Meskipun pipa baja tahan karat memiliki ketahanan korosi bawaan, pipa baja tahan karat yang dipasang di lingkungan laut mengalami berbagai jenis korosi selama masa pakainya. Korosi ini dapat menyebabkan emisi yang tidak terkontrol, kehilangan produk, dan potensi risiko. Pemilik dan operator platform lepas pantai dapat mengurangi risiko korosi dengan menentukan material pipa yang lebih kuat yang memberikan ketahanan korosi yang lebih baik. Setelah itu, mereka harus tetap waspada saat memeriksa saluran injeksi kimia, hidrolik dan impuls, serta instrumentasi proses dan peralatan penginderaan untuk memastikan korosi tidak mengancam integritas perpipaan yang terpasang dan membahayakan keselamatan.
Korosi lokal dapat ditemukan pada banyak anjungan, kapal, dan perpipaan di instalasi lepas pantai. Korosi ini dapat berupa korosi lubang atau korosi celah, yang keduanya dapat mengikis dinding pipa dan menyebabkan kebocoran cairan.
Risiko korosi lebih besar ketika suhu operasi aplikasi meningkat. Panas dapat mempercepat kerusakan lapisan oksida pasif pelindung luar tabung, sehingga memicu pembentukan korosi pitting.
Sayangnya, korosi lubang dan korosi celah yang terlokalisasi sulit dideteksi, sehingga jenis korosi ini lebih sulit untuk diidentifikasi, diprediksi, dan dirancang. Mengingat risiko ini, pemilik platform, operator, dan pihak yang ditunjuk harus berhati-hati saat memilih material perpipaan terbaik untuk aplikasi mereka. Pemilihan material adalah garis pertahanan pertama mereka terhadap korosi, jadi memilih yang tepat sangat penting. Untungnya, mereka dapat memilih menggunakan ukuran ketahanan korosi lokal yang sangat sederhana namun sangat efektif, yaitu Angka Ekuivalen Ketahanan Lubang (PREN). Semakin tinggi nilai PREN suatu logam, semakin tinggi ketahanannya terhadap korosi lokal.
Artikel ini akan mengulas cara mengidentifikasi korosi lubang dan korosi celah serta cara mengoptimalkan pemilihan material pipa untuk aplikasi minyak dan gas lepas pantai berdasarkan nilai PREN material tersebut.
Korosi lokal terjadi di area kecil dibandingkan dengan korosi umum, yang lebih seragam pada permukaan logam. Korosi lubang dan korosi celah mulai terbentuk pada pipa baja tahan karat 316 ketika lapisan oksida pasif kaya kromium di bagian luar logam pecah karena terpapar cairan korosif, termasuk air garam. Lingkungan laut lepas pantai dan darat yang kaya klorida, serta suhu tinggi dan bahkan kontaminasi permukaan pipa, meningkatkan potensi degradasi lapisan pasivasi ini.
Korosi pitting terjadi ketika lapisan pasivasi pada suatu bagian pipa hancur, membentuk rongga kecil atau lubang pada permukaan pipa. Lubang-lubang tersebut cenderung membesar karena reaksi elektrokimia terjadi, menyebabkan besi dalam logam larut ke dalam larutan di dasar lubang. Besi yang terlarut kemudian akan berdifusi ke arah atas lubang dan teroksidasi membentuk oksida besi atau karat. Saat lubang semakin dalam, reaksi elektrokimia semakin cepat, korosi semakin intensif, dan dapat menyebabkan perforasi dinding pipa dan menyebabkan kebocoran.
Pipa lebih rentan terhadap korosi lubang ketika permukaan luarnya terkontaminasi (Gambar 1). Misalnya, kontaminasi dari operasi pengelasan dan penggerindaan dapat merusak lapisan oksida pasif pada pipa, sehingga membentuk dan mempercepat korosi lubang. Hal yang sama berlaku untuk sekadar menangani kontaminasi dari pipa. Selain itu, saat tetesan air garam menguap, kristal garam basah yang terbentuk pada pipa melakukan hal yang sama untuk melindungi lapisan oksida dan dapat menyebabkan korosi lubang. Untuk mencegah jenis kontaminasi ini, jaga kebersihan pipa Anda dengan membilasnya secara teratur dengan air bersih.
Gambar 1 – Pipa baja tahan karat 316/316L yang terkontaminasi asam, air garam, dan endapan lainnya sangat rentan terhadap korosi pitting.
Korosi celah. Dalam kebanyakan kasus, korosi lubang dapat dengan mudah diidentifikasi oleh operator. Namun, korosi celah tidak mudah dideteksi dan menimbulkan risiko yang lebih besar bagi operator dan personel. Biasanya terjadi pada pipa yang memiliki ruang sempit di antara material di sekitarnya, seperti pipa yang ditahan di tempatnya dengan klem atau pipa yang dipasang rapat berdampingan. Ketika air garam meresap ke dalam celah, larutan ferri klorida (FeCl3) yang diasamkan dan bersifat agresif secara kimiawi terbentuk di area tersebut seiring waktu dan menyebabkan korosi celah yang dipercepat (Gambar 2). Karena celah itu sendiri meningkatkan risiko korosi, korosi celah dapat terjadi pada suhu yang jauh lebih rendah daripada korosi lubang.
Gambar 2 – Korosi celah dapat berkembang antara pipa dan penyangga pipa (atas) dan ketika pipa dipasang dekat dengan permukaan lain (bawah) karena pembentukan larutan ferri klorida yang diasamkan dan bersifat agresif secara kimiawi di dalam celah.
Korosi celah biasanya menyerupai korosi lubang terlebih dahulu di celah yang terbentuk antara bagian pipa dan klem penyangga pipa. Namun, karena peningkatan konsentrasi Fe++ dalam fluida di dalam retakan, kawah awal menjadi semakin besar hingga menutupi seluruh retakan. Pada akhirnya, korosi celah dapat melubangi pipa.
Retakan yang sempit merupakan risiko korosi terbesar. Oleh karena itu, klem pipa yang melingkari sebagian besar keliling pipa cenderung menimbulkan risiko yang lebih besar daripada klem terbuka, yang meminimalkan permukaan kontak antara pipa dan klem. Teknisi perawatan dapat membantu mengurangi kemungkinan korosi celah yang menyebabkan kerusakan atau kegagalan dengan secara teratur membuka klem dan memeriksa permukaan pipa untuk melihat adanya korosi.
Korosi lubang dan korosi celah dapat dicegah dengan memilih paduan logam yang tepat untuk aplikasinya. Pihak yang menentukan spesifikasi harus melakukan uji tuntas untuk memilih material perpipaan yang optimal guna meminimalkan risiko korosi berdasarkan lingkungan operasi, kondisi proses, dan variabel lainnya.
Untuk membantu penentu spesifikasi mengoptimalkan pemilihan material, mereka dapat membandingkan nilai PREN logam untuk menentukan ketahanannya terhadap korosi lokal. PREN dapat dihitung dari komposisi kimia paduan, termasuk kandungan kromium (Cr), molibdenum (Mo), dan nitrogen (N), sebagai berikut:
PREN meningkat seiring dengan kandungan unsur tahan korosi kromium, molibdenum, dan nitrogen dalam paduan. Hubungan PREN didasarkan pada suhu pitting kritis (CPT) – suhu terendah di mana korosi pitting diamati – untuk berbagai baja tahan karat dalam kaitannya dengan komposisi kimia. Pada dasarnya, PREN berbanding lurus dengan CPT. Oleh karena itu, nilai PREN yang lebih tinggi menunjukkan ketahanan pitting yang lebih tinggi. Peningkatan kecil pada PREN hanya setara dengan peningkatan kecil pada CPT dibandingkan dengan paduan, sedangkan peningkatan besar pada PREN menunjukkan peningkatan kinerja yang signifikan hingga CPT yang jauh lebih tinggi.
Tabel 1 membandingkan nilai PREN dari berbagai paduan yang umum digunakan dalam aplikasi minyak dan gas lepas pantai. Tabel ini menunjukkan bagaimana spesifikasi dapat secara signifikan meningkatkan ketahanan korosi dengan memilih paduan pipa dengan mutu yang lebih tinggi. PREN hanya meningkat sedikit ketika beralih dari baja tahan karat 316 ke 317. Untuk peningkatan kinerja yang signifikan, baja tahan karat super austenitik 6 Mo atau baja tahan karat super dupleks 2507 idealnya digunakan.
Konsentrasi nikel (Ni) yang lebih tinggi dalam baja tahan karat juga meningkatkan ketahanan korosi. Namun, kandungan nikel dalam baja tahan karat bukanlah bagian dari persamaan PREN. Bagaimanapun, seringkali bermanfaat untuk menentukan baja tahan karat dengan konsentrasi nikel yang lebih tinggi, karena unsur ini membantu mere-pasivasi permukaan yang menunjukkan tanda-tanda korosi lokal. Nikel menstabilkan austenit dan mencegah pembentukan martensit saat membengkokkan atau menarik dingin pipa keras 1/8 inci. Martensit adalah fase kristal yang tidak diinginkan dalam logam yang mengurangi ketahanan baja tahan karat terhadap korosi lokal serta retak tegangan yang disebabkan oleh klorida. Kandungan nikel yang lebih tinggi, setidaknya 12% dalam 316/316L, juga diinginkan untuk aplikasi yang melibatkan hidrogen gas bertekanan tinggi. Konsentrasi nikel minimum yang dibutuhkan untuk baja tahan karat 316/316L dalam spesifikasi standar ASTM adalah 10%.
Korosi lokal dapat terjadi di mana saja pada pipa yang digunakan di lingkungan laut. Namun, korosi pitting lebih mungkin terjadi di area yang sudah terkontaminasi, sedangkan korosi celah lebih mungkin terjadi di area dengan celah sempit antara pipa dan perangkat pemasangan. Dengan menggunakan PREN sebagai dasar, penentu spesifikasi dapat memilih paduan pipa terbaik untuk meminimalkan risiko segala jenis korosi lokal.
Namun, perlu diingat bahwa ada variabel lain yang dapat memengaruhi risiko korosi. Misalnya, suhu memengaruhi ketahanan korosi lubang pada baja tahan karat. Untuk iklim laut yang panas, pipa baja tahan karat super austenitik molibdenum 6 atau super dupleks 2507 harus dipertimbangkan secara serius karena material ini memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap korosi lokal dan retak tegangan klorida. Untuk iklim yang lebih dingin, pipa 316/316L mungkin sudah cukup, terutama jika riwayat penggunaan yang sukses telah terbukti.
Pemilik dan operator platform lepas pantai juga dapat mengambil langkah-langkah untuk meminimalkan risiko korosi setelah pipa dipasang. Mereka harus menjaga kebersihan pipa dan membilasnya dengan air tawar secara teratur untuk mengurangi risiko korosi lubang. Mereka juga harus meminta teknisi perawatan untuk membuka klem pipa selama inspeksi rutin untuk mencari keberadaan korosi celah.
Dengan mengikuti langkah-langkah yang diuraikan di atas, pemilik dan operator platform dapat mengurangi risiko korosi pipa dan kebocoran terkait di lingkungan laut, meningkatkan keselamatan dan efisiensi, sekaligus mengurangi kemungkinan kehilangan produk atau pelepasan emisi yang tidak terkontrol.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Journal of Petroleum Technology adalah majalah unggulan dari Society of Petroleum Engineers, yang menyediakan ringkasan dan artikel otoritatif tentang kemajuan dalam teknologi eksplorasi dan produksi, isu-isu industri minyak dan gas, serta berita tentang SPE dan anggotanya.