Trots den inneboende korrosionsbeständigheten hos rostfria stålrör, utsätts rostfria stålrör installerade i marina miljöer för olika typer av korrosion under sin förväntade livslängd. Denna korrosion kan leda till flyktiga utsläpp, produktförluster och potentiella risker. Offshoreplattformsägare och operatörer kan minska risken för korrosion genom att specificera starkare rörmaterial som ger bättre korrosionsbeständighet, när de måste bibehålla bättre kemiskt motstånd i hydrauliska ämnen. och impulsledningar, och processinstrumentering och avkänningsutrustning för att säkerställa att korrosion inte hotar integriteten hos installerade rörledningar och äventyrar säkerheten.
Lokal korrosion kan hittas på många plattformar, fartyg, fartyg och rörledningar i offshoreinstallationer. Denna korrosion kan vara i form av grop- eller spaltkorrosion, som båda kan erodera rörväggen och orsaka vätskeutsläpp.
Risken för korrosion är större när applikationens driftstemperatur ökar. Värme kan påskynda förstörelsen av rörets skyddande yttre passiva oxidfilm och därigenom främja bildandet av gropkorrosion.
Tyvärr kan lokal grop- och spaltkorrosion vara svår att upptäcka, vilket gör dessa typer av korrosion svårare att identifiera, förutsäga och designa för. Med tanke på dessa risker bör plattformsägare, operatörer och designers iaktta försiktighet när de väljer det bästa rörmaterialet för sin applikation. Materialvalet är deras första försvarslinje mot korrosion, så att få det rätt är mycket viktigt att använda en lokal korrosionsbeständighet, men tur att de kan välja en lokal korrosionsbeständighet. istance Equivalent Number (PREN). Ju högre PREN-värde en metall har, desto högre motståndskraft mot lokal korrosion.
Den här artikeln kommer att gå igenom hur man identifierar grop- och spaltkorrosion och hur man optimerar valet av rörmaterial för olje- och gastillämpningar till havs baserat på materialets PREN-värde.
Lokal korrosion förekommer i små områden jämfört med allmän korrosion, som är mer enhetlig på metallytan. Grop- och spaltkorrosion börjar bildas på 316 rostfria stålrör när metallens yttre kromrika passiva oxidfilm spricker på grund av exponering för korrosiva vätskor, inklusive saltvatten. Kloridrika havstemperaturer, även på kustytan ökar potentialen för kloridrika havs- och tuber. för nedbrytning av denna passiveringsfilm.
gropfrätning.Gropkorrosion uppstår när passiveringsfilmen på en rörlängd förstörs och bildar små håligheter eller gropar på ytan av röret. Sådana gropar kommer sannolikt att växa när elektrokemiska reaktioner äger rum, vilket gör att järnet i metallen löses upp i lösningen i botten av gropen. Det upplösta järnet kommer sedan att diffundera mot toppen av järnet eller oxideras för att bilda gropen eller oxideras. iska reaktioner accelererar, korrosion intensifieras och kan leda till perforering av rörväggen och leda till läckor.
Slangen är mer mottaglig för gropkorrosion när dess yttre yta är förorenad (Figur 1). Till exempel kan föroreningar från svets- och slipningsoperationer skada det passiverande oxidskiktet i röret och därigenom bilda och påskynda gropkorrosion. Detsamma gäller för att helt enkelt hantera föroreningar från rör. Dessutom, eftersom saltlaken och saltet bildar droppar skyddar de våta och våta rören. oxidskiktet och kan leda till gropkorrosion. För att förhindra denna typ av förorening bör du hålla dina rör rena genom att regelbundet spola dem med färskvatten.
Figur 1 – 316/316L rostfritt stålrör förorenat med syra, saltlösning och andra avlagringar är mycket känsliga för gropkorrosion.
spaltkorrosion.I de flesta fall kan gropfrätning lätt identifieras av operatören. Däremot är spaltkorrosion inte lätt att upptäcka och utgör en större risk för operatörer och personal. Det uppstår vanligtvis på rör som har trånga utrymmen mellan omgivande material, såsom rör som hålls på plats med klämmor eller rör som är tätt installerade i sidoförsedda syrakemikalier. (FeCl3)-lösning bildas i området med tiden och orsakar accelererad spaltkorrosion (Figur 2). Eftersom sprickor i sig ökar risken för korrosion, kan spaltkorrosion uppstå vid temperaturer som är mycket lägre än gropkorrosion.
Figur 2 – Spaltkorrosion kan utvecklas mellan röret och rörstödet (överst) och när röret installeras nära andra ytor (botten) på grund av bildandet av en kemiskt aggressiv försurad järnkloridlösning i spalten.
Spaltkorrosion simulerar vanligtvis gropkorrosion först i spalten som bildas mellan en rörlängd och rörstödsklämman. Men på grund av den ökande Fe++-koncentrationen i vätskan i sprickan blir den initiala kratern större och större tills den täcker hela sprickan. I slutändan kan spaltkorrosion perforera röret.
Täta sprickor är den största risken för korrosion. Därför tenderar rörklämmor som lindar runt större delen av rörets omkrets att utgöra en större risk än öppna klämmor, vilket minimerar kontaktytan mellan röret och klämman. Underhållstekniker kan hjälpa till att minska sannolikheten för att spaltkorrosion orsakar skador på röret och korrosionsskador på röret och korrosion av röret regelbundet.
Pitting och spaltkorrosion kan bäst förebyggas genom att välja rätt metallegering för applikationen. Specifierare bör utöva tillbörlig noggrannhet för att välja det optimala rörmaterialet för att minimera risken för korrosion baserat på driftsmiljön, processförhållanden och andra variabler.
För att hjälpa specifikationer att optimera materialvalet kan de jämföra metallernas PREN-värden för att bestämma deras motståndskraft mot lokal korrosion. PREN kan beräknas från legeringens kemiska sammansättning, inklusive dess krom- (Cr), molybden- (Mo) och kväve (N)-innehåll, enligt följande:
PREN ökar med innehållet av de korrosionsbeständiga grundämnena krom, molybden och kväve i legeringen. PREN-sambandet baseras på den kritiska gropfrätningstemperaturen (CPT) – den lägsta temperaturen vid vilken gropkorrosion observeras – för olika rostfria stål i förhållande till kemisk sammansättning. I huvudsak är PREN proportionell mot PRENA-beständighet, högre PRENA-beständighet är proportionell mot CPT. motsvarar endast en liten ökning av CPT jämfört med legeringen, medan en stor ökning av PREN indikerar en mer signifikant prestandaförbättring för betydligt högre CPT.
Tabell 1 jämför PREN-värdena för olika legeringar som vanligtvis används i olje- och gastillämpningar till havs. Den visar hur specifikationen avsevärt kan förbättra korrosionsbeständigheten genom att välja en rörlegering av högre kvalitet. PREN ökar endast något vid övergång från 316 till 317 rostfritt stål. För en betydande prestandaökning är 6 Mo super austenitiskt rostfritt stål eller 2507 superduplext rostfritt stål idealiskt.
Högre koncentrationer av nickel (Ni) i rostfritt stål ökar också korrosionsbeständigheten. Nickelhalten i rostfritt stål är dock inte en del av PREN-ekvationen. I alla fall är det ofta fördelaktigt att specificera rostfria stål med högre nickelkoncentrationer, eftersom detta element hjälper till att återpassivera ytor som visar tecken på lokaliserad korrosion av bentenickel och stabiliserar dragning av bentensiten eller austensitens austensit. /8 hårt rör.Martensit är en oönskad kristallin fas i metaller som minskar rostfritt ståls motståndskraft mot lokal korrosion såväl som kloridinducerad spänningssprickning. En högre nickelhalt på minst 12 % i 316/316L är också önskvärt för applikationer som involverar högtrycksgasformigt stål i 316/316L standard som krävs för 316/316 st väte. 10 %.
Lokaliserad korrosion kan förekomma var som helst på rör som används i marina miljöer. Däremot är det mer sannolikt att gropkorrosion uppstår i områden som redan är förorenade, medan spaltkorrosion är mer sannolikt att inträffa i områden med smala mellanrum mellan röret och monteringsdetaljerna. Med PREN som bas kan specifikatorn välja den bästa lokala rörlegeringen av alla slag för att minimera risken för korrosion.
Tänk dock på att det finns andra variabler som kan påverka korrosionsrisk. Temperaturen påverkar till exempel gropbeständigheten hos rostfritt stål. För varma marina klimat bör 6 molybden super austenitic eller 2507 super duplex rostfritt stålrör övervägas allvarligt eftersom dessa material har utmärkt motståndskraft mot lokal korrosion och kloridspänningssprickning, om svalare klimat har varit tillräckligt framgångsrika,316 har varit tillräckligt framgångsrika. etablerat.
Ägare och operatörer av plattformar till havs kan också vidta åtgärder för att minimera risken för korrosion efter att slangen har installerats. De bör hålla rören rena och spola med färskvatten regelbundet för att minska risken för gropkorrosion. De bör också låta underhållstekniker öppna slangklämmorna under rutininspektioner för att se efter förekomst av spaltkorrosion.
Genom att följa stegen som beskrivs ovan kan plattformsägare och operatörer minska risken för rörkorrosion och relaterade läckor i marina miljöer, förbättra säkerheten och effektiviteten samtidigt som risken för produktförlust eller utsläpp av flyktiga utsläpp minskar.
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 är flaggskeppstidningen för Society of Petroleum Engineers, som tillhandahåller auktoritativa kort och inslag om framsteg inom prospekterings- och produktionsteknik, olje- och gasindustrifrågor och nyheter om SPE och dess medlemmar.