Malgraŭ la eneca korodrezisto de rustorezistŝtalaj tuboj, rustorezistŝtalaj tuboj instalitaj en maraj medioj estas submetitaj al malsamaj specoj de korodo dum sia atendata vivo. Ĉi tiu korodo povas konduki al fuĝantaj emisioj, produktoperdo kaj eblaj riskoj. Posedantoj kaj funkciigistoj de enmaraj platformoj povas redukti la riskon de korodo per specifado de pli fortaj tubmaterialoj, kiuj provizas pli bonan korodreziston. Poste, ili devas resti atentemaj dum inspektado de kemia injekto, hidraŭlikaj kaj impulsaj linioj, kaj procezaj instrumentoj kaj sensaj ekipaĵoj por certigi, ke korodo ne minacas la integrecon de instalitaj tubaroj kaj kompromitas sekurecon.
Lokigita korodo troveblas sur multaj platformoj, ŝipoj, kaj tubaroj en enmaraj instalaĵoj. Ĉi tiu korodo povas esti en la formo de kaviĝa aŭ fenda korodo, el kiuj ambaŭ povas erozii la tubmuron kaj kaŭzi fluidliberigon.
La risko de korodo estas pli granda kiam la funkcianta temperaturo de la apliko pliiĝas. Varmo povas akceli la detruon de la protekta ekstera pasiva oksida filmo de la tubo, tiel antaŭenigante la formadon de kava korodo.
Bedaŭrinde, lokalizita kaviĝa kaj fendeta korodo povas esti malfacile detektebla, kio malfaciligas identigi, antaŭdiri kaj desegni ĉi tiujn specojn de korodo. Konsiderante ĉi tiujn riskojn, platformposedantoj, funkciigistoj kaj nomumitoj devas esti singardaj dum elektado de la plej bona tubmaterialo por sia apliko. Materiala elekto estas ilia unua defendlinio kontraŭ korodo, do fari ĝin ĝuste estas grave. Feliĉe, ili povas elekti uzante tre simplan sed tre efikan mezuron de lokigita korodrezisto, la Kaviĝa Rezista Ekvivalenta Nombro (PREN). Ju pli alta estas la PREN-valoro de metalo, des pli alta estas ĝia rezisto al lokigita korodo.
Ĉi tiu artikolo revizios kiel identigi kaviĝan kaj fendan korodon kaj kiel optimumigi la elekton de tubmaterialo por enmaraj nafto- kaj gaso-aplikoj surbaze de la PREN-valoro de la materialo.
Loka korodo okazas en malgrandaj areoj kompare kun ĝenerala korodo, kiu estas pli unuforma sur la metala surfaco. Kaviĝa kaj fendeta korodo komencas formiĝi sur 316 rustorezista ŝtalaj tuboj kiam la ekstera kromo-riĉa pasiva oksida filmo de la metalo krevas pro eksponiĝo al korodaj fluidoj, inkluzive de sala akvo. Klorido-riĉaj enmaraj kaj surteraj maraj medioj, same kiel altaj temperaturoj kaj eĉ poluado de la tubsurfaco, pliigas la potencialon por degenero de ĉi tiu pasiviga filmo.
Kaviĝo. Kaviĝa korodo okazas kiam la pasiviga filmo sur tubo estas detruita, formante malgrandajn kavaĵojn aŭ kavaĵojn sur la surfaco de la tubo. Tiaj kavaĵoj verŝajne kreskas dum elektrokemiaj reakcioj okazas, kaŭzante ke la fero en la metalo dissolviĝas en la solvaĵon ĉe la fundo de la kavo. La dissolvita fero tiam difuzos direkte al la supro de la kavo kaj oksidiĝos por formi feroksidon aŭ ruston. Dum la kavo profundiĝas, elektrokemiaj reakcioj akceliĝas, korodo intensiĝas, kaj povas konduki al truo de la tubmuro kaj konduki al likoj.
Tuboj estas pli sentemaj al kava korodo kiam ilia ekstera surfaco estas poluita (Figuro 1). Ekzemple, poluado pro veldado kaj muelado povas difekti la pasivigan oksidan tavolon de la tubo, tiel formante kaj akcelante kavan korodon. La samo validas por simple trakti poluadon de tuboj. Krome, dum la salaj gutetoj vaporiĝas, malsekaj salkristaloj, kiuj formiĝas sur la tuboj, faras la samon por protekti la oksidan tavolon kaj povas konduki al kava korodo. Por malhelpi ĉi tiujn specojn de poluado, tenu viajn tubojn puraj per regula lavado de ili per freŝa akvo.
Figuro 1 – Tubo el neoksidebla ŝtalo 316/316L poluita per acido, sala akvo kaj aliaj deponaĵoj estas tre sentema al kaviĝa korodo.
fenda korodo. En la plej multaj kazoj, kaviĝo povas esti facile identigita de la funkciigisto. Tamen, fenda korodo ne estas facile detektebla kaj prezentas pli grandan riskon por funkciigistoj kaj personaro. Ĝi kutime okazas sur tuboj, kiuj havas mallarĝajn spacojn inter la ĉirkaŭaj materialoj, kiel ekzemple tuboj tenataj per krampoj aŭ tuboj, kiuj estas firme instalitaj flank-al-flanke. Kiam sala akvo eniras la fendon, kemie agresema acidigita fera klorida (FeCl3) solvaĵo formiĝas en la areo laŭlonge de la tempo kaj kaŭzas akcelon de fenda korodo (Figuro 2). Ĉar fendoj mem pliigas la riskon de korodo, fenda korodo povas okazi je temperaturoj multe pli malaltaj ol kaviĝa korodo.
Figuro 2 – Fenda korodo povas disvolviĝi inter la tubo kaj la tubsubteno (supre) kaj kiam la tubo estas instalita proksime al aliaj surfacoj (sube) pro la formado de kemie agresema acidigita fera klorida solvaĵo en la fendo.
Fenda korodo kutime simulas kaviĝan korodon unue en la fendo formita inter tubo kaj la tuba subtena agrafo. Tamen, pro la kreskanta Fe++-koncentriĝo en la fluido ene de la frakturo, la komenca kratero fariĝas pli kaj pli granda ĝis ĝi kovras la tutan frakturon. Fine, fenda korodo povas trui la tubon.
Streĉaj fendetoj estas la plej granda risko de korodo. Tial, tubkrampoj, kiuj ĉirkaŭvolvas plejparton de la cirkonferenco de la tubo, emas prezenti pli grandan riskon ol malfermaj krampoj, kiuj minimumigas la kontaktan surfacon inter la tubo kaj la krampo. Prizorgaj teknikistoj povas helpi redukti la probablecon de fendkorodo kaŭzanta damaĝon aŭ paneon per regula malfermado de la krampoj kaj inspektado de la surfaco de la tubo por korodo.
Kaviĝa kaj fendeta korodo povas esti plej bone preventata per elektado de la ĝusta metalalojo por la apliko. Specifantoj devas diligente elekti la optimuman tubmaterialon por minimumigi la riskon de korodo surbaze de la funkcianta medio, procezaj kondiĉoj kaj aliaj variabloj.
Por helpi specifistojn optimumigi materialan elekton, ili povas kompari la PREN-valorojn de metaloj por determini ilian reziston al lokigita korodo. PREN povas esti kalkulita el la kemia konsisto de la alojo, inkluzive de ĝia kromo (Cr), molibdeno (Mo) kaj nitrogeno (N) enhavo, jene:
PREN pliiĝas kun la enhavo de la korodorezistaj elementoj kromo, molibdeno kaj nitrogeno en la alojo. La PREN-rilato baziĝas sur la kritika kaviĝtemperaturo (CPT) - la plej malalta temperaturo ĉe kiu kaviĝkorodo estas observata - por diversaj rustorezistaj ŝtaloj rilate al kemia konsisto. Esence, PREN estas proporcia al CPT. Tial, pli altaj PREN-valoroj indikas pli altan kaviĝreziston. Malgranda pliiĝo de PREN estas nur ekvivalenta al malgranda pliiĝo de CPT kompare kun la alojo, dum granda pliiĝo de PREN indikas signifan plibonigon de rendimento al signife pli alta CPT.
Tabelo 1 komparas la PREN-valorojn de diversaj alojoj ofte uzataj en enmaraj nafto- kaj gaso-aplikoj. Ĝi montras kiel la specifo povas signife plibonigi korodreziston elektante pli altkvalitan tubalojon. PREN pliiĝas nur iomete dum transiro de 316 al 317 neoksidebla ŝtalo. Por signifa pliigo de rendimento, ideale oni uzas 6 Mo superaŭstenitan neoksideblan ŝtalon aŭ 2507 superdupleksan neoksideblan ŝtalon.
Pli altaj koncentriĝoj de nikelo (Ni) en rustorezista ŝtalo ankaŭ plifortigas korodreziston. Tamen, la nikelenhavo de rustorezista ŝtalo ne estas parto de la PREN-ekvacio. Ĉiukaze, ofte estas utile specifi rustorezistajn ŝtalojn kun pli altaj nikelkoncentriĝoj, ĉar ĉi tiu elemento helpas re-pasivigi surfacojn, kiuj montras signojn de lokigita korodo. Nikelo stabiligas aŭsteniton kaj malhelpas la formadon de martensito dum fleksado aŭ malvarma tirado de 1/8 malmola tubo. Martensito estas nedezirata kristala fazo en metaloj, kiu reduktas la reziston de rustorezista ŝtalo al lokigita korodo same kiel al klorid-induktita stresfendado. Pli alta nikelenhavo de almenaŭ 12% en 316/316L ankaŭ estas dezirinda por aplikoj implikantaj altpreman gasan hidrogenon. La minimuma nikelkoncentriĝo postulata por 316/316L rustorezista ŝtalo en la norma specifo ASTM estas 10%.
Loka korodo povas okazi ie ajn sur tuboj uzataj en maraj medioj. Tamen, kavaĵa korodo pli verŝajne okazas en areoj jam poluitaj, dum fendkorodo pli verŝajne okazas en areoj kun mallarĝaj interspacoj inter la tubo kaj la muntadaparataro. Uzante PREN kiel bazon, la specifisto povas elekti la plej bonan tubalojon por minimumigi la riskon de ia ajn loka korodo.
Tamen, memoru, ke ekzistas aliaj variabloj, kiuj povas influi la korodan riskon. Ekzemple, temperaturo influas la kaviĝan reziston de neoksidebla ŝtalo. Por varmaj maraj klimatoj, oni devus serioze konsideri tubojn el 6-molibdeno superaŭstenita aŭ 2507 superdupleksa neoksidebla ŝtalo, ĉar ĉi tiuj materialoj havas bonegan reziston al loka korodo kaj klorida stresfekado. Por pli malvarmaj klimatoj, tuboj el 316/316L povas esti sufiĉaj, precipe se historio de sukcesa uzo estas establita.
Posedantoj kaj funkciigistoj de enmaraj platformoj ankaŭ povas fari paŝojn por minimumigi la riskon de korodo post la instalado de la tubaro. Ili devus teni la tubojn puraj kaj regule ellavi ilin per freŝa akvo por redukti la riskon de kava korodo. Ili ankaŭ devus havi prizorgadajn teknikistojn malfermajn tubajn krampojn dum rutinaj inspektadoj por serĉi la ĉeeston de fendkorodo.
Sekvante la paŝojn skizitajn supre, platformposedantoj kaj funkciigistoj povas redukti la riskon de tubkorodo kaj rilataj likoj en maraj medioj, plibonigante sekurecon kaj efikecon, samtempe reduktante la eblecon de produktoperdo aŭ la liberigo de fuĝantaj emisioj.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
La Journal of Petroleum Technology (Ĵurnalo de Petrolo-Teknologio) estas la ĉefa revuo de la Society of Petroleum Engineers (Societo de Nafto-Inĝenieroj), provizante aŭtoritatajn raportojn kaj artikolojn pri progresoj en esplorado kaj produktadoteknologio, aferoj de la nafto- kaj gasindustrio, kaj novaĵojn pri SPE kaj ĝiaj membroj.