Er gwaethaf ymwrthedd cyrydiad cynhenid ​​pibellau dur di-staen, mae pibellau dur di-staen sydd wedi'u gosod mewn amgylcheddau morol yn agored i wahanol fathau o gyrydiad yn ystod eu hoes gwasanaeth ddisgwyliedig. Gall y cyrydiad hwn arwain at allyriadau ffo, colledion cynnyrch a risgiau posibl. Gall perchnogion a gweithredwyr llwyfannau alltraeth leihau'r risg o gyrydiad trwy nodi deunyddiau pibellau cryfach o'r cychwyn cyntaf ar gyfer gwell ymwrthedd i gyrydiad. Wedi hynny, rhaid iddynt barhau i fod yn wyliadwrus wrth archwilio llinellau chwistrellu cemegol, llinellau hydrolig ac ysgogiad, ac offeryniaeth prosesau ac offeryniaeth i sicrhau nad yw cyrydiad yn bygwth cyfanrwydd y pibellau sydd wedi'u gosod nac yn peryglu diogelwch.
Gellir dod o hyd i gyrydiad lleol ar lawer o lwyfannau, llongau, llongau a phiblinellau 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 i hylif gael ei ryddhau.
Mae'r risg o gyrydiad yn cynyddu wrth i dymheredd gweithredu'r cymhwysiad gynyddu. Gall gwres gyflymu dirywiad ffilm ocsid goddefol allanol amddiffynnol y tiwb, a thrwy hynny hyrwyddo twll.
Yn anffodus, mae cyrydiad twll a hollt lleol yn anodd ei ganfod, gan ei gwneud hi'n anodd adnabod, rhagweld a dylunio'r mathau hyn o gyrydiad. O ystyried y risgiau hyn, rhaid i berchnogion llwyfannau, gweithredwyr a dynodedigion fod yn ofalus wrth ddewis y deunydd piblinell gorau ar gyfer eu cymhwysiad. Dewis deunydd yw eu llinell amddiffyn gyntaf yn erbyn cyrydiad, felly mae ei gael yn iawn yn bwysig iawn. Yn ffodus, gallant ddefnyddio mesur syml iawn ond effeithiol iawn o wrthwynebiad cyrydiad lleol, sef y Rhif Cyfwerth Gwrthiant Twll (PREN). Po uchaf yw gwerth PREN metel, yr uchaf yw ei wrthwynebiad i gyrydiad lleol.
Bydd yr erthygl hon yn edrych ar 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 chyrydiad cyffredinol, sy'n fwy unffurf dros wyneb y metel. Mae cyrydiad tyllau a holltau yn dechrau ffurfio ar diwbiau dur di-staen 316 pan fydd ffilm ocsid goddefol allanol y metel sy'n llawn cromiwm yn cael ei rhwygo trwy ddod i gysylltiad â hylifau cyrydol, gan gynnwys dŵr halen. Mae amgylcheddau morol sy'n llawn cloridau, yn ogystal â thymheredd uchel a hyd yn oed halogiad wyneb y tiwbiau, yn cynyddu'r tebygolrwydd o ddirywiad y ffilm oddefol hon.
cyrydiad tyllau Mae cyrydiad tyllau yn digwydd pan fydd y ffilm oddefol ar ran o bibell yn chwalu, gan ffurfio ceudodau neu byllau bach ar wyneb y bibell. Mae pyllau o'r fath yn debygol o dyfu wrth i adweithiau electrocemegol fynd rhagddynt, ac o ganlyniad mae'r haearn yn y metel yn cael ei doddi mewn toddiant ar waelod y pwll. Yna bydd yr haearn toddedig yn tryledu i 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 cynyddu, a all arwain at dyllu wal y bibell ac arwain at ollyngiadau.
Mae tiwbiau'n fwy agored i dyllu os yw eu harwyneb allanol wedi'i halogi (Ffigur 1). Er enghraifft, gall halogion o weithrediadau weldio a malu niweidio haen ocsid goddefol y bibell, a thrwy hynny ffurfio a chyflymu tyllu. Mae'r un peth yn wir am ddelio â llygredd o bibellau. Yn ogystal, wrth i'r diferion halen anweddu, mae'r crisialau halen gwlyb sy'n ffurfio ar y pibellau yn amddiffyn yr haen ocsid a gallant arwain at dyllu. 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, halwynog, a dyddodion eraill yn agored iawn i bylu.
cyrydiad agennau. Yn y rhan fwyaf o achosion, gall y gweithredwr ganfod tyllau yn hawdd. Fodd bynnag, nid yw cyrydiad agennau yn hawdd i'w ganfod ac mae'n peri mwy o risg i weithredwyr a phersonél. Mae hyn fel arfer yn digwydd ar bibellau sydd â bylchau cul rhwng deunyddiau cyfagos, fel pibellau sy'n cael eu dal yn eu lle gyda chlampiau neu bibellau sydd wedi'u pacio'n dynn wrth ymyl ei gilydd. Pan fydd yr heli'n treiddio i'r bwlch, dros amser, mae toddiant clorid fferrig asidedig sy'n ymosodol yn gemegol (FeCl3) yn cael ei ffurfio yn yr ardal hon, sy'n achosi cyrydiad cyflymach o'r bwlch (Ffig. 2). Gan fod cyrydiad agennau yn ei natur yn cynyddu'r risg o gyrydiad, gall cyrydiad agennau ddigwydd ar dymheredd llawer is na thyllau.
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 asidedig o glorid fferrig sy'n ymosodol yn gemegol yn y bwlch.
Mae cyrydiad agennau fel arfer yn efelychu tyllau yn gyntaf yn y bwlch a ffurfir rhwng adran y bibell a choler cynnal y bibell. Fodd bynnag, oherwydd y cynnydd yng nghrynodiad Fe++ yn yr hylif y tu mewn i'r toriad, mae'r twndis cychwynnol yn mynd yn fwy ac yn fwy nes ei fod yn gorchuddio'r toriad cyfan. Yn y pen draw, gall cyrydiad agennau arwain at dyllu'r bibell.
Craciau trwchus sy'n cynrychioli'r risg fwyaf o gyrydiad. Felly, mae clampiau pibellau sy'n amgylchynu rhan fawr o gylchedd y bibell yn tueddu i fod yn fwy peryglus na chlampiau agored, sy'n lleihau'r arwyneb cyswllt rhwng y bibell a'r clamp. Gall technegwyr gwasanaeth helpu i leihau'r siawns o ddifrod neu fethiant cyrydiad hollt trwy agor gosodiadau'n rheolaidd ac archwilio arwynebau pibellau am gyrydiad.
Gellir atal cyrydiad tyllau a holltau drwy ddewis yr aloi metel cywir ar gyfer y cymhwysiad penodol. Rhaid i fanylebwyr arfer diwydrwydd dyladwy wrth ddewis y deunydd pibellau gorau posibl i leihau'r risg o gyrydiad, yn dibynnu ar yr amgylchedd gweithredu, amodau'r broses, a newidynnau eraill.
Er mwyn helpu manylebwyr i wneud y gorau o'u dewis o ddeunyddiau, gallant gymharu gwerthoedd PREN metelau i bennu eu gwrthwynebiad i gyrydiad lleol. Gellir cyfrifo PREN o gemeg yr aloi, gan gynnwys ei gynnwys cromiwm (Cr), molybdenwm (Mo), a nitrogen (N), fel a ganlyn:
Mae PREN yn cynyddu gyda chynnwys elfennau sy'n gwrthsefyll cyrydiad cromiwm, molybdenwm a nitrogen yn yr aloi. Mae'r gymhareb PREN yn seiliedig ar y tymheredd pitting critigol (CPT) - y tymheredd isaf y mae pitting yn digwydd - ar gyfer amrywiol ddur di-staen yn dibynnu ar y cyfansoddiad 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 unig yn CPT o'i gymharu â'r aloi, tra bod cynnydd mawr yn PREN yn dynodi gwelliant sylweddol mewn perfformiad dros CPT llawer uwch.
Mae Tabl 1 yn cymharu gwerthoedd PREN ar gyfer gwahanol aloion a ddefnyddir yn gyffredin yn y diwydiant olew a nwy alltraeth. Mae'n dangos sut y gall manyleb wella ymwrthedd cyrydiad yn fawr trwy ddewis aloi pibellau o ansawdd uwch. Mae PREN yn cynyddu ychydig o 316 SS i 317 SS. Mae Super Austenitic 6 Mo SS neu Super Duplex 2507 SS yn ddelfrydol ar gyfer enillion perfformiad sylweddol.
Mae crynodiadau nicel (Ni) uwch mewn dur di-staen hefyd yn cynyddu ymwrthedd i gyrydiad. Fodd bynnag, nid yw cynnwys nicel dur di-staen yn rhan o'r hafaliad PREN. Beth bynnag, mae'n aml yn fanteisiol dewis dur di-staen gyda chynnwys nicel uwch, gan fod yr elfen hon yn helpu i ail-goddefoli arwynebau sy'n dangos arwyddion o gyrydiad lleol. Mae nicel yn sefydlogi austenit ac yn atal ffurfio martensit wrth blygu neu dynnu pibell anhyblyg 1/8 yn oer. Mae martensit yn gyfnod crisialog annymunol mewn metelau sy'n lleihau ymwrthedd dur di-staen i gyrydiad lleol yn ogystal â chracio straen a achosir gan glorid. Mae'r cynnwys nicel uwch o leiaf 12% mewn dur 316/316L hefyd yn ddymunol ar gyfer cymwysiadau nwy hydrogen pwysedd uchel. Y crynodiad nicel lleiaf sy'n ofynnol ar gyfer dur di-staen ASTM 316/316L yw 10%.
Gall cyrydiad lleol ddigwydd yn unrhyw le mewn piblinell a ddefnyddir mewn amgylchedd morol. Fodd bynnag, mae tyllau'n fwy tebygol o ddigwydd mewn ardaloedd sydd eisoes wedi'u halogi, tra bod cyrydiad agennau'n fwy tebygol o ddigwydd mewn ardaloedd â bylchau cul rhwng y bibell a'r offer gosod. Gan ddefnyddio PREN fel sail, gall y manylebwr ddewis y radd bibell orau 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 dur di-staen i bylu. Ar gyfer hinsoddau morwrol poeth, dylid ystyried o ddifrif bibellau dur molybdenwm uwch-austenitig 6 neu bibellau dur di-staen uwch-ddweuplex 2507 oherwydd bod gan y deunyddiau hyn wrthwynebiad rhagorol i gyrydiad lleol a chracio clorid. Ar gyfer hinsoddau oerach, gall pibell 316/316L fod yn ddigonol, yn enwedig os oes hanes o ddefnydd llwyddiannus.
Gall perchnogion a gweithredwyr llwyfannau alltraeth hefyd gymryd camau i leihau'r risg o gyrydiad ar ôl gosod tiwbiau. Dylent gadw'r pibellau'n lân a'u fflysio'n rheolaidd â dŵr croyw i leihau'r risg o dyllu. Dylent hefyd gael technegwyr cynnal a chadw i agor y clampiau yn ystod archwiliadau arferol i wirio am gyrydiad agennau.
Drwy ddilyn y camau uchod, gall perchnogion a gweithredwyr llwyfannau leihau'r risg o gyrydiad pibellau a gollyngiadau cysylltiedig yn yr amgylchedd morol, gwella diogelwch ac effeithlonrwydd, a lleihau'r siawns o golli cynnyrch neu allyriadau ffo.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Mae'r Journal of Petroleum Technology, cyfnodolyn blaenllaw Cymdeithas y Peirianwyr Petrolewm, yn darparu crynodeb ac erthyglau awdurdodol ar ddatblygiadau mewn technoleg i fyny'r afon, materion y diwydiant olew a nwy, a newyddion am SPE a'i aelodau.