Нягледзячы на ​​ўласцівую каразійную ўстойлівасць труб з нержавеючай сталі, трубы з нержавеючай сталі, устаноўленыя ў марскіх умовах, падвяргаюцца розным тыпам карозіі на працягу чаканага тэрміну службы.Гэтая карозія можа прывесці да непасрэдных выкідаў, страт прадукцыі і магчымых рызык.Уладальнікі і аператары марскіх платформ могуць знізіць рызыку карозіі, выбіраючы больш трывалыя матэрыялы для труб, якія забяспечваюць лепшую ўстойлівасць да карозіі.Пасля гэтага яны павінны захоўваць пільнасць пры праверцы ліній увядзення хімікатаў, гідраўлічных і імпульсных ліній, а таксама тэхналагічнага і кантрольна-вымяральнага абсталявання, каб пераканацца, што карозія не пагражае цэласнасці ўсталяваных трубаправодаў і не парушае бяспеку.
Лакалізаваную карозію можна знайсці на многіх платформах, караблях, караблях і марскіх трубаправодах.Гэтая карозія можа быць у выглядзе кропкавай або шчыліннай карозіі, якая можа раз'ядаць сценку трубы і выклікаць вылучэнне вадкасці.
Рызыка карозіі ўзрастае з павышэннем працоўнай тэмпературы прымянення.Цяпло можа паскорыць дэградацыю ахоўнай знешняй пасіўнай аксіднай плёнкі трубкі, тым самым спрыяючы пітынгавай адукацыі.
На жаль, лакалізаваную кропкавую і шчылінную карозію цяжка выявіць, што ўскладняе ідэнтыфікацыю, прагназаванне і праектаванне гэтых відаў карозіі.Улічваючы гэтыя рызыкі, уладальнікі платформаў, аператары і ўпаўнаважаныя асобы павінны праяўляць асцярожнасць пры выбары лепшага матэрыялу трубаправода для іх прымянення.Выбар матэрыялу - гэта іх першая лінія абароны ад карозіі, таму правільны выбар вельмі важны.На шчасце, яны могуць выбраць вельмі простую, але вельмі эфектыўную меру ўстойлівасці да лакалізаванай карозіі, эквівалентнае лік устойлівасці да пітынгу (PREN).Чым вышэй значэнне PREN металу, тым вышэй яго ўстойлівасць да лакальнай карозіі.
У гэтым артыкуле будзе разгледжана, як ідэнтыфікаваць кропкавую і шчылінную карозію, а таксама як аптымізаваць выбар матэрыялу труб для прымянення марской нафты і газу на аснове значэння PREN матэрыялу.
Лакалізаваная карозія ўзнікае на невялікіх участках у параўнанні з агульнай карозіяй, якая больш раўнамерная па паверхні металу.Точкавая і шчылінная карозія пачынаюць утварацца на трубах з нержавеючай сталі 316, калі вонкавая багатая хромам пасіўная аксідная плёнка металу разбураецца з-за ўздзеяння 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.
Точкавая карозія Точкавая карозія ўзнікае, калі пасіўная плёнка на ўчастку трубы разбураецца, утвараючы невялікія паражніны або ямкі на паверхні трубы.Такія ямы, хутчэй за ўсё, будуць расці па меры праходжання электрахімічных рэакцый, у выніку якіх жалеза ў метале раствараецца ў растворы на дне ямы.Затым растворанае жалеза дыфузіюе ў верхнюю частку ямы і акісляецца з адукацыяй аксіду жалеза або іржы.Па меры паглыблення ямы паскараюцца электрахімічныя рэакцыі, узмацняецца карозія, што можа прывесці да перфарацыі сценкі трубы і прывесці да ўцечак.
Трубы больш успрымальныя да адукацыі кропак, калі іх вонкавая паверхня забруджаная (малюнак 1).Напрыклад, забруджванні ад зваркі і шліфоўкі могуць пашкодзіць пасівацыйны пласт аксіду трубы, тым самым утвараючы і паскараючы пітынг.Тое ж самае тычыцца і проста барацьбы з забруджваннямі з труб.Акрамя таго, па меры выпарэння кропель солі вільготныя крышталі солі, якія ўтвараюцца на трубах, абараняюць аксідны пласт і могуць прывесці да адукацыі кропак.Каб прадухіліць гэтыя тыпы забруджванняў, падтрымлівайце трубы ў чысціні, рэгулярна прамываючы іх прэснай вадой.
Малюнак 1. Труба з нержавеючай сталі 316/316L, забруджаная кіслатой, солевым растворам і іншымі адкладамі, вельмі адчувальная да кропкавай адукацыі.
шчыліннай карозіі.У большасці выпадкаў аператар можа лёгка выявіць пітынг.Аднак шчылінную карозію няпроста выявіць, і яна ўяўляе вялікую небяспеку для аператараў і персаналу.Звычайна гэта адбываецца на трубах, якія маюць вузкія зазоры паміж навакольнымі матэрыяламі, напрыклад, трубы, якія ўтрымліваюцца на месцы заціскамі, або трубы, якія шчыльна прылягаюць адна да адной.Калі расол прасочваецца ў шчыліну, з цягам часу ў гэтай зоне ўтвараецца хімічна агрэсіўны падкіслены раствор хларыду жалеза (FeCl3), які выклікае паскарэнне шчыліннай карозіі (мал. 2).Паколькі шчыліны самі па сабе павялічваюць рызыку карозіі, шчылінная карозія можа адбывацца пры тэмпературах, значна ніжэйшых за кропкавую.
Малюнак 2 – Шчылінная карозія можа развіцца паміж трубой і апорай трубы (уверсе), а таксама калі труба ўстаноўлена блізка да іншых паверхняў (унізе) з-за ўтварэння хімічна агрэсіўнага падкісленага раствора хларыду жалеза ў шчыліне.
Шчылінная карозія звычайна імітуе кропкавую карозію ў шчыліне, утворанай паміж секцыяй трубы і апорным каўняром трубы.Аднак з-за павелічэння канцэнтрацыі Fe++ у вадкасці ўнутры разлому першапачатковая варонка становіцца ўсё больш і больш, пакуль не пакрые ўвесь разрыў.У канчатковым выніку шчылінная карозія можа прывесці да перфарацыі трубы.
Шчыльныя расколіны ўяўляюць найбольшую небяспеку карозіі.Такім чынам, заціскі для труб, якія ахопліваюць вялікую частку акружнасці трубы, як правіла, больш рызыкоўныя, чым адкрытыя заціскі, якія мінімізуюць паверхню кантакту паміж трубой і заціскам.Тэхнікі абслугоўвання могуць дапамагчы знізіць верагоднасць пашкоджання шчыліннай карозіяй або адмовы, рэгулярна адкрываючы заціскі і правяраючы паверхню трубы на наяўнасць карозіі.
Точкавую і шчылінную карозію можна прадухіліць, выбраўшы правільны металічны сплаў для прымянення.Спецыфікатары павінны праяўляць належную абачлівасць пры выбары аптымальнага матэрыялу трубаправодаў, каб мінімізаваць рызыку карозіі ў залежнасці ад асяроддзя працэсу, умоў працэсу і іншых зменных.
Каб дапамагчы спецыфікатарам аптымізаваць выбар матэрыялу, яны могуць параўнаць значэнні PREN металаў, каб вызначыць іх устойлівасць да лакальнай карозіі.PREN можна вылічыць з хімічнага складу сплаву, уключаючы ўтрыманне хрому (Cr), малібдэна (Mo) і азоту (N), наступным чынам:
PREN павялічваецца з утрыманнем у сплаве каразійна-стойкіх элементаў хрому, малібдэна і азоту.Каэфіцыент PREN заснаваны на крытычнай тэмпературы пітынгу (CPT) - самай нізкай тэмпературы, пры якой адбываецца пітынг - для розных нержавеючых сталей у залежнасці ад хімічнага складу.Па сутнасці, PREN прапарцыйны CPT.Такім чынам, больш высокія значэнні PREN паказваюць на больш высокую ўстойлівасць да кропкавай кропцы.Невялікае павелічэнне PREN эквівалентна толькі невялікаму павелічэнню CPT у параўнанні са сплавам, у той час як значнае павелічэнне PREN паказвае на значнае паляпшэнне прадукцыйнасці ў параўнанні са значна больш высокім CPT.
У табліцы 1 параўноўваюцца значэнні PREN для розных сплаваў, якія звычайна выкарыстоўваюцца ў марской нафтагазавай прамысловасці.Гэта паказвае, як тэхнічныя характарыстыкі могуць значна палепшыць устойлівасць да карозіі за кошт выбару больш якаснага сплаву для труб.PREN трохі павялічваецца з 316 SS да 317 SS.Super Austenitic 6 Mo SS або Super Duplex 2507 SS ідэальна падыходзяць для значнага павышэння прадукцыйнасці.
Больш высокая канцэнтрацыя нікеля (Ni) у нержавеючай сталі таксама павялічвае ўстойлівасць да карозіі.Аднак утрыманне нікеля ў нержавеючай сталі не з'яўляецца часткай раўнання PREN.У любым выпадку часта бывае выгадна выбіраць нержавеючую сталь з больш высокім утрыманнем нікеля, паколькі гэты элемент дапамагае пасіваваць паверхні, якія маюць прыкметы лакальнай карозіі.Нікель стабілізуе аўстэніт і прадухіляе адукацыю мартэнсіту пры згінанні або халоднай выцяжцы 1/8 жорсткай трубы.Мартэнсіт - гэта непажаданая крышталічная фаза ў металах, якая зніжае ўстойлівасць нержавеючай сталі да лакальнай карозіі, а таксама да расколінаў пад напругай, выкліканых хларыдамі.Больш высокае ўтрыманне нікеля, па меншай меры, 12% у сталі 316/316L, таксама пажадана для ўжывання вадароду пад высокім ціскам.Мінімальная канцэнтрацыя нікеля, неабходная для нержавеючай сталі ASTM 316/316L, складае 10%.
Лакалізаваная карозія можа адбыцца дзе заўгодна на трубах, якія выкарыстоўваюцца ў марскіх умовах.Тым не менш, пітынг, хутчэй за ўсё, узнікне ў раёнах, якія ўжо забруджаныя, у той час як шчылінная карозія часцей узнікне ў месцах з вузкімі прамежкамі паміж трубой і мантажным абсталяваннем.Выкарыстоўваючы PREN у якасці асновы, спецыфікатар можа выбраць лепшы сплаў для труб, каб мінімізаваць рызыку любога віду лакалізаванай карозіі.
Аднак майце на ўвазе, што ёсць і іншыя зменныя, якія могуць паўплываць на рызыку карозіі.Напрыклад, тэмпература ўплывае на ўстойлівасць нержавеючай сталі да пітынгу.Для гарачага марскога клімату варта сур'ёзна разгледзець супераўстэнітную 6-малібдэнавую сталь або супердуплексную нержавеючую сталь 2507, паколькі гэтыя матэрыялы валодаюць выдатнай устойлівасцю да лакальнай карозіі і хларыднага парэпання.Для прахалоднага клімату можа быць дастаткова трубы 316/316L, асабліва калі ёсць гісторыя паспяховага выкарыстання.
Уладальнікі марскіх платформ і аператары таксама могуць прыняць меры для мінімізацыі рызыкі карозіі пасля ўстаноўкі труб.Яны павінны трымаць трубы ў чысціні і рэгулярна прамываць прэснай вадой, каб знізіць рызыку адукацыі кропак.Яны таксама павінны прапанаваць спецыялістам па тэхнічным абслугоўванні адкрываць заціскі труб падчас планавых праверак, каб праверыць наяўнасць шчыліннай карозіі.
Выконваючы апісаныя вышэй крокі, уладальнікі і аператары платформы могуць знізіць рызыку карозіі труб і звязаных з імі ўцечак у марскім асяроддзі, павысіць бяспеку і эфектыўнасць, а таксама знізіць верагоднасць страты прадукцыі або непасрэдных выкідаў.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Journal of Petroleum Technology з'яўляецца вядучым часопісам Таварыства інжынераў-нафтавікоў, які змяшчае аўтарытэтныя рэзюмэ і артыкулы аб дасягненнях у галіне тэхналогій здабычы, праблемах нафтавай і газавай прамысловасці, а таксама навіны аб SPE і яе членах.