրացված խողովակները կամ միմյանց կողք կողքի սերտորեն տեղադրված խողովակները։ Երբ աղաջուրը ներթափանցում է ճեղքի մեջ, ժամանակի ընթացքում այս տարածքում առաջանում է քիմիապես ագրեսիվ թթվայնացված երկաթի քլորիդի լուծույթ (FeCl3), որը արագացնում է ճեղքային կոռոզիան (Նկար 2): Քանի որ ճեղքն ինքնին մեծացնում է կոռոզիայի ռիսկը, ճեղքային կոռոզիան կարող է առաջանալ փոսերի առաջացումից շատ ավելի ցածր ջերմաստիճաններում։
Նկար 2 – Խողովակի և խողովակի հենարանի միջև (վերևում) և երբ խողովակը տեղադրվում է այլ մակերեսների մոտ (ներքևում) կարող է առաջանալ ճեղքային կոռոզիա՝ ճեղքում երկաթի քլորիդի քիմիապես ագրեսիվ թթվայնացված լուծույթի առաջացման պատճառով։
Ճեղքային կոռոզիան սովորաբար սկզբում նմանակում է խողովակի հատվածի և խողովակի հենարանի միջև առաջացած ճեղքում փոսերի առաջացումը։ Սակայն, ճեղքի ներսում գտնվող հեղուկում Fe++ կոնցենտրացիայի աճի պատճառով, սկզբնական ձագարը գնալով մեծանում է, մինչև այն ծածկում է ամբողջ ճեղքը։ Վերջնական արդյունքում, ճեղքային կոռոզիան կարող է հանգեցնել խողովակի պերֆորացիայի։
Խիտ ճաքերը ներկայացնում են կոռոզիայի ամենամեծ ռիսկը: Հետևաբար, խողովակի սեղմակները, որոնք շրջապատում են խողովակի շրջագծի ավելի մեծ մասը, հակված են ավելի ռիսկային լինել, քան բաց սեղմակները, որոնք նվազագույնի են հասցնում խողովակի և սեղմակի միջև շփման մակերեսը: Սպասարկող տեխնիկները կարող են օգնել նվազեցնել ճեղքերի կոռոզիայի վնասման կամ խափանման հավանականությունը՝ պարբերաբար բացելով սեղմակները և ստուգելով խողովակի մակերեսը կոռոզիայի առկայության համար:
Փոսերի առաջացումը և ճեղքային կոռոզիան կարելի է կանխել՝ ընտրելով կիրառման համար ճիշտ մետաղական համաձուլվածքը: Նշագրողները պետք է պատշաճ ջանասիրություն ցուցաբերեն խողովակաշարի օպտիմալ նյութը ընտրելիս՝ կոռոզիայի ռիսկը նվազագույնի հասցնելու համար՝ կախված գործընթացային միջավայրից, գործընթացային պայմաններից և այլ փոփոխականներից:
Նյութի ընտրությունը օպտիմալացնելու համար տեխնիկական բնութագրիչները կարող են համեմատել մետաղների PREN արժեքները՝ տեղայնացված կոռոզիայի նկատմամբ դրանց դիմադրությունը որոշելու համար: PREN-ը կարող է հաշվարկվել համաձուլվածքի քիմիական բաղադրությամբ, ներառյալ քրոմի (Cr), մոլիբդենի (Mo) և ազոտի (N) պարունակությունը, հետևյալ կերպ.
PREN-ը մեծանում է համաձուլվածքում կոռոզիոնակայուն տարրերի՝ քրոմի, մոլիբդենի և ազոտի պարունակության հետ մեկտեղ: PREN հարաբերակցությունը հիմնված է տարբեր չժանգոտվող պողպատների համար փոսային առաջացման կրիտիկական ջերմաստիճանի (CPT) վրա՝ ամենացածր ջերմաստիճանի վրա, որի դեպքում տեղի է ունենում փոսային առաջացում՝ կախված քիմիական կազմից: Ըստ էության, PREN-ը համեմատական ​​է CPT-ին: Հետևաբար, PREN-ի ավելի բարձր արժեքները ցույց են տալիս փոսային առաջացման ավելի բարձր դիմադրություն: PREN-ի փոքր աճը համարժեք է միայն CPT-ի փոքր աճի՝ համաձուլվածքի համեմատ, մինչդեռ PREN-ի մեծ աճը ցույց է տալիս կատարողականի զգալի բարելավում՝ զգալիորեն ավելի բարձր CPT-ի համեմատ:
Աղյուսակ 1-ը համեմատում է տարբեր համաձուլվածքների PREN արժեքները, որոնք լայնորեն օգտագործվում են ծովային նավթի և գազի արդյունաբերության մեջ: Այն ցույց է տալիս, թե ինչպես կարող են տեխնիկական բնութագրերը զգալիորեն բարելավել կոռոզիայի դիմադրությունը՝ ընտրելով ավելի բարձր որակի խողովակային համաձուլվածք: PREN-ը փոքր-ինչ աճում է 316 SS-ից մինչև 317 SS: Super Austenitic 6 Mo SS-ը կամ Super Duplex 2507 SS-ը իդեալական են արտադրողականության զգալի բարձրացման համար:
Չժանգոտվող պողպատում նիկելի (Ni) բարձր կոնցենտրացիաները նույնպես մեծացնում են կոռոզիայի դիմադրությունը: Այնուամենայնիվ, չժանգոտվող պողպատում նիկելի պարունակությունը PREN հավասարման մաս չի կազմում: Ամեն դեպքում, հաճախ առավելություն է ընտրել ավելի բարձր նիկելի պարունակությամբ չժանգոտվող պողպատներ, քանի որ այս տարրը օգնում է վերա-պասիվացնել տեղայնացված կոռոզիայի նշաններ ցուցաբերող մակերեսները: Նիկելը կայունացնում է աուստենիտը և կանխում է մարտենսիտի առաջացումը 1/8 կոշտ խողովակի ծռման կամ սառը ձգման ժամանակ: Մարտենսիտը մետաղներում անցանկալի բյուրեղային փուլ է, որը նվազեցնում է չժանգոտվող պողպատի դիմադրությունը տեղայնացված կոռոզիայի, ինչպես նաև քլորիդից առաջացած լարվածության ճաքերի նկատմամբ: 316/316L պողպատում առնվազն 12% նիկելի ավելի բարձր պարունակությունը նույնպես ցանկալի է բարձր ճնշման ջրածնային գազի կիրառման համար: ASTM 316/316L չժանգոտվող պողպատի համար պահանջվող նիկելի նվազագույն կոնցենտրացիան 10% է:
Ծովային միջավայրերում օգտագործվող խողովակների վրա տեղայնացված կոռոզիա կարող է առաջանալ ցանկացած վայրում: Այնուամենայնիվ, փոսերի առաջացումը ավելի հավանական է արդեն աղտոտված տարածքներում, մինչդեռ ճեղքային կոռոզիան ավելի հավանական է խողովակի և տեղադրման սարքավորումների միջև նեղ ճեղքեր ունեցող տարածքներում: PREN-ը որպես հիմք օգտագործելով՝ տեխնիկական մասնագետը կարող է ընտրել խողովակի լավագույն համաձուլվածքը՝ ցանկացած տեսակի տեղայնացված կոռոզիայի ռիսկը նվազագույնի հասցնելու համար:
Այնուամենայնիվ, հիշեք, որ կան այլ փոփոխականներ, որոնք կարող են ազդել կոռոզիայի ռիսկի վրա: Օրինակ՝ ջերմաստիճանը ազդում է չժանգոտվող պողպատի փոսերի առաջացման նկատմամբ դիմադրության վրա: Տաք ծովային կլիմայի համար պետք է լրջորեն դիտարկել գերաուստենիտային 6 մոլիբդենային պողպատը կամ գերդուպլեքս 2507 չժանգոտվող պողպատե խողովակները, քանի որ այս նյութերը գերազանց դիմադրողականություն ունեն տեղայնացված կոռոզիայի և քլորիդային ճաքերի նկատմամբ: Ավելի զով կլիմայի համար 316/316L խողովակը կարող է բավարար լինել, հատկապես, եթե կա հաջող օգտագործման պատմություն:
Ծովափնյա հարթակների սեփականատերերն ու օպերատորները նույնպես կարող են քայլեր ձեռնարկել խողովակների տեղադրումից հետո կոռոզիայի ռիսկը նվազագույնի հասցնելու համար: Նրանք պետք է խողովակները մաքուր պահեն և պարբերաբար լվացվեն քաղցրահամ ջրով՝ փոսերի առաջացման ռիսկը նվազեցնելու համար: Նրանք նաև պետք է ունենան սպասարկման տեխնիկներ, որոնք կբացեն խողովակների սեղմակները պլանային ստուգումների ժամանակ՝ ճեղքերի կոռոզիան ստուգելու համար:
Վերոնշյալ քայլերին հետևելով՝ հարթակների սեփականատերերն ու օպերատորները կարող են նվազեցնել խողովակների կոռոզիայի և դրանց հետ կապված արտահոսքերի ռիսկը ծովային միջավայրում, բարելավել անվտանգությունն ու արդյունավետությունը, ինչպես նաև նվազեցնել արտադրանքի կորստի կամ փախուստի հավանականությունը։
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
«Նավթային տեխնոլոգիաների հանդեսը» Նավթային ինժեներների ընկերության առաջատար հանդեսն է, որը ներառում է վերին հոսանքի տեխնոլոգիաների առաջընթացի, նավթի և գազի արդյունաբերության հարցերի, ինչպես նաև SPE-ի և դրա անդամների մասին հեղինակավոր ամփոփագրեր և հոդվածներ։