Չնայած չժանգոտվող պողպատից խողովակների բնածին կոռոզիոն դիմադրությանը, ծովային միջավայրում տեղադրված չժանգոտվող պողպատից խողովակները ենթակա են տարբեր տեսակի կոռոզիայի իրենց սպասվող ծառայության ժամկետի ընթացքում:Այս կոռոզիան կարող է հանգեցնել փախուստի արտանետումների, արտադրանքի կորուստների և հնարավոր ռիսկերի:Օֆշորային հարթակների սեփականատերերը և օպերատորները կարող են նվազեցնել կոռոզիայի վտանգը՝ ի սկզբանե նշելով խողովակների ավելի ամուր նյութեր՝ ավելի լավ կոռոզիոն դիմադրության համար:Այնուհետև նրանք պետք է զգոն մնան քիմիական ներարկման գծերը, հիդրավլիկ և իմպուլսային գծերը ստուգելիս, ինչպես նաև մշակեն գործիքավորումն ու սարքավորումը, որպեսզի համոզվեն, որ կոռոզիան չի սպառնում տեղադրված խողովակաշարի ամբողջականությանը կամ չի խախտի անվտանգությունը:
Տեղայնացված կոռոզիան կարող է հայտնաբերվել բազմաթիվ հարթակների, նավերի, նավերի և ծովային խողովակաշարերի վրա:Այս կոռոզիան կարող է լինել փոսերի կամ ճեղքերի կոռոզիայի տեսքով, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է քայքայել խողովակի պատը և առաջացնել հեղուկի արտազատում:
Կոռոզիայի վտանգը մեծանում է, քանի որ հավելվածի աշխատանքային ջերմաստիճանը մեծանում է:Ջերմությունը կարող է արագացնել խողովակի պաշտպանիչ արտաքին պասիվ օքսիդի թաղանթի քայքայումը՝ դրանով իսկ նպաստելով փոսերի առաջացմանը:
Ցավոք սրտի, տեղայնացված փոսը և ճեղքերի կոռոզիան դժվար է հայտնաբերել, ինչը դժվարացնում է կոռոզիայի այս տեսակների նույնականացումը, կանխատեսումը և նախագծումը:Հաշվի առնելով այս ռիսկերը, հարթակի սեփականատերերը, օպերատորները և նշանակված անձինք պետք է զգուշություն ցուցաբերեն իրենց կիրառման համար խողովակաշարի լավագույն նյութը ընտրելիս:Նյութերի ընտրությունը նրանց պաշտպանության առաջին գիծն է կոռոզիայից, ուստի այն ճիշտ կատարելը շատ կարևոր է:Բարեբախտաբար, նրանք կարող են օգտագործել տեղայնացված կոռոզիոն դիմադրության շատ պարզ, բայց շատ արդյունավետ միջոց՝ փոսերի դիմադրության համարժեք թիվը (PREN):Որքան բարձր է մետաղի PREN արժեքը, այնքան բարձր է նրա դիմադրությունը տեղայնացված կոռոզիայից:
Այս հոդվածը կքննարկի, թե ինչպես կարելի է բացահայտել փոսերի և ճեղքերի կոռոզիան և ինչպես օպտիմալացնել խողովակների նյութերի ընտրությունը ծովային նավթի և գազի համար՝ հիմնված նյութի PREN արժեքի վրա:
Տեղայնացված կոռոզիան տեղի է ունենում փոքր տարածքներում, համեմատած ընդհանուր կոռոզիայի հետ, որն ավելի միատեսակ է մետաղի մակերեսի վրա:Չժանգոտվող պողպատից 316 խողովակի վրա փոսը և ճեղքերի կոռոզիան սկսում են ձևավորվել, երբ մետաղի արտաքին քրոմով հարուստ պասիվ օքսիդ թաղանթը պատռվում է քայքայիչ հեղուկների, ներառյալ աղի ջրի ազդեցության հետևանքով:Քլորիդներով հարուստ ծովային միջավայրերը, ինչպես նաև բարձր ջերմաստիճանը և նույնիսկ խողովակի մակերեսի աղտոտումը մեծացնում են այս պասիվացնող թաղանթի դեգրադացիայի հավանականությունը:
փոսային կոռոզիան առաջանում է, երբ խողովակի մի հատվածի պասիվացման թաղանթը քայքայվում է՝ խողովակի մակերևույթի վրա ձևավորելով փոքր խոռոչներ կամ փոսեր:Նման փոսերը, ամենայն հավանականությամբ, կաճեն, երբ ընթանում են էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները, ինչի արդյունքում մետաղի երկաթը լուծվում է փոսի հատակի լուծույթում:Այնուհետև լուծարված երկաթը կցրվի դեպի փոսի վերին մասը և կօքսիդանա՝ առաջացնելով երկաթի օքսիդ կամ ժանգ:Քանի որ փոսը խորանում է, էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները արագանում են, կոռոզիան մեծանում է, ինչը կարող է հանգեցնել խողովակի պատի պերֆորացիայի և հանգեցնել արտահոսքի:
Խողովակները ավելի ենթակա են փոսերի, եթե դրանց արտաքին մակերեսը աղտոտված է (Նկար 1):Օրինակ՝ եռակցման և հղկման աշխատանքներից առաջացած աղտոտիչները կարող են վնասել խողովակի պասիվացման օքսիդի շերտը՝ դրանով իսկ ձևավորելով և արագացնելով փոս:Նույնը վերաբերում է պարզապես խողովակների աղտոտմանը:Բացի այդ, երբ աղի կաթիլները գոլորշիանում են, խողովակների վրա ձևավորված խոնավ աղի բյուրեղները պաշտպանում են օքսիդի շերտը և կարող են հանգեցնել փոսերի առաջացման:Այս տեսակի աղտոտումը կանխելու համար ձեր խողովակները մաքուր պահեք՝ դրանք պարբերաբար լվանալով թարմ ջրով:
Նկար 1. 316/316L չժանգոտվող պողպատից խողովակը, որը աղտոտված է թթվային, աղի լուծույթով և այլ նստվածքներով, խիստ ենթակա է փոսերի:
ճեղքերի կոռոզիա:Շատ դեպքերում, փոսը կարող է հեշտությամբ հայտնաբերել օպերատորը:Այնուամենայնիվ, ճեղքերի կոռոզիան հեշտ չէ հայտնաբերել և ավելի մեծ վտանգ է ներկայացնում օպերատորների և անձնակազմի համար:Սա սովորաբար տեղի է ունենում խողովակների վրա, որոնք նեղ բացեր ունեն շրջակա նյութերի միջև, ինչպես, օրինակ, սեղմակներով ամրացված խողովակները կամ միմյանց կողքի սերտորեն փաթեթավորված խողովակները:Երբ աղաջրը ներթափանցում է բացը, ժամանակի ընթացքում այս հատվածում ձևավորվում է քիմիապես ագրեսիվ թթվացված երկաթի քլորիդի լուծույթ (FeCl3), որն առաջացնում է բացվածքի արագացված կոռոզիա (նկ. 2):Քանի որ ճեղքերի կոռոզիան իր բնույթով մեծացնում է կոռոզիայի վտանգը, ճեղքերի կոռոզիան կարող է առաջանալ շատ ավելի ցածր ջերմաստիճանի դեպքում, քան փոսը:
Նկար 2 – Խողովակների կոռոզիան կարող է զարգանալ խողովակի և խողովակի հենարանի միջև (վերևում) և երբ խողովակը տեղադրվում է այլ մակերևույթների մոտ (ներքևում)՝ բացվածքում երկաթի քլորիդի քիմիապես ագրեսիվ թթվացված լուծույթի ձևավորման պատճառով:
Ճեղքերի կոռոզիան սովորաբար նմանակում է խողովակի հատվածի և խողովակի աջակցության օձիքի միջև ձևավորված բացվածքի առաջին փոսը:Սակայն կոտրվածքի ներսում գտնվող հեղուկում Fe++-ի կոնցենտրացիայի ավելացման պատճառով սկզբնական ձագարը դառնում է ավելի ու ավելի մեծ, մինչև այն ծածկի ամբողջ կոտրվածքը։Ի վերջո, ճեղքերի կոռոզիան կարող է հանգեցնել խողովակի պերֆորացիայի:
Խիտ ճաքերը կոռոզիայից ամենամեծ վտանգն են ներկայացնում:Հետևաբար, խողովակի սեղմակները, որոնք շրջապատում են խողովակի շրջագծի մեծ մասը, ավելի ռիսկային են, քան բաց սեղմակները, որոնք նվազագույնի են հասցնում խողովակի և սեղմակի միջև շփման մակերեսը:Սպասարկման տեխնիկները կարող են օգնել նվազեցնել ճեղքերի կոռոզիայից վնասվելու կամ ձախողման հավանականությունը՝ պարբերաբար բացելով հարմարանքները և ստուգելով խողովակների մակերեսները կոռոզիայի համար:
Փոսերի և ճեղքերի կոռոզիան կարելի է կանխել՝ կոնկրետ կիրառման համար ճիշտ մետաղական խառնուրդ ընտրելով:Հատկորոշիչները պետք է պատշաճ ջանասիրություն ցուցաբերեն խողովակաշարի օպտիմալ նյութ ընտրելու համար՝ կոռոզիայի ռիսկը նվազագույնի հասցնելու համար՝ կախված աշխատանքային միջավայրից, գործընթացի պայմաններից և այլ փոփոխականներից:
Որպեսզի օգնեն սպեցիֆիկատորներին օպտիմալացնել իրենց նյութերի ընտրությունը, նրանք կարող են համեմատել մետաղների PREN արժեքները՝ որոշելու դրանց դիմադրությունը տեղայնացված կոռոզիայի նկատմամբ:PREN-ը կարող է հաշվարկվել համաձուլվածքի քիմիայից, ներառյալ նրա քրոմի (Cr), մոլիբդենի (Mo) և ազոտի (N) պարունակությունը հետևյալ կերպ.
PREN-ն ավելանում է համաձուլվածքում կոռոզիակայուն տարրերի քրոմի, մոլիբդենի և ազոտի պարունակությամբ:PREN հարաբերակցությունը հիմնված է բացվածքի կրիտիկական ջերմաստիճանի (CPT) վրա՝ ամենացածր ջերմաստիճանը, որում տեղի է ունենում փոսը, տարբեր չժանգոտվող պողպատների համար՝ կախված քիմիական կազմից:Ըստ էության, PREN-ը համաչափ է ԽԿԿ-ին:Հետևաբար, PREN-ի ավելի բարձր արժեքները ցույց են տալիս փոսերի ավելի բարձր դիմադրություն:PREN-ի փոքր աճը համարժեք է CPT-ի միայն մի փոքր ավելացմանը համաձուլվածքի համեմատ, մինչդեռ PREN-ի մեծ աճը ցույց է տալիս կատարողականի զգալի բարելավում շատ ավելի բարձր CPT-ի նկատմամբ:
Աղյուսակ 1-ը համեմատում է PREN-ի արժեքները տարբեր համաձուլվածքների համար, որոնք սովորաբար օգտագործվում են ծովային նավթի և գազի արդյունաբերության մեջ:Այն ցույց է տալիս, թե ինչպես ճշգրտումը կարող է մեծապես բարելավել կոռոզիոն դիմադրությունը՝ ընտրելով ավելի բարձր որակի խողովակների խառնուրդ:PREN-ը մի փոքր ավելանում է 316 SS-ից մինչև 317 SS:Super Austenitic 6 Mo SS-ը կամ Super Duplex 2507 SS-ը իդեալական են արդյունավետության զգալի ձեռքբերումների համար:
Չժանգոտվող պողպատում նիկելի (Ni) ավելի բարձր կոնցենտրացիաները նույնպես մեծացնում են կոռոզիոն դիմադրությունը:Այնուամենայնիվ, չժանգոտվող պողպատի նիկելի պարունակությունը PREN հավասարման մաս չէ:Ամեն դեպքում, հաճախ ձեռնտու է ընտրել չժանգոտվող պողպատներ ավելի բարձր նիկելի պարունակությամբ, քանի որ այս տարրը օգնում է վերաբասիվացնել մակերեսները, որոնք ցույց են տալիս տեղայնացված կոռոզիայի նշաններ:Նիկելը կայունացնում է ավստենիտը և կանխում մարտենզիտի ձևավորումը 1/8 կոշտ խողովակը ծալելիս կամ սառը քաշելիս:Martensite-ը մետաղների մեջ անցանկալի բյուրեղային փուլ է, որը նվազեցնում է չժանգոտվող պողպատի դիմադրությունը տեղայնացված կոռոզիային, ինչպես նաև քլորիդից առաջացած սթրեսային ճաքերին:Նիկելի բարձր պարունակությունը՝ առնվազն 12% 316/316L պողպատում, նույնպես ցանկալի է բարձր ճնշման ջրածնի գազի կիրառման համար:ASTM 316/316L չժանգոտվող պողպատի համար պահանջվող նիկելի նվազագույն կոնցենտրացիան 10% է:
Տեղայնացված կոռոզիան կարող է առաջանալ ծովային միջավայրում օգտագործվող խողովակաշարի ցանկացած վայրում:Այնուամենայնիվ, փոսը ավելի հավանական է առաջանալ այն տարածքներում, որոնք արդեն աղտոտված են, մինչդեռ ճեղքերի կոռոզիան ավելի հավանական է տեղի ունենալ խողովակի և տեղադրման սարքավորումների միջև նեղ բացերով տարածքներում:Օգտագործելով PREN-ը որպես հիմք՝ սպեցիֆիկատորը կարող է ընտրել խողովակի լավագույն դասակարգը՝ 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 դիմադրության վրա:Ծովային տաք կլիմայի համար պետք է լրջորեն դիտարկել գերաուստենիտային 6 մոլիբդենային պողպատից կամ սուպեր դուպլեքս 2507 չժանգոտվող պողպատից խողովակները, քանի որ այդ նյութերը հիանալի դիմադրություն ունեն տեղայնացված կոռոզիայից և քլորիդային ճաքերին:Ավելի սառը կլիմայի համար 316/316L խողովակը կարող է բավարար լինել, հատկապես, եթե կա հաջող օգտագործման պատմություն:
Օֆշորային հարթակների սեփականատերերը և օպերատորները կարող են նաև միջոցներ ձեռնարկել խողովակների տեղադրումից հետո կոռոզիայի ռիսկը նվազագույնի հասցնելու համար:Նրանք պետք է խողովակները մաքուր պահեն և պարբերաբար լվացվեն քաղցրահամ ջրով, որպեսզի նվազեցնեն փոսերի առաջացման վտանգը:Նրանք նաև պետք է ունենան սպասարկման տեխնիկները, որոնք բացում են սեղմակները սովորական ստուգումների ժամանակ՝ ճեղքերի կոռոզիայի առկայությունը ստուգելու համար:
Հետևելով վերը նշված քայլերին՝ պլատֆորմի սեփականատերերը և օպերատորները կարող են նվազեցնել խողովակների կոռոզիայի և դրա հետ կապված արտահոսքի ռիսկը ծովային միջավայրում, բարելավել անվտանգությունն ու արդյունավետությունը և նվազեցնել արտադրանքի կորստի կամ արտանետումների հավանականությունը:
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Նավթային տեխնոլոգիաների ամսագիրը՝ Նավթային ինժեներների միության առաջատար ամսագիրը, ներկայացնում է հեղինակավոր ամփոփագրեր և հոդվածներ վերին հոսքի տեխնոլոգիայի, նավթի և գազի արդյունաբերության խնդիրների և SPE-ի և նրա անդամների մասին նորությունների վերաբերյալ: