स्टेनलेस स्टील पाइपों में निहित संक्षारण प्रतिरोध के बावजूद, समुद्री वातावरण में स्थापित स्टेनलेस स्टील पाइप अपने अपेक्षित जीवन के दौरान विभिन्न प्रकार के संक्षारण का अनुभव करते हैं। यह संक्षारण क्षणिक उत्सर्जन, उत्पाद हानि और संभावित जोखिमों को जन्म दे सकता है। अपतटीय प्लेटफॉर्म के मालिक और ऑपरेटर बेहतर संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करने वाली मजबूत पाइप सामग्री को निर्दिष्ट करके संक्षारण के जोखिम को कम कर सकते हैं। इसके बाद, उन्हें रासायनिक इंजेक्शन, हाइड्रोलिक और आवेग लाइनों, और प्रक्रिया इंस्ट्रूमेंटेशन और सेंसिंग उपकरणों का निरीक्षण करते समय सतर्क रहना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि संक्षारण स्थापित पाइपिंग की अखंडता को खतरा न पहुंचाए और सुरक्षा से समझौता न करे।
स्थानीयकृत संक्षारण कई प्लेटफार्मों, जहाजों, जहाजों और अपतटीय प्रतिष्ठानों में पाइपिंग पर पाया जा सकता है। यह संक्षारण गड्ढे या दरार संक्षारण के रूप में हो सकता है, जिससे पाइप की दीवार नष्ट हो सकती है और तरल पदार्थ निकल सकता है।
अनुप्रयोग के प्रचालन तापमान में वृद्धि होने पर संक्षारण का जोखिम अधिक होता है। गर्मी ट्यूब की सुरक्षात्मक बाहरी निष्क्रिय ऑक्साइड फिल्म के विनाश को तेज कर सकती है, जिससे पिटिंग संक्षारण के गठन को बढ़ावा मिलता है।
दुर्भाग्य से, स्थानीयकृत पिटिंग और दरार संक्षारण का पता लगाना कठिन हो सकता है, जिससे इन प्रकार के संक्षारण को पहचानना, पूर्वानुमान लगाना और डिजाइन करना अधिक कठिन हो जाता है। इन जोखिमों को देखते हुए, प्लेटफ़ॉर्म मालिकों, ऑपरेटरों और डिज़ाइनियों को अपने अनुप्रयोग के लिए सर्वोत्तम पाइपिंग सामग्री का चयन करते समय सावधानी बरतनी चाहिए। सामग्री का चयन संक्षारण के खिलाफ उनकी पहली रक्षा पंक्ति है, इसलिए इसे सही करना महत्वपूर्ण है। सौभाग्य से, वे स्थानीयकृत संक्षारण प्रतिरोध के एक बहुत ही सरल लेकिन बहुत प्रभावी उपाय, पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या (PREN) का उपयोग करके चयन कर सकते हैं। किसी धातु का PREN मान जितना अधिक होगा, स्थानीयकृत संक्षारण के प्रति उसका प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा।
यह लेख इस बात की समीक्षा करेगा कि गड्ढे और दरार संक्षारण की पहचान कैसे की जाए तथा सामग्री के PREN मान के आधार पर अपतटीय तेल और गैस अनुप्रयोगों के लिए ट्यूबिंग सामग्री का चयन कैसे अनुकूलित किया जाए।
स्थानीयकृत संक्षारण सामान्य संक्षारण की तुलना में छोटे क्षेत्रों में होता है, जो धातु की सतह पर अधिक एकसमान होता है। 316 स्टेनलेस स्टील पाइपों पर गड्ढे और दरार संक्षारण तब बनना शुरू होता है जब धातु की बाहरी क्रोमियम-समृद्ध निष्क्रिय ऑक्साइड फिल्म, खारे पानी सहित संक्षारक तरल पदार्थों के संपर्क में आने के कारण फट जाती है। क्लोराइड-समृद्ध अपतटीय और तटीय समुद्री वातावरण, साथ ही उच्च तापमान और यहां तक ​​कि ट्यूबिंग सतह का संदूषण, इस निष्क्रियता फिल्म के क्षरण की संभावना को बढ़ाता है।
पिटिंग। पिटिंग संक्षारण तब होता है जब पाइप की लंबाई पर निष्क्रियता फिल्म नष्ट हो जाती है, जिससे पाइप की सतह पर छोटे गुहा या गड्ढे बन जाते हैं। विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के होने पर ऐसे गड्ढे बढ़ने की संभावना होती है, जिससे धातु में मौजूद लोहा गड्ढे के तल पर घोल में घुल जाता है। घुला हुआ लोहा फिर गड्ढे के शीर्ष की ओर फैल जाएगा और ऑक्सीकरण होकर आयरन ऑक्साइड या जंग बना देगा। जैसे-जैसे गड्ढा गहरा होता जाता है, विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाएं तेज हो जाती हैं, संक्षारण तेज हो जाता है, और पाइप की दीवार में छिद्र हो सकता है और रिसाव हो सकता है।
ट्यूबिंग में पिटिंग संक्षारण की संभावना तब अधिक होती है जब इसकी बाहरी सतह दूषित होती है (चित्र 1)। उदाहरण के लिए, वेल्डिंग और पीसने के संचालन से संदूषण पाइप की निष्क्रिय ऑक्साइड परत को नुकसान पहुंचा सकता है, जिससे पिटिंग संक्षारण बनता है और तेज होता है। यही बात पाइप से संदूषण से निपटने के लिए भी लागू होती है। इसके अतिरिक्त, जब नमकीन पानी की बूंदें वाष्पित हो जाती हैं, तो पाइप पर बनने वाले गीले नमक के क्रिस्टल ऑक्साइड परत की रक्षा के लिए ऐसा ही करते हैं और पिटिंग संक्षारण का कारण बन सकते हैं। इस प्रकार के संदूषण को रोकने के लिए, अपने पाइपों को नियमित रूप से ताजे पानी से धोकर साफ रखें।
चित्र 1 – अम्ल, लवण जल और अन्य जमाओं से संदूषित 316/316L स्टेनलेस स्टील पाइप, क्षरण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है।
दरार संक्षारण। अधिकांश मामलों में, संचालक द्वारा पिटिंग को आसानी से पहचाना जा सकता है। हालाँकि, दरार संक्षारण का पता लगाना आसान नहीं है और संचालकों तथा कर्मियों के लिए अधिक जोखिम उत्पन्न करता है। यह आमतौर पर उन पाइपों पर होता है जिनके आसपास की सामग्रियों के बीच तंग जगह होती है, जैसे कि क्लिप के साथ रखे गए पाइप या एक दूसरे के बगल में कसकर लगाए गए पाइप। जब नमकीन पानी दरार में रिसता है, तो समय के साथ उस क्षेत्र में रासायनिक रूप से आक्रामक अम्लीय फेरिक क्लोराइड (FeCl3) घोल बनता है और दरार संक्षारण को तेज करता है (चित्र 2)। क्योंकि दरारें स्वयं संक्षारण के जोखिम को बढ़ाती हैं, दरार संक्षारण पिटिंग संक्षारण की तुलना में बहुत कम तापमान पर हो सकता है।
चित्र 2 - पाइप और पाइप आधार (शीर्ष) के बीच दरार जंग विकसित हो सकती है और जब पाइप अन्य सतहों (नीचे) के करीब स्थापित किया जाता है, तो दरार में रासायनिक रूप से आक्रामक अम्लीय फेरिक क्लोराइड समाधान के गठन के कारण।
दरार संक्षारण आमतौर पर पाइप की लंबाई और पाइप समर्थन क्लिप के बीच बने दरार में पहले गड्ढे संक्षारण का अनुकरण करता है। हालांकि, फ्रैक्चर के भीतर तरल पदार्थ में बढ़ती Fe++ सांद्रता के कारण, प्रारंभिक गड्ढा बड़ा और बड़ा हो जाता है जब तक कि यह पूरे फ्रैक्चर को कवर नहीं कर लेता। अंततः, दरार संक्षारण पाइप को छिद्रित कर सकता है।
तंग दरारें जंग का सबसे बड़ा खतरा हैं। इसलिए, पाइप क्लैंप जो पाइप की परिधि के अधिकांश भाग के चारों ओर लपेटे होते हैं, खुले क्लैंप की तुलना में अधिक जोखिम प्रस्तुत करते हैं, जो पाइप और क्लैंप के बीच संपर्क सतह को न्यूनतम कर देते हैं। रखरखाव तकनीशियन नियमित रूप से क्लैंप को खोलकर और जंग के लिए पाइप की सतह का निरीक्षण करके दरार जंग के कारण होने वाली क्षति या विफलता की संभावना को कम करने में मदद कर सकते हैं।
अनुप्रयोग के लिए सही धातु मिश्र धातु का चयन करके गड्ढे और दरार संक्षारण को सबसे अच्छे तरीके से रोका जा सकता है। विनिर्देशकों को परिचालन वातावरण, प्रक्रिया की स्थितियों और अन्य चरों के आधार पर संक्षारण के जोखिम को न्यूनतम करने के लिए इष्टतम पाइपिंग सामग्री का चयन करने के लिए उचित परिश्रम करना चाहिए।
सामग्री के चयन को अनुकूलित करने में विनिर्देशकों की सहायता करने के लिए, वे स्थानीयकृत संक्षारण के प्रति उनके प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए धातुओं के PREN मानों की तुलना कर सकते हैं। PREN की गणना मिश्र धातु की रासायनिक संरचना से की जा सकती है, जिसमें इसके क्रोमियम (Cr), मोलिब्डेनम (Mo), और नाइट्रोजन (N) सामग्री शामिल है, इस प्रकार:
मिश्रधातु में संक्षारण प्रतिरोधी तत्व क्रोमियम, मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन की मात्रा बढ़ने पर PREN का मान बढ़ता है। PREN का संबंध विभिन्न स्टेनलेस स्टील्स के रासायनिक संरचना के संबंध में महत्वपूर्ण पिटिंग तापमान (CPT) - सबसे कम तापमान जिस पर पिटिंग संक्षारण देखा जाता है - पर आधारित है। अनिवार्य रूप से, PREN, CPT के समानुपाती होता है। इसलिए, उच्च PREN मान उच्च पिटिंग प्रतिरोध का संकेत देते हैं। PREN में एक छोटी सी वृद्धि मिश्रधातु की तुलना में CPT में एक छोटी सी वृद्धि के बराबर होती है, जबकि PREN में एक बड़ी वृद्धि काफी उच्च CPT के लिए प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण सुधार का संकेत देती है।
तालिका 1 में अपतटीय तेल और गैस अनुप्रयोगों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले विभिन्न मिश्र धातुओं के PREN मूल्यों की तुलना की गई है। यह दर्शाता है कि कैसे विनिर्देश उच्च ग्रेड पाइप मिश्र धातु का चयन करके संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकता है। 316 से 317 स्टेनलेस स्टील में संक्रमण करते समय PREN केवल थोड़ा बढ़ता है। एक महत्वपूर्ण प्रदर्शन वृद्धि के लिए, 6 Mo सुपर ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील या 2507 सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का आदर्श रूप से उपयोग किया जाता है।
स्टेनलेस स्टील में निकेल (Ni) की उच्च सांद्रता भी संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाती है। हालाँकि, स्टेनलेस स्टील की निकेल सामग्री PREN समीकरण का हिस्सा नहीं है। किसी भी मामले में, उच्च निकेल सांद्रता वाले स्टेनलेस स्टील को निर्दिष्ट करना अक्सर फायदेमंद होता है, क्योंकि यह तत्व स्थानीयकृत संक्षारण के संकेत दिखाने वाली सतहों को फिर से निष्क्रिय करने में मदद करता है। निकेल ऑस्टेनाइट को स्थिर करता है और 1/8 हार्ड पाइप को मोड़ने या ठंडा खींचने पर मार्टेंसाइट के गठन को रोकता है। मार्टेंसाइट धातुओं में एक अवांछित क्रिस्टलीय चरण है जो स्थानीयकृत संक्षारण के साथ-साथ क्लोराइड-प्रेरित तनाव दरार के लिए स्टेनलेस स्टील के प्रतिरोध को कम करता है। 316/316L में कम से कम 12% की उच्च निकेल सामग्री उच्च दबाव गैसीय हाइड्रोजन से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए भी वांछनीय है। ASTM मानक विनिर्देश में 316/316L स्टेनलेस स्टील के लिए आवश्यक न्यूनतम निकेल सांद्रता 10% है।
समुद्री वातावरण में उपयोग किए जाने वाले पाइपों पर कहीं भी स्थानीयकृत संक्षारण हो सकता है। हालांकि, पहले से ही दूषित क्षेत्रों में पिटिंग संक्षारण होने की अधिक संभावना है, जबकि पाइप और माउंटिंग हार्डवेयर के बीच संकीर्ण अंतराल वाले क्षेत्रों में दरार संक्षारण होने की अधिक संभावना है। PREN को आधार के रूप में उपयोग करते हुए, विनिर्देशक किसी भी प्रकार के स्थानीयकृत संक्षारण के जोखिम को कम करने के लिए सर्वोत्तम पाइप मिश्र धातु का चयन कर सकता है।
हालांकि, ध्यान रखें कि अन्य चर भी हैं जो संक्षारण के जोखिम को प्रभावित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, तापमान स्टेनलेस स्टील के पिटिंग प्रतिरोध को प्रभावित करता है। गर्म समुद्री जलवायु के लिए, 6 मोलिब्डेनम सुपर ऑस्टेनिटिक या 2507 सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील पाइप पर गंभीरता से विचार किया जाना चाहिए क्योंकि इन सामग्रियों में स्थानीयकृत संक्षारण और क्लोराइड तनाव दरार के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध है। कूलर जलवायु के लिए, 316/316L पाइप पर्याप्त हो सकता है, खासकर यदि सफल उपयोग का इतिहास स्थापित किया गया हो।
अपतटीय प्लेटफॉर्म के मालिक और संचालक भी ट्यूबिंग स्थापित होने के बाद जंग के जोखिम को कम करने के लिए कदम उठा सकते हैं। उन्हें पाइपों को साफ रखना चाहिए और गड्ढे में जंग लगने के जोखिम को कम करने के लिए नियमित रूप से ताजे पानी से धोना चाहिए। उन्हें नियमित निरीक्षण के दौरान रखरखाव तकनीशियनों से ट्यूबिंग क्लैंप खुलवाने चाहिए ताकि दरार जंग की उपस्थिति का पता लगाया जा सके।
ऊपर बताए गए चरणों का पालन करके, प्लेटफॉर्म के मालिक और ऑपरेटर समुद्री वातावरण में ट्यूबिंग जंग और संबंधित लीक के जोखिम को कम कर सकते हैं, जिससे सुरक्षा और दक्षता में सुधार होगा, साथ ही उत्पाद की हानि या अस्थायी उत्सर्जन की संभावना भी कम होगी।
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
जर्नल ऑफ पेट्रोलियम टेक्नोलॉजी, सोसाइटी ऑफ पेट्रोलियम इंजीनियर्स की प्रमुख पत्रिका है, जो अन्वेषण और उत्पादन प्रौद्योगिकी में प्रगति, तेल और गैस उद्योग के मुद्दों, तथा SPE और इसके सदस्यों के बारे में समाचारों पर आधिकारिक संक्षिप्त विवरण और फीचर प्रदान करती है।