Нягледзячы на ​​ўласцівую каразійную ўстойлівасць труб з нержавеючай сталі, трубы з нержавеючай сталі, устаноўленыя ў марскім асяроддзі, схільныя да розных відаў карозіі на працягу меркаванага тэрміну службы. Гэтая карозія можа прывесці да некантралюемых выкідаў, страт прадукцыі і патэнцыйных рызык. Уладальнікі і аператары марскіх платформаў могуць знізіць рызыку карозіі, з самага пачатку выбіраючы больш трывалыя матэрыялы для труб для лепшай каразійнай устойлівасці. Пасля гэтага яны павінны заставацца пільнымі пры праверцы ліній упырску хімічных рэчываў, гідраўлічных і імпульсных ліній, а таксама тэхналагічных прыбораў і кантрольна-вымяральных прыбораў, каб пераканацца, што карозія не пагражае цэласнасці ўсталяваных трубаправодаў і не парушае бяспеку.
Лакалізаваная карозія можа назірацца на многіх платформах, суднах, караблях і марскіх трубаправодах. Гэтая карозія можа праяўляцца ў выглядзе кропкавай або шчыліннай карозіі, абодва з якіх могуць разбураць сценкі трубы і выклікаць выкід вадкасці.
Рызыка карозіі павялічваецца з павышэннем рабочай тэмпературы прымянення. Цяпло можа паскорыць дэградацыю ахоўнай вонкавай пасіўнай аксіднай плёнкі трубкі, тым самым спрыяючы ўтварэнню кропкавай карозіі.
На жаль, лакалізаваную кропкавую і шчылінную карозію цяжка выявіць, што ўскладняе ідэнтыфікацыю, прагназаванне і праектаванне гэтых тыпаў карозіі. Улічваючы гэтыя рызыкі, уладальнікі платформаў, аператары і прызначаныя асобы павінны праяўляць асцярожнасць пры выбары найлепшага матэрыялу для трубаправодаў для свайго прымянення. Выбар матэрыялу - гэта іх першая лінія абароны ад карозіі, таму правільны выбар вельмі важны. На шчасце, яны могуць выкарыстоўваць вельмі просты, але вельмі эфектыўны паказчык лакалізаванай каразійнай устойлівасці - эквівалентны лік кропкавай устойлівасці (PREN). Чым вышэй значэнне PREN металу, тым вышэй яго ўстойлівасць да лакалізаванай карозіі.
У гэтым артыкуле будзе разгледжана, як вызначыць кропкавую і шчылінную карозію, а таксама як аптымізаваць выбар матэрыялу для труб для марской нафтагазавай здабычы на ​​аснове значэння PREN матэрыялу.
Лакалізаваная карозія ўзнікае на невялікіх участках у параўнанні з агульнай карозіяй, якая больш раўнамерна распаўсюджваецца па паверхні металу. Кропкавая і шчылінная карозія пачынаюць утварацца на трубах з нержавеючай сталі 316, калі вонкавая багатая хромам пасіўная аксідная плёнка металу разрываецца пад уздзеяннем агрэсіўных вадкасцей, у тым ліку салёнай вады. Марское асяроддзе, багатае хларыдамі, а таксама высокія тэмпературы і нават забруджванне паверхні труб павялічваюць верагоднасць дэградацыі гэтай пасівацыйнай плёнкі.
Кропкавая карозія Кропкавая карозія ўзнікае, калі пасівацыйная плёнка на ўчастку трубы разбураецца, утвараючы невялікія паражніны або ямкі на паверхні трубы. Такія ямкі, верагодна, будуць расці па меры праходжання электрахімічных рэакцый, у выніку чаго жалеза ў метале раствараецца ў растворы на дне ямкі. Растворанае жалеза затым дыфузіруе да верху ямкі і акісляецца, утвараючы аксід жалеза або іржу. Па меры паглыблення ямкі электрахімічныя рэакцыі паскараюцца, карозія ўзмацняецца, што можа прывесці да перфарацыі сценкі трубы і ўцечак.
Трубы больш схільныя да кропкавай карозіі, калі іх вонкавая паверхня забруджаная (малюнак 1). Напрыклад, забруджванні ад зваркі і шліфоўкі могуць пашкодзіць пасівацыйны аксідны пласт трубы, тым самым утвараючы і паскараючы кропкавую карозію. Тое ж самае тычыцца і простай барацьбы з забруджваннем з труб. Акрамя таго, па меры выпарэння кропель солі вільготныя крышталі солі, якія ўтвараюцца на трубах, абараняюць аксідны пласт і могуць прывесці да кропкавай карозіі. Каб прадухіліць такія віды забруджвання, падтрымлівайце трубы ў чысціні, рэгулярна прамываючы іх прэснай вадой.
Малюнак 1. Труба з нержавеючай сталі 316/316L, забруджаная кіслатой, саляным растворам і іншымі адкладамі, вельмі схільная да кропкавай карозіі.
Шчылінная карозія. У большасці выпадкаў аператар можа лёгка выявіць кропкавую карозію. Аднак шчылінную карозію няпроста выявіць, і яна ўяўляе большую рызыку для аператараў і персаналу. Звычайна гэта адбываецца на трубах з вузкімі зазорамі паміж навакольнымі матэрыяламі, напрыклад, на трубах, замацаваных хамутамі, або на трубах, шчыльна прылеглых адна да адной. Калі расол прасочваецца ў шчыліну, з часам у гэтай зоне ўтвараецца хімічна агрэсіўны падкіслены раствор хларыду жалеза (FeCl3), які выклікае паскораную карозію шчыліны (мал. 2). Паколькі шчылінная карозія па сваёй прыродзе павялічвае рызыку карозіі, яна можа ўзнікаць пры значна больш нізкіх тэмпературах, чым кропкавая карозія.
Малюнак 2 – Шчылінная карозія можа ўзнікнуць паміж трубой і апорай трубы (уверсе), а таксама пры ўсталёўцы трубы блізка да іншых паверхняў (унізе) з-за ўтварэння хімічна агрэсіўнага падкісленага раствора хларыду жалеза ў зазоры.
Шчылінная карозія звычайна імітуе спачатку кропкавую карозію ў зазоры, які ўтвараецца паміж секцыяй трубы і апорным каўняром трубы. Аднак з-за павелічэння канцэнтрацыі Fe++ у вадкасці ўнутры расколіны пачатковая варонка становіцца ўсё большай і большай, пакуль не пакрые ўсю расколіну. У рэшце рэшт, шчылінная карозія можа прывесці да перфарацыі трубы.
Найбольшую рызыку карозіі ўяўляюць шчыльныя расколіны. Таму хамуты для труб, якія ахопліваюць значную частку акружнасці трубы, як правіла, больш рызыкоўныя, чым адкрытыя хамуты, якія мінімізуюць паверхню кантакту паміж трубой і хамутом. Тэхнікі па абслугоўванні могуць дапамагчы знізіць верагоднасць пашкоджання або разбурэння шчыліннай карозіяй, рэгулярна адкрываючы арматуру і правяраючы паверхні труб на наяўнасць карозіі.
Кропкавай і шчыліннай карозіі можна пазбегнуць, выбраўшы правільны металічны сплаў для канкрэтнага прымянення. Спецыялісты павінны старанна выбіраць аптымальны матэрыял для трубаправодаў, каб мінімізаваць рызыку карозіі ў залежнасці ад эксплуатацыйнага асяроддзя, умоў працэсу і іншых зменных.
Каб дапамагчы спецыялістам аптымізаваць выбар матэрыялаў, яны могуць параўнаць значэнні PREN металаў, каб вызначыць іх устойлівасць да лакальнай карозіі. PREN можна разлічыць па хімічным складзе сплаву, у тым ліку па ўтрыманні хрому (Cr), малібдэна (Mo) і азоту (N), наступным чынам:
PREN павялічваецца з утрыманнем у сплаве каразійна-ўстойлівых элементаў хрому, малібдэна і азоту. Каэфіцыент PREN заснаваны на крытычнай тэмпературы кропкавай карозіі (CPT) — самай нізкай тэмпературы, пры якой адбываецца кропкавая карозія — для розных нержавеючых сталей у залежнасці ад хімічнага складу. Па сутнасці, PREN прапарцыйны CPT. Такім чынам, больш высокія значэнні PREN сведчаць аб больш высокай устойлівасці да кропкавай карозіі. Невялікае павелічэнне PREN эквівалентна толькі невялікаму павелічэнню CPT у параўнанні са сплавам, у той час як вялікае павелічэнне PREN сведчыць аб значным паляпшэнні характарыстык у параўнанні са значна больш высокай CPT.
У табліцы 1 параўноўваюцца значэнні PREN для розных сплаваў, якія звычайна выкарыстоўваюцца ў марской нафтагазавай прамысловасці. У ёй паказана, як спецыфікацыя можа значна палепшыць каразійную ўстойлівасць шляхам выбару больш якаснага трубнага сплаву. PREN нязначна павялічваецца з нержавеючай сталі 316 да нержавеючай сталі 317. Супераўстэнітная нержавеючая сталь 6Mo або супердуплексная нержавеючая сталь 2507 ідэальна падыходзяць для значнага павышэння прадукцыйнасці.
Больш высокая канцэнтрацыя нікеля (Ni) у нержавеючай сталі таксама павялічвае каразійную ўстойлівасць. Аднак утрыманне нікеля ў нержавеючай сталі не ўваходзіць у раўнанне PREN. У любым выпадку часта выгадна выбіраць нержавеючую сталь з больш высокім утрыманнем нікеля, бо гэты элемент дапамагае рэпасіваваць паверхні, якія маюць прыкметы лакалізаванай карозіі. Нікель стабілізуе аўстэніт і прадухіляе ўтварэнне мартэнсіту пры згінанні або халодным валачэнні цвёрдай трубы дыяметрам 1/8. Мартэнсіт - гэта непажаданая крышталічная фаза ў металах, якая зніжае ўстойлівасць нержавеючай сталі да лакалізаванай карозіі, а таксама да расколін пад напружаннем, выкліканых хларыдам. Больш высокае ўтрыманне нікеля, не менш за 12%, у сталі 316/316L таксама пажадана для прымянення ў газападобнай вадзе пад высокім ціскам. Мінімальная канцэнтрацыя нікеля, неабходная для нержавеючай сталі ASTM 316/316L, складае 10%.
Лакалізаваная карозія можа ўзнікаць у любым месцы трубаправода, які выкарыстоўваецца ў марскім асяроддзі. Аднак кропкавая карозія часцей узнікае ў зонах, якія ўжо забруджаныя, у той час як шчылінная карозія часцей узнікае ў зонах з вузкімі зазорамі паміж трубой і мантажным абсталяваннем. Выкарыстоўваючы PREN у якасці асновы, спецыяліст можа выбраць найлепшую марку трубы, каб мінімізаваць рызыку любога віду лакалізаванай карозіі.
Аднак майце на ўвазе, што існуюць і іншыя зменныя, якія могуць паўплываць на рызыку карозіі. Напрыклад, тэмпература ўплывае на ўстойлівасць нержавеючай сталі да кропкавай карозіі. Для гарачага марскога клімату варта сур'ёзна разгледзець трубы з супераўстэнітнай малібдэнавай сталі 6 або супердуплекснай нержавеючай сталі 2507, паколькі гэтыя матэрыялы маюць выдатную ўстойлівасць да лакальнай карозіі і хларыднага расколіны. Для больш халоднага клімату можа быць дастаткова трубы 316/316L, асабліва калі ёсць гісторыя паспяховага выкарыстання.
Уладальнікі і аператары марскіх платформаў таксама могуць прыняць меры для мінімізацыі рызыкі карозіі пасля ўстаноўкі труб. Яны павінны падтрымліваць трубы ў чысціні і рэгулярна прамываць іх прэснай вадой, каб паменшыць рызыку корозія. Яны таксама павінны даручаць тэхнікам па тэхнічным абслугоўванні адкрываць хамуты падчас рэгулярных праверак, каб праверыць наяўнасць шчыліннай карозіі.
Выконваючы вышэйзгаданыя дзеянні, уладальнікі і аператары платформаў могуць знізіць рызыку карозіі труб і звязаных з ёй уцечак у марскім асяроддзі, павысіць бяспеку і эфектыўнасць, а таксама знізіць верагоднасць страты прадукцыі або некантраляваных выкідаў.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
«Часопіс нафтавай тэхналогіі», флагманскі часопіс Таварыства інжынераў-нафтавікоў, змяшчае аўтарытэтныя кароткія звесткі і артыкулы пра дасягненні ў галіне тэхналогій здабычы і здабычы нафты, праблемы нафтагазавай прамысловасці, а таксама навіны пра SPE і яго членаў.