स्टेनलेस स्टील पाइपों में स्वाभाविक रूप से जंग प्रतिरोधक क्षमता होती है, इसके बावजूद समुद्री वातावरण में लगाए गए स्टेनलेस स्टील पाइप अपनी अपेक्षित सेवा अवधि के दौरान कई प्रकार के जंग के शिकार हो सकते हैं। इस जंग से रिसाव, उत्पाद की हानि और संभावित जोखिम उत्पन्न हो सकते हैं। अपतटीय प्लेटफार्मों के मालिक और संचालक बेहतर जंग प्रतिरोधक क्षमता वाले मजबूत पाइप सामग्री का उपयोग करके जंग के जोखिम को कम कर सकते हैं। इसके बाद, उन्हें रासायनिक इंजेक्शन लाइनों, हाइड्रोलिक और इंपल्स लाइनों, तथा प्रक्रिया उपकरणों और यंत्रों का निरीक्षण करते समय सतर्क रहना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि जंग से स्थापित पाइपिंग की अखंडता को कोई खतरा न हो या सुरक्षा से समझौता न हो।
कई प्लेटफार्मों, जहाजों, नौकाओं और अपतटीय पाइपलाइनों 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 पदार्थ के रिसाव का कारण बन सकता है।
जैसे-जैसे अनुप्रयोग का परिचालन तापमान बढ़ता है, संक्षारण का खतरा भी बढ़ता जाता है। ऊष्मा ट्यूब की सुरक्षात्मक बाहरी निष्क्रिय ऑक्साइड परत के क्षरण को तेज कर सकती है, जिससे उसमें गड्ढे बनने की प्रक्रिया तेज हो जाती है।
दुर्भाग्यवश, स्थानीयकृत गड्ढेदार और दरार संक्षारण का पता लगाना कठिन होता है, जिससे इस प्रकार के संक्षारण की पहचान, भविष्यवाणी और डिजाइन करना मुश्किल हो जाता है। इन जोखिमों को देखते हुए, प्लेटफॉर्म मालिकों, संचालकों और नामित व्यक्तियों को अपने उपयोग के लिए सर्वोत्तम पाइपलाइन सामग्री का चयन करते समय सावधानी बरतनी चाहिए। सामग्री का चयन संक्षारण के विरुद्ध उनकी पहली सुरक्षा पंक्ति है, इसलिए सही चयन अत्यंत महत्वपूर्ण है। सौभाग्य से, वे स्थानीयकृत संक्षारण प्रतिरोध के एक बहुत ही सरल लेकिन प्रभावी माप, पिटिंग रेजिस्टेंस इक्विवेलेंट नंबर (PREN) का 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 के तरीके के साथ-साथ अपतटीय तेल और गैस अनुप्रयोगों के लिए ट्यूबिंग सामग्री के चयन को सामग्री के पीआरईएन मान के आधार पर अनुकूलित करने के तरीके पर चर्चा की जाएगी।
सामान्य संक्षारण की तुलना में स्थानीय संक्षारण छोटे क्षेत्रों में होता है, जबकि सामान्य संक्षारण धातु की सतह पर अधिक समान रूप से फैलता है। 316 स्टेनलेस स्टील की ट्यूबों 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 से भरपूर समुद्री वातावरण, उच्च तापमान और ट्यूब की सतह का संदूषण भी इस निष्क्रिय परत के क्षरण की संभावना को बढ़ा देते हैं।
पाइप के किसी हिस्से पर मौजूद निष्क्रियता परत के टूटने से होने वाले गड्ढों या छिद्र (पिटिंग कोरोजन) को पिटिंग कोरोजन कहते हैं। इन छिद्रों का आकार विद्युत रासायनिक अभिक्रियाओं के कारण बढ़ सकता है, जिसके परिणामस्वरूप धातु में मौजूद लोहा छिद्र के तल में घुल जाता है। घुला हुआ लोहा फिर छिद्र के ऊपरी भाग तक फैल जाता है और ऑक्सीकृत होकर लौह ऑक्साइड या जंग बना देता है। जैसे-जैसे छिद्र गहराता जाता है, विद्युत रासायनिक अभिक्रियाएं तेज होती जाती हैं, जिससे संक्षारण बढ़ता है और पाइप की दीवार में छेद हो सकता है और रिसाव हो सकता है।
पाइपों की बाहरी सतह दूषित होने पर उनमें गड्ढे पड़ने की संभावना अधिक होती है (चित्र 1)। उदाहरण के लिए, वेल्डिंग और ग्राइंडिंग प्रक्रियाओं से निकलने वाले दूषित पदार्थ पाइप की पैसिवेशन ऑक्साइड परत को नुकसान पहुंचा सकते हैं, जिससे गड्ढे बन सकते हैं और उनकी प्रक्रिया तेज हो सकती है। पाइपों से होने वाले प्रदूषण के मामले में भी यही बात लागू होती है। इसके अलावा, नमक की बूंदें वाष्पित होने पर पाइपों पर बनने वाले गीले नमक के क्रिस्टल ऑक्साइड परत की रक्षा करते हैं और गड्ढे बनने का कारण बन सकते हैं। इस प्रकार के प्रदूषण से बचने के लिए, पाइपों को नियमित रूप से ताजे पानी से धोकर साफ रखें।
चित्र 1. अम्ल, खारे पानी और अन्य जमाव से दूषित 316/316L स्टेनलेस स्टील पाइप में गड्ढे पड़ने की संभावना बहुत अधिक होती है।
दरार संक्षारण। अधिकांश मामलों में, ऑपरेटर द्वारा गड्ढे आसानी से देखे जा सकते हैं। हालांकि, दरार संक्षारण का पता लगाना आसान नहीं है और यह ऑपरेटरों और कर्मचारियों के लिए अधिक जोखिम पैदा करता है। यह आमतौर पर उन पाइपों पर होता है जिनके आसपास की सामग्रियों के बीच संकीर्ण अंतराल होते हैं, जैसे कि क्लैंप से स्थिर किए गए पाइप या एक दूसरे के बगल में कसकर पैक किए गए पाइप। जब खारा पानी दरार में रिसता है, तो समय के साथ, इस क्षेत्र में एक रासायनिक रूप से आक्रामक अम्लीकृत फेरिक क्लोराइड घोल (FeCl3) बनता है, जो दरार संक्षारण को तेज कर देता है (चित्र 2)। चूंकि दरार स्वयं संक्षारण के जोखिम को बढ़ाती है, इसलिए दरार संक्षारण गड्ढे की तुलना में बहुत कम तापमान पर 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 अंतराल में फेरिक क्लोराइड के रासायनिक रूप से आक्रामक अम्लीय घोल के निर्माण के कारण दरार संक्षारण विकसित हो सकता है।
दरार संक्षारण आमतौर पर पाइप खंड और पाइप सपोर्ट कॉलर के बीच बने अंतराल में पहले गड्ढे जैसा दिखता है। हालांकि, दरार के अंदर तरल में Fe++ की सांद्रता बढ़ने के कारण, प्रारंभिक फ़नल धीरे-धीरे बड़ा होता जाता है जब तक कि वह पूरी दरार को ढक न ले। अंततः, दरार संक्षारण पाइप में छेद का कारण बन सकता है।
गहरी दरारें जंग लगने का सबसे बड़ा खतरा पैदा करती हैं। इसलिए, पाइप की परिधि के बड़े हिस्से को घेरने वाले पाइप क्लैंप, खुले क्लैंप की तुलना में अधिक जोखिम भरे होते हैं, क्योंकि खुले क्लैंप पाइप और क्लैंप के बीच संपर्क सतह को कम करते हैं। सर्विस तकनीशियन नियमित रूप से क्लैंप खोलकर और पाइप की सतह पर जंग की जाँच करके दरारों में जंग लगने से होने वाले नुकसान या खराबी की संभावना को कम करने में मदद कर सकते हैं।
उपयुक्त धातु मिश्रधातु का चयन करके गड्ढेदार और दरार संक्षारण को रोका जा सकता है। प्रक्रिया के वातावरण, प्रक्रिया की स्थितियों और अन्य कारकों को ध्यान में रखते हुए, संक्षारण के जोखिम को कम करने के लिए उपयुक्त पाइपिंग सामग्री का चयन करते समय विनिर्देशकर्ताओं को पूरी सावधानी बरतनी चाहिए।
विनिर्देशकर्ताओं को सामग्री चयन को अनुकूलित करने में मदद करने के लिए, वे धातुओं के स्थानीय संक्षारण प्रतिरोध का निर्धारण करने के लिए उनके PREN मानों की तुलना कर सकते हैं। PREN की गणना मिश्र धातु के रसायन विज्ञान 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 क्रोमियम, मोलिब्डेनम और नाइट्रोजन जैसे संक्षारण-प्रतिरोधी तत्वों की मात्रा बढ़ने के साथ PREN भी बढ़ता है। PREN अनुपात विभिन्न स्टेनलेस स्टील्स के लिए रासायनिक संरचना के आधार पर क्रिटिकल पिटिंग तापमान (CPT) पर आधारित होता है - यह वह न्यूनतम तापमान है जिस पर पिटिंग होती है। मूलतः, PREN, CPT के समानुपाती होता है। इसलिए, PREN का उच्च मान उच्च पिटिंग प्रतिरोध को दर्शाता है। PREN में थोड़ी वृद्धि मिश्रधातु की तुलना में CPT में थोड़ी वृद्धि के बराबर होती है, जबकि PREN में अधिक वृद्धि काफी उच्च CPT पर प्रदर्शन में महत्वपूर्ण सुधार दर्शाती है।
तालिका 1 अपतटीय तेल और गैस उद्योग में आमतौर पर उपयोग होने वाली विभिन्न मिश्र धातुओं के लिए PREN मानों की तुलना करती है। यह दर्शाती है कि उच्च गुणवत्ता वाली पाइप मिश्र धातु का चयन करके विनिर्देशों में सुधार से संक्षारण प्रतिरोध में काफी वृद्धि हो सकती है। 316 SS से 317 SS तक PREN में मामूली वृद्धि होती है। सुपर ऑस्टेनिटिक 6 Mo SS या सुपर डुप्लेक्स 2507 SS प्रदर्शन में उल्लेखनीय वृद्धि के लिए आदर्श हैं।
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 मात्रा वाले स्टेनलेस स्टील का चयन 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 अवांछनीय क्रिस्टलीय अवस्था है जो स्टेनलेस स्टील के स्थानीय संक्षारण और क्लोराइड-प्रेरित तनाव दरार के प्रतिरोध को कम करती है। उच्च दाब वाले हाइड्रोजन गैस अनुप्रयोगों के लिए 316/316L स्टील में कम से कम 12% निकेल की उच्च मात्रा वांछनीय है। ASTM 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 गड्ढे बनने की संभावना अधिक होती है, जबकि पाइप और स्थापना उपकरण 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 जंग लगने के जोखिम को प्रभावित करने वाले अन्य कारक भी होते हैं। उदाहरण के लिए, तापमान स्टेनलेस स्टील की पिटिंग प्रतिरोधक क्षमता को प्रभावित करता है। गर्म समुद्री जलवायु के लिए, सुपर ऑस्टेनिटिक 6 मोलिब्डेनम स्टील या सुपर डुप्लेक्स 2507 स्टेनलेस स्टील पाइपों पर गंभीरता से विचार किया जाना चाहिए क्योंकि ये सामग्रियां स्थानीय जंग और क्लोराइड क्रैकिंग के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोधक क्षमता रखती हैं। ठंडी जलवायु के लिए, 316/316L पाइप पर्याप्त हो सकता है, खासकर यदि इसका सफल उपयोग का इतिहास रहा हो।
ऑफशोर प्लेटफॉर्म के मालिक और संचालक पाइप बिछाने के बाद जंग लगने के जोखिम को कम करने के लिए कदम उठा सकते हैं। उन्हें पाइपों को साफ रखना चाहिए और नियमित रूप से ताजे पानी से धोना चाहिए ताकि उनमें गड्ढे पड़ने का खतरा कम हो सके। उन्हें नियमित निरीक्षण के दौरान रखरखाव तकनीशियनों से पाइप क्लैंप खुलवाकर दरारों में जंग की जांच भी करवानी चाहिए।
ऊपर बताए गए चरणों का पालन करके, प्लेटफॉर्म के मालिक और संचालक समुद्री वातावरण में पाइप के क्षरण और उससे संबंधित रिसाव के जोखिम को कम कर सकते हैं, सुरक्षा और दक्षता में सुधार कर सकते हैं, और उत्पाद की हानि या अनियंत्रित 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.
जर्नल ऑफ पेट्रोलियम टेक्नोलॉजी, सोसाइटी ऑफ पेट्रोलियम इंजीनियर्स का प्रमुख जर्नल है, जिसमें अपस्ट्रीम प्रौद्योगिकी में प्रगति, तेल और गैस उद्योग के मुद्दों और एसपीई और इसके सदस्यों के बारे में समाचारों पर आधिकारिक सारांश और लेख शामिल हैं।