უჟანგავი ფოლადის მილების კოროზიისადმი მდგრადი თვისებების მიუხედავად, საზღვაო გარემოში დამონტაჟებული უჟანგავი ფოლადის მილები მათი მოსალოდნელი სიცოცხლის განმავლობაში სხვადასხვა სახის კოროზიას განიცდიან. ამ კოროზიამ შეიძლება გამოიწვიოს გაფანტული ემისიები, პროდუქტის დანაკარგი და პოტენციური რისკები. ოფშორული პლატფორმების მფლობელებსა და ოპერატორებს შეუძლიათ შეამცირონ კოროზიის რისკი უფრო ძლიერი მილების მასალების მითითებით, რომლებიც უკეთეს კოროზიისადმი მდგრადობას უზრუნველყოფენ. შემდგომში, მათ სიფრთხილე უნდა გამოიჩინონ ქიმიური ინექციის, ჰიდრავლიკური და იმპულსური ხაზების, ასევე დამუშავების ინსტრუმენტებისა და სენსორული აღჭურვილობის შემოწმებისას, რათა დარწმუნდნენ, რომ კოროზია საფრთხეს არ შეუქმნის დამონტაჟებული მილსადენების მთლიანობას და საფრთხეს არ შეუქმნის უსაფრთხოებას.
ლოკალიზებული კოროზია შეიძლება შეინიშნოს მრავალ პლატფორმაზე, გემზე, გემსა და მილსადენზე ოფშორულ დანადგარებში. ეს კოროზია შეიძლება იყოს ორმოების ან ნაპრალისებრი კოროზიის სახით, რომელთაგან ორივემ შეიძლება დააზიანოს მილის კედელი და გამოიწვიოს სითხის გამოყოფა.
კოროზიის რისკი უფრო მაღალია, როდესაც გამოყენების სამუშაო ტემპერატურა იზრდება. სიცხემ შეიძლება დააჩქაროს მილის დამცავი გარე პასიური ოქსიდური ფენის განადგურება, რითაც ხელს უწყობს ორმოებიანი კოროზიის წარმოქმნას.
სამწუხაროდ, ლოკალიზებული ორმოებისა და ნაპრალისებრი კოროზიის აღმოჩენა შეიძლება რთული იყოს, რაც ამ ტიპის კოროზიის იდენტიფიცირებას, პროგნოზირებასა და დაპროექტებას ართულებს. ამ რისკების გათვალისწინებით, პლატფორმის მფლობელებმა, ოპერატორებმა და დანიშნულმა პირებმა სიფრთხილე უნდა გამოიჩინონ მილსადენის საუკეთესო მასალის შერჩევისას მათი გამოყენებისთვის. მასალის შერჩევა კოროზიისგან მათი დაცვის პირველი ხაზია, ამიტომ მნიშვნელოვანია მისი სწორად შერჩევა. საბედნიეროდ, მათ შეუძლიათ არჩევანის გაკეთება ლოკალიზებული კოროზიის წინააღმდეგობის ძალიან მარტივი, მაგრამ ძალიან ეფექტური საზომის, ორმოებისადმი წინააღმდეგობის ეკვივალენტური რიცხვის (PREN) გამოყენებით. რაც უფრო მაღალია ლითონის PREN მნიშვნელობა, მით უფრო მაღალია მისი წინააღმდეგობა ლოკალიზებული კოროზიის მიმართ.
ეს სტატია განიხილავს, თუ როგორ უნდა ამოიცნოთ ორმოები და ნაპრალოვანი კოროზია და როგორ ოპტიმიზაცია გავუკეთოთ მილების მასალის შერჩევას ნავთობისა და გაზის ოფშორული აპლიკაციებისთვის მასალის PREN მნიშვნელობის მიხედვით.
ლოკალიზებული კოროზია მცირე ფართობებზე ხდება ზოგადი კოროზიისგან განსხვავებით, რომელიც მეტალის ზედაპირზე უფრო ერთგვაროვანია. 316 უჟანგავი ფოლადის მილებზე ღრმულებისა და ნაპრალისებრი კოროზიის წარმოქმნა იწყება მაშინ, როდესაც ლითონის გარე ქრომით მდიდარი პასიური ოქსიდის ფენა სკდება კოროზიული სითხეების, მათ შორის მარილიანი წყლის ზემოქმედების გამო. ქლორიდებით მდიდარი ოფშორული და ხმელეთზე არსებული საზღვაო გარემო, ასევე მაღალი ტემპერატურა და მილის ზედაპირის დაბინძურებაც კი ზრდის ამ პასივაციის ფენის დეგრადაციის პოტენციალს.
ორმოების წარმოქმნა. ორმოების წარმოქმნა ხდება მაშინ, როდესაც მილის გარკვეულ მონაკვეთზე პასივაციის ფენა ნადგურდება, რაც მილის ზედაპირზე მცირე ღრუებს ან ორმოებს წარმოქმნის. ასეთი ორმოები, სავარაუდოდ, გაიზრდება ელექტროქიმიური რეაქციების მიმდინარეობისას, რაც იწვევს ლითონში არსებული რკინის გახსნას ორმოს ძირში არსებულ ხსნარში. შემდეგ გახსნილი რკინა დიფუზირდება ორმოს ზედა ნაწილისკენ და დაჟანგდება რკინის ოქსიდის ანუ ჟანგის წარმოქმნით. ორმოს გაღრმავებასთან ერთად, ელექტროქიმიური რეაქციები აჩქარებს, კოროზია ძლიერდება და შეიძლება გამოიწვიოს მილის კედლის პერფორაცია და გაჟონვა.
მილები უფრო მგრძნობიარეა ორმოებისებრი კოროზიის მიმართ, როდესაც მისი გარე ზედაპირი დაბინძურებულია (სურათი 1). მაგალითად, შედუღების და დაფქვის ოპერაციებით გამოწვეული დაბინძურება შეიძლება დააზიანოს მილის პასივაციური ოქსიდის ფენა, რითაც წარმოიქმნება და აჩქარებს ორმოებისებრი კოროზია. იგივე ეხება მილებიდან დაბინძურების მართვასაც. გარდა ამისა, როდესაც მარილწყლის წვეთები აორთქლდება, მილებზე წარმოქმნილი სველი მარილის კრისტალები იგივეს აკეთებენ ოქსიდის ფენის დასაცავად და შეიძლება გამოიწვიონ ორმოებისებრი კოროზია. ამ ტიპის დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად, შეინარჩუნეთ მილების სისუფთავე მათი რეგულარული სუფთა წყლით გამორეცხვით.
სურათი 1 – მჟავით, მარილწყლით და სხვა ნალექებით დაბინძურებული 316/316L უჟანგავი ფოლადის მილი მაღალმგრძნობიარეა ორმოებისებრი კოროზიის მიმართ.
ნაპრალისებრი კოროზია. უმეტეს შემთხვევაში, ოპერატორს შეუძლია ადვილად ამოიცნოს ორმოები. თუმცა, ნაპრალისებრი კოროზიის აღმოჩენა ადვილი არ არის და უფრო დიდ რისკს წარმოადგენს ოპერატორებისა და პერსონალისთვის. ის ჩვეულებრივ გვხვდება მილებში, რომლებსაც მიმდებარე მასალებს შორის მჭიდრო სივრცეები აქვთ, მაგალითად, მილები, რომლებიც ადგილზეა დამჭერებით ან მილები, რომლებიც მჭიდროდ არის დამონტაჟებული გვერდიგვერდ. როდესაც მარილწყალი ნაპრალში ჩადის, დროთა განმავლობაში ამ ადგილას წარმოიქმნება ქიმიურად აგრესიული მჟავიანი რკინის ქლორიდის (FeCl3) ხსნარი, რომელიც იწვევს ნაპრალისებრი კოროზიის დაჩქარებას (სურათი 2). რადგან თავად ნაპრალებიც ზრდის კოროზიის რისკს, ნაპრალისებრი კოროზია შეიძლება მოხდეს ორმოერეულად კოროზიაზე გაცილებით დაბალ ტემპერატურაზე.
სურათი 2 - ნაპრალში ქიმიურად აგრესიული დამჟავებული რკინის ქლორიდის ხსნარის წარმოქმნის გამო, შესაძლოა განვითარდეს ნაპრალის კოროზია მილსა და მილის საყრდენს შორის (ზედა) და როდესაც მილი დამონტაჟებულია სხვა ზედაპირებთან ახლოს (ქვედა).
ნაპრალისებრი კოროზია, როგორც წესი, მილის გარკვეულ ნაწილსა და მილის საყრდენ კლიპს შორის წარმოქმნილ ნაპრალში წარმოქმნილ ორმოებიან კოროზიას ბაძავს. თუმცა, ნაპრალში სითხეში Fe++ კონცენტრაციის ზრდის გამო, საწყისი კრატერი სულ უფრო და უფრო დიდი ხდება მანამ, სანამ მთელ ნაპრალს არ დაფარავს. საბოლოო ჯამში, ნაპრალისებრმა კოროზიამ შეიძლება მილის პერფორაცია გამოიწვიოს.
მჭიდრო ბზარები კოროზიის ყველაზე დიდ რისკს წარმოადგენს. ამიტომ, მილის დამჭერები, რომლებიც მილის გარშემოწერილობის უმეტეს ნაწილს შემოუვლის, უფრო დიდ რისკს წარმოადგენენ, ვიდრე ღია დამჭერები, რომლებიც მინიმუმამდე ამცირებენ მილსა და დამჭერს შორის შეხების ზედაპირს. ტექნიკური მომსახურების ტექნიკოსებს შეუძლიათ შეამცირონ ნაპრალისებრი კოროზიის მიერ დაზიანების ან გაუმართაობის ალბათობა დამჭერების რეგულარული გახსნით და მილის ზედაპირის კოროზიაზე შემოწმებით.
ორმოებისა და ნაპრალისებრი კოროზიის თავიდან აცილება საუკეთესოდ შესაძლებელია გამოყენებისთვის სწორი ლითონის შენადნობის არჩევით. სპეციფიკაციების შემმუშავებლებმა სათანადო გულმოდგინება უნდა გამოიჩინონ მილსადენის ოპტიმალური მასალის შესარჩევად, რათა მინიმუმამდე დაიყვანონ კოროზიის რისკი საოპერაციო გარემოს, პროცესის პირობებისა და სხვა ცვლადების გათვალისწინებით.
სპეციფიკატორების დასახმარებლად მასალის შერჩევის ოპტიმიზაციაში, მათ შეუძლიათ შეადარონ ლითონების PREN მნიშვნელობები, რათა განსაზღვრონ მათი წინააღმდეგობა ლოკალიზებული კოროზიის მიმართ. PREN შეიძლება გამოითვალოს შენადნობის ქიმიური შემადგენლობიდან, მათ შორის ქრომის (Cr), მოლიბდენის (Mo) და აზოტის (N) შემცველობიდან, შემდეგნაირად:
PREN იზრდება შენადნობში კოროზიისადმი მდგრადი ელემენტების ქრომის, მოლიბდენის და აზოტის შემცველობასთან ერთად. PREN-ის დამოკიდებულება ეფუძნება კრიტიკულ ორმოების ტემპერატურას (CPT) - ყველაზე დაბალ ტემპერატურას, რომელზეც ორმოების კოროზია შეინიშნება - სხვადასხვა უჟანგავი ფოლადების ქიმიური შემადგენლობის მიმართ. არსებითად, PREN პროპორციულია CPT-ის. ამიტომ, PREN-ის უფრო მაღალი მნიშვნელობები მიუთითებს ორმოებისადმი უფრო მაღალ წინააღმდეგობაზე. PREN-ის მცირე ზრდა მხოლოდ CPT-ის მცირე ზრდის ეკვივალენტურია შენადნობთან შედარებით, მაშინ როდესაც PREN-ის დიდი ზრდა მიუთითებს მუშაობის მნიშვნელოვან გაუმჯობესებაზე მნიშვნელოვნად მაღალ CPT-მდე.
ცხრილი 1 ადარებს სხვადასხვა შენადნობების PREN მნიშვნელობებს, რომლებიც ხშირად გამოიყენება ნავთობისა და გაზის ოფშორულ გამოყენებაში. ის აჩვენებს, თუ როგორ შეუძლია სპეციფიკაციას მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს კოროზიისადმი მდგრადობა უფრო მაღალი კლასის მილის შენადნობის არჩევით. PREN მხოლოდ ოდნავ იზრდება 316-დან 317 უჟანგავ ფოლადზე გადასვლისას. მუშაობის მნიშვნელოვანი გაუმჯობესებისთვის იდეალურად გამოიყენება 6 Mo სუპერ აუსტენიტური უჟანგავი ფოლადი ან 2507 სუპერ დუპლექსური უჟანგავი ფოლადი.
უჟანგავ ფოლადში ნიკელის (Ni) მაღალი კონცენტრაცია ასევე ზრდის კოროზიისადმი მდგრადობას. თუმცა, უჟანგავი ფოლადის ნიკელის შემცველობა არ შედის PREN განტოლების შემადგენლობაში. ნებისმიერ შემთხვევაში, ხშირად სასარგებლოა ნიკელის მაღალი კონცენტრაციის მქონე უჟანგავი ფოლადების მითითება, რადგან ეს ელემენტი ხელს უწყობს ზედაპირების ხელახლა პასივაციას, რომლებიც ლოკალიზებული კოროზიის ნიშნებს ავლენენ. ნიკელი ასტაბილურებს აუსტენიტს და ხელს უშლის მარტენსიტის წარმოქმნას 1/8 მყარი მილის მოხრის ან ცივი დაჭიმვის დროს. მარტენსიტი არის არასასურველი კრისტალური ფაზა ლითონებში, რომელიც ამცირებს უჟანგავი ფოლადის მდგრადობას ლოკალიზებული კოროზიის, ასევე ქლორიდით გამოწვეული სტრესის ბზარების მიმართ. 316/316L-ში ნიკელის მაღალი შემცველობა, მინიმუმ 12%, ასევე სასურველია მაღალი წნევის აირისებრი წყალბადის გამოყენებით აპლიკაციებისთვის. ASTM სტანდარტის სპეციფიკაციაში 316/316L უჟანგავი ფოლადისთვის საჭირო მინიმალური ნიკელის კონცენტრაცია არის 10%.
ლოკალიზებული კოროზია შეიძლება მოხდეს საზღვაო გარემოში გამოყენებულ მილებზე ნებისმიერ ადგილას. თუმცა, ორმოებისებრი კოროზია უფრო მეტად სავარაუდოა უკვე დაბინძურებულ ადგილებში, ხოლო ნაპრალისებრი კოროზია უფრო მეტად სავარაუდოა იმ ადგილებში, სადაც მილსა და სამონტაჟო მასალას შორის ვიწრო ნაპრალია. PREN-ის საფუძველზე, სპეციფიკატორს შეუძლია შეარჩიოს საუკეთესო მილის შენადნობი, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოს ნებისმიერი სახის ლოკალიზებული კოროზიის რისკი.
თუმცა, გაითვალისწინეთ, რომ არსებობს სხვა ცვლადები, რომლებსაც შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ კოროზიის რისკზე. მაგალითად, ტემპერატურა გავლენას ახდენს უჟანგავი ფოლადის ორმოებისადმი მდგრადობაზე. ცხელი საზღვაო კლიმატისთვის, 6 მოლიბდენის სუპერ აუსტენიტური ან 2507 სუპერ დუპლექსის უჟანგავი ფოლადის მილის გამოყენება სერიოზულად უნდა იქნას განხილული, რადგან ამ მასალებს აქვთ შესანიშნავი მდგრადობა ლოკალიზებული კოროზიის და ქლორიდის დაძაბულობის ბზარების მიმართ. უფრო გრილი კლიმატისთვის, 316/316L მილი შეიძლება საკმარისი იყოს, განსაკუთრებით თუ წარმატებული გამოყენების ისტორია დადგენილია.
ოფშორული პლატფორმების მფლობელებსა და ოპერატორებს ასევე შეუძლიათ გადადგან ნაბიჯები მილების დამონტაჟების შემდეგ კოროზიის რისკის მინიმიზაციისთვის. მათ უნდა შეინარჩუნონ მილების სისუფთავე და რეგულარულად გამოირეცხონ სუფთა წყლით, რათა შემცირდეს ორმოებიანი კოროზიის რისკი. ასევე, ტექნიკური მომსახურების ტექნიკოსებმა უნდა გახსნან მილების დამჭერები რუტინული შემოწმების დროს, რათა დაადგინონ ნაპრალისებრი კოროზიის არსებობა.
ზემოთ აღწერილი ნაბიჯების შემდეგ, პლატფორმის მფლობელებსა და ოპერატორებს შეუძლიათ შეამცირონ მილების კოროზიის და მასთან დაკავშირებული გაჟონვის რისკი საზღვაო გარემოში, გააუმჯობესონ უსაფრთხოება და ეფექტურობა, ამავდროულად შეამცირონ პროდუქტის დაკარგვის ან გაფანტული ემისიების გამოყოფის შანსი.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
ნავთობის ტექნოლოგიების ჟურნალი ნავთობის ინჟინრების საზოგადოების ფლაგმანი ჟურნალია, რომელიც გვაწვდის ავტორიტეტულ მოკლე ინფორმაციასა და სტატიებს საძიებო და წარმოების ტექნოლოგიების მიღწევების, ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიის საკითხების და SPE-სა და მისი წევრების შესახებ სიახლეების შესახებ.