Упркос инхерентној отпорности на корозију цеви од нерђајућег челика, цеви од нерђајућег челика инсталиране у морском окружењу су подложне различитим врстама корозије током свог очекиваног века трајања.Ова корозија може довести до фугитивних емисија, губитака производа и потенцијалних ризика.Власници и оператери платформи на мору могу да смање ризик од корозије тако што ће од самог почетка одредити јачи материјал цеви за бољу отпорност на корозију.Након тога, они морају бити опрезни када прегледају водове за убризгавање хемикалија, хидрауличне и импулсне водове и процесне инструменте и инструменте како би осигурали да корозија не угрози интегритет инсталираног цевовода или угрози сигурност.
Локализована корозија се може наћи на многим платформама, бродовима, бродовима и цевоводима на мору.Ова корозија може бити у облику корозије у облику удубљења или пукотине, од којих било која може еродирати зид цеви и изазвати ослобађање течности.
Ризик од корозије се повећава како се радна температура апликације повећава.Топлота може убрзати деградацију заштитног спољашњег пасивног оксидног филма цеви, чиме се промовише питтинг.
Нажалост, локализовану корозију удубљења и пукотина је тешко открити, што отежава идентификацију, предвиђање и пројектовање ових врста корозије.Имајући у виду ове ризике, власници платформи, оператери и они који су задужени морају бити опрезни у одабиру најбољег материјала за цевоводе за њихову примену.Одабир материјала је њихова прва линија одбране од корозије, тако да је исправан избор веома важан.На срећу, они могу да користе веома једноставну, али веома ефикасну меру локализоване отпорности на корозију, Еквивалентни број отпорности на питинг (ПРЕН).Што је већа ПРЕН вредност метала, већа је његова отпорност на локализовану корозију.
Овај чланак ће размотрити како да идентификујете корозију удубљења и пукотина и како да оптимизујете избор материјала за цеви за примену нафте и гаса на мору на основу ПРЕН вредности материјала.
Локализована корозија се јавља на малим површинама у поређењу са општом корозијом, која је равномернија по површини метала.На цевима од нерђајућег челика 316 почиње да се формира корозија удубљења и пукотина када се спољашњи слој пасивног оксида богатог хромом на металу покида излагањем корозивним течностима, укључујући слану воду.Морско окружење богато хлоридима, као и високе температуре, па чак и контаминација површине цеви, повећавају вероватноћу деградације овог пасивационог филма.
питинг Питинг корозија настаје када се пасивациони филм на делу цеви разбије, формирајући мале шупљине или јаме на површини цеви.Такве јаме ће вероватно расти како се одвијају електрохемијске реакције, услед чега се гвожђе у металу раствара у раствору на дну јаме.Растворено гвожђе ће затим дифундирати до врха јаме и оксидирати да би формирало оксид гвожђа или рђу.Како се јама продубљује, електрохемијске реакције се убрзавају, корозија се повећава, што може довести до перфорације зида цеви и до цурења.
Цеви су подложније удубљењу ако је њихова спољна површина контаминирана (Слика 1).На пример, загађивачи из операција заваривања и брушења могу да оштете слој пасивираног оксида цеви, чиме се формирају и убрзавају рупе.Исто важи и за једноставно суочавање са загађењем из цеви.Поред тога, како капљице соли испаравају, влажни кристали соли који се формирају на цевима штите оксидни слој и могу довести до рупица.Да бисте спречили ове врсте контаминације, одржавајте своје цеви чистима тако што ћете их редовно испирати свежом водом.
Слика 1. Цев од нерђајућег челика 316/316Л контаминирана киселином, физиолошким раствором и другим наслагама је веома подложна питтинг.
пукотина корозија.Оператер у већини случајева може лако да открије удубљење.Међутим, корозију у пукотинама није лако открити и представља већи ризик за оператере и особље.Ово се обично дешава на цевима које имају уске празнине између околних материјала, као што су цеви које се држе на месту помоћу стезаљки или цеви које су чврсто збијене једна поред друге.Када расол продре у отвор, временом се у овој области формира хемијски агресиван закисељени раствор гвожђе хлорида (ФеЦл3), који изазива убрзану корозију процепа (сл. 2).Пошто корозија у пукотинама по својој природи повећава ризик од корозије, корозија у пукотинама може настати на много нижим температурама од удубљења.
Слика 2 – Корозија пукотина може се развити између цеви и носача цеви (горе) и када је цев постављена близу других површина (доле) услед стварања хемијски агресивног закисељеног раствора гвожђе хлорида у отвору.
Корозија пукотина обично симулира удубљење прво у зазору који се формира између дела цеви и прстена за потпору цеви.Међутим, услед повећања концентрације Фе++ у течности унутар прелома, почетни левак постаје све већи и већи док не покрије цео прелом.На крају крајева, корозија пукотина може довести до перфорације цеви.
Густе пукотине представљају највећи ризик од корозије.Стога, стезаљке за цеви које окружују велики део обима цеви имају тенденцију да буду ризичније од отворених стезаљки, које минимизирају контактну површину између цеви и обујмице.Сервисни техничари могу помоћи да се смање могућност оштећења или квара од корозије у пукотинама тако што ће редовно отварати уређаје и прегледати површине цеви на корозију.
Корозија удубљења и пукотина може се спречити одабиром праве металне легуре за специфичну примену.Спецификатори морају да буду са дужном пажњом у одабиру оптималног материјала за цевовод како би минимизирали ризик од корозије, у зависности од радног окружења, услова процеса и других варијабли.
Да би помогли спецификацијама да оптимизују свој избор материјала, они могу да упореде ПРЕН вредности метала како би одредили њихову отпорност на локализовану корозију.ПРЕН се може израчунати из хемије легуре, укључујући њен садржај хрома (Цр), молибдена (Мо) и азота (Н), на следећи начин:
ПРЕН се повећава са садржајем елемената отпорних на корозију хрома, молибдена и азота у легури.Однос ПРЕН се заснива на критичној температури питинга (ЦПТ) – најнижој температури на којој се јавља рупица – за различите нерђајуће челике у зависности од хемијског састава.У суштини, ПРЕН је пропорционалан ЦПТ.Према томе, веће вредности ПРЕН указују на већу отпорност на удубљење.Мало повећање ПРЕН-а је еквивалентно само малом повећању ЦПТ-а у поређењу са легуром, док велико повећање ПРЕН-а указује на значајно побољшање перформанси у односу на много већи ЦПТ.
Табела 1 упоређује вредности ПРЕН за различите легуре које се обично користе у индустрији нафте и гаса на мору.Показује како спецификација може значајно побољшати отпорност на корозију одабиром легуре цеви вишег квалитета.ПРЕН се незнатно повећава са 316 СС на 317 СС.Супер Аустенитиц 6 Мо СС или Супер Дуплек 2507 СС су идеални за значајно побољшање перформанси.
Веће концентрације никла (Ни) у нерђајућем челику такође повећавају отпорност на корозију.Међутим, садржај никла у нерђајућем челику није део ПРЕН једначине.У сваком случају, често је корисно изабрати нерђајући челик са већим садржајем никла, јер овај елемент помаже у репасивацији површина које показују знаке локализоване корозије.Никл стабилизује аустенит и спречава стварање мартензита при савијању или хладном извлачењу 1/8 круте цеви.Мартензит је непожељна кристална фаза у металима која смањује отпорност нерђајућег челика на локализовану корозију, као и на пуцање изазвано хлоридима.Већи садржај никла од најмање 12% у челику 316/316Л је такође пожељан за апликације водоника под високим притиском.Минимална концентрација никла потребна за АСТМ 316/316Л нерђајући челик је 10%.
Локализована корозија се може појавити било где у цевоводу који се користи у морском окружењу.Међутим, већа је вероватноћа да ће се удубљења појавити у областима које су већ контаминиране, док је већа вероватноћа да ће се корозија у пукотинама појавити у областима са уским празнинама између цеви и опреме за уградњу.Користећи ПРЕН као основу, специфицатор може да изабере најбољу класу цеви како би минимизирао ризик од било које врсте локализоване корозије.
Међутим, имајте на уму да постоје и друге варијабле које могу утицати на ризик од корозије.На пример, температура утиче на отпорност нерђајућег челика на питтинг.За вруће морске климе, супер аустенит 6 молибден челик или супер дуплекс 2507 цеви од нерђајућег челика треба озбиљно размотрити јер ови материјали имају одличну отпорност на локализовану корозију и пуцање хлорида.За хладније климе, цев од 316/316Л може бити довољна, посебно ако постоји историја успешне употребе.
Власници и оператери платформи на мору такође могу предузети кораке да минимизирају ризик од корозије након постављања цеви.Они треба да одржавају цеви чистим и редовно испирају свежом водом како би се смањио ризик од удубљења.Такође би требало да натерају техничаре за одржавање да отворе стезаљке током рутинских прегледа како би проверили да ли постоји корозија у пукотинама.
Пратећи горе наведене кораке, власници и оператери платформи могу смањити ризик од корозије цеви и повезаних цурења у морском окружењу, побољшати сигурност и ефикасност и смањити могућност губитка производа или фугитивних емисија.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Јоурнал оф Петролеум Тецхнологи, водећи часопис Друштва нафтних инжењера, пружа ауторитативне сажетке и чланке о напретку у технологији узводне, нафтне и гасне индустрије, као и вести о СПЕ и њеним члановима.