למרות העמידות המובנית בפני קורוזיה של צינורות נירוסטה, צינורות נירוסטה המותקנים בסביבות ימיות כפופים לסוגים שונים של קורוזיה במהלך חייהם הצפויים. קורוזיה זו עלולה להוביל לפליטות נמלטות, לאובדן מוצר וסיכונים פוטנציאליים. בעלי ומפעילי פלטפורמות מחוץ לחוף יכולים להפחית את הסיכון לקורוזיה על ידי ציון חומרי קורוזיה חזקים יותר בחומרים כימיים, שמספקים עמידות גבוהה יותר בפני קורוזיה בצינורות. וקווי דחף, וציוד תהליך וציוד חישה כדי להבטיח שקורוזיה לא מאיימת על שלמות הצנרת המותקנת ופוגעת בבטיחות.
קורוזיה מקומית יכולה להימצא בפלטפורמות רבות, כלי שיט, ספינות וצנרת במתקנים ימיים. קורוזיה זו יכולה להיות בצורה של קורוזיה או קורוזיה של חריצים, כל אחד מהם יכול לשחוק את דופן הצינור ולגרום לשחרור נוזלים.
הסיכון לקורוזיה גדול יותר כאשר טמפרטורת ההפעלה של היישום עולה. חום יכול להאיץ את ההרס של סרט התחמוצת הפסיבי החיצוני המגן של הצינור, ובכך לקדם את היווצרות קורוזיה בבור.
למרבה הצער, קשה לזהות קורוזיה מקומית וחריצים, מה שהופך את סוגי הקורוזיה הללו לקשים יותר לזיהוי, לחזות ולתכנן עבורם. בהתחשב בסיכונים אלו, בעלי פלטפורמות, מפעילים ומתוכננים צריכים לנקוט משנה זהירות בבחירת חומר הצנרת הטוב ביותר עבור היישום שלהם. בחירת החומר היא קו ההגנה הראשון שלהם נגד קורוזיה, ולכן חשוב מאוד לעשות את זה נכון באמצעות מידת ההתנגדות המקומית, אבל הם יכולים לבחור באמצעי התנגדות מקומיים ויעילים מאוד. מספר שווה ערך (PREN). ככל שערך ה-PREN של מתכת גבוה יותר, כך עמידותה בפני קורוזיה מקומית גבוהה יותר.
מאמר זה יסקור כיצד לזהות קורוזיה של חריצים וחריצים וכיצד לייעל את בחירת חומרי הצינור עבור יישומי נפט וגז בים בהתבסס על ערך PREN של החומר.
קורוזיה מקומית מתרחשת בשטחים קטנים בהשוואה לקורוזיה כללית, שהיא אחידה יותר על פני המתכת. קורוזיה וחריצים מתחילים להיווצר על צינורות 316 נירוסטה כאשר סרט התחמוצת הפסיבי החיצוני עשיר בכרום של המתכת נקרע עקב חשיפה לנוזלים קורוזיביים, כולל מים מלוחים. על השפלה של סרט הפסיבציה הזה.
קורוזיה של חריצים מתרחשת כאשר סרט הפסיבציה על אורך של צינור נהרס, ויוצר חללים קטנים או בורות על פני הצינור. בורות כאלה צפויים לגדול עם מתרחשות תגובות אלקטרוכימיות, מה שגורם לברזל במתכת להתמוסס בתמיסה בתחתית הבור. הברזל המומס יתפזר לכיוון החלק העליון של הבור ותחמצן אל החלק העליון של הברזל ותחמצן. תגובות איתיות מואצות, קורוזיה מתעצמת ויכולות להוביל לניקוב דופן הצינור ולהוביל לדליפות.
צינורות רגישים יותר לקורוזיה של שקעים כאשר פני השטח החיצוניים שלו מזוהמים (איור 1). לדוגמה, זיהום מפעולות ריתוך וטחינה עלול לפגוע בשכבת התחמוצת הפאסיבית של הצינור, ובכך ליצור ולהאיץ קורוזיה בבור. כנ"ל לגבי התמודדות פשוטה עם זיהום מצינורות. בנוסף, כמו הטיפות של מלח המלח מגן על צינורות המלח כדי להגן על צינורות המלח. שכבת התחמוצת ויכולה להוביל לקורוזיה בבור. כדי למנוע סוגים אלה של זיהום, שמור על ניקיון הצינורות שלך על ידי שטיפה קבועה שלהם במים מתוקים.
איור 1 - צינור נירוסטה 316/316L המזוהם בחומצה, מי מלח ומשקעים אחרים רגיש מאוד לקורוזיה בבור.
קורוזיה של חרקים.ברוב המקרים, ניתן לזהות בקלות חריצים על ידי המפעיל. עם זאת, קורוזיה של חרקים אינה קלה לזיהוי ומהווה סיכון גדול יותר למפעילים ולצוות. היא מתרחשת בדרך כלל על צינורות שיש להם רווחים הדוקים בין החומרים שמסביב, כגון צינורות המוחזקים במקומם עם קליפסים או צינורות שמותקנות בחוזקה בחומצה צדדית על ידי חומצה אגרסיבית. תמיסת (FeCl3) נוצרת באזור לאורך זמן וגורמת להאצת קורוזיה של חריצים (איור 2). מכיוון שהחריצים עצמם מגבירים את הסיכון לקורוזיה, קורוזיה של חרקים יכולה להתרחש בטמפרטורות נמוכות בהרבה מקורוזית חריצים.
איור 2 – קורוזיה של חריצים עלולה להתפתח בין הצינור לתמיכת הצינור (למעלה) וכאשר הצינור מותקן קרוב למשטחים אחרים (התחתון) עקב היווצרות של תמיסת כלוריד ברזל חומצית אגרסיבית מבחינה כימית בנקיק.
קורוזיה של חרקים מדמה בדרך כלל קורוזיה של חריצים תחילה בנקיק שנוצר בין אורך צינור לתפס התומך בצינור. עם זאת, עקב ריכוז Fe++ הגובר בנוזל בתוך השבר, המכתש הראשוני הופך גדול יותר ויותר עד שהוא מכסה את כל השבר. בסופו של דבר, קורוזיה של חריצים יכולה לחורר את הצינור.
סדקים הדוקים הם הסיכון הגדול ביותר לקורוזיה. לפיכך, מהדקי צינור העוטפים את רוב היקף הצינור נוטים להוות סיכון גדול יותר מאשר מהדקים פתוחים, אשר ממזערים את משטח המגע בין הצינור למהדק. טכנאי תחזוקה יכולים לעזור להפחית את הסבירות של קורוזיה בנקיק הגורמת לנזק או כישלון בצינור על ידי פתיחת הנזק או הכשל בצינור.
ניתן למנוע בצורה הטובה ביותר קורוזיה של חרקים וחריצים על ידי בחירה בסגסוגת המתכת הנכונה עבור היישום. על המפרטים לנקוט גילוי נאות כדי לבחור את חומר הצנרת האופטימלי כדי למזער את הסיכון לקורוזיה בהתבסס על סביבת ההפעלה, תנאי התהליך ומשתנים אחרים.
כדי לעזור למפרטים לייעל את בחירת החומרים, הם יכולים להשוות את ערכי ה-PREN של המתכות כדי לקבוע את עמידותן בפני קורוזיה מקומית. ניתן לחשב את ה-PREN מההרכב הכימי של הסגסוגת, כולל תכולת הכרום (Cr), מוליבדן (Mo) וחנקן (N), כדלקמן:
PREN עולה עם תכולת היסודות עמידים בפני קורוזיה כרום, מוליבדן וחנקן בסגסוגת. הקשר PREN מבוסס על טמפרטורת ה-PREN הקריטית (CPT) - הטמפרטורה הנמוכה ביותר שבה נצפית קורוזיה בבור - עבור פלדות אל-חלד שונות ביחס להרכב הכימי. בעיקרו של דבר, PREN הוא פרופורציונלי גבוה יותר ל-PRENA התנגדות ל-PRENA גבוה יותר. רק שווה ערך לעלייה קטנה ב-CPT בהשוואה לסגסוגת, בעוד שעלייה גדולה ב-PREN מעידה על שיפור משמעותי בביצועים ל-CPT גבוה משמעותית.
טבלה 1 משווה את ערכי ה-PREN של סגסוגות שונות הנפוצות ביישומי נפט וגז בים. היא מראה כיצד המפרט יכול לשפר משמעותית את עמידות בפני קורוזיה על ידי בחירת סגסוגת צינור בדרגה גבוהה יותר. PREN עולה רק במעט במעבר מפלדת אל-חלד 316 ל-317. להגדלת ביצועים משמעותית, 6 Mo super austenitic stainless פלדת אל חלד 2507 היא אידיאלית.
ריכוזים גבוהים יותר של ניקל (Ni) בנירוסטה גם מגבירים את עמידות בפני קורוזיה. עם זאת, תכולת הניקל של נירוסטה אינה חלק ממשוואת PREN. בכל מקרה, לעתים קרובות מועיל לציין פלדות אל חלד עם ריכוזי ניקל גבוהים יותר, שכן אלמנט זה עוזר להפסיב מחדש משטחים שמראים סימנים של יצירת קורוזיה אווסטניט 1 של אווסטניט קרים כאשר מייצבים קורוזיה אווסטניט 1. /8 צינור קשיח. מרטנזיט הוא שלב גבישי לא רצוי במתכות המפחית את עמידות הנירוסטה בפני קורוזיה מקומית וכן פיצוח מתח הנגרם מכלוריד. תכולת ניקל גבוהה יותר של לפחות 12% ב-316/316L רצויה גם עבור יישומים הכוללים לחץ גבוה בלחץ גבוה, ריכוז גז גז/פלדה ללא ניקל המינימלי הנדרש ב-ASL סטנדרטי 361 ברמת מימן ללא ניקל. 10%.
קורוזיה מקומית יכולה להתרחש בכל מקום על צינורות המשמשים בסביבות ימיות. עם זאת, סבירות גבוהה יותר שקורוזיה בבור תתרחש באזורים שכבר מזוהמים, בעוד שקורוזיה של חריצים צפויה להתרחש באזורים עם מרווחים צרים בין הצינור לחומרי ההרכבה. באמצעות PREN כבסיס, המפרט יכול לבחור את סגסוגת הצינורות המקומית הטובה ביותר מכל סוג שהוא כדי למזער את הסיכון לקורוזיה מצומצמת.
עם זאת, זכור שישנם משתנים אחרים שיכולים להשפיע על סיכון קורוזיה. לדוגמה, הטמפרטורה משפיעה על עמידות החריצים של נירוסטה. לאקלים ימי חם, יש לשקול ברצינות צינור מוליבדן סופר אוסטניטי 6 מוליבדן או 2507 סופר דופלקס נירוסטה מכיוון שלחומרים אלה יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה מקומית ופיצוח מתח כלוריד, אם יש היסטוריה מוצלחת במיוחד של צינורות,1316 יש היסטוריה מוצלחת במיוחד של צינורות316. הוקמה.
בעלים ומפעילי פלטפורמה בים יכולים גם לנקוט בצעדים כדי למזער את הסיכון לקורוזיה לאחר התקנת הצינורות. עליהם לשמור על הצינורות נקיים ולשטוף במים מתוקים באופן קבוע כדי להפחית את הסיכון לקורוזיה בבור. כמו כן, עליהם להציע לטכנאי תחזוקה לפתוח את מלחצי הצינורות במהלך בדיקות שגרתיות כדי לחפש נוכחות של קורוזיה בנקקים.
בעקבות הצעדים המפורטים לעיל, בעלי ומפעילי פלטפורמה יכולים להפחית את הסיכון לקורוזיה של צינורות ולדליפות נלוות בסביבות ימיות, לשפר את הבטיחות והיעילות, תוך הפחתת הסיכוי לאובדן מוצר או לשחרור פליטות נמלטות.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
The Journal of Petroleum Technology הוא מגזין הדגל של אגודת מהנדסי הנפט, המספק תקצירים ומאפיינים סמכותיים על התקדמות בטכנולוגיית חיפוש והפקה, סוגיות של תעשיית הנפט והגז וחדשות על SPE וחבריה.