স্টেইনলেস স্টিল পাইপের সহজাত ক্ষয়রোধী ক্ষমতা থাকা সত্ত্বেও, সামুদ্রিক পরিবেশে স্থাপিত স্টেইনলেস স্টিল পাইপগুলো তাদের প্রত্যাশিত কার্যকালে বিভিন্ন ধরনের ক্ষয়ের শিকার হয়। এই ক্ষয়ের ফলে অনিয়ন্ত্রিত নির্গমন, পণ্যের অপচয় এবং সম্ভাব্য ঝুঁকি সৃষ্টি হতে পারে। অফশোর প্ল্যাটফর্মের মালিক ও পরিচালকেরা উন্নততর ক্ষয়রোধী ক্ষমতার জন্য শুরু থেকেই অধিক শক্তিশালী পাইপ উপাদান নির্দিষ্ট করে ক্ষয়ের ঝুঁকি কমাতে পারেন। এরপর, রাসায়নিক ইনজেকশন লাইন, হাইড্রোলিক ও ইমপালস লাইন এবং প্রসেস ইন্সট্রুমেন্টেশন ও অন্যান্য সরঞ্জাম পরিদর্শনের সময় তাদের অবশ্যই সতর্ক থাকতে হবে, যাতে ক্ষয় স্থাপিত পাইপিংয়ের অখণ্ডতাকে বিপন্ন না করে বা নিরাপত্তা বিঘ্নিত না করে।
অনেক প্ল্যাটফর্ম, জাহাজ এবং অফশোর পাইপলাইনে স্থানিক ক্ষয় দেখা যায়। এই ক্ষয় পিটিং বা ক্রেভিস করোশন আকারে হতে পারে, যার যেকোনোটিই পাইপের দেয়ালকে ক্ষয় করে তরল নির্গমনের কারণ হতে পারে।
অ্যাপ্লিকেশনের অপারেটিং তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে ক্ষয়ের ঝুঁকিও বৃদ্ধি পায়। তাপ টিউবের প্রতিরক্ষামূলক বাইরের প্যাসিভ অক্সাইড ফিল্মের ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করতে পারে, যার ফলে পিটিং বা গর্ত সৃষ্টি হয়।
দুর্ভাগ্যবশত, স্থানিক পিটিং এবং ক্রেভিস করোশন শনাক্ত করা কঠিন, যার ফলে এই ধরনের করোশন চিহ্নিত করা, পূর্বাভাস দেওয়া এবং ডিজাইন করা কঠিন হয়ে পড়ে। এই ঝুঁকিগুলোর পরিপ্রেক্ষিতে, প্ল্যাটফর্মের মালিক, অপারেটর এবং মনোনীত ব্যক্তিদের তাদের কাজের জন্য সেরা পাইপলাইন উপাদান নির্বাচন করার ক্ষেত্রে সতর্কতা অবলম্বন করতে হবে। উপাদান নির্বাচনই হলো করোশনের বিরুদ্ধে তাদের প্রথম প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা, তাই এটি সঠিকভাবে করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। সৌভাগ্যবশত, তারা স্থানিক করোশন প্রতিরোধের একটি খুব সহজ কিন্তু অত্যন্ত কার্যকর পরিমাপ ব্যবহার করতে পারেন, যা হলো পিটিং রেজিস্ট্যান্স ইকুইভ্যালেন্ট নাম্বার (PREN)। কোনো ধাতুর PREN মান যত বেশি হবে, স্থানিক করোশনের বিরুদ্ধে তার প্রতিরোধ ক্ষমতাও তত বেশি হবে।
এই প্রবন্ধে পিটিং ও ক্রেভিস করোশন কীভাবে শনাক্ত করা যায় এবং উপাদানের PREN মানের উপর ভিত্তি করে অফশোর তেল ও গ্যাস ক্ষেত্রের জন্য টিউবিং উপাদানের নির্বাচনকে কীভাবে সর্বোত্তম করা যায়, তা আলোচনা করা হবে।
সাধারণ ক্ষয়ের তুলনায় স্থানীয় ক্ষয় ছোট ছোট এলাকায় ঘটে, যেখানে সাধারণ ক্ষয় ধাতব পৃষ্ঠের উপর আরও সুষমভাবে ছড়িয়ে পড়ে। লবণাক্ত জলসহ ক্ষয়কারী তরলের সংস্পর্শে এসে যখন ধাতুটির বাইরের ক্রোমিয়াম-সমৃদ্ধ নিষ্ক্রিয় অক্সাইড স্তরটি ফেটে যায়, তখন ৩১৬ স্টেইনলেস স্টিলের টিউবিং-এ পিটিং এবং ক্রেভিস ক্ষয় তৈরি হতে শুরু করে। ক্লোরাইড-সমৃদ্ধ সামুদ্রিক পরিবেশ, উচ্চ তাপমাত্রা এবং এমনকি টিউবিং পৃষ্ঠের দূষণও এই নিষ্ক্রিয়করণ স্তরের অবক্ষয়ের সম্ভাবনা বাড়িয়ে তোলে।
পিটিং করোশন ঘটে যখন পাইপের কোনো অংশের উপর থাকা প্যাসিভেশন ফিল্মটি ভেঙে যায়, যার ফলে পাইপের পৃষ্ঠে ছোট ছোট গহ্বর বা গর্ত তৈরি হয়। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া চলতে থাকলে এই ধরনের গর্তগুলো বড় হতে থাকে, যার ফলে ধাতুর মধ্যে থাকা লোহা গর্তের তলদেশে দ্রবীভূত হয়ে যায়। এরপর দ্রবীভূত লোহা গর্তের উপরিভাগে ছড়িয়ে পড়ে এবং জারিত হয়ে আয়রন অক্সাইড বা মরিচা তৈরি করে। গর্ত যত গভীর হয়, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়া তত ত্বরান্বিত হয়, ক্ষয় তত বাড়ে, যা পাইপের দেয়ালে ছিদ্র তৈরি করতে পারে এবং এর ফলে পাইপ ফুটো হয়ে যেতে পারে।
পাইপের বাইরের পৃষ্ঠ দূষিত হলে তাতে পিটিং হওয়ার ঝুঁকি বেড়ে যায় (চিত্র ১)। উদাহরণস্বরূপ, ওয়েল্ডিং এবং গ্রাইন্ডিং অপারেশন থেকে আসা দূষক পদার্থ পাইপের প্যাসিভেশন অক্সাইড স্তরকে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে, যার ফলে পিটিং তৈরি হয় এবং এর গতি বেড়ে যায়। পাইপের সাধারণ দূষণ মোকাবেলার ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য। এছাড়াও, লবণের ফোঁটা বাষ্পীভূত হওয়ার সময় পাইপের উপর যে ভেজা লবণের স্ফটিক তৈরি হয়, তা অক্সাইড স্তরকে রক্ষা করে এবং পিটিং ঘটাতে পারে। এই ধরনের দূষণ প্রতিরোধ করতে, নিয়মিত পরিষ্কার জল দিয়ে পাইপ ফ্লাশ করে সেগুলোকে পরিষ্কার রাখুন।
চিত্র ১. অ্যাসিড, লবণাক্ত পানি এবং অন্যান্য অবক্ষেপ দ্বারা দূষিত ৩১৬/৩১৬এল স্টেইনলেস স্টিলের পাইপে পিটিং হওয়ার প্রবণতা অত্যন্ত বেশি।
ফাটল ক্ষয়। বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, পিটিং অপারেটর সহজেই শনাক্ত করতে পারে। তবে, ফাটল ক্ষয় সহজে শনাক্ত করা যায় না এবং এটি অপারেটর ও কর্মীদের জন্য একটি বড় ঝুঁকি তৈরি করে। এটি সাধারণত সেইসব পাইপে ঘটে, যেগুলোর চারপাশের উপাদানের সাথে সরু ফাঁক থাকে, যেমন ক্ল্যাম্প দিয়ে আটকানো পাইপ বা পাশাপাশি ঘনভাবে লাগানো পাইপ। যখন লবণাক্ত পানি এই ফাঁকের মধ্যে প্রবেশ করে, সময়ের সাথে সাথে এই স্থানে একটি রাসায়নিকভাবে আক্রমণাত্মক অম্লীকৃত ফেরিক ক্লোরাইড দ্রবণ (FeCl3) তৈরি হয়, যা ওই ফাঁকের ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে (চিত্র ২)। যেহেতু ফাটল ক্ষয় তার প্রকৃতির কারণেই ক্ষয়ের ঝুঁকি বাড়ায়, তাই এটি পিটিং-এর তুলনায় অনেক কম তাপমাত্রায়ও ঘটতে পারে।
চিত্র ২ – পাইপ এবং পাইপ সাপোর্টের মধ্যে (উপরে) এবং যখন পাইপটি অন্যান্য পৃষ্ঠের কাছাকাছি স্থাপন করা হয় (নীচে), তখন এই ফাঁকে ফেরিক ক্লোরাইডের একটি রাসায়নিকভাবে আক্রমণাত্মক অম্লীয় দ্রবণ তৈরি হওয়ার কারণে ফাটলজনিত ক্ষয় (crevice corrosion) হতে পারে।
ক্রেভিস করোশন সাধারণত পাইপের অংশ এবং পাইপ সাপোর্ট কলারের মধ্যে তৈরি হওয়া ফাঁকে প্রথমে পিটিং-এর মতো দেখায়। তবে, ফাটলের ভেতরের তরলে Fe++-এর ঘনত্ব বৃদ্ধির কারণে, প্রাথমিক ফানেলটি ক্রমশ বড় হতে থাকে যতক্ষণ না এটি সম্পূর্ণ ফাটলটিকে আবৃত করে ফেলে। পরিশেষে, ক্রেভিস করোশনের ফলে পাইপটি ছিদ্র হয়ে যেতে পারে।
ঘন ফাটলগুলো ক্ষয়ের সবচেয়ে বড় ঝুঁকি তৈরি করে। তাই, যে পাইপ ক্ল্যাম্পগুলো পাইপের পরিধির একটি বড় অংশকে ঘিরে রাখে, সেগুলো খোলা ক্ল্যাম্পের চেয়ে বেশি ঝুঁকিপূর্ণ হয়ে থাকে, কারণ খোলা ক্ল্যাম্প পাইপ ও ক্ল্যাম্পের মধ্যে সংস্পর্শের ক্ষেত্রফল কমিয়ে আনে। সার্ভিস টেকনিশিয়ানরা নিয়মিত ফিক্সচার খুলে এবং ক্ষয়ের জন্য পাইপের পৃষ্ঠ পরিদর্শন করে ফাটলের ক্ষয়জনিত ক্ষতি বা বিকল হওয়ার সম্ভাবনা কমাতে সাহায্য করতে পারেন।
নির্দিষ্ট প্রয়োগের জন্য সঠিক ধাতব সংকর বেছে নেওয়ার মাধ্যমে পিটিং এবং ক্রেভিস করোশন প্রতিরোধ করা যায়। পরিচালন পরিবেশ, প্রক্রিয়াগত অবস্থা এবং অন্যান্য চলকের উপর নির্ভর করে, করোশনের ঝুঁকি কমানোর জন্য সর্বোত্তম পাইপিং উপাদান নির্বাচনে স্পেসিফায়ারদের অবশ্যই যথাযথ সতর্কতা অবলম্বন করতে হবে।
উপকরণ নির্ধারকদের তাদের উপকরণের পছন্দকে সর্বোত্তম করতে সাহায্য করার জন্য, তারা ধাতুগুলির স্থানীয় ক্ষয় প্রতিরোধের ক্ষমতা নির্ধারণ করতে তাদের PREN মান তুলনা করতে পারেন। সংকর ধাতুর রাসায়নিক গঠন, যার মধ্যে এর ক্রোমিয়াম (Cr), মলিবডেনাম (Mo), এবং নাইট্রোজেন (N) এর পরিমাণ অন্তর্ভুক্ত, তা থেকে PREN নিম্নলিখিতভাবে গণনা করা যেতে পারে:
সংকর ধাতুতে ক্রোমিয়াম, মলিবডেনাম এবং নাইট্রোজেনের মতো ক্ষয়-প্রতিরোধী উপাদানের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে PREN বৃদ্ধি পায়। রাসায়নিক গঠনের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন স্টেইনলেস স্টিলের জন্য PREN অনুপাতটি ক্রিটিক্যাল পিটিং টেম্পারেচার (CPT) – অর্থাৎ যে সর্বনিম্ন তাপমাত্রায় পিটিং ঘটে – তার উপর ভিত্তি করে নির্ধারিত হয়। মূলত, PREN, CPT-এর সমানুপাতিক। সুতরাং, PREN-এর মান যত বেশি হয়, পিটিং প্রতিরোধ ক্ষমতাও তত বেশি হয়। সংকর ধাতুর তুলনায় PREN-এর সামান্য বৃদ্ধি CPT-এর সামান্য বৃদ্ধির সমতুল্য, অন্যদিকে PREN-এর ব্যাপক বৃদ্ধি অনেক বেশি CPT-এর তুলনায় কার্যক্ষমতার উল্লেখযোগ্য উন্নতি নির্দেশ করে।
সারণি ১-এ অফশোর তেল ও গ্যাস শিল্পে সাধারণত ব্যবহৃত বিভিন্ন সংকর ধাতুর PREN মানের তুলনা করা হয়েছে। এতে দেখানো হয়েছে যে, কীভাবে উচ্চতর মানের পাইপ সংকর ধাতু নির্বাচনের মাধ্যমে স্পেসিফিকেশন ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে। 316 SS থেকে 317 SS-এ PREN সামান্য বৃদ্ধি পায়। উল্লেখযোগ্য কর্মক্ষমতা বৃদ্ধির জন্য Super Austenitic 6 Mo SS বা Super Duplex 2507 SS আদর্শ।
স্টেইনলেস স্টিলে নিকেলের (Ni) উচ্চ ঘনত্ব ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতাও বৃদ্ধি করে। তবে, স্টেইনলেস স্টিলের নিকেলের পরিমাণ PREN সমীকরণের অংশ নয়। যাই হোক, উচ্চ নিকেলযুক্ত স্টেইনলেস স্টিল বেছে নেওয়া প্রায়শই সুবিধাজনক, কারণ এই উপাদানটি স্থানীয় ক্ষয়ের লক্ষণযুক্ত পৃষ্ঠকে পুনরায় নিষ্ক্রিয় করতে সাহায্য করে। নিকেল অস্টেনাইটকে স্থিতিশীল করে এবং ১/৮ ইঞ্চি অনমনীয় পাইপ বাঁকানো বা কোল্ড ড্রয়িং করার সময় মার্টেনসাইট গঠন প্রতিরোধ করে। মার্টেনসাইট হলো ধাতুর একটি অনাকাঙ্ক্ষিত স্ফটিক পর্যায় যা স্টেইনলেস স্টিলের স্থানীয় ক্ষয় এবং ক্লোরাইড-জনিত স্ট্রেস ক্র্যাকিং-এর প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে। উচ্চ চাপের হাইড্রোজেন গ্যাস প্রয়োগের জন্য 316/316L স্টিলে কমপক্ষে ১২% নিকেলের উচ্চ ঘনত্বও কাম্য। ASTM 316/316L স্টেইনলেস স্টিলের জন্য প্রয়োজনীয় সর্বনিম্ন নিকেল ঘনত্ব হলো ১০%।
সামুদ্রিক পরিবেশে ব্যবহৃত পাইপলাইনের যেকোনো স্থানে স্থানিক ক্ষয় হতে পারে। তবে, পিটিং (pitting) হওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে সেইসব স্থানে যা ইতিমধ্যেই দূষিত, অন্যদিকে ক্রেভিস করোশন (crevice corrosion) হওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে সেইসব স্থানে যেখানে পাইপ এবং ইনস্টলেশন সরঞ্জামের মধ্যে সরু ফাঁক থাকে। PREN-কে ভিত্তি হিসেবে ব্যবহার করে, স্পেসিফায়ার যেকোনো ধরনের স্থানিক ক্ষয়ের ঝুঁকি কমানোর জন্য সেরা পাইপ গ্রেড নির্বাচন করতে পারেন।
তবে, মনে রাখবেন যে আরও কিছু বিষয় আছে যা ক্ষয়ের ঝুঁকিকে প্রভাবিত করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, তাপমাত্রা স্টেইনলেস স্টিলের পিটিং প্রতিরোধ ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। উষ্ণ সামুদ্রিক জলবায়ুর জন্য, সুপার অস্টেনিটিক ৬ মলিবডেনাম স্টিল বা সুপার ডুপ্লেক্স ২৫০৭ স্টেইনলেস স্টিল পাইপ গুরুত্ব সহকারে বিবেচনা করা উচিত, কারণ এই উপাদানগুলোর স্থানিক ক্ষয় এবং ক্লোরাইড ক্র্যাকিংয়ের বিরুদ্ধে চমৎকার প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। শীতল জলবায়ুর জন্য, একটি ৩১৬/৩১৬এল পাইপ যথেষ্ট হতে পারে, বিশেষ করে যদি এর সফল ব্যবহারের ইতিহাস থাকে।
অফশোর প্ল্যাটফর্মের মালিক ও পরিচালকেরা টিউবিং স্থাপন করার পরেও ক্ষয়ের ঝুঁকি কমাতে পদক্ষেপ নিতে পারেন। পিটিং-এর ঝুঁকি কমাতে তাদের উচিত পাইপগুলো পরিষ্কার রাখা এবং নিয়মিত বিশুদ্ধ পানি দিয়ে ফ্লাশ করা। এছাড়াও, নিয়মিত পরিদর্শনের সময় ক্রেভিস করোশন (ফাটলের মধ্যে ক্ষয়) পরীক্ষা করার জন্য তাদের রক্ষণাবেক্ষণ টেকনিশিয়ানদের দিয়ে ক্ল্যাম্পগুলো খোলানো উচিত।
উপরোক্ত পদক্ষেপগুলো অনুসরণ করে প্ল্যাটফর্মের মালিক ও পরিচালকেরা সামুদ্রিক পরিবেশে পাইপের ক্ষয় ও সংশ্লিষ্ট ছিদ্রের ঝুঁকি কমাতে, নিরাপত্তা ও কার্যকারিতা বাড়াতে এবং পণ্যের ক্ষতি বা অনিয়ন্ত্রিত নির্গমনের সম্ভাবনা হ্রাস করতে পারেন।
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
সোসাইটি অফ পেট্রোলিয়াম ইঞ্জিনিয়ার্স-এর প্রধান জার্নাল, ‘জার্নাল অফ পেট্রোলিয়াম টেকনোলজি’, আপস্ট্রিম প্রযুক্তির অগ্রগতি, তেল ও গ্যাস শিল্পের বিভিন্ন বিষয় এবং এসপিই ও এর সদস্যদের সম্পর্কিত সংবাদ বিষয়ে প্রামাণ্য সংক্ষিপ্ত বিবরণ ও প্রবন্ধ সরবরাহ করে।