Paslanmaz çelik boruların doğal korozyon direncine rağmen, deniz ortamlarına döşenen paslanmaz çelik borular, beklenen ömürleri boyunca farklı korozyon türleri yaşarlar. Bu korozyon, kaçak emisyonlara, ürün kaybına ve potansiyel risklere yol açabilir. Açık deniz platform sahipleri ve operatörleri, daha iyi korozyon direnci sağlayan daha güçlü boru malzemeleri seçerek korozyon riskini azaltabilir. Daha sonra, korozyonun kurulu boruların bütünlüğünü tehdit etmemesini ve güvenliği tehlikeye atmamasını sağlamak için kimyasal enjeksiyonu, hidrolik ve impuls hatlarını ve proses enstrümantasyonunu ve algılama ekipmanını incelerken dikkatli olmalıdırlar.
Lokalize korozyon birçok platformda, gemide, gemide ve açık deniz kurulumlarındaki borularda bulunabilir. Bu korozyon, çukurlaşma veya çatlak korozyonu şeklinde olabilir ve her ikisi de boru duvarını aşındırabilir ve sıvı salınımına neden olabilir.
Uygulamanın çalışma sıcaklığı arttığında korozyon riski daha fazladır. Isı, borunun koruyucu dış pasif oksit filminin tahribatını hızlandırabilir ve böylece oyuk korozyon oluşumunu teşvik edebilir.
Ne yazık ki, lokalize oyuklaşma ve çatlak korozyonunun tespit edilmesi zor olabilir ve bu tip korozyonların tanımlanmasını, tahmin edilmesini ve tasarlanmasını zorlaştırabilir. Bu riskler göz önüne alındığında, platform sahipleri, operatörler ve görevliler uygulamaları için en iyi boru malzemesini seçerken dikkatli olmalıdırlar. Malzeme seçimi korozyona karşı ilk savunma hattıdır, bu nedenle doğru yapmak önemlidir. Neyse ki, yerel korozyon direncinin çok basit ama çok etkili bir ölçüsü olan Çukur Direnci Eşdeğer Sayısı (PREN) kullanmayı seçebilirler. Bir metalin PREN değeri ne kadar yüksekse , lokalize korozyona karşı direnci o kadar yüksek olur.
Bu makale, oyuklaşma ve çatlak korozyonunun nasıl belirleneceğini ve açık deniz petrol ve gaz uygulamaları için boru malzemesi seçiminin malzemenin PREN değerine dayalı olarak nasıl optimize edileceğini gözden geçirecektir.
Lokalize korozyon, metal yüzeyinde daha homojen olan genel korozyona kıyasla küçük alanlarda meydana gelir. Tuzlu su da dahil olmak üzere aşındırıcı sıvılara maruz kalması nedeniyle metalin krom açısından zengin dış pasif oksit filmi patladığında 316 paslanmaz çelik borularda çukurlaşma ve çatlak korozyonu oluşmaya başlar. Klorür açısından zengin açık deniz ve kara deniz ortamlarının yanı sıra yüksek sıcaklıklar ve hatta boru yüzeyinin kirlenmesi, bu pasivasyon filminin bozulma potansiyelini artırır.
çukurlaşma.Çukurlaşma korozyonu, bir boru uzunluğundaki pasivasyon filmi yok edildiğinde boru yüzeyinde küçük oyuklar veya çukurlar oluşturarak oluşur. Bu tür çukurlar, elektrokimyasal reaksiyonlar meydana geldikçe büyüyerek metaldeki demirin çukurun dibindeki çözelti içinde çözünmesine neden olur. Çözünen demir daha sonra çukurun tepesine doğru yayılır ve oksitlenerek demir oksit veya pas oluşturur. Çukur derinleştikçe, elektrokimyasal reaksiyonlar hızlanır, korozyon yoğunlaşır ve boru duvarının delinmesine yol açabilir ve sızıntılara yol açar.
Borular, dış yüzeyi kirlendiğinde çukurlaşma korozyonuna karşı daha hassastır (Şekil 1). Örneğin, kaynak ve taşlama işlemlerinden kaynaklanan kirlilik, borunun pasifleştirici oksit tabakasına zarar vererek çukurlaşma korozyonunu oluşturabilir ve hızlandırabilir. Aynı şey borulardan kaynaklanan kirlilikle uğraşmak için de geçerlidir. Ayrıca, tuzlu su damlacıkları buharlaşırken, borularda oluşan ıslak tuz kristalleri de oksit tabakasını korumak için aynı şeyi yapar ve çukur korozyonuna yol açabilir. Bu tür kirlenmeleri önlemek için, borularınızı düzenli olarak tatlı su ile yıkayarak temiz tutun.
Şekil 1 – Asit, tuzlu su ve diğer birikintilerle kirlenmiş 316/316L paslanmaz çelik boru, oyuk korozyonuna karşı oldukça hassastır.
Çatlak korozyonu.Çoğu durumda, oyuklaşma, operatör tarafından kolayca tanımlanabilir.Ancak, çatlak korozyonunun tespit edilmesi kolay değildir ve operatörler ve personel için daha büyük bir risk oluşturur.Bu genellikle, klipslerle yerinde tutulan borular veya yan yana sıkıca monte edilmiş borular gibi çevredeki malzemeler arasında dar boşluklara sahip borularda meydana gelir.Tuzlu su çatlağa sızdığında, bölgede zamanla kimyasal olarak agresif, asitlendirilmiş demir klorür (FeCl3) solüsyonu oluşur ve çatlak korozyonunun hızlanmasına neden olur (Şekil 2).Çünkü yarıkların kendisi çatlak korozyonu, çukur korozyonundan çok daha düşük sıcaklıklarda meydana gelebilir.
Şekil 2 – Çatlakta kimyasal olarak agresif, asitlendirilmiş ferrik klorür çözeltisinin oluşması nedeniyle, boru ile boru desteği (üst) arasında ve boru diğer yüzeylere (alt) yakın monte edildiğinde çatlak korozyonu gelişebilir.
Çatlak korozyonu genellikle ilk olarak bir boru uzunluğu ile boru destek klipsi arasında oluşan çatlakta çukurlaşma korozyonunu simüle eder. Ancak, kırık içindeki sıvıdaki artan Fe++ konsantrasyonu nedeniyle, ilk krater tüm kırığı kaplayana kadar gittikçe büyür. Nihayetinde çatlak korozyonu boruyu delebilir.
Sıkı çatlaklar, korozyon için en büyük risktir. Bu nedenle, borunun çevresinin çoğunu saran boru kelepçeleri, boru ile kelepçe arasındaki temas yüzeyini en aza indiren açık kelepçelerden daha büyük bir risk oluşturma eğilimindedir. Bakım teknisyenleri, kelepçeleri düzenli olarak açıp borunun yüzeyini korozyon açısından kontrol ederek çatlak korozyonunun hasara veya arızaya neden olma olasılığını azaltmaya yardımcı olabilir.
Çukurlaşma ve çatlak korozyonu, uygulama için doğru metal alaşımı seçilerek en iyi şekilde önlenebilir. Şartname hazırlayıcılar, çalışma ortamına, proses koşullarına ve diğer değişkenlere bağlı olarak korozyon riskini en aza indirecek optimum boru malzemesini seçmek için gerekli özeni göstermelidir.
Belirleyicilerin malzeme seçimini optimize etmelerine yardımcı olmak için, yerel korozyona karşı dirençlerini belirlemek için metallerin PREN değerlerini karşılaştırabilirler. PREN, krom (Cr), molibden (Mo) ve nitrojen (N) içeriği dahil olmak üzere alaşımın kimyasal bileşiminden aşağıdaki şekilde hesaplanabilir:
PREN, alaşımdaki korozyona dayanıklı elementler krom, molibden ve nitrojen içeriği ile artar. PREN ilişkisi, kimyasal bileşim ile ilgili olarak çeşitli paslanmaz çelikler için kritik çukurlaşma sıcaklığına (CPT) dayanmaktadır. REN, önemli ölçüde daha yüksek bir CPT'ye performansta önemli bir gelişme olduğunu gösterir.
Tablo 1, açık deniz petrol ve gaz uygulamalarında yaygın olarak kullanılan çeşitli alaşımların PREN değerlerini karşılaştırır. Spesifikasyonun, daha yüksek dereceli bir boru alaşımı seçerek korozyon direncini nasıl önemli ölçüde iyileştirebileceğini gösterir. PREN, 316'dan 317 paslanmaz çeliğe geçerken yalnızca biraz artar. Önemli bir performans artışı için ideal olarak 6 Mo süper östenitik paslanmaz çelik veya 2507 süper dubleks paslanmaz çelik kullanılır.
Paslanmaz çelikte daha yüksek nikel (Ni) konsantrasyonları da korozyon direncini artırır. Bununla birlikte, paslanmaz çeliğin nikel içeriği PREN denkleminin bir parçası değildir. Her halükarda, bu element lokal korozyon belirtileri gösteren yüzeylerin yeniden pasifleştirilmesine yardımcı olduğundan, daha yüksek nikel konsantrasyonlarına sahip paslanmaz çelikleri belirtmek genellikle yararlıdır. Nikel, östeniti stabilize eder ve 1/8 sert boruyu bükerken veya soğuk çekerken martensit oluşumunu önler. 316/316L'de en az %12'lik daha yüksek bir nikel içeriği, yüksek basınçlı gaz halindeki hidrojen içeren uygulamalar için de arzu edilir. ASTM standart spesifikasyonunda 316/316L paslanmaz çelik için gereken minimum nikel konsantrasyonu %10'dur.
Deniz ortamlarında kullanılan boruların herhangi bir yerinde bölgesel korozyon meydana gelebilir. Bununla birlikte, halihazırda kirlenmiş olan alanlarda çukur korozyonu meydana gelme olasılığı daha yüksekken, boru ile montaj donanımı arasında dar boşlukların olduğu alanlarda çatlak korozyonu meydana gelme olasılığı daha yüksektir. Şartlandırıcı, PREN'i temel alarak, herhangi bir yerel korozyon riskini en aza indirmek için en iyi boru alaşımını seçebilir.
Bununla birlikte, korozyon riskini etkileyebilecek başka değişkenler de olduğunu unutmayın. Örneğin, sıcaklık, paslanmaz çeliğin çukurlaşma direncini etkiler. Sıcak deniz iklimleri için, 6 molibden süper östenitik veya 2507 süper dubleks paslanmaz çelik boru ciddi bir şekilde düşünülmelidir çünkü bu malzemeler, bölgesel korozyona ve klorür stres çatlamasına karşı mükemmel dirence sahiptir. Soğuk iklimler için, özellikle başarılı bir kullanım geçmişi oluşturulmuşsa, 316/316L boru yeterli olabilir.
Açık deniz platformu sahipleri ve operatörleri ayrıca, boru tesisatı takıldıktan sonra korozyon riskini en aza indirmek için adımlar atabilir. Çukur korozyonu riskini azaltmak için boruları temiz tutmalı ve düzenli olarak tatlı su ile yıkamalıdırlar. Ayrıca bakım teknisyenlerine, rutin incelemeler sırasında çatlak korozyonu olup olmadığına bakmak için boru kelepçelerini açmaları gerekir.
Yukarıda özetlenen adımların ardından platform sahipleri ve operatörleri, deniz ortamlarında boru korozyonu ve buna bağlı sızıntı riskini azaltabilir, güvenlik ve verimliliği artırırken ürün kaybı veya kaçak emisyon salınımı olasılığını azaltabilir.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Petrol Teknolojisi Dergisi, Petrol Mühendisleri Derneği'nin amiral gemisi dergisidir ve arama ve üretim teknolojisindeki gelişmeler, petrol ve gaz endüstrisi sorunları ve SPE ve üyeleri hakkında haberler hakkında yetkili özetler ve yazılar sunar.