Er gwaethaf ymwrthedd cyrydiad cynhenid ​​pibellau dur di-staen, mae pibellau dur di-staen sydd wedi'u gosod mewn amgylcheddau morol yn profi gwahanol fathau o gyrydiad yn ystod eu hoes ddisgwyliedig. Gall y cyrydiad hwn arwain at allyriadau ffo, colli cynnyrch a risgiau posibl. Gall perchnogion a gweithredwyr llwyfannau alltraeth leihau'r risg o gyrydiad trwy nodi deunyddiau pibellau cryfach sy'n darparu gwell ymwrthedd i gyrydiad. Wedi hynny, rhaid iddynt barhau i fod yn wyliadwrus wrth archwilio llinellau chwistrellu cemegol, hydrolig ac ysgogiad, ac offeryniaeth brosesu ac offer synhwyro i sicrhau nad yw cyrydiad yn bygwth cyfanrwydd y pibellau sydd wedi'u gosod ac yn peryglu diogelwch.
Gellir dod o hyd i gyrydiad lleol ar lawer o lwyfannau, llongau, llongau a phibellau mewn gosodiadau alltraeth. Gall y cyrydiad hwn fod ar ffurf cyrydiad twll neu agennau, a gall y naill neu'r llall erydu wal y bibell ac achosi rhyddhau hylif.
Mae'r risg o gyrydiad yn fwy pan fydd tymheredd gweithredu'r cymhwysiad yn cynyddu. Gall gwres gyflymu dinistrio ffilm ocsid goddefol allanol amddiffynnol y tiwb, a thrwy hynny hyrwyddo ffurfio cyrydiad twll.
Yn anffodus, gall cyrydiad tyllau a holltau lleol fod yn anodd ei ganfod, gan wneud y mathau hyn o gyrydiad yn anoddach i'w hadnabod, eu rhagweld a'u dylunio ar eu cyfer. O ystyried y risgiau hyn, dylai perchnogion llwyfannau, gweithredwyr a dynodedigion fod yn ofalus wrth ddewis y deunydd pibellau gorau ar gyfer eu cymhwysiad. Dewis deunydd yw eu llinell amddiffyn gyntaf yn erbyn cyrydiad, felly mae ei gael yn iawn yn bwysig. Yn ffodus, gallant ddewis gan ddefnyddio mesur syml iawn ond effeithiol iawn o wrthwynebiad cyrydiad lleol, y Rhif Cyfwerth Gwrthiant Tyllau (PREN). Po uchaf yw gwerth PREN metel, yr uchaf yw ei wrthwynebiad i gyrydiad lleol.
Bydd yr erthygl hon yn adolygu sut i adnabod cyrydiad tyllau a holltau a sut i optimeiddio dewis deunydd tiwbiau ar gyfer cymwysiadau olew a nwy alltraeth yn seiliedig ar werth PREN y deunydd.
Mae cyrydiad lleol yn digwydd mewn ardaloedd bach o'i gymharu â chorydiad cyffredinol, sy'n fwy unffurf ar wyneb y metel. Mae cyrydiad tyllau a holltau yn dechrau ffurfio ar bibellau dur di-staen 316 pan fydd ffilm ocsid goddefol allanol y metel sy'n llawn cromiwm yn rhwygo oherwydd dod i gysylltiad â hylifau cyrydol, gan gynnwys dŵr halen. Mae amgylcheddau morol alltraeth ac ar y tir sy'n llawn clorid, yn ogystal â thymheredd uchel a hyd yn oed halogiad wyneb y tiwbiau, yn cynyddu'r potensial ar gyfer diraddio'r ffilm oddefol hon.
cyrydiad tyllau. Mae cyrydiad tyllau yn digwydd pan fydd y ffilm goddefol ar ddarn o bibell yn cael ei dinistrio, gan ffurfio ceudodau bach neu byllau ar wyneb y bibell. Mae pyllau o'r fath yn debygol o dyfu wrth i adweithiau electrocemegol ddigwydd, gan achosi i'r haearn yn y metel doddi i'r toddiant ar waelod y pwll. Yna bydd yr haearn toddedig yn tryledu tuag at ben y pwll ac yn ocsideiddio i ffurfio ocsid haearn neu rwd. Wrth i'r pwll ddyfnhau, mae adweithiau electrocemegol yn cyflymu, mae cyrydiad yn dwysáu, a gall arwain at dyllu wal y bibell ac arwain at ollyngiadau.
Mae tiwbiau'n fwy agored i gyrydiad twll pan fydd ei wyneb allanol wedi'i halogi (Ffigur 1). Er enghraifft, gall halogiad o weithrediadau weldio a malu niweidio'r haen ocsid goddefol o'r bibell, a thrwy hynny ffurfio a chyflymu cyrydiad twll. Mae'r un peth yn wir am ddelio â halogiad o bibellau. Yn ogystal, wrth i'r diferion halen anweddu, mae crisialau halen gwlyb sy'n ffurfio ar y pibellau yn gwneud yr un peth i amddiffyn yr haen ocsid a gallant arwain at gyrydiad twll. Er mwyn atal y mathau hyn o halogiad, cadwch eich pibellau'n lân trwy eu fflysio'n rheolaidd â dŵr croyw.
Ffigur 1 – Mae pibell ddur di-staen 316/316L sydd wedi'i halogi ag asid, heli a dyddodion eraill yn agored iawn i gyrydiad twll.
cyrydiad agennau. Yn y rhan fwyaf o achosion, gall y gweithredwr adnabod tyllau yn hawdd. Fodd bynnag, nid yw cyrydiad tyllau yn hawdd i'w ganfod ac mae'n peri mwy o risg i weithredwyr a phersonél. Fel arfer mae'n digwydd ar bibellau sydd â bylchau tynn rhwng y deunyddiau cyfagos, fel pibellau sy'n cael eu dal yn eu lle gyda chlipiau neu bibellau sydd wedi'u gosod yn dynn ochr yn ochr. Pan fydd heli yn treiddio i'r agen, mae toddiant clorid fferrig asidedig (FeCl3) sy'n ymosodol yn gemegol yn ffurfio yn yr ardal dros amser ac yn achosi cyrydiad tyllau cyflymach (Ffigur 2). Gan fod yr agennau eu hunain yn cynyddu'r risg o gyrydiad, gall cyrydiad tyllau ddigwydd ar dymheredd llawer is na chyrydiad tyllau.
Ffigur 2 – Gall cyrydiad agennau ddatblygu rhwng y bibell a chefnogaeth y bibell (top) a phan osodir y bibell yn agos at arwynebau eraill (gwaelod) oherwydd ffurfio toddiant clorid fferrig asidedig sy'n ymosodol yn gemegol yn yr agen.
Mae cyrydiad agennau fel arfer yn efelychu cyrydiad twll yn gyntaf yn yr agen a ffurfir rhwng darn o bibell a'r clip cynnal pibell. Fodd bynnag, oherwydd y crynodiad Fe++ cynyddol yn yr hylif o fewn y toriad, mae'r crater cychwynnol yn mynd yn fwy ac yn fwy nes ei fod yn gorchuddio'r toriad cyfan. Yn y pen draw, gall cyrydiad agennau dyllu'r bibell.
Craciau tynn yw'r risg fwyaf o gyrydiad. Felly, mae clampiau pibellau sy'n lapio o amgylch y rhan fwyaf o gylchedd y bibell yn tueddu i gyflwyno risg fwy na chlampiau agored, sy'n lleihau'r arwyneb cyswllt rhwng y bibell a'r clamp. Gall technegwyr cynnal a chadw helpu i leihau'r tebygolrwydd o gyrydiad agennau yn achosi difrod neu fethiant trwy agor y clampiau'n rheolaidd ac archwilio wyneb y bibell am gyrydiad.
Y ffordd orau o atal cyrydiad tyllau a holltau yw trwy ddewis yr aloi metel cywir ar gyfer y cymhwysiad. Dylai manylebwyr arfer diwydrwydd dyladwy i ddewis y deunydd pibellau gorau posibl i leihau'r risg o gyrydiad yn seiliedig ar yr amgylchedd gweithredu, amodau'r broses a newidynnau eraill.
Er mwyn helpu manylebwyr i wneud y gorau o ddewis deunyddiau, gallant gymharu gwerthoedd PREN metelau i bennu eu gwrthwynebiad i gyrydiad lleol. Gellir cyfrifo PREN o gyfansoddiad cemegol yr aloi, gan gynnwys ei gynnwys cromiwm (Cr), molybdenwm (Mo), a nitrogen (N), fel a ganlyn:
Mae PREN yn cynyddu gyda chynnwys yr elfennau sy'n gwrthsefyll cyrydiad cromiwm, molybdenwm a nitrogen yn yr aloi. Mae'r berthynas PREN yn seiliedig ar y tymheredd pitting critigol (CPT) - y tymheredd isaf y gwelir cyrydiad pitting - ar gyfer amrywiol ddur di-staen mewn perthynas â chyfansoddiad cemegol. Yn ei hanfod, mae PREN yn gymesur â CPT. Felly, mae gwerthoedd PREN uwch yn dynodi ymwrthedd pitting uwch. Mae cynnydd bach yn PREN yn cyfateb i gynnydd bach yn CPT o'i gymharu â'r aloi, tra bod cynnydd mawr yn PREN yn dynodi gwelliant sylweddol mewn perfformiad i CPT sylweddol uwch.
Mae Tabl 1 yn cymharu gwerthoedd PREN amrywiol aloion a ddefnyddir yn gyffredin mewn cymwysiadau olew a nwy alltraeth. Mae'n dangos sut y gall y fanyleb wella ymwrthedd cyrydiad yn sylweddol trwy ddewis aloi pibellau gradd uwch. Dim ond ychydig y mae PREN yn cynyddu wrth drawsnewid o ddur di-staen 316 i 317. Ar gyfer cynnydd perfformiad sylweddol, defnyddir dur di-staen uwch-austenitig 6 Mo neu ddur di-staen uwch-ddwplecs 2507 yn ddelfrydol.
Mae crynodiadau uwch o nicel (Ni) mewn dur di-staen hefyd yn gwella ymwrthedd i gyrydiad. Fodd bynnag, nid yw cynnwys nicel dur di-staen yn rhan o'r hafaliad PREN. Beth bynnag, mae'n aml yn fuddiol nodi dur di-staen gyda chrynodiadau nicel uwch, gan fod yr elfen hon yn helpu i ail-oddefoli arwynebau sy'n dangos arwyddion o gyrydiad lleol. Mae nicel yn sefydlogi austenit ac yn atal ffurfio martensit wrth blygu neu dynnu pibell galed 1/8 yn oer. Mae martensit yn gyfnod crisialog diangen mewn metelau sy'n lleihau ymwrthedd dur di-staen i gyrydiad lleol yn ogystal â chracio straen a achosir gan glorid. Mae cynnwys nicel uwch o leiaf 12% yn 316/316L hefyd yn ddymunol ar gyfer cymwysiadau sy'n cynnwys hydrogen nwyol pwysedd uchel. Y crynodiad nicel lleiaf sy'n ofynnol ar gyfer dur di-staen 316/316L yn y fanyleb safonol ASTM yw 10%.
Gall cyrydiad lleol ddigwydd yn unrhyw le ar bibellau a ddefnyddir mewn amgylcheddau morol. Fodd bynnag, mae cyrydiad twll yn fwy tebygol o ddigwydd mewn ardaloedd sydd eisoes wedi'u halogi, tra bod cyrydiad agennau yn fwy tebygol o ddigwydd mewn ardaloedd â bylchau cul rhwng y bibell a'r caledwedd mowntio. Gan ddefnyddio PREN fel sail, gall y manylebwr ddewis yr aloi pibell gorau i leihau'r risg o unrhyw fath o gyrydiad lleol.
Fodd bynnag, cofiwch fod newidynnau eraill a all effeithio ar y risg o gyrydiad. Er enghraifft, mae tymheredd yn effeithio ar wrthwynebiad pibellau dur di-staen. Ar gyfer hinsoddau morol poeth, dylid ystyried o ddifrif bibell ddur di-staen 6 molybdenwm super austenitig neu 2507 super deuplex oherwydd bod gan y deunyddiau hyn wrthwynebiad rhagorol i gyrydiad lleol a chracio straen clorid. Ar gyfer hinsoddau oerach, gall pibell 316/316L fod yn ddigonol, yn enwedig os oes hanes o ddefnydd llwyddiannus wedi'i sefydlu.
Gall perchnogion a gweithredwyr llwyfannau alltraeth hefyd gymryd camau i leihau'r risg o gyrydiad ar ôl gosod y tiwbiau. Dylent gadw'r pibellau'n lân a'u fflysio â dŵr croyw yn rheolaidd i leihau'r risg o gyrydiad twll. Dylent hefyd gael technegwyr cynnal a chadw i agor clampiau tiwbiau yn ystod archwiliadau arferol i chwilio am bresenoldeb cyrydiad agennau.
Gan ddilyn y camau a amlinellwyd uchod, gall perchnogion a gweithredwyr llwyfannau leihau'r risg o gyrydiad tiwbiau a gollyngiadau cysylltiedig mewn amgylcheddau morol, gan wella diogelwch ac effeithlonrwydd, a lleihau'r siawns o golli cynnyrch neu ryddhau allyriadau ffo.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Cylchgrawn blaenllaw Cymdeithas y Peirianwyr Petrolewm yw'r Journal of Petroleum Technology, sy'n darparu crynodeb ac erthyglau awdurdodol ar ddatblygiadau mewn technoleg archwilio a chynhyrchu, materion y diwydiant olew a nwy, a newyddion am SPE a'i aelodau.