Ondanks de inherente corrosieweerstand van roestvrijstalen buizen, zijn roestvrijstalen buizen die in maritieme omgevingen zijn geïnstalleerd, onderhevig aan verschillende soorten corrosie tijdens hun verwachte levensduur. Deze corrosie kan leiden tot vluchtige emissies, productverlies en potentiële risico's. Eigenaars en exploitanten van offshore-platforms kunnen het risico op corrosie verminderen door sterkere buismaterialen te specificeren die een betere corrosieweerstand bieden. Daarna moeten ze waakzaam blijven bij het inspecteren van chemische injectie-, hydraulische en impulsleidingen, en procesinstrumentatie en detectieapparatuur om ervoor te zorgen dat corrosie de integriteit van geïnstalleerde leidingen niet in gevaar brengt en de veiligheid in gevaar brengt.
Plaatselijke corrosie is te vinden op veel platforms, schepen, schepen en leidingen in offshore-installaties. Deze corrosie kan de vorm hebben van putcorrosie of spleetcorrosie, die beide de buiswand kunnen aantasten en het vrijkomen van vloeistof kunnen veroorzaken.
Het risico op corrosie is groter wanneer de bedrijfstemperatuur van de toepassing stijgt. Warmte kan de vernietiging van de beschermende buitenste passieve oxidefilm van de buis versnellen, waardoor de vorming van putcorrosie wordt bevorderd.
Helaas kan plaatselijke putcorrosie en spleetcorrosie moeilijk te detecteren zijn, waardoor het moeilijker wordt om deze soorten corrosie te identificeren, te voorspellen en erop te ontwerpen. Gezien deze risico's moeten eigenaren, operators en aangewezen personen van platforms voorzichtig zijn bij het selecteren van het beste leidingmateriaal voor hun toepassing. Materiaalkeuze is hun eerste verdedigingslinie tegen corrosie, dus het is belangrijk om het goed te doen. Gelukkig kunnen ze kiezen met behulp van een zeer eenvoudige maar zeer effectieve maatstaf voor lokale corrosieweerstand, het Pitting Resistance Equivalent Number (PREN). Hoe hoger de PREN-waarde van een metaal, hoe hoger zijn weerstand tegen plaatselijke corrosie.
In dit artikel wordt besproken hoe u putcorrosie en spleetcorrosie kunt identificeren en hoe u de keuze van buismateriaal voor offshore olie- en gastoepassingen kunt optimaliseren op basis van de PREN-waarde van het materiaal.
Gelokaliseerde corrosie treedt op in kleine gebieden in vergelijking met algemene corrosie, die gelijkmatiger is op het metalen oppervlak. Putcorrosie en spleetcorrosie beginnen zich te vormen op 316 roestvrijstalen buizen wanneer de buitenste chroomrijke passieve oxidefilm van het metaal scheurt als gevolg van blootstelling aan corrosieve vloeistoffen, inclusief zout water. Chloriderijke offshore- en onshore mariene omgevingen, evenals hoge temperaturen en zelfs verontreiniging van het buisoppervlak, vergroten de kans op degradatie van deze passiveringsfilm.
putjes. Putcorrosie treedt op wanneer de passiveringsfilm op een stuk pijp wordt vernietigd, waardoor kleine holtes of putjes op het oppervlak van de buis ontstaan. Dergelijke putjes zullen waarschijnlijk groeien als elektrochemische reacties plaatsvinden, waardoor het ijzer in het metaal oplost in de oplossing op de bodem van de put. Het opgeloste ijzer zal dan naar de bovenkant van de put diffunderen en oxideren om ijzeroxide of roest te vormen. lekken.
Slangen zijn gevoeliger voor putcorrosie wanneer het buitenoppervlak verontreinigd is (afbeelding 1). Verontreiniging door las- en slijpwerkzaamheden kan bijvoorbeeld de passiverende oxidelaag van de buis beschadigen, waardoor putcorrosie wordt gevormd en versneld. Hetzelfde geldt voor het eenvoudigweg omgaan met verontreiniging van leidingen. Bovendien, terwijl de pekeldruppels verdampen, doen natte zoutkristallen die zich op de leidingen vormen hetzelfde om de oxidelaag te beschermen en kunnen leiden tot putcorrosie. Om dit soort vervuiling te voorkomen, houdt u uw leidingen schoon door ze regelmatig met zoet water te spoelen.
Afbeelding 1 – 316/316L roestvaststalen buizen die verontreinigd zijn met zuur, pekel en andere afzettingen zijn zeer gevoelig voor putcorrosie.
spleetcorrosie. In de meeste gevallen kan putcorrosie gemakkelijk worden geïdentificeerd door de operator. Spleetcorrosie is echter niet gemakkelijk te detecteren en vormt een groter risico voor operators en personeel. Het komt meestal voor op leidingen met nauwe ruimtes tussen de omringende materialen, zoals pijpen die op hun plaats worden gehouden met klemmen of pijpen die strak naast elkaar zijn geïnstalleerd. verhogen zelf het risico op corrosie, spleetcorrosie kan optreden bij temperaturen die veel lager zijn dan putcorrosie.
Afbeelding 2 – Er kan spleetcorrosie ontstaan ​​tussen de buis en de buissteun (boven) en wanneer de buis dicht bij andere oppervlakken wordt geïnstalleerd (onder) door de vorming van een chemisch agressieve aangezuurde ijzerchloride-oplossing in de spleet.
Spleetcorrosie simuleert meestal eerst putcorrosie in de spleet tussen een stuk pijp en de pijpsteunklem. Door de toenemende Fe++-concentratie in de vloeistof in de breuk wordt de initiële krater echter steeds groter totdat deze de hele breuk bedekt. ​​Uiteindelijk kan spleetcorrosie de pijp perforeren.
Krappe scheuren vormen het grootste risico op corrosie. Daarom vormen pijpklemmen die zich om het grootste deel van de omtrek van de pijp wikkelen een groter risico dan open klemmen, die het contactoppervlak tussen de pijp en de klem minimaliseren. Onderhoudstechnici kunnen helpen de kans op spleetcorrosie die schade of defecten veroorzaakt, te verkleinen door de klemmen regelmatig te openen en het oppervlak van de pijp te inspecteren op corrosie.
Putcorrosie en spleetcorrosie kunnen het beste worden voorkomen door de juiste metaallegering voor de toepassing te kiezen. Bestekschrijvers moeten de nodige zorgvuldigheid betrachten om het optimale leidingmateriaal te selecteren om het risico op corrosie te minimaliseren op basis van de werkomgeving, procesomstandigheden en andere variabelen.
Om bestekschrijvers te helpen de materiaalkeuze te optimaliseren, kunnen ze de PREN-waarden van metalen vergelijken om hun weerstand tegen lokale corrosie te bepalen. PREN kan als volgt worden berekend op basis van de chemische samenstelling van de legering, inclusief het chroom- (Cr-), molybdeen- (Mo) en stikstofgehalte (N):
PREN neemt toe met het gehalte aan corrosiebestendige elementen chroom, molybdeen en stikstof in de legering. De PREN-relatie is gebaseerd op de kritische putcorrosietemperatuur (CPT) – de laagste temperatuur waarbij putcorrosie wordt waargenomen – voor verschillende soorten roestvast staal in relatie tot de chemische samenstelling. In wezen is PREN evenredig met CPT. Daarom duiden hogere PREN-waarden op een hogere putweerstand. REN geeft een significante prestatieverbetering aan tot een significant hogere CPT.
Tabel 1 vergelijkt de PREN-waarden van verschillende legeringen die veel worden gebruikt in offshore olie- en gastoepassingen. Het laat zien hoe de specificatie de corrosieweerstand aanzienlijk kan verbeteren door een hoogwaardigere pijplegering te selecteren. PREN neemt slechts licht toe bij de overgang van 316 naar 317 roestvrij staal. Voor een aanzienlijke prestatieverbetering wordt idealiter 6 Mo super austenitisch roestvrij staal of 2507 super duplex roestvrij staal gebruikt.
Hogere concentraties nikkel (Ni) in roestvrij staal verbeteren ook de corrosieweerstand. Het nikkelgehalte van roestvrij staal maakt echter geen deel uit van de PREN-vergelijking. In elk geval is het vaak gunstig om roestvrij staal met hogere nikkelconcentraties te specificeren, aangezien dit element helpt om oppervlakken die tekenen van lokale corrosie vertonen opnieuw te passiveren. Nikkel stabiliseert austeniet en voorkomt martensietvorming bij het buigen of koudtrekken van 1/8 harde pijp. s weerstand tegen lokale corrosie en door chloride veroorzaakte spanningsscheuren. Een hoger nikkelgehalte van ten minste 12% in 316/316L is ook wenselijk voor toepassingen met gasvormige waterstof onder hoge druk. De minimale nikkelconcentratie die vereist is voor 316/316L roestvrij staal in de ASTM-standaardspecificatie is 10%.
Plaatselijke corrosie kan overal optreden op leidingen die in maritieme omgevingen worden gebruikt. Putcorrosie komt echter vaker voor in gebieden die al vervuild zijn, terwijl spleetcorrosie eerder voorkomt in gebieden met nauwe openingen tussen de leiding en de montagehardware. Met behulp van PREN als basis kan de bestekschrijver de beste leidinglegering selecteren om het risico op elke vorm van plaatselijke corrosie te minimaliseren.
Houd er echter rekening mee dat er andere variabelen zijn die het risico op corrosie kunnen beïnvloeden. Temperatuur beïnvloedt bijvoorbeeld de putweerstand van roestvrij staal. Voor warme zeeklimaten moet serieus worden overwogen om 6 molybdeen superaustenitische of 2507 superduplex roestvrijstalen buizen serieus te overwegen, omdat deze materialen uitstekend bestand zijn tegen lokale corrosie en chloridespanningsscheuren. Voor koelere klimaten kan een 316/316L-buis voldoende zijn, vooral als een geschiedenis van succesvol gebruik is vastgesteld.
Eigenaren en exploitanten van offshore-platforms kunnen ook stappen ondernemen om het risico op corrosie te minimaliseren nadat de slangen zijn geïnstalleerd. Ze moeten de leidingen schoon houden en regelmatig doorspoelen met zoet water om het risico op putcorrosie te verminderen. Ze moeten ook onderhoudstechnici de slangklemmen laten openen tijdens routine-inspecties om te zoeken naar spleetcorrosie.
Door de hierboven beschreven stappen te volgen, kunnen platformeigenaren en -operators het risico op corrosie van leidingen en gerelateerde lekken in maritieme omgevingen verminderen, de veiligheid en efficiëntie verbeteren, terwijl de kans op productverlies of het vrijkomen van vluchtige emissies wordt verkleind.
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 is het paradepaardje van de Society of Petroleum Engineers, met gezaghebbende instructies en artikelen over vorderingen op het gebied van exploratie- en productietechnologie, kwesties in de olie- en gasindustrie en nieuws over SPE en haar leden.