Paslanmaz çelik boruların doğal korozyon direncine rağmen, deniz ortamlarında kurulan paslanmaz çelik borular, beklenen hizmet ömürleri boyunca çeşitli korozyon türlerine tabidir.Bu korozyon, kaçak emisyonlara, ürün kayıplarına ve potansiyel risklere yol açabilir.Açık deniz platformu sahipleri ve operatörleri, daha iyi korozyon direnci için en baştan daha güçlü boru malzemeleri belirleyerek korozyon riskini azaltabilir.Bundan sonra, korozyonun kurulu boruların bütünlüğünü tehdit etmemesini veya güvenliği tehlikeye atmamasını sağlamak için kimyasal enjeksiyon hatlarını, hidrolik ve impuls hatlarını ve proses enstrümantasyonunu ve enstrümantasyonunu incelerken dikkatli olmalıdırlar.
Lokal korozyon birçok platformda, gemide, gemide ve açık deniz boru hatlarında bulunabilir.Bu korozyon, her ikisi de boru duvarını aşındırabilen ve sıvının salınmasına neden olabilen çukurlaşma veya çatlak korozyonu şeklinde olabilir.
Uygulamanın çalışma sıcaklığı arttıkça korozyon riski artar.Isı, tüpün koruyucu dış pasif oksit filminin bozulmasını hızlandırabilir ve böylece oyuklaşmayı teşvik edebilir.
Ne yazık ki, lokalize oyuklaşma ve yarık korozyonunun tespit edilmesi zordur, bu da bu tür korozyonların tanımlanmasını, tahmin edilmesini ve tasarlanmasını zorlaştırır.Bu riskler göz önüne alındığında, platform sahipleri, operatörler ve görevlendirilen kişiler, uygulamaları için en iyi boru hattı malzemesini seçerken dikkatli olmalıdır.Malzeme seçimi, korozyona karşı ilk savunma hattıdır, bu yüzden onu doğru yapmak çok önemlidir.Neyse ki, yerel korozyon direncinin çok basit ama çok etkili bir ölçüsü olan Çukur Direnci Eşdeğer Sayısını (PREN) kullanabilirler.Bir metalin PREN değeri ne kadar yüksekse, bölgesel korozyona karşı direnci de o kadar yüksektir.
Bu makale, çukurlaşma ve çatlak korozyonunun nasıl tanımlanacağına ve açık deniz petrol ve gaz uygulamaları için boru malzemesi seçiminin malzemenin PREN değerine dayalı olarak nasıl optimize edileceğine bakacaktır.
Lokalize korozyon, metal yüzey üzerinde daha üniform olan genel korozyona kıyasla küçük alanlarda meydana gelir.Metalin krom açısından zengin dış pasif oksit filmi, tuzlu su da dahil olmak üzere aşındırıcı sıvılara maruz bırakılarak kırıldığında, 316 paslanmaz çelik boru üzerinde oyuklaşma ve çatlak korozyonu oluşmaya başlar.Klorür bakımından zengin deniz ortamlarının yanı sıra yüksek sıcaklıklar ve hatta boru yüzeyinin kirlenmesi, bu pasivasyon filminin bozulma olasılığını artırır.
Çukurlaşma Çukurlaşma korozyonu, borunun bir bölümündeki pasivasyon filmi bozulduğunda borunun yüzeyinde küçük oyuklar veya çukurlar oluşturduğunda meydana gelir.Bu tür çukurların elektrokimyasal reaksiyonlar ilerledikçe büyümesi muhtemeldir, bunun sonucunda metaldeki demir çukurun dibindeki çözelti içinde çözülür.Çözünmüş demir daha sonra çukurun tepesine yayılır ve oksitlenerek demir oksit veya pas oluşturur.Çukur derinleştikçe elektrokimyasal reaksiyonlar hızlanır, korozyon artar, bu da boru duvarının delinmesine ve sızıntılara yol açabilir.
Tüpler, dış yüzeyleri kirliyse çukurlaşmaya karşı daha hassastır (Şekil 1).Örneğin, kaynak ve taşlama işlemlerinden kaynaklanan kirleticiler, borunun pasivasyon oksit tabakasına zarar verebilir, böylece oyuklaşmayı oluşturabilir ve hızlandırabilir.Aynı şey borulardan kaynaklanan kirlilikle uğraşmak için de geçerli.Ayrıca tuz damlacıkları buharlaştıkça borular üzerinde oluşan ıslak tuz kristalleri de oksit tabakasını koruyarak oyuklaşmaya neden olabilir.Bu tür kirlenmeleri önlemek için, borularınızı düzenli olarak tatlı suyla yıkayarak temiz tutun.
Şekil 1. Asit, tuzlu su ve diğer birikintilerle kirlenmiş 316/316L paslanmaz çelik boru, çukurlaşmaya karşı oldukça hassastır.
çatlak korozyonu.Çoğu durumda çukurlaşma, operatör tarafından kolaylıkla tespit edilebilir.Ancak çatlak korozyonunun tespit edilmesi kolay değildir ve operatörler ve personel için daha büyük bir risk oluşturur.Bu genellikle, kelepçelerle yerinde tutulan borular veya yan yana sıkıca paketlenmiş borular gibi çevreleyen malzemeler arasında dar boşluklara sahip borularda meydana gelir.Tuzlu su boşluğa sızdığında, zamanla bu alanda kimyasal olarak agresif, asitleştirilmiş bir ferrik klorür çözeltisi (FeCl3) oluşur ve bu da boşluğun daha hızlı aşınmasına neden olur (Şekil 2).Çatlak korozyonu doğası gereği korozyon riskini artırdığından, çatlak korozyonu çukurlaşmadan çok daha düşük sıcaklıklarda meydana gelebilir.
Şekil 2 – Boşlukta kimyasal olarak agresif, asitlendirilmiş ferrik klorür çözeltisinin oluşması nedeniyle boru ve boru desteği (üst) arasında ve boru diğer yüzeylere yakın monte edildiğinde (alt) çatlak korozyonu gelişebilir.
Çatlak korozyonu genellikle ilk önce boru bölümü ile boru destek bileziği arasında oluşan boşlukta çukurlaşmayı simüle eder.Bununla birlikte, kırık içindeki sıvıdaki Fe++ konsantrasyonundaki artış nedeniyle, ilk huni tüm kırığı kaplayana kadar büyür ve büyür.Sonuç olarak, çatlak korozyonu borunun delinmesine neden olabilir.
Yoğun çatlaklar en büyük korozyon riskini temsil eder.Bu nedenle, boru çevresinin büyük bir bölümünü çevreleyen boru kelepçeleri, boru ile kelepçe arasındaki temas yüzeyini en aza indiren açık kelepçelerden daha riskli olma eğilimindedir.Servis teknisyenleri armatürleri düzenli olarak açarak ve boru yüzeylerini korozyon açısından inceleyerek aralık korozyon hasarı veya arıza olasılığını azaltmaya yardımcı olabilir.
Özel uygulama için doğru metal alaşımı seçilerek çukurlaşma ve çatlak korozyonu önlenebilir.Şartname hazırlayıcılar, çalışma ortamına, proses koşullarına ve diğer değişkenlere bağlı olarak korozyon riskini en aza indirmek için optimum boru malzemesinin seçiminde gereken özeni göstermelidir.
Belirleyicilerin malzeme seçimlerini 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 kimyasından aşağıdaki şekilde hesaplanabilir:
PREN, alaşımda korozyona dayanıklı krom, molibden ve nitrojen elementlerinin içeriği ile artar.PREN oranı, kimyasal bileşime bağlı olarak çeşitli paslanmaz çelikler için kritik çukurlaşma sıcaklığına (CPT) – çukurlaşmanın meydana geldiği en düşük sıcaklık – dayanmaktadır.Esasen PREN, CPT ile orantılıdır.Bu nedenle, daha yüksek PREN değerleri, daha yüksek çukurlaşma direncini gösterir.PREN'deki küçük bir artış, alaşıma kıyasla CPT'deki yalnızca küçük bir artışa eşdeğerken, PREN'deki büyük bir artış, çok daha yüksek bir CPT'ye göre performansta önemli bir gelişme olduğunu gösterir.
Tablo 1, açık deniz petrol ve gaz endüstrisinde yaygın olarak kullanılan çeşitli alaşımlar için PREN değerlerini karşılaştırmaktadır.Spesifikasyonun, daha yüksek kaliteli bir boru alaşımı seçerek korozyon direncini nasıl büyük ölçüde iyileştirebileceğini gösterir.PREN, 316 SS'den 317 SS'ye hafifçe yükselir.Super Austenitic 6 Mo SS veya Super Duplex 2507 SS, önemli performans kazanımları için idealdir.
Paslanmaz çelikte daha yüksek nikel (Ni) konsantrasyonları da korozyon direncini artırır.Bununla birlikte, paslanmaz çeliğin nikel içeriği PREN denkleminin bir parçası değildir.Her durumda, daha yüksek nikel içeriğine sahip paslanmaz çelikleri seçmek genellikle avantajlıdır, çünkü bu element lokal korozyon belirtileri gösteren yüzeyleri yeniden pasifleştirmeye yardımcı olur.Nikel östeniti stabilize eder ve 1/8 sert boruyu bükerken veya soğuk çekerken martensit oluşumunu önler.Martenzit, metallerde istenmeyen bir kristal fazdır ve paslanmaz çeliğin lokalize korozyona ve ayrıca klorür kaynaklı stres çatlamasına karşı direncini azaltır.316/316L çelikte en az %12 olan daha yüksek nikel içeriği, yüksek basınçlı hidrojen gazı uygulamaları için de arzu edilir.ASTM 316/316L paslanmaz çelik için gereken minimum nikel konsantrasyonu %10'dur.
Deniz ortamında kullanılan bir boru hattının herhangi bir yerinde bölgesel korozyon meydana gelebilir.Bununla birlikte, halihazırda kirlenmiş olan alanlarda oyuklaşma meydana gelme olasılığı daha yüksekken, boru ve tesisat ekipmanı arasında dar boşlukların olduğu alanlarda çatlak korozyonu meydana gelme olasılığı daha yüksektir.Belirleyici, PREN'i temel alarak, her türlü yerel korozyon riskini en aza indirmek için en iyi boru kalitesini seçebilir.
Ancak, korozyon riskini etkileyebilecek başka değişkenler olduğunu unutmayın.Örneğin sıcaklık, paslanmaz çeliğin çukurlaşmaya karşı direncini etkiler.Sıcak deniz iklimleri için süper östenitik 6 molibden çeliği veya süper dubleks 2507 paslanmaz çelik borular ciddi olarak düşünülmelidir çünkü bu malzemeler bölgesel korozyona ve klorür çatlamasına karşı mükemmel dirence sahiptir.Daha soğuk iklimler için, özellikle başarılı bir kullanım geçmişi varsa, 316/316L boru yeterli olabilir.
Açık deniz platformu sahipleri ve operatörleri, boru tesisatı takıldıktan sonra korozyon riskini en aza indirmek için adımlar atabilir.Çukurlaşma riskini azaltmak için boruları temiz tutmalı ve düzenli olarak tatlı su ile yıkamalıdırlar.Ayrıca, aralık korozyonunu kontrol etmek için rutin denetimler sırasında bakım teknisyenlerine kelepçeleri açmaları gerekir.
Platform sahipleri ve operatörleri, yukarıdaki adımları izleyerek deniz ortamındaki boru aşınması ve buna bağlı sızıntı riskini azaltabilir, güvenlik ve verimliliği artırabilir ve ürün kaybı veya kaçak emisyon olasılığını azaltabilir.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Petrol Mühendisleri Derneği'nin en önemli dergisi olan Journal of Petroleum Technology, üretim teknolojisindeki gelişmeler, petrol ve gaz endüstrisi sorunları ve SPE ve üyeleri hakkında haberler hakkında yetkili özetler ve makaleler sağlar.