स्टेनलेस स्टील पाइपहरूको अन्तर्निहित जंग प्रतिरोधको बावजुद, समुद्री वातावरणमा स्थापित स्टेनलेस स्टील पाइपहरू तिनीहरूको अपेक्षित सेवा जीवनको समयमा विभिन्न प्रकारका जंगको अधीनमा हुन्छन्। यो जंगले भग्नावशेष उत्सर्जन, उत्पादन हानि र सम्भावित जोखिमहरू निम्त्याउन सक्छ। अफशोर प्लेटफर्म मालिकहरू र अपरेटरहरूले राम्रो जंग प्रतिरोधको लागि सुरुदेखि नै बलियो पाइप सामग्रीहरू निर्दिष्ट गरेर जंगको जोखिम कम गर्न सक्छन्। त्यसपछि, रासायनिक इन्जेक्सन लाइनहरू, हाइड्रोलिक र आवेग लाइनहरू, र प्रक्रिया उपकरणहरू र उपकरणहरूको निरीक्षण गर्दा सतर्क रहनु पर्छ ताकि जंगले स्थापित पाइपिङको अखण्डतालाई खतरामा नपारोस् वा सुरक्षामा सम्झौता नगरोस्।
धेरै प्लेटफर्महरू, जहाजहरू, जहाजहरू र अपतटीय पाइपलाइनहरूमा स्थानीयकृत क्षरण पाउन सकिन्छ। यो क्षरण पिटिंग वा क्रेभिस क्षरणको रूपमा हुन सक्छ, जसमध्ये कुनै पनि पाइपको भित्तालाई क्षरण गर्न सक्छ र तरल पदार्थ निस्कन सक्छ।
अनुप्रयोगको सञ्चालन तापक्रम बढ्दै जाँदा क्षरणको जोखिम बढ्छ। तातोले ट्यूबको सुरक्षात्मक बाहिरी निष्क्रिय अक्साइड फिल्मको क्षयलाई तीव्र बनाउन सक्छ, जसले गर्दा पिटिंग बढ्छ।
दुर्भाग्यवश, स्थानीयकृत पिटिंग र क्रेभिस क्षरण पत्ता लगाउन गाह्रो छ, जसले गर्दा यी प्रकारका क्षरण पहिचान गर्न, भविष्यवाणी गर्न र डिजाइन गर्न गाह्रो हुन्छ। यी जोखिमहरूलाई ध्यानमा राख्दै, प्लेटफर्म मालिकहरू, अपरेटरहरू र डिजाइनकर्ताहरूले आफ्नो प्रयोगको लागि उत्तम पाइपलाइन सामग्री छनौट गर्दा सावधानी अपनाउनुपर्छ। सामग्री छनोट क्षरण विरुद्धको उनीहरूको पहिलो सुरक्षा हो, त्यसैले यसलाई सही बनाउनु धेरै महत्त्वपूर्ण छ। सौभाग्यवश, तिनीहरूले स्थानीयकृत क्षरण प्रतिरोधको एक धेरै सरल तर धेरै प्रभावकारी उपाय, पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या (PREN) प्रयोग गर्न सक्छन्। धातुको PREN मान जति उच्च हुन्छ, स्थानीयकृत क्षरणको प्रतिरोध त्यति नै उच्च हुन्छ।
यस लेखमा पिटिंग र क्रेभिस क्षरण कसरी पहिचान गर्ने र सामग्रीको PREN मानको आधारमा अपतटीय तेल र ग्यास अनुप्रयोगहरूको लागि ट्युबिङ सामग्री चयनलाई कसरी अनुकूलन गर्ने भन्ने बारे हेरिनेछ।
सामान्य क्षरणको तुलनामा स्थानीयकृत क्षरण सानो क्षेत्रहरूमा हुन्छ, जुन धातुको सतहमा बढी एकरूप हुन्छ। धातुको बाहिरी क्रोमियम-समृद्ध निष्क्रिय अक्साइड फिल्म नुनिलो पानी सहित संक्षारक तरल पदार्थको सम्पर्कबाट फुट्दा ३१६ स्टेनलेस स्टील ट्युबिङमा पिटिंग र क्रेभिस क्षरण बन्न थाल्छ। क्लोराइडले भरिपूर्ण समुद्री वातावरण, साथै उच्च तापक्रम र ट्युबिङ सतहको प्रदूषणले पनि यस निष्क्रिय फिल्मको क्षरणको सम्भावना बढाउँछ।
पिटिंग पिटिंग क्षरण तब हुन्छ जब पाइपको कुनै भागमा रहेको निष्क्रिय फिल्म बिग्रन्छ, जसले पाइपको सतहमा साना गुहा वा खाडलहरू बनाउँछ। विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाहरू अगाडि बढ्दै जाँदा त्यस्ता खाडलहरू बढ्ने सम्भावना हुन्छ, जसको परिणामस्वरूप धातुमा रहेको फलाम खाडलको तलको घोलमा घुल्छ। त्यसपछि घुलित फलाम खाडलको माथिल्लो भागमा फैलिन्छ र फलामको अक्साइड वा खिया बन्न अक्सिडाइज हुन्छ। खाडल गहिरो हुँदै जाँदा, विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाहरू तीव्र हुन्छन्, क्षरण बढ्छ, जसले पाइपको भित्तामा प्वाल पार्न सक्छ र चुहावट निम्त्याउन सक्छ।
यदि ट्यूबहरूको बाहिरी सतह दूषित छ भने तिनीहरू पिटिङको लागि बढी संवेदनशील हुन्छन् (चित्र १)। उदाहरणका लागि, वेल्डिङ र ग्राइन्डिङ अपरेसनबाट हुने दूषित पदार्थहरूले पाइपको प्यासिभेसन अक्साइड तहलाई क्षति पुर्‍याउन सक्छन्, जसले गर्दा पिटिङ बन्ने र गति बढ्ने हुन्छ। पाइपबाट हुने प्रदूषणसँग व्यवहार गर्दा पनि यही कुरा लागू हुन्छ। थप रूपमा, नुनको थोपा वाष्पीकरण हुँदै जाँदा, पाइपहरूमा बन्ने भिजेको नुन क्रिस्टलहरूले अक्साइड तहलाई सुरक्षित राख्छन् र पिटिङ हुन सक्छ। यस प्रकारको प्रदूषणलाई रोक्नको लागि, नियमित रूपमा ताजा पानीले फ्लश गरेर आफ्नो पाइपहरू सफा राख्नुहोस्।
चित्र १. एसिड, सलाइन र अन्य निक्षेपहरूले दूषित ३१६/३१६L स्टेनलेस स्टील पाइप खाल्डोको लागि अत्यधिक संवेदनशील हुन्छ।
दरारको क्षरण। धेरैजसो अवस्थामा, अपरेटरले सजिलैसँग पिटिङ पत्ता लगाउन सक्छ। यद्यपि, दरारको क्षरण पत्ता लगाउन सजिलो हुँदैन र यसले अपरेटरहरू र कर्मचारीहरूलाई ठूलो जोखिम निम्त्याउँछ। यो सामान्यतया पाइपहरूमा हुन्छ जसमा वरपरका सामग्रीहरू बीच साँघुरो खाडल हुन्छ, जस्तै क्ल्याम्पहरू वा पाइपहरू जुन एकअर्काको छेउमा कडा रूपमा प्याक गरिएका हुन्छन्। जब ब्राइन खाडलमा चुहिन्छ, समयसँगै, यस क्षेत्रमा रासायनिक रूपमा आक्रामक एसिडिफाइड फेरिक क्लोराइड घोल (FeCl3) बन्छ, जसले खाडलको द्रुत क्षरण निम्त्याउँछ (चित्र २)। किनकि यसको प्रकृतिले दरारको क्षरणले क्षरणको जोखिम बढाउँछ, खाडलको तुलनामा धेरै कम तापक्रममा दरारको क्षरण हुन सक्छ।
चित्र २ - पाइप र पाइप सपोर्ट (माथि) बीच र पाइप अन्य सतहहरू (तल) नजिक जडान गर्दा खाडलमा फेरिक क्लोराइडको रासायनिक रूपमा आक्रामक अम्लीकृत घोलको गठनको कारणले गर्दा क्रेभिस क्षरण हुन सक्छ।
क्रेभिस क्षरणले सामान्यतया पाइप खण्ड र पाइप सपोर्ट कलर बीचको खाडलमा पहिले पिटिङको नक्कल गर्छ। यद्यपि, फ्र्याक्चर भित्रको तरल पदार्थमा Fe++ को सांद्रता बढेको कारणले गर्दा, प्रारम्भिक फनेल ठूलो र ठूलो हुँदै जान्छ जबसम्म यसले सम्पूर्ण फ्र्याक्चरलाई ढाक्दैन। अन्ततः, क्रेभिस क्षरणले पाइपको पर्फोरेशन निम्त्याउन सक्छ।
बाक्लो दरारले क्षरणको सबैभन्दा ठूलो जोखिमलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ। त्यसकारण, पाइपको परिधिको ठूलो भागलाई घेर्ने पाइप क्ल्याम्पहरू खुला क्ल्याम्पहरू भन्दा बढी जोखिमपूर्ण हुन्छन्, जसले पाइप र क्ल्याम्प बीचको सम्पर्क सतहलाई कम गर्छ। सेवा प्राविधिकहरूले नियमित रूपमा फिक्स्चरहरू खोलेर र क्षरणको लागि पाइप सतहहरूको निरीक्षण गरेर दरार क्षरण क्षति वा विफलताको सम्भावना कम गर्न मद्दत गर्न सक्छन्।
विशिष्ट अनुप्रयोगको लागि सही धातु मिश्र धातु छनौट गरेर पिटिङ र क्रेभिस क्षरण रोक्न सकिन्छ। निर्दिष्टकर्ताहरूले सञ्चालन वातावरण, प्रक्रिया अवस्था र अन्य चरहरूमा निर्भर गर्दै, क्षरणको जोखिम कम गर्न इष्टतम पाइपिङ सामग्री छनौट गर्दा उचित परिश्रम गर्नुपर्छ।
निर्दिष्टकर्ताहरूलाई सामग्रीको आफ्नो छनोटलाई अनुकूलन गर्न मद्दत गर्न, तिनीहरूले स्थानीयकृत क्षरणको प्रतिरोध निर्धारण गर्न धातुहरूको PREN मानहरू तुलना गर्न सक्छन्। PREN लाई मिश्र धातुको रसायन विज्ञानबाट गणना गर्न सकिन्छ, जसमा यसको क्रोमियम (Cr), मोलिब्डेनम (Mo), र नाइट्रोजन (N) सामग्री समावेश छ, निम्नानुसार:
मिश्र धातुमा क्रोमियम, मोलिब्डेनम र नाइट्रोजनको जंग प्रतिरोधी तत्वहरूको सामग्रीसँगै PREN बढ्छ। रासायनिक संरचनामा निर्भर गर्दै विभिन्न स्टेनलेस स्टीलहरूको लागि PREN अनुपात क्रिटिकल पिटिंग टेम्परेचर (CPT) - पिटिंग हुने सबैभन्दा कम तापक्रम - मा आधारित हुन्छ। अनिवार्य रूपमा, PREN CPT को समानुपातिक हुन्छ। त्यसकारण, उच्च PREN मानहरूले उच्च पिटिंग प्रतिरोधलाई संकेत गर्दछ। PREN मा थोरै वृद्धि मिश्र धातुको तुलनामा CPT मा थोरै वृद्धिको बराबर हो, जबकि PREN मा ठूलो वृद्धिले धेरै उच्च CPT भन्दा प्रदर्शनमा उल्लेखनीय सुधारलाई संकेत गर्दछ।
तालिका १ ले अपतटीय तेल र ग्यास उद्योगमा सामान्यतया प्रयोग हुने विभिन्न मिश्र धातुहरूको लागि PREN मानहरूको तुलना गर्दछ। यसले उच्च गुणस्तरको पाइप मिश्र धातु चयन गरेर विशिष्टताले कसरी जंग प्रतिरोधलाई धेरै सुधार गर्न सक्छ भनेर देखाउँछ। PREN 316 SS बाट 317 SS मा थोरै बढ्छ। सुपर अस्टेनिटिक 6 Mo SS वा सुपर डुप्लेक्स 2507 SS महत्त्वपूर्ण प्रदर्शन लाभहरूको लागि आदर्श हो।
स्टेनलेस स्टीलमा उच्च निकल (Ni) सांद्रताले पनि जंग प्रतिरोध बढाउँछ। यद्यपि, स्टेनलेस स्टीलको निकल सामग्री PREN समीकरणको भाग होइन। जे भए पनि, उच्च निकल सामग्री भएको स्टेनलेस स्टील छनौट गर्नु प्रायः फाइदाजनक हुन्छ, किनकि यो तत्वले स्थानीयकृत जंगको संकेत देखाउने सतहहरूलाई पुन: जीवित गर्न मद्दत गर्दछ। निकलले अस्टिनाइटलाई स्थिर बनाउँछ र झुकाउँदा वा चिसो ड्रइङ १/८ कठोर पाइप गर्दा मार्टेन्साइट गठनलाई रोक्छ। मार्टेन्साइट धातुहरूमा एक अवांछनीय क्रिस्टलीय चरण हो जसले स्थानीयकृत जंग र क्लोराइड-प्रेरित तनाव क्र्याकिंगको लागि स्टेनलेस स्टीलको प्रतिरोधलाई कम गर्छ। ३१६/३१६L स्टीलमा कम्तिमा १२% को उच्च निकल सामग्री उच्च दबाव हाइड्रोजन ग्यास अनुप्रयोगहरूको लागि पनि वांछनीय छ। ASTM ३१६/३१६L स्टेनलेस स्टीलको लागि आवश्यक न्यूनतम निकल सांद्रता १०% हो।
समुद्री वातावरणमा प्रयोग हुने पाइपलाइनमा स्थानीयकृत क्षरण जहाँ पनि हुन सक्छ। यद्यपि, पहिले नै दूषित क्षेत्रहरूमा पिटिङ हुने सम्भावना बढी हुन्छ, जबकि पाइप र स्थापना उपकरणहरू बीच साँघुरो खाडल भएका क्षेत्रहरूमा क्रेभिस क्षरण हुने सम्भावना बढी हुन्छ। आधारको रूपमा PREN प्रयोग गरेर, निर्दिष्टकर्ताले कुनै पनि प्रकारको स्थानीयकृत क्षरणको जोखिम कम गर्न उत्तम पाइप ग्रेड चयन गर्न सक्छ।
यद्यपि, ध्यान राख्नुहोस् कि अन्य चरहरू छन् जसले क्षरणको जोखिमलाई असर गर्न सक्छ। उदाहरणका लागि, तापक्रमले पिटिंगको लागि स्टेनलेस स्टीलको प्रतिरोधलाई असर गर्छ। तातो समुद्री हावापानीको लागि, सुपर अस्टेनिटिक ६ मोलिब्डेनम स्टील वा सुपर डुप्लेक्स २५०७ स्टेनलेस स्टील पाइपहरूलाई गम्भीरतापूर्वक विचार गर्नुपर्छ किनभने यी सामग्रीहरूमा स्थानीयकृत क्षरण र क्लोराइड क्र्याकिंगको लागि उत्कृष्ट प्रतिरोध हुन्छ। चिसो हावापानीको लागि, ३१६/३१६L पाइप पर्याप्त हुन सक्छ, विशेष गरी यदि सफल प्रयोगको इतिहास छ भने।
अफशोर प्लेटफर्म मालिकहरू र सञ्चालकहरूले पनि ट्युबिङ जडान गरिसकेपछि क्षरणको जोखिम कम गर्न कदम चाल्न सक्छन्। खाल्डोको जोखिम कम गर्न उनीहरूले पाइपहरू सफा राख्नुपर्छ र नियमित रूपमा ताजा पानीले फ्लश गर्नुपर्छ। उनीहरूले नियमित निरीक्षणको क्रममा दरार क्षरण जाँच गर्न मर्मत प्राविधिकहरूलाई क्ल्याम्पहरू खोल्न पनि लगाउनु पर्छ।
माथिका चरणहरू पालना गरेर, प्लेटफर्म मालिकहरू र सञ्चालकहरूले समुद्री वातावरणमा पाइप क्षरण र सम्बन्धित चुहावटको जोखिम कम गर्न, सुरक्षा र दक्षता सुधार गर्न, र उत्पादन हानि वा भाग्ने उत्सर्जनको सम्भावना कम गर्न सक्छन्।
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
पेट्रोलियम इन्जिनियर्स सोसाइटीको प्रमुख जर्नल, पेट्रोलियम टेक्नोलोजीको जर्नलले अपस्ट्रीम टेक्नोलोजीमा भएको प्रगति, तेल र ग्यास उद्योगका मुद्दाहरू, र SPE र यसका सदस्यहरूको बारेमा समाचारहरूमा आधिकारिक संक्षिप्त विवरण र लेखहरू प्रदान गर्दछ।