Napriek prirodzenej odolnosti rúr z nehrdzavejúcej ocele sú rúry z nehrdzavejúcej ocele inštalované v morskom prostredí počas svojej predpokladanej životnosti vystavené rôznym typom korózie. Táto korózia môže viesť k fugitívnym emisiám, stratám produktov a potenciálnym rizikám. Majitelia a prevádzkovatelia pobrežných platforiem môžu znížiť riziko korózie špecifikovaním pevnejších materiálov rúrok, ktoré poskytujú lepšiu odolnosť proti korózii. Potom musia zostať ostražití pri kontrole neporušenosti inštalovaného zariadenia na vstrekovanie chemikálií a ohrozenia hydrauliky a impulzov. a ohroziť bezpečnosť.
Lokalizovanú koróziu možno nájsť na mnohých plošinách, plavidlách, lodiach a potrubiach v inštaláciách na mori. Táto korózia môže byť vo forme jamkovej alebo štrbinovej korózie, pričom obe môžu erodovať stenu potrubia a spôsobiť únik tekutín.
Riziko korózie je väčšie, keď sa prevádzková teplota aplikácie zvyšuje. Teplo môže urýchliť deštrukciu ochranného vonkajšieho pasívneho oxidového filmu rúrky, čím sa podporuje tvorba bodovej korózie.
Bohužiaľ, lokalizovaná jamková a štrbinová korózia môže byť ťažké odhaliť, čo sťažuje identifikáciu, predpovedanie a navrhovanie týchto typov korózie. Vzhľadom na tieto riziká by majitelia platforiem, operátori a projektanti mali byť opatrní pri výbere najlepšieho potrubného materiálu pre svoju aplikáciu. Výber materiálu je ich prvou líniou obrany proti korózii, takže je dôležité, aby bola správna. Hodnota N kovu, tým vyššia je jeho odolnosť voči lokalizovanej korózii.
Tento článok sa bude zaoberať tým, ako identifikovať jamkovú a štrbinovú koróziu a ako optimalizovať výber materiálu hadíc pre aplikácie ropy a zemného plynu na mori na základe hodnoty materiálu PREN.
Lokalizovaná korózia sa vyskytuje na malých plochách v porovnaní so všeobecnou koróziou, ktorá je na kovovom povrchu rovnomernejšia. Na rúrkach z nehrdzavejúcej ocele 316 sa začína tvoriť jamková a štrbinová korózia, keď sa vonkajší film pasívneho oxidu bohatého na chróm pretrhne v dôsledku vystavenia korozívnym kvapalinám vrátane slanej vody. Pobrežné a pobrežné morské prostredie bohaté na chloridy, ako aj vysoké teploty a dokonca aj kontaminácia povrchu vane.
jamková korózia nastáva, keď je pasivačný film na dĺžke potrubia zničený, pričom sa na povrchu potrubia vytvoria malé dutiny alebo jamky. Takéto jamky sa pravdepodobne zväčšia, keď prebehnú elektrochemické reakcie, čo spôsobí, že sa železo v kove rozpustí v roztoku na dne jamy. Rozpustené železo potom difunduje smerom k vrcholu jamy a zoxiduje a zoxiduje a vytvorí koróziu na oxidy železa A. perforáciu steny potrubia a viesť k netesnostiam.
Potrubie je náchylnejšie na bodovú koróziu, keď je jeho vonkajší povrch kontaminovaný (obrázok 1). Napríklad kontaminácia z operácií zvárania a brúsenia môže poškodiť pasivujúcu oxidovú vrstvu potrubia, čím sa vytvára a urýchľuje jamková korózia. To isté platí pre jednoduché riešenie kontaminácie z potrubí. Navyše, keďže soľanka chráni kvapôčky, ktoré sa tvoria, koróziu, aby sa vyparili kvapôčky, ktoré sa tvoria na kryštáloch soli, a vlhké kryštály soli môžu spôsobiť odparovanie. Pri týchto typoch kontaminácie udržujte potrubia čisté pravidelným preplachovaním čerstvou vodou.
Obrázok 1 – Potrubie z nehrdzavejúcej ocele 316/316L znečistené kyselinou, soľankou a inými usadeninami je vysoko náchylné na bodovú koróziu.
štrbinová korózia.Vo väčšine prípadov môže obsluha ľahko identifikovať štrbinovú koróziu. Štrbinovú koróziu však nie je ľahké zistiť a predstavuje väčšie riziko pre operátorov a personál. Zvyčajne sa vyskytuje na potrubiach, ktoré majú tesné medzery medzi okolitými materiálmi, ako sú potrubia držané na mieste pomocou príchytiek alebo potrubia, ktoré sú tesne namontované vedľa seba. Keď soľanka presiakne do štrbiny železitej štrbiny, vzniká chemicky agresívna chloridová korózia (F Cl3) spôsobuje vznik štrbinovej korózie Obrázok 2). Pretože štrbiny samotné zvyšujú riziko korózie, štrbinová korózia sa môže vyskytnúť pri teplotách oveľa nižších ako bodová korózia.
Obrázok 2 – Medzi rúrou a podperou rúry (hore) a keď je rúra inštalovaná blízko iných povrchov (dole) sa môže vyvinúť štrbinová korózia v dôsledku tvorby chemicky agresívneho okysleného roztoku chloridu železitého v štrbine.
Štrbinová korózia zvyčajne simuluje jamkovú koróziu najskôr v štrbine vytvorenej medzi dĺžkou potrubia a podpornou príchytkou potrubia. Avšak kvôli zvyšujúcej sa koncentrácii Fe++ v tekutine v rámci lomu sa počiatočný kráter zväčšuje a zväčšuje, až pokryje celý zlom. V konečnom dôsledku môže štrbinová korózia perforovať potrubie.
Tesné trhliny sú najväčším rizikom korózie. Preto potrubné svorky, ktoré sa ovinú okolo väčšiny obvodu potrubia, majú tendenciu predstavovať väčšie riziko ako otvorené svorky, ktoré minimalizujú kontaktnú plochu medzi potrubím a svorkou. Technici údržby môžu pomôcť znížiť pravdepodobnosť štrbinovej korózie spôsobujúcej poškodenie alebo poruchu pravidelným otváraním svoriek a kontrolou povrchu potrubia z hľadiska korózie.
Jamkovej a štrbinovej korózii možno najlepšie predchádzať výberom správnej kovovej zliatiny pre danú aplikáciu. Špecifikátori by mali venovať náležitú pozornosť výberu optimálneho materiálu potrubia, aby sa minimalizovalo riziko korózie na základe prevádzkového prostredia, podmienok procesu a iných premenných.
Aby špecifikátori pomohli optimalizovať výber materiálu, môžu porovnávať hodnoty PREN kovov, aby určili ich odolnosť voči lokalizovanej korózii. PREN možno vypočítať z chemického zloženia zliatiny, vrátane jej obsahu chrómu (Cr), molybdénu (Mo) a dusíka (N), nasledovne:
PREN sa zvyšuje s obsahom prvkov odolných voči korózii chrómu, molybdénu a dusíka v zliatine. Vzťah PREN je založený na kritickej bodovej teplote (CPT) – najnižšej teplote, pri ktorej je pozorovaná bodová korózia – pre rôzne nehrdzavejúce ocele vo vzťahu k chemickému zloženiu. PREN je v podstate úmerný CPT. Preto vyššie hodnoty PREN indikujú len malý vyšší nárast v porovnaní s odolnosťou proti bodovej korózii. v PREN naznačuje výrazné zlepšenie výkonu na výrazne vyšší CPT.
Tabuľka 1 porovnáva hodnoty PREN rôznych zliatin bežne používaných v ropných a plynových aplikáciách na mori. Ukazuje, ako môže špecifikácia výrazne zlepšiť odolnosť proti korózii výberom zliatiny rúr vyššej triedy. Pri prechode z nehrdzavejúcej ocele 316 na nehrdzavejúcu oceľ 317 sa PREN zvyšuje len mierne. Pre výrazné zvýšenie výkonu sa ideálne používa 6 Mo super austenitická nehrdzavejúca oceľ alebo 2507 super duplexná nehrdzavejúca oceľ.
Vyššie koncentrácie niklu (Ni) v nehrdzavejúcej oceli tiež zvyšujú odolnosť proti korózii. Obsah niklu v nehrdzavejúcej oceli však nie je súčasťou rovnice PREN. V každom prípade je často výhodné špecifikovať nehrdzavejúce ocele s vyššou koncentráciou niklu, pretože tento prvok pomáha repasivovať povrchy, ktoré vykazujú známky lokalizovanej korózie. Nikel stabilizuje austenit a zabraňuje tvorbe martenzitu pri neohýbaní alebo tvorbe kryštálov za studena. odolnosť nehrdzavejúcej ocele voči lokálnej korózii, ako aj praskaniu spôsobenému chloridom. Vyšší obsah niklu aspoň 12 % v 316/316L je tiež žiaduci pre aplikácie zahŕňajúce vysokotlakový plynný vodík. Minimálna koncentrácia niklu požadovaná pre nehrdzavejúcu oceľ 316/316L v štandardnej špecifikácii ASTM je 10 %.
Lokalizovaná korózia sa môže vyskytnúť kdekoľvek na potrubiach používaných v morskom prostredí. Avšak jamková korózia sa s väčšou pravdepodobnosťou vyskytuje v oblastiach, ktoré sú už kontaminované, zatiaľ čo štrbinová korózia sa pravdepodobne vyskytuje v oblastiach s úzkymi medzerami medzi potrubím a montážnym príslušenstvom. Použitím PREN ako základu môže špecifikátor vybrať najlepšiu zliatinu potrubia, aby sa minimalizovalo riziko akéhokoľvek druhu lokalizovanej korózie.
Majte však na pamäti, že existujú aj iné premenné, ktoré môžu ovplyvniť riziko korózie. Napríklad teplota ovplyvňuje odolnosť nehrdzavejúcej ocele proti jamkovej korózii. Pre horúce morské podnebie by sa mala vážne zvážiť 6 molybdénová superaustenitická alebo 2507 super duplexná nehrdzavejúca oceľová rúra, pretože tieto materiály majú vynikajúcu odolnosť voči lokalizovanej korózii a praskaniu chloridovým napätím. Pre chladnejšie podnebie môže stačiť úspešné použitie rúry 316/316L
Majitelia a prevádzkovatelia pobrežných platforiem môžu tiež podniknúť kroky na minimalizáciu rizika korózie po inštalácii potrubia. Potrubie by mali udržiavať čisté a pravidelne preplachovať čerstvou vodou, aby sa znížilo riziko jamkovej korózie. Mali by tiež nechať technikov údržby otvárať svorky potrubia počas bežných kontrol, aby zistili prítomnosť štrbinovej korózie.
Podľa vyššie uvedených krokov môžu vlastníci a prevádzkovatelia platforiem znížiť riziko korózie potrubia a súvisiacich netesností v morskom prostredí, zlepšiť bezpečnosť a účinnosť a zároveň znížiť možnosť straty produktu alebo uvoľnenia prchavých emisií.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Journal of Petroleum Technology je vlajkovou loďou časopisu Spoločnosti ropných inžinierov, ktorý poskytuje autoritatívne informácie a funkcie o pokrokoch v technológii prieskumu a výroby, o problémoch ropného a plynárenského priemyslu a o novinkách o SPE a jej členoch.