Meskipun pipa baja tahan karat memiliki ketahanan korosi yang melekat, pipa baja tahan karat yang dipasang di lingkungan laut mengalami berbagai jenis korosi selama masa pakainya. Korosi ini dapat menyebabkan emisi buron, kehilangan produk, dan risiko potensial. Pemilik dan operator anjungan lepas pantai dapat mengurangi risiko korosi dengan menentukan bahan pipa yang lebih kuat yang memberikan ketahanan korosi yang lebih baik. Setelah itu, mereka harus tetap waspada saat memeriksa injeksi kimia, jalur hidrolik dan impuls, serta instrumentasi proses dan peralatan penginderaan untuk memastikan korosi tidak mengancam integritas perpipaan yang terpasang dan mengorbankan keselamatan.
Korosi lokal dapat ditemukan di banyak anjungan, kapal, perahu, dan perpipaan pada instalasi lepas pantai. Korosi ini dapat berupa korosi lubang atau celah, yang keduanya dapat mengikis dinding pipa dan menyebabkan keluarnya cairan.
Risiko korosi meningkat ketika suhu pengoperasian aplikasi meningkat. Panas dapat mempercepat kerusakan lapisan oksida pasif pelindung luar tabung, sehingga mendorong terbentuknya korosi pitting.
Sayangnya, korosi lubang dan celah yang terlokalisasi sulit dideteksi, sehingga jenis korosi ini semakin sulit diidentifikasi, diprediksi, dan dirancang. Mengingat risiko ini, pemilik platform, operator, dan yang ditunjuk harus berhati-hati saat memilih material perpipaan terbaik untuk aplikasi mereka. Pemilihan material adalah garis pertahanan pertama mereka terhadap korosi, jadi memilihnya dengan benar adalah hal yang penting. Untungnya, mereka dapat memilih menggunakan ukuran ketahanan korosi lokal yang sangat sederhana tetapi sangat efektif, Pitting Resistance Equivalent Number (PREN). Semakin tinggi nilai PREN suatu logam, semakin tinggi ketahanannya terhadap korosi lokal.
Artikel ini akan mengulas cara mengidentifikasi korosi lubang dan celah serta cara mengoptimalkan pemilihan material pipa untuk aplikasi minyak dan gas lepas pantai berdasarkan nilai PREN material.
Korosi lokal terjadi pada area kecil dibandingkan dengan korosi umum, yang lebih seragam pada permukaan logam. Korosi lubang dan celah mulai terbentuk pada pipa baja tahan karat 316 ketika lapisan oksida pasif luar logam yang kaya kromium pecah akibat paparan cairan korosif, termasuk air garam. Lingkungan laut lepas pantai dan daratan yang kaya klorida, serta suhu tinggi dan bahkan kontaminasi permukaan pipa, meningkatkan potensi degradasi lapisan pasivasi ini.
Korosi sumuran terjadi saat lapisan pasivasi pada pipa hancur, membentuk rongga atau lubang kecil di permukaan pipa. Lubang seperti itu cenderung membesar saat reaksi elektrokimia berlangsung, menyebabkan zat besi dalam logam larut ke dalam larutan di dasar lubang. Besi terlarut kemudian akan berdifusi ke atas lubang dan teroksidasi membentuk oksida besi atau karat. Saat lubang semakin dalam, reaksi elektrokimia bertambah cepat, korosi meningkat, dan dapat menyebabkan perforasi dinding pipa serta kebocoran.
Pipa lebih rentan terhadap korosi pitting jika permukaan luarnya terkontaminasi (Gambar 1). Misalnya, kontaminasi dari operasi pengelasan dan penggilingan dapat merusak lapisan oksida pasif pada pipa, sehingga membentuk dan mempercepat korosi pitting. Hal yang sama berlaku untuk 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 pitting. Untuk mencegah jenis kontaminasi ini, jaga kebersihan pipa dengan membilasnya secara teratur dengan air tawar.
Gambar 1 – Pipa baja tahan karat 316/316L yang terkontaminasi asam, air garam, dan endapan lainnya sangat rentan terhadap korosi.
korosi celah. Dalam kebanyakan kasus, korosi lubang dapat diidentifikasi dengan mudah oleh operator. Namun, korosi celah tidak mudah dideteksi dan menimbulkan risiko yang lebih besar bagi operator dan personel. Korosi ini biasanya terjadi pada pipa yang memiliki celah yang rapat di antara material di sekitarnya, seperti pipa yang ditahan dengan klip atau pipa yang dipasang rapat berdampingan. Ketika air garam merembes ke dalam celah, larutan besi klorida (FeCl3) yang diasamkan dan agresif secara kimia terbentuk di area tersebut seiring waktu dan menyebabkan korosi celah yang lebih cepat (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 terjadi antara pipa dan penyangga pipa (atas) dan saat pipa dipasang dekat dengan permukaan lain (bawah) akibat terbentuknya larutan besi klorida asam yang bersifat agresif secara kimia di celah tersebut.
Korosi celah biasanya menyerupai korosi sumuran, pertama-tama pada celah yang terbentuk antara sepotong pipa dan klip penopang pipa. Akan tetapi, akibat meningkatnya konsentrasi Fe++ pada cairan di dalam rekahan, kawah awal menjadi semakin besar hingga menutupi seluruh rekahan. Akhirnya, korosi celah dapat melubangi pipa.
Retakan yang rapat merupakan tempat yang paling berisiko terjadinya korosi. Oleh karena itu, klem pipa yang melilit sebagian besar keliling pipa cenderung menghadirkan risiko lebih besar daripada klem terbuka, yang meminimalkan permukaan kontak antara pipa dan klem. Teknisi pemeliharaan dapat membantu mengurangi kemungkinan korosi celah yang menyebabkan kerusakan atau kegagalan dengan membuka klem secara berkala dan memeriksa permukaan pipa untuk melihat apakah ada korosi.
Korosi lubang dan celah dapat dicegah dengan memilih paduan logam yang tepat untuk aplikasinya. Pembuat spesifikasi harus melakukan uji tuntas untuk memilih material perpipaan yang optimal guna meminimalkan risiko korosi berdasarkan lingkungan pengoperasian, 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-unsur tahan korosi kromium, molibdenum, dan nitrogen dalam paduan tersebut. Hubungan PREN didasarkan pada suhu kritis korosi lubang (CPT) – suhu terendah di mana korosi lubang diamati – untuk berbagai baja tahan karat dalam kaitannya dengan komposisi kimia. Pada dasarnya, PREN sebanding dengan CPT. Oleh karena itu, nilai PREN yang lebih tinggi menunjukkan ketahanan lubang yang lebih tinggi. Peningkatan kecil dalam PREN hanya setara dengan peningkatan kecil dalam CPT dibandingkan dengan paduan, sedangkan peningkatan besar dalam PREN menunjukkan peningkatan kinerja yang signifikan ke CPT yang jauh lebih tinggi.
Tabel 1 membandingkan nilai PREN dari berbagai paduan yang umum digunakan dalam aplikasi minyak dan gas lepas pantai. Tabel tersebut memperlihatkan bagaimana spesifikasi dapat meningkatkan ketahanan korosi secara signifikan dengan memilih paduan pipa dengan mutu yang lebih tinggi. PREN hanya meningkat sedikit saat beralih dari baja tahan karat 316 ke 317. Untuk peningkatan kinerja yang signifikan, idealnya digunakan baja tahan karat super austenitik 6 Mo atau baja tahan karat super dupleks 2507.
Konsentrasi nikel (Ni) yang lebih tinggi dalam baja tahan karat juga meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Namun, kandungan nikel dalam baja tahan karat bukan bagian dari persamaan PREN. Bagaimanapun, sering kali bermanfaat untuk menentukan baja tahan karat dengan konsentrasi nikel yang lebih tinggi, karena elemen ini membantu untuk kembali melemaskan permukaan yang menunjukkan tanda-tanda korosi lokal. Nikel menstabilkan austenit dan mencegah pembentukan martensit saat membengkokkan atau menggambar dingin pipa keras 1/8. 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 gas hidrogen bertekanan tinggi. Konsentrasi nikel minimum yang diperlukan 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 sumuran lebih mungkin terjadi di area yang sudah terkontaminasi, sedangkan korosi celah lebih mungkin terjadi di area dengan celah sempit antara pipa dan perangkat keras pemasangan. Dengan menggunakan PREN sebagai dasar, penentu spesifikasi dapat memilih paduan pipa terbaik untuk meminimalkan risiko segala jenis korosi lokal.
Akan tetapi, perlu diingat bahwa ada variabel lain yang dapat memengaruhi risiko korosi. Misalnya, suhu memengaruhi ketahanan terhadap pengelupasan baja tahan karat. Untuk iklim laut yang panas, pipa baja tahan karat super austenitik 6 molibdenum atau baja tahan karat super dupleks 2507 harus dipertimbangkan secara serius karena bahan-bahan ini memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap korosi lokal dan retak tegangan klorida. Untuk iklim yang lebih dingin, pipa 316/316L mungkin memadai, terutama jika riwayat penggunaan yang berhasil telah diketahui.
Pemilik dan operator anjungan lepas pantai juga dapat mengambil langkah-langkah untuk meminimalkan risiko korosi setelah pipa dipasang. Mereka harus menjaga pipa tetap bersih dan membilasnya dengan air bersih secara teratur untuk mengurangi risiko timbulnya korosi. Mereka juga harus meminta teknisi pemeliharaan membuka klem pipa selama pemeriksaan 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 hilangnya produk atau pelepasan emisi yang mudah menguap.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Jurnal Teknologi Perminyakan merupakan majalah utama dari Society of Petroleum Engineers, yang menyediakan laporan singkat dan fitur terpercaya tentang kemajuan dalam teknologi eksplorasi dan produksi, isu-isu industri minyak dan gas, serta berita tentang SPE dan anggotanya.