Ten spyte van die inherente korrosiebestandheid van vlekvrye staalpype, ervaar vlekvrye staalpype wat in mariene omgewings geïnstalleer word, verskillende tipes korrosie gedurende hul verwagte lewensduur. Hierdie korrosie kan lei tot vlugtige emissies, produkverlies en potensiële risiko's. Eienaars en operateurs van buitelandse platforms kan die risiko van korrosie verminder deur sterker pypmateriale te spesifiseer wat beter korrosiebestandheid bied. Daarna moet hulle waaksaam bly wanneer hulle chemiese inspuiting, hidrouliese en impulslyne, en prosesinstrumentasie en sensortoerusting inspekteer om te verseker dat korrosie nie die integriteit van geïnstalleerde pype bedreig en veiligheid in gevaar stel nie.
Gelokaliseerde korrosie kan op baie platforms, vaartuie, skepe en pype in buitelandse installasies gevind word. Hierdie korrosie kan in die vorm van put- of spleetkorrosie wees, wat albei die pypwand kan erodeer en vloeistofvrystelling kan veroorsaak.
Die risiko van korrosie is groter wanneer die bedryfstemperatuur van die toepassing toeneem. Hitte kan die vernietiging van die beskermende buitenste passiewe oksiedfilm van die buis versnel, wat die vorming van putkorrosie bevorder.
Ongelukkig kan gelokaliseerde put- en spleetkorrosie moeilik wees om op te spoor, wat hierdie tipe korrosie moeiliker maak om te identifiseer, te voorspel en te ontwerp. Gegewe hierdie risiko's, moet platformeienaars, operateurs en aangewese persone versigtig wees wanneer hulle die beste pypmateriaal vir hul toepassing kies. Materiaalkeuse is hul eerste verdedigingslinie teen korrosie, daarom is dit belangrik om dit reg te kry. Gelukkig kan hulle kies deur 'n baie eenvoudige maar baie effektiewe maatstaf van gelokaliseerde korrosiebestandheid te gebruik, die Putweerstand Ekwivalente Getal (PREN). Hoe hoër die PREN-waarde van 'n metaal, hoe hoër is die weerstand teen gelokaliseerde korrosie.
Hierdie artikel sal hersien hoe om put- en spleetkorrosie te identifiseer en hoe om die keuse van buismateriaal vir olie- en gastoepassings op see te optimaliseer gebaseer op die materiaal se PREN-waarde.
Gelokaliseerde korrosie kom in klein areas voor in vergelyking met algemene korrosie, wat meer uniform op die metaaloppervlak is. Put- en spleetkorrosie begin vorm op 316 vlekvrye staalpype wanneer die metaal se buitenste chroomryke passiewe oksiedfilm bars as gevolg van blootstelling aan korrosiewe vloeistowwe, insluitend soutwater. Chloriedryke mariene omgewings op see en aan land, sowel as hoë temperature en selfs kontaminasie van die buisoppervlak, verhoog die potensiaal vir agteruitgang van hierdie passiveringsfilm.
Putkorrosie. Putkorrosie vind plaas wanneer die passiveringsfilm op 'n lengte pyp vernietig word, wat klein holtes of putjies op die oppervlak van die pyp vorm. Sulke putjies sal waarskynlik groei soos elektrochemiese reaksies plaasvind, wat veroorsaak dat die yster in die metaal in die oplossing aan die onderkant van die put oplos. Die opgeloste yster sal dan na die bokant van die put diffundeer en oksideer om ysteroksied of roes te vorm. Soos die put dieper word, versnel elektrochemiese reaksies, korrosie versterk en kan lei tot perforasie van die pypwand en tot lekkasies.
Buise is meer vatbaar vir putkorrosie wanneer die buitenste oppervlak besoedel is (Figuur 1). Kontaminasie van sweis- en slypbewerkings kan byvoorbeeld die passiverende oksiedlaag van die pyp beskadig, waardeur putkorrosie gevorm en versnel word. Dieselfde geld vir die hantering van kontaminasie van pype. Boonop, soos die pekeldruppels verdamp, doen nat soutkristalle wat op die pype vorm dieselfde om die oksiedlaag te beskerm en kan dit lei tot putkorrosie. Om hierdie tipe kontaminasie te voorkom, hou jou pype skoon deur hulle gereeld met vars water te spoel.
Figuur 1 – 316/316L vlekvrye staalpyp wat met suur, pekelwater en ander neerslae besmet is, is hoogs vatbaar vir putkorrosie.
spleetkorrosie. In die meeste gevalle kan putkorrosie maklik deur die operateur geïdentifiseer word. Spleetkorrosie is egter nie maklik om op te spoor nie en hou 'n groter risiko vir operateurs en personeel in. Dit kom gewoonlik voor op pype wat stywe ruimtes tussen die omliggende materiale het, soos pype wat met klampe vasgehou word of pype wat styf langs mekaar geïnstalleer is. Wanneer pekelwater in die spleet sypel, vorm 'n chemies aggressiewe versuurde ysterchloried (FeCl3) oplossing mettertyd in die area en veroorsaak versnelde spleetkorrosie (Figuur 2). Omdat splete self die risiko van korrosie verhoog, kan spleetkorrosie voorkom by temperature baie laer as putkorrosie.
Figuur 2 – Spleetkorrosie kan ontwikkel tussen die pyp en die pypsteun (bo) en wanneer die pyp naby ander oppervlaktes (onder) geïnstalleer word as gevolg van die vorming van 'n chemies aggressiewe versuurde ysterchloriedoplossing in die spleet.
Spleetkorrosie simuleer gewoonlik eers putkorrosie in die spleet wat tussen 'n lengte pyp en die pypsteunklem gevorm word. As gevolg van die toenemende Fe++-konsentrasie in die vloeistof binne die breuk, word die aanvanklike krater egter groter en groter totdat dit die hele breuk bedek. Uiteindelik kan spleetkorrosie die pyp perforeer.
Stywe krake is die grootste risiko van korrosie. Daarom is pypklampe wat om die grootste deel van die omtrek van die pyp draai, geneig om 'n groter risiko in te hou as oop klampe, wat die kontakoppervlak tussen die pyp en die klem verminder. Onderhoudstegnici kan help om die waarskynlikheid van spleetkorrosie wat skade of mislukking veroorsaak, te verminder deur die klampe gereeld oop te maak en die oppervlak van die pyp vir korrosie te inspekteer.
Put- en spleetkorrosie kan die beste voorkom word deur die regte metaallegering vir die toepassing te kies. Spesifiseerders moet die nodige sorgvuldigheid uitoefen om die optimale pypmateriaal te kies om die risiko van korrosie te verminder gebaseer op die bedryfsomgewing, prosestoestande en ander veranderlikes.
Om spesifiseerders te help om materiaalkeuse te optimaliseer, kan hulle metale se PREN-waardes vergelyk om hul weerstand teen gelokaliseerde korrosie te bepaal. PREN kan bereken word uit die chemiese samestelling van die legering, insluitend die chroom (Cr), molibdeen (Mo) en stikstof (N) inhoud, soos volg:
PREN neem toe met die inhoud van die korrosiebestande elemente chroom, molibdeen en stikstof in die legering. Die PREN-verhouding is gebaseer op die kritieke puttemperatuur (CPT) – die laagste temperatuur waarby putkorrosie waargeneem word – vir verskeie vlekvrye staalsoorte in verhouding tot chemiese samestelling. In wese is PREN eweredig aan CPT. Daarom dui hoër PREN-waardes op hoër putweerstand. 'n Klein toename in PREN is slegs gelykstaande aan 'n klein toename in CPT in vergelyking met die legering, terwyl 'n groot toename in PREN 'n beduidende verbetering in werkverrigting tot 'n aansienlik hoër CPT aandui.
Tabel 1 vergelyk die PREN-waardes van verskeie legerings wat algemeen in olie- en gastoepassings op see gebruik word. Dit toon hoe die spesifikasie die korrosiebestandheid aansienlik kan verbeter deur 'n hoërgraad-pyplegering te kies. PREN neem slegs effens toe wanneer oorgeskakel word van 316 na 317 vlekvrye staal. Vir 'n beduidende prestasieverbetering word 6 Mo super-austenitiese vlekvrye staal of 2507 super-dupleks vlekvrye staal ideaal gebruik.
Hoër konsentrasies nikkel (Ni) in vlekvrye staal verbeter ook korrosieweerstand. Die nikkelinhoud van vlekvrye staal is egter nie deel van die PREN-vergelyking nie. In elk geval is dit dikwels voordelig om vlekvrye staal met hoër nikkelkonsentrasies te spesifiseer, aangesien hierdie element help om oppervlaktes wat tekens van gelokaliseerde korrosie toon, te herpassiveer. Nikkel stabiliseer austeniet en voorkom martensietvorming wanneer 1/8 harde pyp gebuig of koudgetrek word. Martensiet is 'n ongewenste kristallyne fase in metale wat vlekvrye staal se weerstand teen gelokaliseerde korrosie sowel as chloried-geïnduseerde spanningskrake verminder. 'n Hoër nikkelinhoud van ten minste 12% in 316/316L is ook wenslik vir toepassings wat hoëdruk-gasvormige waterstof behels. Die minimum nikkelkonsentrasie wat vir 316/316L vlekvrye staal in die ASTM-standaardspesifikasie benodig word, is 10%.
Gelokaliseerde korrosie kan enige plek op pype voorkom wat in mariene omgewings gebruik word. Putkorrosie is egter meer geneig om voor te kom in gebiede wat reeds besmet is, terwyl spleetkorrosie meer geneig is om voor te kom in gebiede met nou gapings tussen die pyp en die monteerhardeware. Deur PREN as basis te gebruik, kan die spesifiseerder die beste pyplegering kies om die risiko van enige soort gelokaliseerde korrosie te verminder.
Hou egter in gedagte dat daar ander veranderlikes is wat die korrosierisiko kan beïnvloed. Temperatuur beïnvloed byvoorbeeld die putweerstand van vlekvrye staal. Vir warm mariene klimate moet 6 molibdeen super austenitiese of 2507 super dupleks vlekvrye staalpyp ernstig oorweeg word, want hierdie materiale het uitstekende weerstand teen gelokaliseerde korrosie en chloriedspanningskrake. Vir koeler klimate kan 316/316L-pyp voldoende wees, veral as 'n geskiedenis van suksesvolle gebruik gevestig is.
Eienaars en operateurs van buitelandse platforms kan ook stappe doen om die risiko van korrosie te verminder nadat die buise geïnstalleer is. Hulle moet die pype skoon hou en gereeld met vars water spoel om die risiko van putkorrosie te verminder. Hulle moet ook onderhoudstegnici tydens roetine-inspeksies buisklemme laat oopmaak om te kyk vir die teenwoordigheid van spleetkorrosie.
Deur die stappe hierbo uiteengesit te volg, kan platformeienaars en -operateurs die risiko van buiskorrosie en verwante lekkasies in mariene omgewings verminder, wat veiligheid en doeltreffendheid verbeter, terwyl die kans op produkverlies of die vrystelling van vlugtige emissies verminder word.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Die Journal of Petroleum Technology is die vlagskiptydskrif van die Society of Petroleum Engineers, wat gesaghebbende inligting en artikels verskaf oor vooruitgang in eksplorasie- en produksietegnologie, kwessies in die olie- en gasbedryf, en nuus oor SPE en sy lede.