И покрај вродената отпорност на корозија на цевките од не'рѓосувачки челик, цевките од не'рѓосувачки челик инсталирани во морски средини се предмет на различни видови корозија во текот на нивниот очекуван работен век. Оваа корозија може да доведе до фугитивни емисии, загуби на производи и потенцијални ризици. Сопствениците и операторите на офшор платформи можат да го намалат ризикот од корозија со тоа што од самиот почеток ќе специфицираат поцврсти материјали за цевки за подобра отпорност на корозија. Потоа, тие мора да останат внимателни при проверка на линиите за хемиско вбризгување, хидрауличните и импулсните линии, како и на инструментацијата за обработка и инструментацијата за да се осигурат дека корозијата не го загрозува интегритетот на инсталираните цевки или не ја загрозува безбедноста.
Локализирана корозија може да се најде на многу платформи, бродови, бродови и крајбрежни цевководи. Оваа корозија може да биде во форма на вдлабнатинска или пукнатинска корозија, од кои секоја може да го еродира ѕидот на цевката и да предизвика ослободување на течност.
Ризикот од корозија се зголемува со зголемувањето на работната температура на апликацијата. Топлината може да го забрза распаѓањето на заштитниот надворешен пасивен оксиден филм на цевката, со што се поттикнува вдлабнување.
За жал, локализираната корозија на јами и пукнатини е тешко да се открие, што го отежнува идентификувањето, предвидувањето и дизајнирањето на овие видови корозија. Со оглед на овие ризици, сопствениците на платформи, операторите и назначените лица мора да бидат внимателни при изборот на најдобриот материјал за цевковод за нивната примена. Изборот на материјал е нивната прва линија на одбрана од корозија, па затоа е многу важно да се направи правилно. За среќа, тие можат да користат многу едноставна, но многу ефикасна мерка за локализирана отпорност на корозија, Еквивалентен број на отпорност на јами (PREN). Колку е поголема вредноста на PREN на металот, толку е поголема неговата отпорност на локализирана корозија.
Оваа статија ќе разгледа како да се идентификува корозија на јами и пукнатини и како да се оптимизира изборот на материјал за цевки за апликации во офшор нафта и гас врз основа на PREN вредноста на материјалот.
Локализираната корозија се јавува на мали површини во споредба со општата корозија, која е порамномерна на металната површина. Вдлабнатини и корозија во пукнатини почнуваат да се формираат на цевки од не'рѓосувачки челик 316 кога надворешниот пасивен оксиден филм на металот, богат со хром, е руптуриран од изложеност на корозивни течности, вклучувајќи солена вода. Морските средини богати со хлориди, како и високите температури, па дури и контаминацијата на површината на цевката, ја зголемуваат веројатноста за деградација на овој пасивациски филм.
Јамчеста корозија се јавува кога пасивациониот филм на дел од цевката се распаѓа, формирајќи мали шуплини или вдлабнатини на површината на цевката. Ваквите вдлабнатини веројатно ќе растат како што продолжуваат електрохемиските реакции, како резултат на што железото во металот се раствора во раствор на дното од јамата. Раствореното железо потоа ќе дифундира до врвот на јамата и ќе оксидира за да формира железен оксид или 'рѓа. Како што јамата се продлабочува, електрохемиските реакции се забрзуваат, корозијата се зголемува, што може да доведе до перфорација на ѕидот на цевката и да доведе до протекување.
Цевките се поподложни на вдлабнатини ако нивната надворешна површина е контаминирана (Слика 1). На пример, загадувачите од операциите на заварување и брусење можат да го оштетат слојот на пасивациски оксид на цевката, со што се формира и забрзува вдлабнатината. Истото важи и за едноставно справување со загадувањето од цевките. Покрај тоа, како што капките сол испаруваат, влажните кристали на сол што се формираат на цевките го штитат слојот на оксид и можат да доведат до вдлабнатини. За да спречите вакви видови контаминација, одржувајте ги цевките чисти со редовно испирање со свежа вода.
Слика 1. Цевка од не'рѓосувачки челик 316/316L контаминирана со киселина, физиолошки раствор и други наслаги е многу подложна на вдлабнатини.
Корозија во пукнатини. Во повеќето случаи, вдлабнувањето може лесно да се открие од страна на операторот. Сепак, корозијата во пукнатини не е лесна за откривање и претставува поголем ризик за операторите и персоналот. Ова обично се случува на цевки кои имаат тесни празнини помеѓу околните материјали, како што се цевките држени на место со стеги или цевки кои се цврсто спакувани една до друга. Кога саламурата ќе се впие во празнината, со текот на времето, во оваа област се формира хемиски агресивен закиселен раствор на железен хлорид (FeCl3), што предизвикува забрзана корозија на празнината (сл. 2). Бидејќи корозијата во пукнатини по својата природа го зголемува ризикот од корозија, корозијата во пукнатини може да се појави на многу пониски температури од вдлабнувањето.
Слика 2 – Може да се развие корозија во пукнатините помеѓу цевката и носачот на цевката (горе) и кога цевката е инсталирана блиску до други површини (долу) поради формирање на хемиски агресивен закиселен раствор на железен хлорид во празнината.
Корозијата во пукнатините обично прво симулира вдлабнатини во празнината формирана помеѓу делот од цевката и потпорниот прстен на цевката. Сепак, поради зголемувањето на концентрацијата на Fe++ во течноста во внатрешноста на фрактурата, почетната инка станува сè поголема и поголема сè додека не ја покрие целата фрактура. На крајот, корозијата во пукнатините може да доведе до перфорација на цевката.
Густите пукнатини претставуваат најголем ризик од корозија. Затоа, стегите за цевки што опкружуваат голем дел од обемот на цевката имаат тенденција да бидат поризични од отворените стеги, кои ја минимизираат контактната површина помеѓу цевката и стегата. Сервисните техничари можат да помогнат во намалувањето на можноста за оштетување или дефект од корозија во пукнатините со редовно отворање на прицврстувачите и проверка на површините на цевките за корозија.
Корозијата во вдлабнатини и пукнатини може да се спречи со избор на вистинската метална легура за специфичната намена. Спецификаторите мора да посветат должно внимание при изборот на оптимален материјал за цевките за да го минимизираат ризикот од корозија, во зависност од работната средина, условите на процесот и други варијабли.
За да им се помогне на спецификаторите да го оптимизираат изборот на материјали, тие можат да ги споредат вредностите на PREN на металите за да ја утврдат нивната отпорност на локализирана корозија. PREN може да се пресмета од хемијата на легурата, вклучувајќи ја нејзината содржина на хром (Cr), молибден (Mo) и азот (N), на следниов начин:
PREN се зголемува со содржината на елементи отпорни на корозија од хром, молибден и азот во легурата. Односот PREN се базира на критичната температура на јамкање (CPT) - најниската температура на која се јавува јамкање - за различни нерѓосувачки челици во зависност од хемискиот состав. Во суштина, PREN е пропорционален на CPT. Затоа, повисоките вредности на PREN укажуваат на поголема отпорност на јамкање. Мало зголемување на PREN е еквивалентно на само мало зголемување на CPT во споредба со легурата, додека големо зголемување на PREN укажува на значително подобрување на перформансите во споредба со многу повисок CPT.
Табела 1 ги споредува вредностите на PREN за различни легури што најчесто се користат во офшор нафтената и гасната индустрија. Таа покажува како спецификацијата може значително да ја подобри отпорноста на корозија со избирање легура за цевки со повисок квалитет. PREN се зголемува малку од 316 SS на 317 SS. Супер аустенитните 6 Mo SS или Супер дуплекс 2507 SS се идеални за значително подобрување на перформансите.
Повисоките концентрации на никел (Ni) во не'рѓосувачкиот челик, исто така, ја зголемуваат отпорноста на корозија. Сепак, содржината на никел во не'рѓосувачкиот челик не е дел од PREN равенката. Во секој случај, често е предност да се изберат не'рѓосувачки челици со поголема содржина на никел, бидејќи овој елемент помага во повторно пасивирање на површините што покажуваат знаци на локализирана корозија. Никелот го стабилизира аустенит и спречува формирање на мартензит при свиткување или ладно влечење на 1/8 цврста цевка. Мартензитот е непожелна кристална фаза во металите што ја намалува отпорноста на не'рѓосувачкиот челик на локализирана корозија, како и на пукање од стрес предизвикано од хлорид. Повисоката содржина на никел од најмалку 12% во челикот 316/316L е исто така пожелна за апликации со водороден гас под висок притисок. Минималната концентрација на никел потребна за не'рѓосувачки челик ASTM 316/316L е 10%.
Локализирана корозија може да се појави насекаде во цевководот што се користи во морска средина. Сепак, вдлабнувањето е поверојатно да се појави во области кои се веќе контаминирани, додека корозијата во пукнатини е поверојатно да се појави во области со тесни празнини помеѓу цевката и опремата за инсталација. Користејќи го PREN како основа, спецификаторот може да го избере најдобриот степен на цевка за да го минимизира ризикот од каков било вид локализирана корозија.
Сепак, имајте предвид дека постојат и други варијабли што можат да влијаат на ризикот од корозија. На пример, температурата влијае на отпорноста на не'рѓосувачкиот челик на вдлабнатини. За топла морска клима, цевките од не'рѓосувачки челик со супер аустенитен 6 молибденски челик или супер дуплекс 2507 треба сериозно да се земат предвид бидејќи овие материјали имаат одлична отпорност на локализирана корозија и пукање од хлорид. За постудени клими, цевка 316/316L може да биде доволна, особено ако има историја на успешна употреба.
Сопствениците и операторите на офшор платформи, исто така, можат да преземат чекори за да го минимизираат ризикот од корозија по инсталирањето на цевките. Тие треба да ги одржуваат цевките чисти и редовно да се исплакнуваат со свежа вода за да се намали ризикот од вдлабнатини. Исто така, треба да имаат техничари за одржување кои ги отвораат стегите за време на рутинските инспекции за да проверат дали има корозија во пукнатините.
Со следење на горенаведените чекори, сопствениците и операторите на платформи можат да го намалат ризикот од корозија на цевките и сродните протекувања во морската средина, да ја подобрат безбедноста и ефикасноста и да ја намалат можноста за губење на производи или фугитивни емисии.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
„Журналот за нафтена технологија“, водечкото списание на Здружението на нафтени инженери, обезбедува авторитетни информации и статии за напредокот во технологијата нагоре, прашања од нафтената и гасната индустрија и вести за SPE и нејзините членови.