Тот баспайтын болаттан жасалған құбырларға тән коррозияға төзімділігіне қарамастан, теңіз орталарында орнатылған тот баспайтын болаттан жасалған құбырлар күтілетін қызмет мерзімі ішінде әртүрлі коррозияға ұшырайды.Бұл коррозия бос шығарындыларға, өнімнің жоғалуына және ықтимал қауіптерге әкелуі мүмкін.Теңіз платформасының иелері мен операторлары коррозияға жақсы төзімділік үшін басынан бастап күштірек құбыр материалдарын көрсету арқылы коррозия қаупін азайта алады.Одан кейін олар химиялық бүрку желілерін, гидравликалық және импульстік желілерді, технологиялық аспаптар мен бақылау-өлшеу құралдарын тексергенде, коррозияның орнатылған құбырлардың тұтастығына қауіп төндірмейтініне немесе қауіпсіздікке нұқсан келтірмейтініне көз жеткізу үшін қырағы болуы керек.
Локализацияланған коррозияны көптеген платформаларда, кемелерде, кемелерде және теңіз құбырларында кездестіруге болады.Бұл коррозия шұңқыр немесе жарықшақ коррозиясы түрінде болуы мүмкін, олардың кез келгені құбыр қабырғасын тоздырып, сұйықтықтың шығуына әкелуі мүмкін.
Қолданбаның жұмыс температурасы жоғарылаған сайын коррозия қаупі артады.Жылу түтіктің қорғаныш сыртқы пассивті оксид қабықшасының ыдырауын тездетеді, осылайша шұңқырдың пайда болуына ықпал етеді.
Өкінішке орай, локализацияланған шұңқырлар мен жарықшақтардың коррозиясын анықтау қиын, бұл коррозияның бұл түрлерін анықтауды, болжауды және жобалауды қиындатады.Осы тәуекелдерді ескере отырып, платформа иелері, операторлар және тағайындаушылар оларды қолдану үшін ең жақсы құбыр материалын таңдауда сақтық танытуы керек.Материалды таңдау олардың коррозиядан қорғаудың бірінші желісі болып табылады, сондықтан оны дұрыс жасау өте маңызды.Бақытымызға орай, олар локализацияланған коррозияға төзімділіктің өте қарапайым, бірақ өте тиімді өлшемін пайдалана алады, шұңқырға төзімділіктің эквиваленттік саны (PREN).Металдың PREN мәні неғұрлым жоғары болса, оның жергілікті коррозияға төзімділігі соғұрлым жоғары болады.
Бұл мақала шұңқырлар мен жарықшақтардың коррозиясын қалай анықтау керектігін және материалдың PREN мәніне негізделген теңіздегі мұнай мен газды қолдану үшін құбыр материалын таңдауды қалай оңтайландыру керектігін қарастырады.
Металл бетінде біркелкі болатын жалпы коррозиямен салыстырғанда локализацияланған коррозия шағын жерлерде болады.Тот баспайтын болаттан жасалған 316 түтіктерде металдың хромға бай пассивті оксидті қабықшасы коррозиялық сұйықтықтардың, соның ішінде тұзды судың әсерінен жарылған кезде шұңқырлар мен жарықтар коррозиясы қалыптаса бастайды.Хлоридтерге бай теңіз ортасы, сондай-ақ жоғары температура және құбыр бетінің тіпті ластануы осы пассивация пленкасының деградация ықтималдығын арттырады.
Шұңқырлы коррозия құбыр учаскесіндегі пассивациялық пленка бұзылып, құбыр бетінде шағын қуыстар немесе шұңқырлар пайда болған кезде пайда болады.Мұндай шұңқырлар электрохимиялық реакциялар жүріп жатқанда өсуі ықтимал, нәтижесінде металлдағы темір шұңқыр түбіндегі ерітіндіде ерітіледі.Содан кейін еріген темір шұңқырдың жоғарғы жағына таралады және темір оксиді немесе тот түзу үшін тотығады.Шұңқыр тереңдеген сайын электрохимиялық реакциялар жеделдейді, коррозия күшейеді, бұл құбыр қабырғасының тесілуіне және ағып кетуіне әкелуі мүмкін.
Түтіктер, егер олардың сыртқы беті ластанған болса, шұңқырларға көбірек бейім болады (1-сурет).Мысалы, дәнекерлеу және ұнтақтау операцияларының ластаушы заттары құбырдың пассивация оксидінің қабатын зақымдауы мүмкін, осылайша шұңқырды қалыптастырады және тездетеді.Бұл жай ғана құбырлардың ластануымен күресуге қатысты.Сонымен қатар, тұз тамшылары булану кезінде құбырларда пайда болатын дымқыл тұз кристалдары оксид қабатын қорғайды және шұңқырға әкелуі мүмкін.Мұндай ластанулардың алдын алу үшін құбырларды таза сумен үнемі жуу арқылы таза ұстаңыз.
Сурет 1. Қышқыл, тұз және басқа шөгінділермен ластанған 316/316L баспайтын болаттан жасалған құбыр шұңқырға өте сезімтал.
жарықшақ коррозиясы.Көп жағдайда шұңқырды оператор оңай анықтай алады.Дегенмен, жарықшақтардың коррозиясын анықтау оңай емес және операторлар мен қызметкерлерге үлкен қауіп төндіреді.Бұл әдетте қысқыштармен бекітілген құбырлар немесе бір-біріне тығыз оралған құбырлар сияқты қоршаған материалдар арасында тар саңылаулары бар құбырларда орын алады.Тұзды ерітінді саңылауға сіңген кезде, уақыт өте келе бұл аймақта химиялық агрессивті қышқылдандырылған темір хлоридінің ерітіндісі (FeCl3) пайда болады, бұл саңылаудың жылдам коррозиясын тудырады (2-сурет).Жарық коррозиясы өзінің табиғаты бойынша коррозия қаупін арттыратындықтан, жарықшақ коррозиясы шұңқырға қарағанда әлдеқайда төмен температурада пайда болуы мүмкін.
2-сурет – Құбыр мен құбыр тірегі (жоғарғы) арасында және құбырды басқа беттерге жақын орнатқанда (төменгі жағында) саңылауда темір хлоридінің химиялық агрессивті қышқылдандырылған ерітіндісінің түзілуіне байланысты жарықшақ коррозиясы дамуы мүмкін.
Жарық коррозиясы әдетте құбыр бөлігі мен құбыр тіреуішінің арасында пайда болған саңылаудағы шұңқырдың пайда болуын имитациялайды.Бірақ сынық ішіндегі сұйықтықтағы Fe++ концентрациясының жоғарылауына байланысты бастапқы воронка ұлғайып, бүкіл сынықты жапқанша үлкейеді.Сайып келгенде, жарықшақтардың коррозиясы құбырдың перфорациясына әкелуі мүмкін.
Тығыз жарықтар коррозияның ең үлкен қаупін білдіреді.Сондықтан құбыр шеңберінің үлкен бөлігін қоршап тұрған құбыр қысқыштары құбыр мен қысқыш арасындағы жанасу бетін барынша азайтатын ашық қысқыштарға қарағанда қауіптірек болады.Қызмет көрсету техниктері арматураларды жүйелі түрде ашу және құбыр беттерін коррозияға тексеру арқылы жарықтардың коррозиясының зақымдануын немесе істен шығу мүмкіндігін азайтуға көмектеседі.
Арнайы қолдану үшін дұрыс металл қорытпасын таңдау арқылы шұңқырлар мен жарықшақтардың коррозиясының алдын алуға болады.Спецификаторлар жұмыс ортасына, технологиялық жағдайларға және басқа айнымалыларға байланысты коррозия қаупін азайту үшін оңтайлы құбыр материалын таңдауда мұқият болуы керек.
Спецификаторларға материалдарды таңдауды оңтайландыруға көмектесу үшін олар металдардың PREN мәндерін салыстырып, олардың локализацияланған коррозияға төзімділігін анықтай алады.PREN қорытпаның химиясынан, оның ішінде хром (Cr), молибден (Mo) және азот (N) мазмұны бойынша келесідей есептелуі мүмкін:
PREN қорытпадағы хром, молибден және азоттың коррозияға төзімді элементтерінің мөлшерімен артады.PREN қатынасы химиялық құрамға байланысты әртүрлі тот баспайтын болаттар үшін шұңқыр пайда болатын ең төменгі температура сыни шұңқыр температурасына (CPT) негізделген.Негізінде, PREN CPT-ге пропорционалды.Сондықтан PREN жоғары мәндері шұңқырға төзімділіктің жоғары екенін көрсетеді.PREN-тің шамалы жоғарылауы қорытпамен салыстырғанда CPT-нің шамалы өсуіне ғана тең, ал PREN-тің үлкен өсуі әлдеқайда жоғары CPT-ге қарағанда өнімділіктің айтарлықтай жақсарғанын көрсетеді.
1-кесте теңіздегі мұнай және газ өнеркәсібінде жиі қолданылатын әртүрлі қорытпалар үшін PREN мәндерін салыстырады.Ол жоғары сапалы құбыр қорытпасын таңдау арқылы спецификацияның коррозияға төзімділігін қалай жақсартуға болатынын көрсетеді.PREN 316 SS-ден 317 SS-ке дейін аздап артады.Super Austenitic 6 Mo SS немесе Super Duplex 2507 SS өнімділікті арттыру үшін өте қолайлы.
Тот баспайтын болаттағы никельдің (Ni) жоғары концентрациясы да коррозияға төзімділікті арттырады.Дегенмен, тот баспайтын болаттағы никель мөлшері PREN теңдеуінің бөлігі емес.Кез келген жағдайда никель мөлшері жоғары тот баспайтын болаттарды таңдау жиі тиімді, өйткені бұл элемент локализацияланған коррозия белгілерін көрсететін беттерді қайта пассивациялауға көмектеседі.Никель аустенитті тұрақтандырады және 1/8 қатты құбырды майыстыру немесе салқын тарту кезінде мартенситтің пайда болуын болдырмайды.Мартенсит - тот баспайтын болаттың локализацияланған коррозияға, сондай-ақ хлоридтен туындаған кернеулі крекингке төзімділігін төмендететін металдардағы жағымсыз кристалдық фаза.316/316L болаттан кемінде 12% жоғары никель мөлшері жоғары қысымды сутегі газын қолдану үшін де қажет.ASTM 316/316L тот баспайтын болат үшін қажетті ең төменгі никель концентрациясы 10% құрайды.
Локализацияланған коррозия теңіз ортасында пайдаланылатын құбырдың кез келген жерінде болуы мүмкін.Дегенмен, шұңқырлар қазірдің өзінде ластанған жерлерде пайда болуы мүмкін, ал жарықтар коррозиясы құбыр мен орнату жабдығы арасындағы тар саңылаулары бар жерлерде жиі кездеседі.PREN негізінде спецификатор кез келген локализацияланған коррозия қаупін азайту үшін құбырдың ең жақсы маркасын таңдай алады.
Дегенмен, коррозия қаупіне әсер ететін басқа айнымалылар бар екенін есте сақтаңыз.Мысалы, температура тот баспайтын болаттың шұңқырға төзімділігіне әсер етеді.Ыстық теңіз климаты үшін супер аустенитті 6 молибденді болат немесе супер дуплексті 2507 баспайтын болаттан жасалған құбырларды мұқият қарастырған жөн, себебі бұл материалдар жергілікті коррозияға және хлоридті крекингке тамаша төзімді.Салқынырақ климат үшін 316/316 л құбыр жеткілікті болуы мүмкін, әсіресе сәтті пайдалану тарихы болса.
Теңіз платформасының иелері мен операторлары құбырлар орнатылғаннан кейін коррозия қаупін азайту үшін қадамдар жасай алады.Шұңқырлардың пайда болу қаупін азайту үшін олар құбырларды таза ұстауы керек және үнемі таза сумен жуып тұруы керек.Олар сондай-ақ техникалық қызмет көрсету техниктеріне жарықтардың коррозиясын тексеру үшін әдеттегі тексерулер кезінде қысқыштарды ашуы керек.
Жоғарыдағы қадамдарды орындау арқылы платформа иелері мен операторлары теңіз ортасында құбыр тоттану қаупін және соған байланысты ағып кету қаупін азайтып, қауіпсіздік пен тиімділікті арттырып, өнімнің жоғалу немесе бос шығарындылар ықтималдығын азайта алады.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Journal of Petroleum Technology, Мұнай инженерлері қоғамының флагман журналы, жоғары технологиялық жетістіктер, мұнай және газ өнеркәсібі мәселелері, SPE және оның мүшелері туралы жаңалықтар туралы беделді қысқаша шолулар мен мақалаларды ұсынады.