स्टेनलेस स्टील पाइपों के अंतर्निहित संक्षारण प्रतिरोध के बावजूद, समुद्री वातावरण में स्थापित स्टेनलेस स्टील पाइप अपने अपेक्षित सेवा जीवन के दौरान विभिन्न प्रकार के संक्षारण के अधीन होते हैं। यह संक्षारण भगोड़ा उत्सर्जन, उत्पाद हानि और संभावित जोखिमों को जन्म दे सकता है। बेहतर संक्षारण प्रतिरोध के लिए शुरू से ही मजबूत पाइप सामग्री निर्दिष्ट करके अपतटीय प्लेटफ़ॉर्म के मालिक और ऑपरेटर संक्षारण के जोखिम को कम कर सकते हैं। इसके बाद, उन्हें रासायनिक इंजेक्शन लाइनों, हाइड्रोलिक और आवेग लाइनों, और प्रक्रिया उपकरणों और उपकरणों का निरीक्षण करते समय सतर्क रहना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि संक्षारण स्थापित पाइपिंग की अखंडता को खतरा न पहुंचाए या सुरक्षा से समझौता न करे।
स्थानीयकृत जंग कई प्लेटफ़ॉर्म, जहाज़ों, जहाजों और अपतटीय पाइपलाइनों पर पाई जा सकती है। यह जंग गड्ढे या दरार जंग के रूप में हो सकती है, इनमें से कोई भी पाइप की दीवार को नष्ट कर सकता है और तरल पदार्थ को बाहर निकाल सकता है।
अनुप्रयोग के संचालन तापमान में वृद्धि के साथ जंग का जोखिम बढ़ जाता है। गर्मी ट्यूब की सुरक्षात्मक बाहरी निष्क्रिय ऑक्साइड फिल्म के क्षरण को तेज कर सकती है, जिससे गड्ढे बनने को बढ़ावा मिलता है।
दुर्भाग्य से, स्थानीयकृत पिटिंग और दरार जंग का पता लगाना मुश्किल है, जिससे इन प्रकार के जंग की पहचान, भविष्यवाणी और डिजाइन करना मुश्किल हो जाता है। इन जोखिमों को देखते हुए, प्लेटफ़ॉर्म मालिकों, ऑपरेटरों और डिज़ाइनियों को अपने आवेदन के लिए सबसे अच्छी पाइपलाइन सामग्री का चयन करने में सावधानी बरतनी चाहिए। सामग्री का चयन जंग के खिलाफ उनकी पहली रक्षा पंक्ति है, इसलिए इसे सही करना बहुत महत्वपूर्ण है। सौभाग्य से, वे स्थानीयकृत जंग प्रतिरोध के एक बहुत ही सरल लेकिन बहुत प्रभावी उपाय का उपयोग कर सकते हैं, पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या (PREN)। किसी धातु का PREN मान जितना अधिक होगा, स्थानीयकृत जंग के प्रति उसका प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा।
यह लेख इस बात पर ध्यान देगा कि गड्ढे और दरारों में जंग की पहचान कैसे की जाए तथा सामग्री के PREN मान के आधार पर अपतटीय तेल और गैस अनुप्रयोगों के लिए ट्यूबिंग सामग्री के चयन को कैसे अनुकूलित किया जाए।
स्थानीयकृत संक्षारण सामान्य संक्षारण की तुलना में छोटे क्षेत्रों में होता है, जो धातु की सतह पर अधिक एक समान होता है। 316 स्टेनलेस स्टील ट्यूबिंग पर गड्ढे और दरार संक्षारण तब बनना शुरू होता है जब धातु की बाहरी क्रोमियम-समृद्ध निष्क्रिय ऑक्साइड फिल्म नमक के पानी सहित संक्षारक तरल पदार्थों के संपर्क में आने से फट जाती है। क्लोराइड से भरपूर 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 के एक हिस्से पर निष्क्रियता फिल्म टूट जाती है, जिससे पाइप की सतह पर छोटे-छोटे गड्ढे या गड्ढे बन जाते हैं। विद्युत रासायनिक अभिक्रियाओं के आगे बढ़ने पर ऐसे गड्ढे बढ़ने की संभावना होती है, जिसके परिणामस्वरूप धातु में मौजूद लोहा गड्ढे के तल पर घोल में घुल जाता है। घुला हुआ लोहा फिर गड्ढे के ऊपर फैल जाएगा और ऑक्सीकरण करके आयरन ऑक्साइड या जंग बना देगा। जैसे-जैसे गड्ढा गहरा होता जाता है, विद्युत रासायनिक अभिक्रियाएँ तेज़ होती जाती हैं, संक्षारण बढ़ता जाता है, जिससे पाइप की दीवार में छेद हो सकता है और रिसाव हो सकता है।
यदि ट्यूब की बाहरी सतह दूषित है तो वे गड्ढे बनने के लिए अधिक संवेदनशील होती हैं (चित्र 1)। उदाहरण के लिए, वेल्डिंग और पीसने के कामों से निकलने वाले दूषित पदार्थ पाइप की निष्क्रियता ऑक्साइड परत को नुकसान पहुंचा सकते हैं, जिससे गड्ढे बनते हैं और उनमें तेज़ी आती है। पाइप से होने वाले प्रदूषण से निपटने के लिए भी यही बात लागू होती है। इसके अलावा, जैसे-जैसे नमक की बूंदें वाष्पित होती हैं, पाइप पर बनने वाले गीले नमक के क्रिस्टल ऑक्साइड परत की रक्षा करते हैं और गड्ढे बनने का कारण बन सकते हैं। इस तरह के संदूषण को रोकने के लिए, अपने पाइप को नियमित रूप से ताजे पानी से धोकर साफ रखें।
चित्र 1. अम्ल, लवणीय तथा अन्य जमाओं से संदूषित 316/316L स्टेनलेस स्टील पाइप में गड्ढे बनने की अत्यधिक सम्भावना होती है।
दरार जंग। ज़्यादातर मामलों में, ऑपरेटर द्वारा गड्ढे का आसानी से पता लगाया जा सकता है। हालाँकि, दरार जंग का पता लगाना आसान नहीं है और यह ऑपरेटरों और कर्मियों के लिए ज़्यादा जोखिम पैदा करता है। यह आमतौर पर उन पाइपों पर होता है जिनके आस-पास की सामग्रियों के बीच संकीर्ण अंतराल होते हैं, जैसे कि क्लैंप के साथ जगह पर रखे गए पाइप या एक दूसरे के बगल में कसकर पैक किए गए पाइप। जब नमकीन पानी अंतराल में रिसता है, तो समय के साथ, इस क्षेत्र में एक रासायनिक रूप से आक्रामक अम्लीकृत फेरिक क्लोराइड घोल (FeCl3) बनता है, जो अंतराल के त्वरित क्षरण का कारण बनता है (चित्र 2)। चूँकि दरार जंग अपनी प्रकृति से जंग के जोखिम को बढ़ाती है, इसलिए दरार जंग गड्ढे की तुलना में बहुत कम तापमान पर हो सकती है।
चित्र 2 - पाइप और पाइप समर्थन (शीर्ष) के बीच दरार जंग विकसित हो सकती है और जब पाइप अन्य सतहों (नीचे) के करीब स्थापित किया जाता है, तो अंतराल में फेरिक क्लोराइड के रासायनिक रूप से आक्रामक अम्लीय समाधान के गठन के कारण।
दरार जंग आमतौर पर पाइप सेक्शन और पाइप सपोर्ट कॉलर के बीच बने गैप में पहले गड्ढे बनाती है। हालांकि, फ्रैक्चर के अंदर तरल पदार्थ में Fe++ की सांद्रता में वृद्धि के कारण, प्रारंभिक फ़नल बड़ा और बड़ा होता जाता है जब तक कि यह पूरे फ्रैक्चर को कवर नहीं कर लेता। अंततः, दरार जंग पाइप के छिद्रण का कारण बन सकता है।
घनी दरारें जंग के सबसे बड़े जोखिम का प्रतिनिधित्व करती हैं। इसलिए, पाइप क्लैंप जो पाइप की परिधि के एक बड़े हिस्से को घेरते हैं, खुले क्लैंप की तुलना में अधिक जोखिम भरे होते हैं, जो पाइप और क्लैंप के बीच संपर्क सतह को कम करते हैं। सर्विस तकनीशियन नियमित रूप से जुड़नार खोलकर और जंग के लिए पाइप सतहों का निरीक्षण करके दरार जंग क्षति या विफलता की संभावना को कम करने में मदद कर सकते हैं।
विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए सही धातु मिश्र धातु का चयन करके गड्ढे और दरार जंग को रोका जा सकता है। ऑपरेटिंग वातावरण, प्रक्रिया की स्थितियों और अन्य चर के आधार पर, जंग के जोखिम को कम करने के लिए विनिर्देशकों को इष्टतम पाइपिंग सामग्री का चयन करने में उचित परिश्रम करना चाहिए।
निर्दिष्टकर्ताओं को अपनी सामग्री के चयन को अनुकूलित करने में मदद 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 के रसायन विज्ञान से की जा सकती है, जिसमें इसके क्रोमियम (Cr), मोलिब्डेनम (Mo), और नाइट्रोजन (N) सामग्री शामिल है, इस प्रकार:
मिश्र धातु में क्रोमियम, मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन के संक्षारण प्रतिरोधी तत्वों की मात्रा के साथ PREN बढ़ता है। PREN अनुपात महत्वपूर्ण पिटिंग तापमान (CPT) पर आधारित है - वह न्यूनतम तापमान जिस पर पिटिंग होती है - रासायनिक संरचना के आधार पर विभिन्न स्टेनलेस स्टील के लिए। अनिवार्य रूप से, PREN CPT के समानुपाती है। इसलिए, उच्च PREN मान उच्च पिटिंग प्रतिरोध का संकेत देते हैं। PREN में एक छोटी सी वृद्धि मिश्र धातु की तुलना में CPT में केवल एक छोटी सी वृद्धि के बराबर है, जबकि PREN में एक बड़ी वृद्धि बहुत अधिक CPT पर प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण सुधार को इंगित करती है।
तालिका 1 अपतटीय तेल और गैस उद्योग में आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले विभिन्न मिश्र धातुओं के लिए PREN मानों की तुलना करती है। यह दर्शाता है कि कैसे विनिर्देश उच्च गुणवत्ता वाले पाइप मिश्र धातु का चयन करके संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकता है। PREN 316 SS से 317 SS तक थोड़ा बढ़ जाता है। सुपर ऑस्टेनिटिक 6 Mo SS या सुपर डुप्लेक्स 2507 SS महत्वपूर्ण प्रदर्शन लाभ के लिए आदर्श हैं।
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 सामग्री वाले स्टेनलेस स्टील को चुनना अक्सर फायदेमंद होता है, क्योंकि यह तत्व स्थानीयकृत संक्षारण के लक्षण दिखाने वाली सतहों को फिर से निष्क्रिय करने में मदद करता है। निकेल ऑस्टेनाइट को स्थिर करता है और 1/8 कठोर पाइप को मोड़ने या ठंडा खींचने पर मार्टेंसाइट के गठन को रोकता है। मार्टेंसाइट धातुओं में एक अवांछनीय 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 स्टील में कम से कम 12% की उच्च निकेल सामग्री उच्च दबाव हाइड्रोजन गैस अनुप्रयोगों के लिए भी वांछनीय है। ASTM 316/316L स्टेनलेस स्टील के लिए आवश्यक न्यूनतम निकेल सांद्रता 10% है।
समुद्री वातावरण में इस्तेमाल की जाने वाली पाइपलाइन में कहीं भी स्थानीयकृत जंग हो सकती है। हालाँकि, पहले से ही दूषित क्षेत्रों में गड्ढे होने की संभावना अधिक होती है, जबकि पाइप और इंस्टॉलेशन उपकरण के बीच संकीर्ण अंतराल वाले क्षेत्रों में दरार जंग होने की अधिक संभावना होती है। PREN को आधार के रूप में उपयोग करते हुए, विनिर्देशक किसी भी प्रकार के स्थानीयकृत जंग के जोखिम को कम करने के लिए सर्वोत्तम पाइप ग्रेड का चयन कर सकता है।
हालांकि, ध्यान रखें कि ऐसे अन्य चर भी हैं जो जंग के जोखिम को प्रभावित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, तापमान स्टेनलेस स्टील के पिटिंग के प्रतिरोध को प्रभावित करता है। गर्म समुद्री जलवायु के लिए, सुपर ऑस्टेनिटिक 6 मोलिब्डेनम स्टील या सुपर डुप्लेक्स 2507 स्टेनलेस स्टील पाइप पर गंभीरता से विचार किया जाना चाहिए क्योंकि इन सामग्रियों में स्थानीयकृत जंग और क्लोराइड क्रैकिंग के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध है। ठंडी जलवायु के लिए, 316/316L पाइप पर्याप्त हो सकता है, खासकर अगर सफल उपयोग का इतिहास हो।
अपतटीय प्लेटफ़ॉर्म के मालिक और संचालक भी ट्यूबिंग स्थापित होने के बाद जंग के जोखिम को कम करने के लिए कदम उठा सकते हैं। उन्हें पाइप को साफ रखना चाहिए और गड्ढे के जोखिम को कम करने के लिए नियमित रूप से ताजे पानी से धोना चाहिए। उन्हें नियमित निरीक्षण के दौरान दरार जंग की जांच के लिए रखरखाव तकनीशियनों को क्लैंप खोलने के लिए भी कहना चाहिए।
उपरोक्त चरणों का पालन करके, प्लेटफॉर्म के मालिक और ऑपरेटर समुद्री वातावरण में पाइप जंग और संबंधित लीक के जोखिम को कम कर सकते हैं, सुरक्षा और दक्षता में सुधार कर सकते हैं, और उत्पाद हानि या अस्थायी उत्सर्जन की संभावना को कम कर सकते हैं।
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
सोसायटी ऑफ पेट्रोलियम इंजीनियर्स की प्रमुख पत्रिका, जर्नल ऑफ पेट्रोलियम टेक्नोलॉजी, अपस्ट्रीम प्रौद्योगिकी में प्रगति, तेल और गैस उद्योग के मुद्दों, तथा SPE और इसके सदस्यों के बारे में समाचारों पर आधिकारिक संक्षिप्त विवरण और लेख प्रदान करती है।