स्टेनलेस स्टील पाइपों में स्वाभाविक रूप से जंग प्रतिरोधक क्षमता होती है, इसके बावजूद समुद्री वातावरण में स्थापित स्टेनलेस स्टील पाइपों को उनके अपेक्षित जीवनकाल के दौरान विभिन्न प्रकार के जंग का सामना करना पड़ता है। यह जंग रिसाव, उत्पाद की हानि और संभावित जोखिमों का कारण बन सकता है। अपतटीय प्लेटफार्मों के मालिक और संचालक बेहतर जंग प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करने वाली मजबूत पाइप सामग्री का उपयोग करके जंग के जोखिम को कम कर सकते हैं। इसके बाद, उन्हें रासायनिक इंजेक्शन, हाइड्रोलिक और इंपल्स लाइनों, और प्रक्रिया उपकरण और संवेदन उपकरणों का निरीक्षण करते समय सतर्क रहना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि जंग स्थापित पाइपिंग की अखंडता को खतरे में न डाले और सुरक्षा से समझौता न करे।
अपतटीय प्रतिष्ठानों में कई प्लेटफार्मों, पोतों, जहाजों और पाइपों पर स्थानीयकृत संक्षारण पाया जा सकता है। यह संक्षारण गड्ढों या दरारों के रूप में हो सकता है, जिनमें से कोई भी पाइप की दीवार को नष्ट कर सकता है और तरल रिसाव का कारण बन सकता है।
अनुप्रयोग के परिचालन तापमान में वृद्धि होने पर संक्षारण का खतरा बढ़ जाता है। ऊष्मा ट्यूब की सुरक्षात्मक बाहरी निष्क्रिय ऑक्साइड परत के विघटन को तेज कर सकती है, जिससे गड्ढेदार संक्षारण के निर्माण को बढ़ावा मिलता है।
दुर्भाग्यवश, स्थानीयकृत गड्ढेदार और दरार संक्षारण का पता लगाना कठिन हो सकता है, जिससे इस प्रकार के संक्षारण की पहचान करना, भविष्यवाणी करना और उसके लिए डिज़ाइन तैयार करना और भी मुश्किल हो जाता है। इन जोखिमों को देखते हुए, प्लेटफ़ॉर्म मालिकों, संचालकों और नामित व्यक्तियों को अपने अनुप्रयोग के लिए सर्वोत्तम पाइपिंग सामग्री का चयन करते समय सावधानी बरतनी चाहिए। सामग्री का चयन संक्षारण के विरुद्ध उनकी पहली सुरक्षा पंक्ति है, इसलिए सही चयन महत्वपूर्ण है। सौभाग्य से, वे स्थानीयकृत संक्षारण प्रतिरोध के एक बहुत ही सरल लेकिन प्रभावी माप, पिटिंग रेजिस्टेंस इक्विवेलेंट नंबर (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।
इस लेख में पिटिंग और क्रेविस जंग की पहचान करने और अपतटीय तेल और गैस अनुप्रयोगों के लिए ट्यूबिंग सामग्री के चयन को सामग्री के पीआरईएन मान के आधार पर अनुकूलित करने के तरीके की समीक्षा की जाएगी।
सामान्य संक्षारण की तुलना में स्थानीयकृत संक्षारण छोटे क्षेत्रों में होता है, जबकि सामान्य संक्षारण धातु की सतह पर अधिक समान रूप से फैलता है। 316 स्टेनलेस स्टील पाइपों पर गड्ढेदार और दरार संक्षारण तब बनने लगते हैं जब धातु की बाहरी क्रोमियम-समृद्ध निष्क्रिय ऑक्साइड परत खारे पानी सहित संक्षारक तरल पदार्थों के संपर्क में आने से टूट जाती है। क्लोराइड युक्त अपतटीय और तटीय समुद्री वातावरण, साथ ही उच्च तापमान और यहां तक ​​कि पाइप की सतह का संदूषण भी इस निष्क्रिय परत के क्षरण की संभावना को बढ़ा देता है।
पिटिंग संक्षारण तब होता है जब पाइप की सतह पर मौजूद निष्क्रियता परत नष्ट हो जाती है, जिससे पाइप की सतह पर छोटे-छोटे गड्ढे या गुहाएँ बन जाती हैं। विद्युत रासायनिक अभिक्रियाओं के कारण ये गड्ढे बढ़ने लगते हैं, जिससे धातु में मौजूद लोहा गड्ढे के तल में मौजूद विलयन में घुल जाता है। घुला हुआ लोहा फिर गड्ढे के ऊपरी भाग की ओर फैलता है और ऑक्सीकृत होकर लौह ऑक्साइड या जंग बनाता है। जैसे-जैसे गड्ढा गहराता जाता है, विद्युत रासायनिक अभिक्रियाएँ तेज होती जाती हैं, संक्षारण तीव्र होता जाता है और पाइप की दीवार में छेद हो सकता है जिससे रिसाव हो सकता है।
पाइप की बाहरी सतह दूषित होने पर उसमें गड्ढेदार संक्षारण होने की संभावना अधिक होती है (चित्र 1)। उदाहरण के लिए, वेल्डिंग और ग्राइंडिंग प्रक्रियाओं से होने वाला संदूषण पाइप की निष्क्रिय ऑक्साइड परत को नुकसान पहुंचा सकता है, जिससे गड्ढेदार संक्षारण उत्पन्न होता है और तेजी से बढ़ता है। पाइपों से होने वाले संदूषण से निपटने के लिए भी यही बात लागू होती है। इसके अतिरिक्त, खारे पानी की बूंदें वाष्पित होने पर, पाइपों पर बनने वाले गीले नमक के क्रिस्टल ऑक्साइड परत की रक्षा के लिए वाष्पित हो जाते हैं और गड्ढेदार संक्षारण का कारण बन सकते हैं। इस प्रकार के संदूषण से बचने के लिए, पाइपों को नियमित रूप से ताजे पानी से धोकर साफ रखें।
चित्र 1 – अम्ल, खारे पानी और अन्य निक्षेपों से दूषित 316/316L स्टेनलेस स्टील पाइप में गड्ढेदार संक्षारण होने की संभावना बहुत अधिक होती है।
दरार संक्षारण। अधिकांश मामलों में, ऑपरेटर द्वारा गड्ढेदार संक्षारण को आसानी से पहचाना जा सकता है। हालांकि, दरार संक्षारण का पता लगाना आसान नहीं है और यह ऑपरेटरों और कर्मियों के लिए अधिक जोखिम पैदा करता है। यह आमतौर पर उन पाइपों पर होता है जिनके आसपास की सामग्रियों के बीच तंग जगह होती है, जैसे कि क्लिप से जुड़े पाइप या अगल-बगल कसकर स्थापित पाइप। जब खारा पानी दरार में रिसता है, तो समय के साथ उस क्षेत्र में रासायनिक रूप से आक्रामक अम्लीकृत फेरिक क्लोराइड (FeCl3) का घोल बन जाता है और दरार संक्षारण की गति को तेज कर देता है (चित्र 2)। चूंकि दरारें स्वयं संक्षारण के जोखिम को बढ़ाती हैं, इसलिए दरार संक्षारण गड्ढेदार संक्षारण की तुलना में बहुत कम तापमान पर भी हो सकता है।
चित्र 2 - पाइप और पाइप सपोर्ट (ऊपर) के बीच और जब पाइप को अन्य सतहों के करीब स्थापित किया जाता है (नीचे) तो दरार संक्षारण विकसित हो सकता है, जो दरार में रासायनिक रूप से आक्रामक अम्लीकृत फेरिक क्लोराइड घोल के निर्माण के कारण होता है।
पाइप के एक टुकड़े और पाइप सपोर्ट क्लिप के बीच बनी दरार में दरार संक्षारण आमतौर पर पहले गड्ढेदार संक्षारण जैसा दिखता है। हालांकि, दरार के भीतर तरल में Fe++ की बढ़ती सांद्रता के कारण, प्रारंभिक गड्ढा तब तक बड़ा होता जाता है जब तक कि वह पूरी दरार को ढक न ले। अंततः, दरार संक्षारण पाइप को छिद्रित कर सकता है।
तंग दरारें जंग लगने का सबसे बड़ा खतरा होती हैं। इसलिए, पाइप की परिधि के अधिकांश भाग को घेरने वाले पाइप क्लैंप, खुले क्लैंप की तुलना में अधिक जोखिम पैदा करते हैं, क्योंकि खुले क्लैंप पाइप और क्लैंप के बीच संपर्क सतह को कम करते हैं। रखरखाव तकनीशियन नियमित रूप से क्लैंप खोलकर और पाइप की सतह पर जंग की जांच करके दरारों में जंग लगने से होने वाली क्षति या खराबी की संभावना को कम करने में मदद कर सकते हैं।
उपयुक्त धातु मिश्रधातु का चयन करके गड्ढेदार और दरार संक्षारण को सर्वोत्तम रूप से रोका जा सकता है। विनिर्देशकर्ताओं को परिचालन वातावरण, प्रक्रिया स्थितियों और अन्य कारकों के आधार पर संक्षारण के जोखिम को कम करने के लिए इष्टतम पाइपिंग सामग्री का चयन करने में उचित सावधानी बरतनी चाहिए।
विनिर्देशकर्ताओं को सामग्री चयन को अनुकूलित करने में मदद करने के लिए, वे धातुओं के स्थानीयकृत संक्षारण के प्रतिरोध को निर्धारित करने के लिए उनके PREN मूल्यों की तुलना कर सकते हैं। PREN की गणना मिश्र धातु की रासायनिक संरचना से की जा सकती है, जिसमें क्रोमियम (Cr), मोलिब्डेनम (Mo) और नाइट्रोजन (N) की मात्रा शामिल है, जैसा कि नीचे दिया गया है:
मिश्रधातु में संक्षारण-रोधी तत्वों क्रोमियम, मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन की मात्रा बढ़ने के साथ PREN भी बढ़ता है। PREN का संबंध रासायनिक संरचना के आधार पर विभिन्न स्टेनलेस स्टील्स के लिए क्रांतिक पिटिंग तापमान (CPT) पर आधारित है - यह वह न्यूनतम तापमान है जिस पर पिटिंग संक्षारण देखा जाता है। मूलतः, PREN, CPT के समानुपाती होता है। इसलिए, PREN के उच्च मान उच्च पिटिंग प्रतिरोध को दर्शाते हैं। PREN में थोड़ी वृद्धि मिश्रधातु की तुलना में CPT में थोड़ी वृद्धि के बराबर होती है, जबकि PREN में बड़ी वृद्धि काफी उच्च CPT पर प्रदर्शन में महत्वपूर्ण सुधार दर्शाती है।
तालिका 1 अपतटीय तेल और गैस अनुप्रयोगों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले विभिन्न मिश्र धातुओं के PREN मानों की तुलना करती है। यह दर्शाती है कि उच्च श्रेणी के पाइप मिश्र धातु का चयन करके विनिर्देशन संक्षारण प्रतिरोध को किस प्रकार महत्वपूर्ण रूप से बेहतर बना सकता है। 316 से 317 स्टेनलेस स्टील में संक्रमण करने पर PREN में केवल मामूली वृद्धि होती है। प्रदर्शन में उल्लेखनीय वृद्धि के लिए, 6 Mo सुपर ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील या 2507 सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का उपयोग आदर्श है।
स्टेनलेस स्टील में निकेल (Ni) की उच्च सांद्रता संक्षारण प्रतिरोध को भी बढ़ाती है। हालांकि, स्टेनलेस स्टील में निकेल की मात्रा PREN समीकरण का हिस्सा नहीं है। फिर भी, उच्च निकेल सांद्रता वाले स्टेनलेस स्टील का उपयोग करना अक्सर फायदेमंद होता है, क्योंकि यह तत्व स्थानीय संक्षारण के लक्षण दिखाने वाली सतहों को पुनः निष्क्रिय करने में मदद करता है। निकेल ऑस्टेनाइट को स्थिर करता है और 1/8 कठोर पाइप को मोड़ने या कोल्ड ड्राइंग करते समय मार्टेन्साइट के निर्माण को रोकता है। मार्टेन्साइट धातुओं में एक अवांछित क्रिस्टलीय अवस्था है जो स्टेनलेस स्टील के स्थानीय संक्षारण और क्लोराइड-प्रेरित तनाव दरार के प्रतिरोध को कम करती है। उच्च दबाव वाले गैसीय हाइड्रोजन से संबंधित अनुप्रयोगों के लिए 316/316L में कम से कम 12% की उच्च निकेल मात्रा वांछनीय है। ASTM मानक विनिर्देश में 316/316L स्टेनलेस स्टील के लिए आवश्यक न्यूनतम निकेल सांद्रता 10% है।
समुद्री वातावरण में उपयोग होने वाले पाइपों पर स्थानीय संक्षारण कहीं भी हो सकता है। हालांकि, पहले से दूषित क्षेत्रों में गड्ढेदार संक्षारण होने की संभावना अधिक होती है, जबकि पाइप और माउंटिंग हार्डवेयर के बीच संकीर्ण अंतराल वाले क्षेत्रों में दरार संक्षारण होने की संभावना अधिक होती है। PREN को आधार बनाकर, विनिर्देशकर्ता किसी भी प्रकार के स्थानीय संक्षारण के जोखिम को कम करने के लिए सर्वोत्तम पाइप मिश्र धातु का चयन कर सकता है।
हालांकि, यह ध्यान रखें कि संक्षारण के जोखिम को प्रभावित करने वाले अन्य कारक भी होते 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 स्थानीय संक्षारण और क्लोराइड स्ट्रेस क्रैकिंग के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध होता है। ठंडी जलवायु के लिए, 316/316L पाइप पर्याप्त हो सकता है, खासकर यदि इसके सफल उपयोग का इतिहास स्थापित हो।
अपतटीय प्लेटफार्मों के मालिक और संचालक पाइप बिछाने के बाद जंग लगने के जोखिम को कम करने के लिए कदम उठा सकते हैं। उन्हें पाइपों को नियमित रूप से साफ रखना चाहिए और ताजे पानी से धोना चाहिए ताकि गड्ढेदार जंग लगने का खतरा कम हो सके। उन्हें नियमित निरीक्षण के दौरान रखरखाव तकनीशियनों से पाइपों के क्लैंप खुलवाकर दरारों में जंग की उपस्थिति की जांच करवानी चाहिए।
ऊपर बताए गए चरणों का पालन करके, प्लेटफॉर्म के मालिक और संचालक समुद्री वातावरण में ट्यूबिंग के क्षरण और संबंधित रिसाव के जोखिम को कम कर सकते हैं, जिससे सुरक्षा और दक्षता में सुधार होगा, साथ ही उत्पाद के नुकसान या अनियंत्रित उत्सर्जन के निकलने की संभावना भी कम हो जाएगी।
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 और एसपीई और इसके सदस्यों के बारे में समाचारों पर आधिकारिक संक्षिप्त जानकारी और लेख प्रदान करती है।