Ten spyte van die inherente korrosiebestandheid van vlekvrye staalpype, is vlekvrye staalpype wat in mariene omgewings geïnstalleer word, onderhewig aan verskeie tipes korrosie gedurende hul verwagte dienslewe. Hierdie korrosie kan lei tot vlugtige emissies, produkverliese en potensiële risiko's. Eienaars en operateurs van buitelandse platforms kan die risiko van korrosie verminder deur van die begin af sterker pypmateriale te spesifiseer vir beter korrosiebestandheid. Daarna moet hulle waaksaam bly wanneer hulle chemiese inspuitlyne, hidrouliese en impulslyne, en prosesinstrumentasie en -instrumentasie inspekteer om te verseker dat korrosie nie die integriteit van die geïnstalleerde pype bedreig of veiligheid in gevaar stel nie.
Gelokaliseerde korrosie kan op baie platforms, skepe, skepe en pyplyne op see gevind word. Hierdie korrosie kan in die vorm van putkorrosie of spleetkorrosie wees, wat albei die pypwand kan erodeer en veroorsaak dat vloeistof vrygestel word.
Die risiko van korrosie neem toe namate die bedryfstemperatuur van die toepassing toeneem. Hitte kan die afbraak van die buis se beskermende buitenste passiewe oksiedfilm versnel, wat putvorming bevorder.
Ongelukkig is gelokaliseerde put- en spleetkorrosie moeilik om op te spoor, wat dit moeilik maak om hierdie tipe korrosie te identifiseer, te voorspel en te ontwerp. Gegewe hierdie risiko's, moet platformeienaars, operateurs en aangewese persone versigtig wees met die keuse van die beste pypleidingmateriaal vir hul toepassing. Materiaalkeuse is hul eerste verdedigingslinie teen korrosie, daarom is dit baie belangrik om dit reg te kry. Gelukkig kan hulle 'n baie eenvoudige maar baie effektiewe maatstaf van gelokaliseerde korrosiebestandheid 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 kyk na 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 eenvormig oor die metaaloppervlak is. Put- en spleetkorrosie begin vorm op 316 vlekvrye staalbuise wanneer die buitenste chroomryke passiewe oksiedfilm van die metaal gebars word deur blootstelling aan korrosiewe vloeistowwe, insluitend soutwater. Mariene omgewings ryk aan chloriede, sowel as hoë temperature en selfs kontaminasie van die buisoppervlak, verhoog die waarskynlikheid van agteruitgang van hierdie passiveringsfilm.
Putkorrosie Putkorrosie vind plaas wanneer die passiveringsfilm op 'n gedeelte van die pyp afbreek en klein holtes of putjies op die oppervlak van die pyp vorm. Sulke putjies sal waarskynlik groei soos elektrochemiese reaksies voortduur, waardeur die yster in die metaal in oplossing aan die onderkant van die put opgelos word. 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, neem korrosie toe, wat kan lei tot perforasie van die pypwand en tot lekkasies.
Buise is meer vatbaar vir putvorming as hul buitenste oppervlak besoedel is (Figuur 1). Kontaminante van sweis- en slypbewerkings kan byvoorbeeld die passiveringsoksiedlaag van die pyp beskadig, waardeur putvorming gevorm en versnel word. Dieselfde geld vir die hantering van besoedeling van pype. Boonop, soos die soutdruppels verdamp, beskerm die nat soutkristalle wat op die pype vorm, die oksiedlaag en kan dit tot putvorming lei. Om hierdie tipe besoedeling te voorkom, hou jou pype skoon deur hulle gereeld met vars water te spoel.
Figuur 1. 316/316L vlekvrye staalpyp wat besoedel is met suur, soutoplossing en ander neerslae is hoogs vatbaar vir putvorming.
spleetkorrosie. In die meeste gevalle kan putkorrosie maklik deur die operateur opgespoor 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 nou gapings tussen omliggende materiale het, soos pype wat met klampe vasgehou word of pype wat styf langs mekaar gepak is. Wanneer die pekelwater in die gaping insypel, word mettertyd 'n chemies aggressiewe versuurde ysterchloriedoplossing (FeCl3) in hierdie area gevorm, wat versnelde korrosie van die gaping veroorsaak (Fig. 2). Aangesien spleetkorrosie van nature die risiko van korrosie verhoog, kan spleetkorrosie by baie laer temperature as putkorrosie voorkom.
Figuur 2 – Spleetkorrosie kan ontwikkel tussen die pyp en pypsteun (bo) en wanneer die pyp naby ander oppervlaktes (onder) geïnstalleer word as gevolg van die vorming van 'n chemies aggressiewe versuurde oplossing van ysterchloried in die spleet.
Spleetkorrosie simuleer gewoonlik eers putvorming in die gaping wat tussen die pypgedeelte en die pypsteunkraag gevorm word. As gevolg van die toename in die konsentrasie Fe++ in die vloeistof binne die breuk, word die aanvanklike tregter egter al hoe groter totdat dit die hele breuk bedek. Uiteindelik kan spleetkorrosie lei tot perforasie van die pyp.
Digte krake verteenwoordig die grootste risiko van korrosie. Daarom is pypklampe wat 'n groot gedeelte van die pyp se omtrek omsluit, geneig om meer riskant te wees as oop klampe, wat die kontakoppervlak tussen pyp en klem verminder. Dienstegnici kan help om die kans op skeurkorrosieskade of -versaking te verminder deur gereeld toebehore oop te maak en pypoppervlaktes vir korrosie te inspekteer.
Put- en spleetkorrosie kan voorkom word deur die regte metaallegering vir die spesifieke toepassing te kies. Spesifiseerders moet die nodige sorgvuldigheid uitoefen in die keuse van die optimale pypmateriaal om die risiko van korrosie te verminder, afhangende van die bedryfsomgewing, prosestoestande en ander veranderlikes.
Om spesifiseerders te help om hul materiaalkeuse te optimaliseer, kan hulle die PREN-waardes van metale vergelyk om hul weerstand teen gelokaliseerde korrosie te bepaal. PREN kan bereken word uit die legering se chemie, insluitend die chroom (Cr), molibdeen (Mo) en stikstof (N) inhoud, soos volg:
PREN neem toe met die inhoud van korrosiebestande elemente van chroom, molibdeen en stikstof in die legering. Die PREN-verhouding is gebaseer op die kritieke puttemperatuur (KPT) – die laagste temperatuur waarby putvorming plaasvind – vir verskeie vlekvrye staalsoorte, afhangende van die chemiese samestelling. PREN is in wese eweredig aan KPT. Daarom dui hoër PREN-waardes op hoër putweerstand. 'n Klein toename in PREN is gelykstaande aan slegs 'n klein toename in KPT in vergelyking met die legering, terwyl 'n groot toename in PREN 'n beduidende verbetering in werkverrigting teenoor 'n baie hoër KPT aandui.
Tabel 1 vergelyk PREN-waardes vir verskeie legerings wat algemeen in die olie- en gasbedryf op see gebruik word. Dit toon hoe spesifikasie die korrosiebestandheid aansienlik kan verbeter deur 'n hoër gehalte pyplegering te kies. PREN neem effens toe van 316 SS na 317 SS. Super Austenitiese 6 Mo SS of Super Duplex 2507 SS is ideaal vir beduidende prestasieverbeterings.
Hoër nikkel (Ni) konsentrasies in vlekvrye staal verhoog 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 'n hoër nikkelinhoud te kies, aangesien hierdie element help om oppervlaktes wat tekens van gelokaliseerde korrosie toon, te herpassiveer. Nikkel stabiliseer austeniet en voorkom martensietvorming wanneer 1/8 stewige pype gebuig of koudgetrek word. Martensiet is 'n ongewenste kristallyne fase in metale wat die weerstand van vlekvrye staal teen gelokaliseerde korrosie sowel as chloried-geïnduseerde spanningskrake verminder. Die hoër nikkelinhoud van ten minste 12% in 316/316L-staal is ook wenslik vir hoëdruk-waterstofgastoepassings. Die minimum nikkelkonsentrasie wat benodig word vir ASTM 316/316L vlekvrye staal is 10%.
Gelokaliseerde korrosie kan enige plek in 'n pyplyn voorkom wat in 'n mariene omgewing gebruik word. Putvorming is egter meer geneig om voor te kom in areas wat reeds besmet is, terwyl spleetkorrosie meer geneig is om voor te kom in areas met nou gapings tussen die pyp en installasietoerusting. Deur PREN as basis te gebruik, kan die spesifiseerder die beste pypgraad kies om die risiko van enige soort gelokaliseerde korrosie te verminder.
Hou egter in gedagte dat daar ander veranderlikes is wat die risiko van korrosie kan beïnvloed. Temperatuur beïnvloed byvoorbeeld die weerstand van vlekvrye staal teen putvorming. Vir warm maritieme klimate moet super-austenitiese 6-molibdeenstaal- of superdupleks 2507-vlekvrye staalpype ernstig oorweeg word, want hierdie materiale het uitstekende weerstand teen gelokaliseerde korrosie en chloriedkrake. Vir koeler klimate kan 'n 316/316L-pyp voldoende wees, veral as daar 'n geskiedenis van suksesvolle gebruik is.
Eienaars en operateurs van buitelandse platforms kan ook stappe doen om die risiko van korrosie te verminder nadat buise geïnstalleer is. Hulle moet die pype skoon hou en gereeld met vars water spoel om die risiko van putvorming te verminder. Hulle moet ook onderhoudstegnici die klampe tydens roetine-inspeksies laat oopmaak om vir spleetkorrosie te kontroleer.
Deur die bogenoemde stappe te volg, kan platformeienaars en -operateurs die risiko van pypkorrosie en verwante lekkasies in die mariene omgewing verminder, veiligheid en doeltreffendheid verbeter, en die kans op produkverlies of vlugtige emissies verminder.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Die Journal of Petroleum Technology, die vlagskipjoernaal van die Society of Petroleum Engineers, verskaf gesaghebbende opsommings en artikels oor vooruitgang in stroomop-tegnologie, kwessies in die olie- en gasbedryf, en nuus oor SPE en sy lede.