સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પાઈપોમાં સહજ કાટ પ્રતિકાર હોવા છતાં, દરિયાઈ વાતાવરણમાં સ્થાપિત સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પાઈપો તેમના અપેક્ષિત સેવા જીવન દરમિયાન વિવિધ પ્રકારના કાટને આધિન હોય છે. આ કાટથી ફેયુટિવ ઉત્સર્જન, ઉત્પાદન નુકસાન અને સંભવિત જોખમો થઈ શકે છે. ઓફશોર પ્લેટફોર્મ માલિકો અને ઓપરેટરો શરૂઆતથી જ મજબૂત પાઇપ સામગ્રીનો ઉલ્લેખ કરીને કાટનું જોખમ ઘટાડી શકે છે જેથી વધુ સારા કાટ પ્રતિકાર માટે. ત્યારબાદ, રાસાયણિક ઇન્જેક્શન લાઇન, હાઇડ્રોલિક અને ઇમ્પલ્સ લાઇનનું નિરીક્ષણ કરતી વખતે, અને ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન અને ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશનની પ્રક્રિયા કરતી વખતે તેઓએ સતર્ક રહેવું જોઈએ જેથી ખાતરી કરી શકાય કે કાટ ઇન્સ્ટોલ કરેલ પાઇપિંગની અખંડિતતાને જોખમમાં ન મૂકે અથવા સલામતી સાથે ચેડા ન કરે.
સ્થાનિક કાટ ઘણા પ્લેટફોર્મ, જહાજો, જહાજો અને ઓફશોર પાઇપલાઇન્સ પર જોવા મળે છે. આ કાટ ખાડા અથવા તિરાડના કાટના સ્વરૂપમાં હોઈ શકે છે, જેમાંથી કોઈપણ પાઇપ દિવાલને ક્ષીણ કરી શકે છે અને પ્રવાહી મુક્ત કરી શકે છે.
એપ્લિકેશનના કાર્યકારી તાપમાનમાં વધારો થતાં કાટ લાગવાનું જોખમ વધે છે. ગરમી ટ્યુબની રક્ષણાત્મક બાહ્ય નિષ્ક્રિય ઓક્સાઇડ ફિલ્મના અધોગતિને વેગ આપી શકે છે, જેનાથી ખાડાઓ થાય છે.
કમનસીબે, સ્થાનિક ખાડા અને તિરાડોના કાટને શોધવા મુશ્કેલ છે, જેના કારણે આ પ્રકારના કાટને ઓળખવા, આગાહી કરવા અને ડિઝાઇન કરવાનું મુશ્કેલ બને છે. આ જોખમોને ધ્યાનમાં રાખીને, પ્લેટફોર્મ માલિકો, ઓપરેટરો અને ડિઝાઇનરોએ તેમના ઉપયોગ માટે શ્રેષ્ઠ પાઇપલાઇન સામગ્રી પસંદ કરવામાં સાવધાની રાખવી જોઈએ. સામગ્રીની પસંદગી કાટ સામે તેમના સંરક્ષણની પ્રથમ હરોળ છે, તેથી તેને યોગ્ય રીતે મેળવવી ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. સદનસીબે, તેઓ સ્થાનિક કાટ પ્રતિકારના ખૂબ જ સરળ પણ ખૂબ અસરકારક માપ, પિટિંગ રેઝિસ્ટન્સ ઇક્વિવેલેન્ટ નંબર (PREN) નો ઉપયોગ કરી શકે છે. ધાતુનું PREN મૂલ્ય જેટલું ઊંચું હશે, તેનો સ્થાનિક કાટ સામે પ્રતિકાર વધારે હશે.
આ લેખમાં, ખાડા અને તિરાડોના કાટને કેવી રીતે ઓળખવા અને સામગ્રીના PREN મૂલ્યના આધારે ઓફશોર તેલ અને ગેસ એપ્લિકેશન માટે ટ્યુબિંગ સામગ્રીની પસંદગીને કેવી રીતે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવી તે જોવામાં આવશે.
સામાન્ય કાટની તુલનામાં નાના વિસ્તારોમાં સ્થાનિક કાટ થાય છે, જે ધાતુની સપાટી પર વધુ સમાન હોય છે. 316 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ટ્યુબિંગ પર પિટિંગ અને ક્રેવિસ કાટ બનવાનું શરૂ થાય છે જ્યારે ધાતુની બાહ્ય ક્રોમિયમ-સમૃદ્ધ નિષ્ક્રિય ઓક્સાઇડ ફિલ્મ ખારા પાણી સહિતના કાટ લાગતા પ્રવાહીના સંપર્કમાં આવવાથી ફાટી જાય છે. ક્લોરાઇડથી સમૃદ્ધ દરિયાઈ વાતાવરણ, તેમજ ઉચ્ચ તાપમાન અને ટ્યુબિંગ સપાટીનું દૂષણ પણ, આ નિષ્ક્રિય ફિલ્મના અધોગતિની સંભાવના વધારે છે.
ખાડો ખાડો કાટ ત્યારે થાય છે જ્યારે પાઇપના ભાગ પરની પેસિવેશન ફિલ્મ તૂટી જાય છે, જેનાથી પાઇપની સપાટી પર નાના ખાડાઓ અથવા ખાડાઓ બને છે. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ આગળ વધતાં આવા ખાડાઓ વધવાની શક્યતા રહે છે, જેના પરિણામે ધાતુમાં રહેલું લોખંડ ખાડાના તળિયે દ્રાવણમાં ઓગળી જાય છે. ઓગળેલું લોખંડ પછી ખાડાની ટોચ પર ફેલાય છે અને આયર્ન ઓક્સાઇડ અથવા કાટ બનાવવા માટે ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. જેમ જેમ ખાડો ઊંડો થાય છે, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ ઝડપી બને છે, કાટ વધે છે, જે પાઇપની દિવાલમાં છિદ્રો અને લીક તરફ દોરી શકે છે.
જો ટ્યુબની બાહ્ય સપાટી દૂષિત હોય તો તે ખાડા માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે (આકૃતિ 1). ઉદાહરણ તરીકે, વેલ્ડીંગ અને ગ્રાઇન્ડીંગ કામગીરીમાંથી આવતા દૂષકો પાઇપના પેસિવેશન ઓક્સાઇડ સ્તરને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે, જેનાથી ખાડા બને છે અને તે ઝડપી બને છે. પાઇપમાંથી થતા પ્રદૂષણનો સામનો કરવા માટે પણ આ જ વાત લાગુ પડે છે. વધુમાં, જેમ જેમ મીઠાના ટીપાં બાષ્પીભવન થાય છે, તેમ તેમ પાઇપ પર બનેલા ભીના મીઠાના સ્ફટિકો ઓક્સાઇડ સ્તરનું રક્ષણ કરે છે અને ખાડા તરફ દોરી શકે છે. આ પ્રકારના દૂષણને રોકવા માટે, તમારા પાઇપને નિયમિતપણે તાજા પાણીથી ફ્લશ કરીને સાફ રાખો.
આકૃતિ 1. એસિડ, ખારા અને અન્ય થાપણોથી દૂષિત 316/316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પાઇપ ખાડા માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે.
તિરાડનું કાટ. મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, ઓપરેટર દ્વારા ખાડા સરળતાથી શોધી શકાય છે. જો કે, ખાડાનું કાટ શોધવાનું સરળ નથી અને તે ઓપરેટરો અને કર્મચારીઓ માટે વધુ જોખમ ઊભું કરે છે. આ સામાન્ય રીતે એવા પાઈપો પર થાય છે જેમાં આસપાસના પદાર્થો વચ્ચે સાંકડી ગાબડા હોય છે, જેમ કે ક્લેમ્પ્સ સાથે સ્થાને રાખેલા પાઈપો અથવા એકબીજાની બાજુમાં ચુસ્તપણે પેક કરેલા પાઈપો. જ્યારે ખારા પાણી ગેપમાં પ્રવેશ કરે છે, ત્યારે સમય જતાં, આ વિસ્તારમાં રાસાયણિક રીતે આક્રમક એસિડિફાઇડ ફેરિક ક્લોરાઇડ દ્રાવણ (FeCl3) બને છે, જે ગેપના ઝડપી કાટનું કારણ બને છે (આકૃતિ 2). કારણ કે તિરાડનું કાટ તેના સ્વભાવથી કાટનું જોખમ વધારે છે, ખાડા કરતાં ઘણા ઓછા તાપમાને ખાડાનું કાટ થઈ શકે છે.
આકૃતિ 2 – પાઇપ અને પાઇપ સપોર્ટ (ઉપર) વચ્ચે અને જ્યારે પાઇપ અન્ય સપાટીઓ (નીચે) ની નજીક સ્થાપિત કરવામાં આવે છે ત્યારે ગેપમાં ફેરિક ક્લોરાઇડના રાસાયણિક રીતે આક્રમક એસિડિફાઇડ દ્રાવણની રચનાને કારણે તિરાડ કાટ વિકસી શકે છે.
સામાન્ય રીતે પાઇપ સેક્શન અને પાઇપ સપોર્ટ કોલર વચ્ચે બનેલા ગેપમાં પહેલા ખાડા પડવાથી ક્રેવાઇસ કાટ થાય છે. જોકે, ફ્રેક્ચરની અંદર પ્રવાહીમાં Fe++ ની સાંદ્રતામાં વધારો થવાને કારણે, પ્રારંભિક ફનલ મોટું અને મોટું થતું જાય છે જ્યાં સુધી તે સમગ્ર ફ્રેક્ચરને આવરી લે નહીં. આખરે, ક્રેવાઇસ કાટ પાઇપમાં છિદ્ર તરફ દોરી શકે છે.
ગાઢ તિરાડો કાટ લાગવાનું સૌથી મોટું જોખમ દર્શાવે છે. તેથી, પાઇપ ક્લેમ્પ્સ જે પાઇપના પરિઘના મોટા ભાગને ઘેરી લે છે તે ખુલ્લા ક્લેમ્પ્સ કરતાં વધુ જોખમી હોય છે, જે પાઇપ અને ક્લેમ્પ વચ્ચેના સંપર્ક સપાટીને ઘટાડે છે. સર્વિસ ટેકનિશિયન નિયમિતપણે ફિક્સર ખોલીને અને કાટ માટે પાઇપ સપાટીઓનું નિરીક્ષણ કરીને તિરાડના કાટને નુકસાન અથવા નિષ્ફળતાની શક્યતા ઘટાડવામાં મદદ કરી શકે છે.
ચોક્કસ એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય ધાતુના મિશ્રણને પસંદ કરીને ખાડા અને તિરાડના કાટને અટકાવી શકાય છે. ઓપરેટિંગ વાતાવરણ, પ્રક્રિયાની સ્થિતિ અને અન્ય ચલો પર આધાર રાખીને, સ્પષ્ટીકરણકર્તાઓએ કાટનું જોખમ ઘટાડવા માટે શ્રેષ્ઠ પાઇપિંગ સામગ્રી પસંદ કરવામાં યોગ્ય ખંતનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.
સ્પષ્ટીકરણકર્તાઓને તેમની સામગ્રીની પસંદગીને શ્રેષ્ઠ બનાવવામાં મદદ કરવા માટે, તેઓ સ્થાનિક કાટ સામે તેમના પ્રતિકારને નક્કી કરવા માટે ધાતુઓના PREN મૂલ્યોની તુલના કરી શકે છે. PREN ની ગણતરી એલોયની રસાયણશાસ્ત્ર, જેમાં તેના ક્રોમિયમ (Cr), મોલિબ્ડેનમ (Mo) અને નાઇટ્રોજન (N) સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે, નીચે મુજબ કરી શકાય છે:
એલોયમાં ક્રોમિયમ, મોલિબ્ડેનમ અને નાઇટ્રોજનના કાટ-પ્રતિરોધક તત્વોની સામગ્રી સાથે PREN વધે છે. રાસાયણિક રચનાના આધારે વિવિધ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સ માટે PREN ગુણોત્તર ક્રિટિકલ પિટિંગ તાપમાન (CPT) - સૌથી નીચું તાપમાન કે જેના પર પિટિંગ થાય છે - પર આધારિત છે. મૂળભૂત રીતે, PREN CPT ના પ્રમાણસર છે. તેથી, ઉચ્ચ PREN મૂલ્યો ઉચ્ચ પિટિંગ પ્રતિકાર સૂચવે છે. PREN માં થોડો વધારો એલોયની તુલનામાં CPT માં માત્ર એક નાનો વધારો સમાન છે, જ્યારે PREN માં મોટો વધારો ઘણા ઊંચા CPT કરતા કામગીરીમાં નોંધપાત્ર સુધારો સૂચવે છે.
કોષ્ટક 1 માં ઓફશોર તેલ અને ગેસ ઉદ્યોગમાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા વિવિધ એલોય માટે PREN મૂલ્યોની તુલના કરવામાં આવી છે. તે દર્શાવે છે કે ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા પાઇપ એલોય પસંદ કરીને સ્પષ્ટીકરણ કેવી રીતે કાટ પ્રતિકારને મોટા પ્રમાણમાં સુધારી શકે છે. PREN 316 SS થી 317 SS સુધી થોડો વધે છે. સુપર ઓસ્ટેનિટિક 6 Mo SS અથવા સુપર ડુપ્લેક્સ 2507 SS નોંધપાત્ર કામગીરી લાભ માટે આદર્શ છે.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં નિકલ (Ni) ની ઊંચી સાંદ્રતા પણ કાટ પ્રતિકાર વધારે છે. જોકે, સ્ટેનલેસ સ્ટીલની નિકલ સામગ્રી PREN સમીકરણનો ભાગ નથી. કોઈ પણ સંજોગોમાં, ઉચ્ચ નિકલ સામગ્રીવાળા સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પસંદ કરવાનું ઘણીવાર ફાયદાકારક હોય છે, કારણ કે આ તત્વ સ્થાનિક કાટના સંકેતો દર્શાવતી સપાટીઓને ફરીથી જીવંત કરવામાં મદદ કરે છે. નિકલ ઓસ્ટેનાઇટને સ્થિર કરે છે અને 1/8 કઠોર પાઇપને વાળતી વખતે અથવા ઠંડા દોરતી વખતે માર્ટેનાઇટ રચનાને અટકાવે છે. માર્ટેનાઇટ ધાતુઓમાં એક અનિચ્છનીય સ્ફટિકીય તબક્કો છે જે સ્થાનિક કાટ તેમજ ક્લોરાઇડ-પ્રેરિત તાણ ક્રેકીંગ સામે સ્ટેનલેસ સ્ટીલના પ્રતિકારને ઘટાડે છે. 316/316L સ્ટીલમાં ઓછામાં ઓછા 12% ની ઊંચી નિકલ સામગ્રી ઉચ્ચ દબાણવાળા હાઇડ્રોજન ગેસ એપ્લિકેશનો માટે પણ ઇચ્છનીય છે. ASTM 316/316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલ માટે જરૂરી ન્યૂનતમ નિકલ સાંદ્રતા 10% છે.
દરિયાઈ વાતાવરણમાં વપરાતી પાઇપલાઇનમાં સ્થાનિક કાટ ગમે ત્યાં થઈ શકે છે. જો કે, જે વિસ્તારોમાં પહેલાથી જ દૂષિત છે ત્યાં ખાડા થવાની શક્યતા વધુ હોય છે, જ્યારે પાઇપ અને ઇન્સ્ટોલેશન સાધનો વચ્ચે સાંકડા અંતરવાળા વિસ્તારોમાં તિરાડ કાટ થવાની શક્યતા વધુ હોય છે. PREN ને આધાર તરીકે ઉપયોગ કરીને, સ્પષ્ટીકરણકર્તા કોઈપણ પ્રકારના સ્થાનિક કાટના જોખમને ઘટાડવા માટે શ્રેષ્ઠ પાઇપ ગ્રેડ પસંદ કરી શકે છે.
જોકે, ધ્યાનમાં રાખો કે કાટ લાગવાના જોખમને અસર કરી શકે તેવા અન્ય પરિબળો પણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાપમાન સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ખાડા સામે પ્રતિકારને અસર કરે છે. ગરમ દરિયાઈ આબોહવા માટે, સુપર ઓસ્ટેનિટિક 6 મોલિબ્ડેનમ સ્ટીલ અથવા સુપર ડુપ્લેક્સ 2507 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પાઈપોનો ગંભીરતાથી વિચાર કરવો જોઈએ કારણ કે આ સામગ્રીમાં સ્થાનિક કાટ અને ક્લોરાઇડ ક્રેકીંગ સામે ઉત્તમ પ્રતિકાર હોય છે. ઠંડા આબોહવા માટે, 316/316L પાઇપ પૂરતી હોઈ શકે છે, ખાસ કરીને જો સફળ ઉપયોગનો ઇતિહાસ હોય.
ઑફશોર પ્લેટફોર્મ માલિકો અને સંચાલકો પણ ટ્યુબિંગ ઇન્સ્ટોલ કર્યા પછી કાટ લાગવાનું જોખમ ઘટાડવા માટે પગલાં લઈ શકે છે. ખાડાનું જોખમ ઘટાડવા માટે તેમણે પાઈપોને સ્વચ્છ રાખવા જોઈએ અને નિયમિતપણે તાજા પાણીથી ફ્લશ કરવા જોઈએ. તિરાડના કાટની તપાસ કરવા માટે નિયમિત નિરીક્ષણ દરમિયાન જાળવણી ટેકનિશિયનોને ક્લેમ્પ્સ ખોલવા પણ કહેવા જોઈએ.
ઉપરોક્ત પગલાંઓનું પાલન કરીને, પ્લેટફોર્મ માલિકો અને સંચાલકો દરિયાઈ પર્યાવરણમાં પાઇપ કાટ અને સંબંધિત લીકનું જોખમ ઘટાડી શકે છે, સલામતી અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે, અને ઉત્પાદનના નુકસાન અથવા ફેક્ટરી ઉત્સર્જનની શક્યતા ઘટાડી શકે છે.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
સોસાયટી ઓફ પેટ્રોલિયમ એન્જિનિયર્સનું મુખ્ય જર્નલ, ધ જર્નલ ઓફ પેટ્રોલિયમ ટેકનોલોજી, અપસ્ટ્રીમ ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિ, તેલ અને ગેસ ઉદ્યોગના મુદ્દાઓ અને SPE અને તેના સભ્યો વિશેના સમાચાર પર અધિકૃત સંક્ષિપ્ત અહેવાલો અને લેખો પ્રદાન કરે છે.