უჟანგავი ფოლადის მილების კოროზიისადმი მდგრადი თვისებების მიუხედავად, საზღვაო გარემოში დამონტაჟებული უჟანგავი ფოლადის მილები მათი მოსალოდნელი ექსპლუატაციის ვადის განმავლობაში სხვადასხვა სახის კოროზიის ზემოქმედების ქვეშაა. ამ კოროზიამ შეიძლება გამოიწვიოს უკონტროლო გამონაბოლქვი, პროდუქტის დანაკარგები და პოტენციური რისკები. ოფშორული პლატფორმების მფლობელებსა და ოპერატორებს შეუძლიათ შეამცირონ კოროზიის რისკი, თუ თავიდანვე მიუთითებენ უფრო მყარ მილების მასალებზე კოროზიისადმი უკეთესი მდგრადობისთვის. ამის შემდეგ, ისინი ფხიზლად უნდა იყვნენ ქიმიური ინექციის ხაზების, ჰიდრავლიკური და იმპულსური ხაზების, ასევე ტექნოლოგიური ინსტრუმენტების შემოწმებისას, რათა დარწმუნდნენ, რომ კოროზია საფრთხეს არ უქმნის დამონტაჟებული მილსადენების მთლიანობას ან საფრთხეს არ შეუქმნის უსაფრთხოებას.
ლოკალიზებული კოროზია შეიძლება შეინიშნოს მრავალ პლატფორმაზე, გემზე, გემსა და ოფშორულ მილსადენზე. ეს კოროზია შეიძლება იყოს ორმოების ან ნაპრალისებრი კოროზიის სახით, რომელთაგან ორივემ შეიძლება დააზიანოს მილის კედელი და გამოიწვიოს სითხის გამოყოფა.
კოროზიის რისკი იზრდება გამოყენების სამუშაო ტემპერატურის მატებასთან ერთად. სიცხემ შეიძლება დააჩქაროს მილის დამცავი გარე პასიური ოქსიდური ფენის დეგრადაცია, რითაც ხელს უწყობს ორმოების წარმოქმნას.
სამწუხაროდ, ლოკალიზებული ორმოებისა და ნაპრალისებრი კოროზიის აღმოჩენა რთულია, რაც ართულებს ამ ტიპის კოროზიის იდენტიფიცირებას, პროგნოზირებას და დიზაინს. 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 მისი სწორად შერჩევა ძალიან მნიშვნელოვანია. საბედნიეროდ, მათ შეუძლიათ გამოიყენონ ლოკალიზებული კოროზიის წინააღმდეგობის ძალიან მარტივი, მაგრამ ძალიან ეფექტური საზომი, ორმოებისა და ნაპრალისებრი წინააღმდეგობის ეკვივალენტური რიცხვი (PREN). რაც უფრო მაღალია ლითონის PREN მნიშვნელობა, მით უფრო მაღალია მისი წინააღმდეგობა ლოკალიზებული კოროზიის მიმართ.
ეს სტატია განიხილავს, თუ როგორ ამოვიცნოთ 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 ქრომით მდიდარი გარე პასიური ოქსიდის ფენა იშლება კოროზიული სითხეების, მათ შორის მარილიანი წყლის ზემოქმედებით. ქლორიდებით მდიდარი საზღვაო გარემო, ასევე მაღალი ტემპერატურა და მილის ზედაპირის დაბინძურებაც კი ზრდის ამ პასივაციის ფენის დეგრადაციის ალბათობას.
ორმოების წარმოქმნა ორმოების წარმოქმნა ხდება მაშინ, როდესაც მილის რომელიმე მონაკვეთზე პასივაციის ფენა იშლება და მილის ზედაპირზე მცირე ღრუებს ან ორმოებს წარმოქმნის. ასეთი ორმოები, სავარაუდოდ, გაიზრდება ელექტროქიმიური რეაქციების მიმდინარეობისას, რის შედეგადაც ლითონში არსებული რკინა ორმოს ძირში ხსნარში იხსნება. შემდეგ გახსნილი რკინა დიფუზირდება ორმოს ზედა ნაწილში და იჟანგება რკინის ოქსიდის ანუ ჟანგის წარმოქმნით. ორმოს გაღრმავებასთან ერთად, ელექტროქიმიური რეაქციები აჩქარებს, კოროზია ძლიერდება, რამაც შეიძლება მილის კედლის პერფორაცია და გაჟონვა გამოიწვიოს.
მილები უფრო მგრძნობიარეა ორმოების წარმოქმნის მიმართ, თუ მათი გარე ზედაპირი დაბინძურებულია (სურათი 1). მაგალითად, შედუღების და დაფქვის ოპერაციების შედეგად წარმოქმნილმა დამაბინძურებლებმა შეიძლება დააზიანოს მილის პასივაციის ოქსიდის ფენა, რითაც წარმოიქმნება და აჩქარებს ორმოების წარმოქმნას. იგივე ეხება მილებიდან დაბინძურების მართვასაც. გარდა ამისა, მარილის წვეთების აორთქლებისას, მილებზე წარმოქმნილი სველი მარილის კრისტალები იცავს ოქსიდის ფენას და შეიძლება გამოიწვიოს ორმოების წარმოქმნა. ამ ტიპის დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად, შეინარჩუნეთ მილების სისუფთავე მათი რეგულარული სუფთა წყლით გამორეცხვით.
სურათი 1. მჟავით, მარილიანი ხსნარით და სხვა ნალექებით დაბინძურებული 316/316L უჟანგავი ფოლადის მილი ძლიერ მგრძნობიარეა ორმოების წარმოქმნის მიმართ.
ნაპრალისებრი კოროზია. უმეტეს შემთხვევაში, ოპერატორს ადვილად შეუძლია ღრმულის აღმოჩენა. თუმცა, ღრმულის კოროზიის აღმოჩენა ადვილი არ არის და უფრო დიდ რისკს წარმოადგენს ოპერატორებისა და პერსონალისთვის. ეს ჩვეულებრივ ხდება მილებში, რომლებსაც აქვთ ვიწრო ღრმული მიმდებარე მასალებს შორის, მაგალითად, მილები, რომლებიც დამაგრებულია დამჭერებით ან მილები, რომლებიც მჭიდროდ არის ერთმანეთთან მიმაგრებული. როდესაც მარილწყალი ღრმულის შიგნით ჩადის, დროთა განმავლობაში, ამ ადგილას წარმოიქმნება ქიმიურად აგრესიული მჟავიანი რკინის ქლორიდის ხსნარი (FeCl3), რაც იწვევს ღრმულის დაჩქარებულ კოროზიას (სურ. 2). რადგან ღრმულის კოროზია თავისი ბუნებით ზრდის კოროზიის რისკს, ღრმულისებრი კოროზია შეიძლება მოხდეს გაცილებით დაბალ ტემპერატურაზე, ვიდრე ღრმულის წარმოქმნა.
სურათი 2 – ნაპრალოვანი კოროზია შეიძლება განვითარდეს მილსა და მილის საყრდენს შორის (ზედა) და როდესაც მილი დამონტაჟებულია სხვა ზედაპირებთან ახლოს (ქვედა), ნაპრალში რკინის ქლორიდის ქიმიურად აგრესიული მჟავიანი ხსნარის წარმოქმნის გამო.
ნაპრალისებრი კოროზია, როგორც წესი, თავდაპირველად მილის მონაკვეთსა და მილის საყრდენ საყელოს შორის წარმოქმნილ ნაპრალში ორმოების გაჩენის იმიტაციას ახდენს. თუმცა, ნაპრალის შიგნით სითხეში Fe++-ის კონცენტრაციის ზრდის გამო, საწყისი ძაბრი სულ უფრო და უფრო დიდი ხდება მანამ, სანამ მთელ ნაპრალს არ დაფარავს. საბოლოო ჯამში, ნაპრალისებრმა კოროზიამ შეიძლება მილის პერფორაცია გამოიწვიოს.
კოროზიის ყველაზე დიდ რისკს მკვრივი ბზარები წარმოადგენს. ამიტომ, მილის დამჭერები, რომლებიც მილის გარშემოწერილობის დიდ ნაწილს აკრავს გარს, უფრო სარისკოა, ვიდრე ღია დამჭერები, რომლებიც მინიმუმამდე ამცირებენ მილსა და დამჭერს შორის შეხების ზედაპირს. სერვის ტექნიკოსებს შეუძლიათ შეამცირონ ნაპრალის კოროზიის შედეგად დაზიანების ან გაუმართაობის ალბათობა შესაკრავების რეგულარული გახსნით და მილის ზედაპირების კოროზიაზე შემოწმებით.
ღრმულისა და ნაპრალისებრი კოროზიის თავიდან აცილება შესაძლებელია კონკრეტული გამოყენებისთვის სწორი ლითონის შენადნობის არჩევით. სპეციფიკაციების შემმუშავებლებმა სათანადო ყურადღება უნდა გამოიჩინონ მილსადენის ოპტიმალური მასალის შერჩევისას, რათა მინიმუმამდე დაიყვანონ კოროზიის რისკი, რაც დამოკიდებულია საოპერაციო გარემოზე, პროცესის პირობებსა და სხვა ცვლადებზე.
მასალების შერჩევის ოპტიმიზაციის მიზნით, სპეციფიკატორებს შეუძლიათ შეადარონ ლითონების PREN მნიშვნელობები, რათა განსაზღვრონ მათი წინააღმდეგობა ლოკალიზებული კოროზიის მიმართ. PREN შეიძლება გამოითვალოს შენადნობის ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით, მათ შორის ქრომის (Cr), მოლიბდენის (Mo) და აზოტის (N) შემცველობით, შემდეგნაირად:
PREN იზრდება შენადნობში კოროზიისადმი მდგრადი ელემენტების, ქრომის, მოლიბდენის და აზოტის შემცველობასთან ერთად. PREN-ის თანაფარდობა ეფუძნება კრიტიკულ ორმოების ტემპერატურას (CPT) - ყველაზე დაბალ ტემპერატურას, რომელზეც ორმოები ხდება - სხვადასხვა უჟანგავი ფოლადისთვის, ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით. არსებითად, PREN პროპორციულია CPT-ის. ამიტომ, PREN-ის უფრო მაღალი მნიშვნელობები მიუთითებს ორმოებისადმი უფრო მაღალ წინააღმდეგობაზე. PREN-ის მცირე ზრდა უდრის CPT-ის მხოლოდ მცირე ზრდას შენადნობთან შედარებით, ხოლო PREN-ის დიდი ზრდა მიუთითებს მუშაობის მნიშვნელოვან გაუმჯობესებაზე გაცილებით მაღალ CPT-თან შედარებით.
ცხრილი 1 ადარებს PREN-ის მნიშვნელობებს სხვადასხვა შენადნობისთვის, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიაში. ის აჩვენებს, თუ როგორ შეუძლია სპეციფიკაციას მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს კოროზიისადმი მდგრადობა უფრო მაღალი ხარისხის მილის შენადნობის არჩევით. PREN ოდნავ იზრდება 316 SS-დან 317 SS-მდე. სუპერ ავსტენიტური 6 Mo SS ან Super Duplex 2507 SS იდეალურია მნიშვნელოვანი შესრულების გასაუმჯობესებლად.
უჟანგავ ფოლადში ნიკელის (Ni) მაღალი კონცენტრაცია ასევე ზრდის კოროზიისადმი მდგრადობას. თუმცა, უჟანგავი ფოლადის ნიკელის შემცველობა არ შედის PREN განტოლების შემადგენლობაში. ნებისმიერ შემთხვევაში, ხშირად უპირატესობაა ისეთი უჟანგავი ფოლადების არჩევა, რომლებსაც უფრო მაღალი ნიკელის შემცველობა აქვთ, რადგან ეს ელემენტი ხელს უწყობს ზედაპირების ხელახლა პასივაციას, რომლებიც ლოკალიზებული კოროზიის ნიშნებს ავლენენ. ნიკელი ასტაბილურებს აუსტენიტს და ხელს უშლის მარტენსიტის წარმოქმნას 1/8 ხისტი მილის მოხრის ან ცივი დაჭიმვის დროს. მარტენსიტი არასასურველი კრისტალური ფაზაა ლითონებში, რომელიც ამცირებს უჟანგავი ფოლადის მდგრადობას ლოკალიზებული კოროზიის, ასევე ქლორიდით გამოწვეული დაძაბულობის ბზარების მიმართ. 316/316L ფოლადში ნიკელის უფრო მაღალი შემცველობა, მინიმუმ 12%, ასევე სასურველია მაღალი წნევის წყალბადის აირის გამოყენებისთვის. ASTM 316/316L უჟანგავი ფოლადისთვის საჭირო მინიმალური ნიკელის კონცენტრაცია არის 10%.
ლოკალიზებული კოროზია შეიძლება მოხდეს საზღვაო გარემოში გამოყენებული მილსადენის ნებისმიერ ადგილას. თუმცა, ორმოების გაჩენის ალბათობა უფრო მაღალია უკვე დაბინძურებულ ადგილებში, ხოლო ნაპრალისებრი კოროზიის ალბათობა უფრო მაღალია იმ ადგილებში, სადაც მილსა და სამონტაჟო აღჭურვილობას შორის ვიწრო ნაპრალია. PREN-ის საფუძველზე, სპეციფიკაციის შემმუშავებელს შეუძლია შეარჩიოს მილის საუკეთესო კლასი, 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 მდგრადობაზე ორმოების წარმოქმნის მიმართ. ცხელი საზღვაო კლიმატისთვის სერიოზულად უნდა იქნას განხილული სუპერ აუსტენიტური 6 მოლიბდენის ფოლადის ან სუპერ დუპლექსი 2507 უჟანგავი ფოლადის მილები, რადგან ამ მასალებს აქვთ შესანიშნავი მდგრადობა ლოკალური კოროზიის და ქლორიდის ბზარების მიმართ. უფრო გრილი კლიმატისთვის, 316/316L მილი შეიძლება საკმარისი იყოს, განსაკუთრებით თუ არსებობს წარმატებული გამოყენების ისტორია.
ოფშორული პლატფორმების მფლობელებსა და ოპერატორებს ასევე შეუძლიათ მიიღონ ზომები მილების დამონტაჟების შემდეგ კოროზიის რისკის შესამცირებლად. მათ უნდა შეინარჩუნონ მილების სისუფთავე და რეგულარულად გამოირეცხონ სუფთა წყლით, რათა შემცირდეს ორმოების წარმოქმნის რისკი. ასევე, ტექნიკური მომსახურების ტექნიკოსებს უნდა ჰყავდეთ საშუალება, რუტინული შემოწმების დროს გახსნან დამჭერები ნაპრალებში კოროზიის შესამოწმებლად.
ზემოთ მოცემული ნაბიჯების შესრულებით, პლატფორმის მფლობელებსა და ოპერატორებს შეუძლიათ შეამცირონ მილების კოროზიის და მასთან დაკავშირებული გაჟონვის რისკი საზღვაო გარემოში, გააუმჯობესონ უსაფრთხოება და ეფექტურობა და შეამცირონ პროდუქტის დაკარგვის ან გაფანტული ემისიების ალბათობა.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
ნავთობის ინჟინრების საზოგადოების ფლაგმანური ჟურნალი „ნავთობის ტექნოლოგიის ჟურნალი“ გთავაზობთ ავტორიტეტულ მოკლე სტატიებსა და სტატიებს ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიის სფეროში მიღწეული პროგრესის, ნავთობისა და გაზის ინდუსტრიის საკითხების და SPE-სა და მისი წევრების შესახებ სიახლეების შესახებ.