Þrátt fyrir eðlislæga tæringarþol ryðfríu stálröra eru ryðfríu stálrör sem eru sett upp í sjávarumhverfi háð ýmsum tegundum tæringar á væntanlegum endingartíma þeirra.Þessi tæring getur leitt til flóttalegrar losunar, vörutaps og hugsanlegrar áhættu.Eigendur og rekstraraðilar útipalla geta dregið úr hættu á tæringu með því að tilgreina sterkari pípuefni sem veita betri tæringarþol.Eftir það verða þeir að vera vakandi þegar þeir skoða efnasprautulínur, vökva- og straumlínur og vinnslutæki og tækjabúnað til að tryggja að tæring ógni ekki heilleika uppsettra leiðslna eða skerði öryggi.
Staðbundna tæringu er að finna á mörgum pöllum, skipum, skipum og úthafsleiðslum.Þessi tæring getur verið í formi gryfju- eða sprungutæringar, sem hvort tveggja getur rofið pípuvegginn og valdið því að vökvi losnar.
Hætta á tæringu eykst eftir því sem vinnsluhitastig forritsins eykst.Hiti getur flýtt fyrir niðurbroti á hlífðar ytri óvirku oxíðfilmu rörsins og stuðlar þar með að hola.
Því miður er erfitt að greina staðbundna gryfju- og sprungatæringu, sem gerir það erfitt að bera kennsl á, spá fyrir um og hanna þessar tegundir tæringar.Í ljósi þessarar áhættu verða eigendur palla, rekstraraðilar og hönnunaraðilar að gæta varúðar við að velja besta leiðsluefnið fyrir notkun þeirra.Efnisval er fyrsta varnarlínan þeirra gegn tæringu, svo það er mjög mikilvægt að það sé rétt.Sem betur fer geta þeir valið mjög einfaldan en mjög áhrifaríkan mælikvarða á staðbundið tæringarþol, Pitting Resistance Equivalent Number (PREN).Því hærra sem PREN gildi málms er, því hærra viðnám hans gegn staðbundinni tæringu.
Þessi grein mun skoða hvernig á að bera kennsl á gryfju- og sprungutæringu, sem og hvernig á að hámarka val á slönguefni fyrir olíu- og gasnotkun á hafi úti á grundvelli PREN gildi efnisins.
Staðbundin tæring á sér stað á litlum svæðum samanborið við almenna tæringu, sem er jafnari yfir málmyfirborðinu.Hola- og sprungutæring byrjar að myndast á 316 ryðfríu stáli slöngum þegar ytri krómríka óvirka oxíðfilman á málminum brotnar niður vegna útsetningar fyrir ætandi vökva, þar á meðal saltvatni.Sjávarumhverfi sem er ríkt af klóríðum, svo og hátt hitastig og jafnvel mengun á yfirborði slöngunnar, eykur líkurnar á niðurbroti þessarar aðgerðarfilmu.
Pitting Pitting tæring á sér stað þegar passivation filman á hluta pípunnar brotnar niður og myndar lítil holrúm eða holur á yfirborði pípunnar.Líklegt er að slíkar gryfjur stækki eftir því sem rafefnafræðileg viðbrögð halda áfram, þar af leiðandi leysist járnið í málminum upp í lausn neðst í holunni.Uppleysta járnið mun síðan dreifast ofan í gröfina og oxast til að mynda járnoxíð eða ryð.Þegar holan dýpkar hraðar rafefnafræðileg viðbrögð, tæring eykst sem getur leitt til götunar á rörveggnum og leitt til leka.
Slöngur eru næmari fyrir gryfju ef ytra yfirborð þeirra er mengað (Mynd 1).Til dæmis geta mengunarefni frá suðu- og mölunaraðgerðum skemmt passivation oxíðlag pípunnar og þar með myndað og hraðað gryfju.Sama á við um að takast einfaldlega á við mengun frá lögnum.Þar að auki, þegar saltdroparnir gufa upp, vernda blautu saltkristallarnir sem myndast á pípunum oxíðlagið og geta leitt til gryfju.Til að koma í veg fyrir þessa tegund af mengun skaltu halda rörunum þínum hreinum með því að skola þær reglulega með fersku vatni.
Mynd 1. 316/316L ryðfrítt stálrör sem er mengað af sýru, saltvatni og öðrum útfellingum er mjög viðkvæmt fyrir gryfju.
sprungu tæringu.Í flestum tilfellum getur rekstraraðilinn auðveldlega greint hola.Hins vegar er ekki auðvelt að greina tæringu á sprungum og hefur í för með sér meiri hættu fyrir rekstraraðila og starfsfólk.Þetta gerist venjulega á rörum sem hafa þröngt bil á milli nærliggjandi efna, eins og rör sem haldið er á sínum stað með klemmum eða rörum sem eru þétt pakkaðar við hliðina á hvort öðru.Þegar saltvatnið seytlar inn í sprunguna myndast með tímanum efnafræðilega árásargjarn sýrð járnklóríðlausn (FeCl3) á þessu svæði sem veldur því að sprungutæring hraðar (Mynd 2).Þar sem sprungan sjálf eykur hættuna á tæringu getur sprungutæring orðið við miklu lægra hitastig en hola.
Mynd 2 – Sprungutæring getur myndast á milli pípunnar og pípunnar (efst) og þegar pípan er sett upp nálægt öðrum flötum (neðst) vegna myndun efnafræðilega árásargjarnrar sýrðrar lausnar af járnklóríði í bilinu.
Sprungutæring líkir venjulega eftir gryfju fyrst í bilinu sem myndast á milli pípuhlutans og pípustuðningskragans.Hins vegar, vegna aukins styrks Fe++ í vökvanum inni í brotinu, verður upphafstrektin stærri og stærri þar til hún nær yfir allt brotið.Á endanum getur riftæring leitt til götunar á pípunni.
Þéttar sprungur tákna mesta hættuna á tæringu.Þess vegna hafa pípuklemmur sem umlykja stærri hluta af ummáli pípunnar tilhneigingu til að vera áhættusamari en opnar klemmur, sem lágmarka snertiflötinn milli pípu og klemmu.Þjónustutæknimenn geta hjálpað til við að draga úr líkum á tæringarskemmdum eða bilun í sprungum með því að opna klemmur reglulega og athuga yfirborð rörsins með tilliti til tæringar.
Hægt er að koma í veg fyrir hola og tæringu á rifum með því að velja rétta málmblönduna fyrir notkunina.Forskriftaraðilar verða að sýna áreiðanleikakönnun við að velja ákjósanlegasta leiðsluefnið til að lágmarka hættuna á tæringu, allt eftir vinnsluumhverfi, ferlisaðstæðum og öðrum breytum.
Til að hjálpa tiltökum að hámarka efnisval geta þeir borið saman PREN gildi málma til að ákvarða viðnám þeirra gegn staðbundinni tæringu.PREN er hægt að reikna út frá efnafræði málmblöndunnar, þar með talið króm (Cr), mólýbden (Mo) og köfnunarefni (N) innihald, sem hér segir:
PREN eykst með innihaldi tæringarþolinna þátta króms, mólýbdens og köfnunarefnis í málmblöndunni.PREN hlutfallið er byggt á mikilvægu gryfjuhitastigi (CPT) – lægsta hitastig þar sem hola á sér stað – fyrir ýmis ryðfrítt stál eftir efnasamsetningu.Í meginatriðum er PREN í réttu hlutfalli við CPT.Því hærra PREN gildi gefa til kynna hærri holuþol.Lítil hækkun á PREN jafngildir aðeins lítilli aukningu á CPT samanborið við málmblönduna, á meðan mikil aukning á PREN gefur til kynna marktæka framför í frammistöðu umfram marktækt hærri CPT.
Tafla 1 ber saman PREN gildi fyrir ýmsar málmblöndur sem almennt eru notaðar í olíu- og gasiðnaði á hafi úti.Það sýnir hvernig forskrift getur bætt tæringarþol til muna með því að velja hágæða pípublendi.PREN hækkar lítillega úr 316 SS í 317 SS.Super Austenitic 6 Mo SS eða Super Duplex 2507 SS eru tilvalin fyrir verulega aukningu á frammistöðu.
Hærri nikkel (Ni) styrkur í ryðfríu stáli eykur einnig tæringarþol.Hins vegar er nikkelinnihald ryðfríu stáli ekki hluti af PREN jöfnunni.Hvað sem því líður er oft hagkvæmt að velja ryðfrítt stál með hærra nikkelinnihaldi, þar sem þessi þáttur hjálpar til við að endurvirkja yfirborð sem sýna merki um staðbundna tæringu.Nikkel gefur austenít stöðugleika og kemur í veg fyrir myndun martensíts þegar beygt er eða kalt dráttur 1/8 stíf pípa.Martensít er óæskilegur kristallaður fasi í málmum sem dregur úr viðnám ryðfríu stáli gegn staðbundinni tæringu sem og klóríðvöldum álagssprungum.Hærra nikkelinnihald að minnsta kosti 12% í 316/316L stáli er einnig æskilegt fyrir háþrýstingsvetnisgasnotkun.Lágmarksstyrkur nikkels sem krafist er fyrir ASTM 316/316L ryðfríu stáli er 10%.
Staðbundin tæring getur átt sér stað hvar sem er á rörum sem notuð eru í sjávarumhverfi.Hins vegar er líklegra að hola eigi sér stað á svæðum sem þegar eru menguð, en sprungutæring er líklegri til að eiga sér stað á svæðum með þröngt bil á milli rörs og uppsetningarbúnaðar.Með því að nota PREN sem grundvöll getur umboðsmaðurinn valið bestu rörblönduna til að lágmarka hættuna á hvers kyns staðbundinni tæringu.
Hafðu þó í huga að það eru aðrar breytur sem geta haft áhrif á tæringarhættu.Til dæmis hefur hitastig áhrif á viðnám ryðfríu stáli gegn gryfju.Fyrir heitt sjávarloftslag ætti að íhuga alvarlega ofur austenítískt 6 mólýbden stál eða ofur duplex 2507 ryðfrítt stálrör þar sem þessi efni hafa framúrskarandi viðnám gegn staðbundinni tæringu og klóríðsprungum.Fyrir kaldara loftslag getur 316/316L pípa verið nóg, sérstaklega ef það er saga um árangursríka notkun.
Eigendur og rekstraraðilar útipalla geta einnig gert ráðstafanir til að lágmarka hættu á tæringu eftir að slöngur hafa verið settar upp.Þeir ættu að halda rörunum hreinum og skola reglulega með fersku vatni til að draga úr hættu á gryfju.Þeir ættu einnig að láta viðhaldstæknimenn opna pípuklemma við reglubundnar skoðanir til að athuga hvort sprungur séu tærðar.
Með því að fylgja skrefunum hér að ofan geta eigendur og rekstraraðilar palla dregið úr hættu á tæringu rörs og tengdum leka í sjávarumhverfi, bætt öryggi og skilvirkni og dregið úr líkum á vörutapi eða losun á flótta.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
The Journal of Petroleum Technology er leiðandi tímarit Félags olíuverkfræðinga, með viðurkenndum samantektum og greinum um framfarir í uppstreymistækni, málefni olíu- og gasiðnaðar og fréttir um SPE og meðlimi þess.