Չնայած չժանգոտվող պողպատե խողովակների բնորոշ կոռոզիոն դիմադրությանը, ծովային միջավայրերում տեղադրված չժանգոտվող պողպատե խողովակները ենթակա են տարբեր տեսակի կոռոզիայի իրենց սպասվող ծառայության ընթացքում: Այս կոռոզիան կարող է հանգեցնել փախուստի արտանետումների, արտադրանքի կորստի և հնարավոր ռիսկերի: Ծովափնյա հարթակների սեփականատերերն ու օպերատորները կարող են նվազեցնել կոռոզիայի ռիսկը՝ նշելով ավելի ամուր խողովակների նյութեր, որոնք ապահովում են ավելի լավ կոռոզիոն դիմադրություն: Այնուհետև նրանք պետք է զգոն լինեն քիմիական ներարկման, հիդրավլիկ և իմպուլսային գծերի, ինչպես նաև տեխնոլոգիական գործիքավորման և զգայուն սարքավորումների ստուգման ժամանակ՝ ապահովելու համար, որ կոռոզիան չսպառնա տեղադրված խողովակաշարերի ամբողջականությանը և չվտանգի անվտանգությունը:
Տեղայնացված կոռոզիա կարելի է հանդիպել բազմաթիվ հարթակների, նավերի, նավերի և ծովային կայանքներում խողովակաշարերի վրա: Այս կոռոզիան կարող է լինել փոսային կամ ճեղքային կոռոզիայի տեսքով, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է քայքայել խողովակի պատը և առաջացնել հեղուկի արտանետում:
Կոռոզիայի ռիսկն ավելի մեծ է, երբ կիրառման աշխատանքային ջերմաստիճանը բարձրանում է: Ջերմությունը կարող է արագացնել խողովակի պաշտպանիչ արտաքին պասիվ օքսիդային թաղանթի քայքայումը, դրանով իսկ նպաստելով փոսային կոռոզիայի առաջացմանը:
Դժբախտաբար, տեղայնացված փոսային և ճեղքային կոռոզիան կարող է դժվար լինել հայտնաբերել, ինչը դժվարացնում է այս տեսակի կոռոզիան նույնականացնելը, կանխատեսելը և նախագծելը: Հաշվի առնելով այս ռիսկերը, հարթակի սեփականատերերը, օպերատորները և նշանակված անձինք պետք է զգույշ լինեն իրենց կիրառման համար լավագույն խողովակաշարային նյութը ընտրելիս: Նյութի ընտրությունը կոռոզիայից նրանց պաշտպանության առաջին գիծն է, ուստի կարևոր է ճիշտ ընտրություն կատարելը: Բարեբախտաբար, նրանք կարող են ընտրություն կատարել՝ օգտագործելով տեղայնացված կոռոզիոն դիմադրության շատ պարզ, բայց շատ արդյունավետ չափանիշ՝ փոսային դիմադրության համարժեք թիվը (PREN): Որքան բարձր է մետաղի PREN արժեքը, այնքան բարձր է դրա դիմադրությունը տեղայնացված կոռոզիային:
Այս հոդվածում կքննարկվեն, թե ինչպես կարելի է նույնականացնել փոսային և ճեղքային կոռոզիան և ինչպես օպտիմալացնել խողովակների նյութի ընտրությունը ծովային նավթի և գազի կիրառությունների համար՝ հիմնվելով նյութի PREN արժեքի վրա։
Տեղայնացված կոռոզիան տեղի է ունենում փոքր տարածքներում՝ համեմատած ընդհանուր կոռոզիայի հետ, որն ավելի միատարր է մետաղի մակերեսին: 316 չժանգոտվող պողպատե խողովակների վրա փոսային և ճեղքային կոռոզիա է առաջանում, երբ մետաղի արտաքին քրոմով հարուստ պասիվ օքսիդային թաղանթը պատռվում է կոռոզիոն հեղուկների, այդ թվում՝ աղի ջրի ազդեցության պատճառով: Քլորիդներով հարուստ ծովային և ցամաքային միջավայրերը, ինչպես նաև բարձր ջերմաստիճանները և նույնիսկ խողովակի մակերեսի աղտոտումը մեծացնում են այս պասիվացնող թաղանթի քայքայման հավանականությունը:
Փոսային կոռոզիա։ Փոսային կոռոզիան տեղի է ունենում, երբ խողովակի մի մասի վրա պասիվացման թաղանթը քայքայվում է՝ խողովակի մակերեսին առաջացնելով փոքր խոռոչներ կամ փոսիկներ։ Նման փոսիկները, հավանաբար, կմեծանան էլեկտրաքիմիական ռեակցիաների տեղի ունենալուն զուգընթաց, ինչի հետևանքով մետաղի մեջ պարունակվող երկաթը լուծվում է փոսի հատակում գտնվող լուծույթի մեջ։ Այնուհետև լուծված երկաթը կդիֆուզի դեպի փոսի վերևը և կօքսիդանա՝ առաջացնելով երկաթի օքսիդ կամ ժանգ։ Փոսի խորանալուն զուգընթաց էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները արագանում են, կոռոզիան ուժեղանում է և կարող է հանգեցնել խողովակի պատի պերֆորացիայի և արտահոսքի։
Խողովակներն ավելի ենթակա են փոսային կոռոզիայի, երբ դրանց արտաքին մակերեսը աղտոտված է (Նկար 1): Օրինակ, եռակցման և հղկման գործողություններից առաջացած աղտոտումը կարող է վնասել խողովակի պասիվացնող օքսիդային շերտը՝ դրանով իսկ առաջացնելով և արագացնելով փոսային կոռոզիան: Նույնը վերաբերում է նաև խողովակներից առաջացող աղտոտման հետ կապված խնդիրների լուծմանը: Բացի այդ, երբ աղաջրի կաթիլները գոլորշիանում են, խողովակների վրա առաջացող թաց աղի բյուրեղները նույնն են անում՝ պաշտպանելով օքսիդային շերտը և կարող են հանգեցնել փոսային կոռոզիայի: Այս տեսակի աղտոտումը կանխելու համար ձեր խողովակները մաքուր պահեք՝ պարբերաբար լվանալով դրանք քաղցրահամ ջրով:
Նկար 1 – 316/316L չժանգոտվող պողպատե խողովակը, որը աղտոտված է թթվով, աղաջրով և այլ նստվածքներով, խիստ ենթակա է փոսային կոռոզիայի:
ճեղքային կոռոզիա։ Շատ դեպքերում, փոսային կոռոզիան հեշտությամբ կարող է հայտնաբերվել օպերատորի կողմից։ Այնուամենայնիվ, ճեղքային կոռոզիան հեշտ չէ հայտնաբերել և ավելի մեծ ռիսկ է ներկայացնում օպերատորների և անձնակազմի համար։ Այն սովորաբար տեղի է ունենում այն ​​խողովակների վրա, որոնք ունեն շրջակա նյութերի միջև նեղ տարածություններ, ինչպիսիք են սեղմակներով ամրացված խողովակները կամ կողք կողքի ամուր տեղադրված խողովակները։ Երբ աղաջուրը ներթափանցում է ճեղքի մեջ, ժամանակի ընթացքում տարածքում առաջանում է քիմիապես ագրեսիվ թթվայնացված երկաթի քլորիդի (FeCl3) լուծույթ, որը առաջացնում է ճեղքային կոռոզիայի արագացում (Նկար 2)։ Քանի որ ճեղքերն իրենք են մեծացնում կոռոզիայի ռիսկը, ճեղքային կոռոզիան կարող է առաջանալ փոսային կոռոզիայից շատ ավելի ցածր ջերմաստիճաններում։
Նկար 2 – Խողովակի և խողովակի հենարանի միջև (վերևում) և երբ խողովակը տեղադրվում է այլ մակերեսների մոտ (ներքևում) կարող է առաջանալ ճեղքային կոռոզիա՝ ճեղքում քիմիապես ագրեսիվ թթվայնացված երկաթի քլորիդի լուծույթի առաջացման պատճառով։
Ճեղքային կոռոզիան սովորաբար նախ նմանակում է փոսային կոռոզիային խողովակի մի մասի և խողովակի հենարանային սեղմակի միջև առաջացած ճեղքում։ Սակայն, ճեղքի ներսում հեղուկում Fe++ կոնցենտրացիայի աճի պատճառով սկզբնական խառնարանը գնալով ավելի ու ավելի է մեծանում, մինչև այն ծածկում է ամբողջ ճեղքը։ Վերջնական արդյունքում, ճեղքային կոռոզիան կարող է ծակել խողովակը։
Խիտ ճաքերը կոռոզիայի ամենամեծ ռիսկն են։ Հետևաբար, խողովակի սեղմակները, որոնք փաթաթվում են խողովակի շրջագծի մեծ մասի շուրջ, հակված են ավելի մեծ ռիսկ ներկայացնել, քան բաց սեղմակները, որոնք նվազագույնի են հասցնում խողովակի և սեղմակի միջև շփման մակերեսը։ Սպասարկման տեխնիկները կարող են օգնել նվազեցնել ճեղքային կոռոզիայի վնասման կամ խափանման հավանականությունը՝ պարբերաբար բացելով սեղմակները և ստուգելով խողովակի մակերեսը կոռոզիայի առկայության համար։
Փոսերի առաջացման և ճեղքային կոռոզիան լավագույնս կարելի է կանխել՝ կիրառման համար ճիշտ մետաղական համաձուլվածք ընտրելով։ Նշագրողները պետք է պատշաճ ջանասիրություն ցուցաբերեն՝ ընտրելու խողովակաշարի օպտիմալ նյութը՝ կոռոզիայի ռիսկը նվազագույնի հասցնելու համար՝ հիմնվելով աշխատանքային միջավայրի, գործընթացի պայմանների և այլ փոփոխականների վրա։
Նյութի ընտրությունը օպտիմալացնելու համար տեխնիկական բնութագրիչները կարող են համեմատել մետաղների PREN արժեքները՝ տեղայնացված կոռոզիայի նկատմամբ դրանց դիմադրությունը որոշելու համար: PREN-ը կարող է հաշվարկվել համաձուլվածքի քիմիական կազմից, ներառյալ քրոմի (Cr), մոլիբդենի (Mo) և ազոտի (N) պարունակությունը, հետևյալ կերպ՝
PREN-ը մեծանում է համաձուլվածքում կոռոզիոնակայուն տարրերի՝ քրոմի, մոլիբդենի և ազոտի պարունակության հետ մեկտեղ: PREN-ի կապը հիմնված է տարբեր չժանգոտվող պողպատների քիմիական կազմի համեմատությամբ փոսային կոռոզիա դիտող ամենացածր ջերմաստիճանի (CPT) վրա: Ըստ էության, PREN-ը համեմատական ​​է CPT-ին: Հետևաբար, PREN-ի ավելի բարձր արժեքները ցույց են տալիս փոսային դիմադրության ավելի բարձր մակարդակ: PREN-ի փոքր աճը համարժեք է միայն CPT-ի փոքր աճի՝ համաձուլվածքի համեմատ, մինչդեռ PREN-ի մեծ աճը ցույց է տալիս ավելի զգալի կատարողականի բարելավում՝ զգալիորեն ավելի բարձր CPT-ի դեպքում:
Աղյուսակ 1-ը համեմատում է տարբեր համաձուլվածքների PREN արժեքները, որոնք սովորաբար օգտագործվում են ծովային նավթի և գազի կիրառություններում: Այն ցույց է տալիս, թե ինչպես կարող է սպեցիֆիկացիան զգալիորեն բարելավել կոռոզիայի դիմադրությունը՝ ընտրելով ավելի բարձր կարգի խողովակային համաձուլվածք: PREN-ը միայն փոքր-ինչ է աճում, երբ անցնում ենք 316-ից 317 չժանգոտվող պողպատի: Արդյունավետության զգալի բարձրացման համար իդեալական է օգտագործել 6 Mo գերաուստենիտային չժանգոտվող պողպատ կամ 2507 գերդուպլեքս չժանգոտվող պողպատ:
Նիկելի (Ni) բարձր կոնցենտրացիաները չժանգոտվող պողպատում նույնպես բարձրացնում են կոռոզիայի դիմադրությունը: Այնուամենայնիվ, չժանգոտվող պողպատում նիկելի պարունակությունը PREN հավասարման մաս չի կազմում: Ամեն դեպքում, հաճախ օգտակար է նշել ավելի բարձր նիկելի կոնցենտրացիաներով չժանգոտվող պողպատներ, քանի որ այս տարրը օգնում է վերապասիվացնել մակերեսները, որոնք ցույց են տալիս տեղայնացված կոռոզիայի նշաններ: Նիկելը կայունացնում է աուստենիտը և կանխում է մարտենսիտի առաջացումը 1/8 կոշտ խողովակի ծռման կամ սառը ձգման ժամանակ: Մարտենսիտը մետաղների մեջ անցանկալի բյուրեղային փուլ է, որը նվազեցնում է չժանգոտվող պողպատի դիմադրությունը տեղայնացված կոռոզիայի, ինչպես նաև քլորիդից առաջացած լարվածության ճաքերի նկատմամբ: 316/316L-ում առնվազն 12% նիկելի ավելի բարձր պարունակությունը նույնպես ցանկալի է բարձր ճնշման գազային ջրածին ներառող կիրառությունների համար: ASTM ստանդարտ սպեցիֆիկացիայի մեջ 316/316L չժանգոտվող պողպատի համար պահանջվող նիկելի նվազագույն կոնցենտրացիան 10% է:
Տեղայնացված կոռոզիա կարող է առաջանալ ծովային միջավայրերում օգտագործվող խողովակների ցանկացած վայրում: Այնուամենայնիվ, փոսային կոռոզիան ավելի հավանական է արդեն աղտոտված տարածքներում, մինչդեռ ճեղքային կոռոզիան ավելի հավանական է խողովակի և ամրացնող մասերի միջև նեղ ճեղքեր ունեցող տարածքներում: PREN-ը որպես հիմք օգտագործելով՝ տեխնիկական մասնագետը կարող է ընտրել խողովակի լավագույն համաձուլվածքը՝ ցանկացած տեսակի տեղայնացված կոռոզիայի ռիսկը նվազագույնի հասցնելու համար:
Այնուամենայնիվ, հիշեք, որ կան այլ փոփոխականներ, որոնք կարող են ազդել կոռոզիայի ռիսկի վրա: Օրինակ, ջերմաստիճանը ազդում է չժանգոտվող պողպատի փոսային դիմադրության վրա: Տաք ծովային կլիմայի համար 6 մոլիբդենային գերաուստենիտային կամ 2507 գերդուպլեքս չժանգոտվող պողպատե խողովակը պետք է լրջորեն դիտարկել, քանի որ այս նյութերը գերազանց դիմադրողականություն ունեն տեղայնացված կոռոզիայի և քլորիդային լարվածության ճաքերի նկատմամբ: Ավելի զով կլիմայի համար 316/316L խողովակը կարող է բավարար լինել, հատկապես, եթե հաջող օգտագործման պատմություն է հաստատվել:
Ծովափնյա հարթակների սեփականատերերն ու օպերատորները նույնպես կարող են քայլեր ձեռնարկել խողովակների տեղադրումից հետո կոռոզիայի ռիսկը նվազագույնի հասցնելու համար: Նրանք պետք է խողովակները մաքուր պահեն և պարբերաբար լվացվեն թարմ ջրով՝ փոսային կոռոզիայի ռիսկը նվազեցնելու համար: Նրանք նաև պետք է ունենան սպասարկման տեխնիկներ, որոնք կբացեն խողովակների սեղմակները պլանային ստուգումների ժամանակ՝ ճեղքային կոռոզիայի առկայությունը ստուգելու համար:
Վերը նշված քայլերին հետևելով՝ հարթակների սեփականատերերն ու օպերատորները կարող են նվազեցնել խողովակների կոռոզիայի և դրանց հետ կապված արտահոսքերի ռիսկը ծովային միջավայրերում՝ բարելավելով անվտանգությունն ու արդյունավետությունը, միաժամանակ նվազեցնելով արտադրանքի կորստի կամ փախուստային արտանետումների հավանականությունը։
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
«Նավթային տեխնոլոգիաների հանդեսը» Նավթային ինժեներների ընկերության առաջատար ամսագիրն է, որը տրամադրում է հեղինակավոր համառոտագրեր և հոդվածներ հետախուզման և արդյունահանման տեխնոլոգիաների առաջընթացի, նավթի և գազի արդյունաբերության հարցերի, ինչպես նաև SPE-ի և դրա անդամների մասին նորությունների վերաբերյալ: