Тот баспайтын болаттан жасалған құбырлардың коррозияға төзімділігіне қарамастан, теңіз ортасында орнатылған тот баспайтын болаттан жасалған құбырлар күтілетін қызмет ету мерзімі ішінде әртүрлі коррозия түрлеріне ұшырайды. Бұл коррозия ұшқын шығарындыларға, өнімнің жоғалуына және ықтимал қауіптерге әкелуі мүмкін. Теңіз платформаларының иелері мен операторлары коррозияға төзімділікті жақсартатын берік құбыр материалдарын көрсету арқылы коррозия қаупін азайта алады. Осыдан кейін, олар коррозияның орнатылған құбырлардың тұтастығына қауіп төндірмейтініне және қауіпсіздікке нұқсан келтірмейтініне көз жеткізу үшін химиялық инъекцияларды, гидравликалық және импульстік желілерді, сондай-ақ технологиялық аспаптар мен сенсорлық жабдықтарды тексерген кезде сақ болуы керек.
Жергілікті коррозияны көптеген платформаларда, кемелерде, кемелерде және теңіз қондырғыларындағы құбырларда кездестіруге болады. Бұл коррозия шұңқырлардың немесе саңылаулардың коррозиясы түрінде болуы мүмкін, олардың кез келгені құбыр қабырғасын жеміріп, сұйықтықтың бөлінуіне әкелуі мүмкін.
Қолдану температурасы жоғарылаған кезде коррозия қаупі артады. Жылу түтіктің сыртқы қорғаныш пассивті оксид қабықшасының бұзылуын жеделдетіп, шұңқырлы коррозияның пайда болуына ықпал етеді.
Өкінішке орай, жергілікті шұңқырлар мен саңылаулардың коррозиясын анықтау қиын болуы мүмкін, бұл коррозияның бұл түрлерін анықтауды, болжауды және жобалауды қиындатады. Осы тәуекелдерді ескере отырып, платформа иелері, операторлары және тағайындалған тұлғалар оларды қолдану үшін ең жақсы құбыр материалын таңдағанда сақ болулары керек. Материалды таңдау - коррозиядан қорғаудың бірінші желісі, сондықтан оны дұрыс жасау маңызды. Бақытымызға орай, олар жергілікті коррозияға төзімділіктің өте қарапайым, бірақ өте тиімді өлшемін, шұңқырларға төзімділіктің эквиваленттік санын (PREN) қолдана отырып таңдай алады. Металлдың PREN мәні неғұрлым жоғары болса, оның жергілікті коррозияға төзімділігі соғұрлым жоғары болады.
Бұл мақалада шұңқырлар мен саңылаулардың коррозиясын қалай анықтауға болатыны және материалдың PREN мәніне негізделген теңіз мұнай-газ саласында құбыр материалдарын таңдауды қалай оңтайландыруға болатыны қарастырылады.
Металл бетінде біркелкі болатын жалпы коррозиямен салыстырғанда, жергілікті коррозия шағын аудандарда пайда болады. Металлдың сыртқы хромға бай пассивті оксид қабықшасы тұзды суды қоса алғанда, коррозиялық сұйықтықтардың әсерінен жарылғанда, 316 тот баспайтын болаттан жасалған құбырларда шұңқырлар мен саңылаулардың коррозиясы пайда бола бастайды. Хлорға бай теңіз және құрлық ортасы, сондай-ақ жоғары температура және тіпті құбыр бетінің ластануы бұл пассивті қабықшаның деградациялану мүмкіндігін арттырады.
Шұңқырлардың пайда болуы. Шұңқырлардың коррозиясы құбырдың бір бөлігіндегі пассивациялық қабықша бұзылып, құбырдың бетінде кішкентай қуыстар немесе шұңқырлар пайда болған кезде пайда болады. Мұндай шұңқырлар электрохимиялық реакциялар жүріп жатқанда өсуі мүмкін, бұл металлдағы темірдің шұңқыр түбіндегі ерітіндіге еруіне әкеледі. Содан кейін еріген темір шұңқырдың жоғарғы жағына қарай диффузияланып, темір оксидін немесе тотты түзу үшін тотығады. Шұңқыр тереңдеген сайын электрохимиялық реакциялар жеделдейді, коррозия күшейеді және құбыр қабырғасының тесілуіне және ағып кетуіне әкелуі мүмкін.
Сыртқы беті ластанған кезде құбырлар шұңқыр коррозиясына бейім (1-сурет). Мысалы, дәнекерлеу және тегістеу жұмыстарынан болатын ластану құбырдың пассивтендірілген оксид қабатын зақымдауы мүмкін, осылайша шұңқыр коррозиясын түзіп, жеделдетеді. Құбырлардан ластануды жою үшін де осыны айтуға болады. Сонымен қатар, тұзды ерітінді тамшылары буланған кезде, құбырларда пайда болатын дымқыл тұз кристалдары оксид қабатын қорғау үшін де солай істейді және шұңқыр коррозиясына әкелуі мүмкін. Мұндай ластанудың алдын алу үшін құбырларды үнемі таза сумен шайып тұру арқылы таза ұстаңыз.
1-сурет – Қышқылмен, тұзды ерітіндімен және басқа да шөгінділермен ластанған 316/316L тот баспайтын болаттан жасалған құбыр шұңқырлы коррозияға өте сезімтал.
Саңылау коррозиясы. Көп жағдайда шұңқырлардың пайда болуын оператор оңай анықтай алады. Дегенмен, саңылау коррозиясын анықтау оңай емес және операторлар мен персонал үшін үлкен қауіп төндіреді. Әдетте ол айналасындағы материалдар арасында тар кеңістіктері бар құбырларда, мысалы, қысқыштармен бекітілген құбырларда немесе қатар тығыз орнатылған құбырларда пайда болады. Тұзды су саңылауға сіңіп кеткенде, уақыт өте келе сол жерде химиялық агрессивті қышқылдандырылған темір хлориді (FeCl3) ерітіндісі пайда болады және саңылау коррозиясының жеделдеуіне әкеледі (2-сурет). Саңылаулардың өзі коррозия қаупін арттыратындықтан, саңылау коррозиясы шұңқыр коррозиясынан әлдеқайда төмен температурада пайда болуы мүмкін.
2-сурет – Саңылаудағы химиялық агрессивті қышқылдандырылған темір хлориді ерітіндісінің түзілуіне байланысты құбыр мен құбыр тірегі (үстіңгі жағы) арасында және құбыр басқа беттерге жақын орнатылған кезде (түбінде) саңылау коррозиясы пайда болуы мүмкін.
Саңылау коррозиясы әдетте құбырдың ұзындығы мен құбыр тіреуіш қысқышы арасында пайда болған саңылауда алдымен шұңқырлардың пайда болуын имитациялайды. Дегенмен, сынық ішіндегі сұйықтықтағы Fe++ концентрациясының артуына байланысты бастапқы кратер бүкіл сынықты жапқанша үлкейе береді. Сайып келгенде, саңылау коррозиясы құбырды тесуі мүмкін.
Тығыз жарықтар коррозияның ең үлкен қаупі болып табылады. Сондықтан, құбырдың айналасының көп бөлігін орап тұратын құбыр қысқыштары құбыр мен қысқыш арасындағы жанасу бетін азайтатын ашық қысқыштарға қарағанда үлкен қауіп төндіреді. Техникалық қызмет көрсету мамандары қысқыштарды үнемі ашып, құбырдың бетін коррозияға тексеру арқылы саңылаулардың коррозиясының зақымдануына немесе істен шығуына әкелетін ықтималдығын азайтуға көмектесе алады.
Шұңқырлар мен саңылаулардың коррозиясын қолдану үшін дұрыс металл қорытпасын таңдау арқылы алдын алуға болады. Техникалық сипаттамаларды анықтаушылар жұмыс ортасына, технологиялық жағдайларға және басқа да айнымалыларға негізделген коррозия қаупін азайту үшін оңтайлы құбыр материалын таңдау үшін тиісті тексеру жүргізуі керек.
Спецификациялаушылардың материалды таңдауды оңтайландыруына көмектесу үшін олар металдардың PREN мәндерін салыстырып, олардың локализацияланған коррозияға төзімділігін анықтай алады. PREN қорытпаның химиялық құрамынан, оның ішінде хром (Cr), молибден (Mo) және азот (N) құрамынан келесідей есептеуге болады:
Қорытпадағы коррозияға төзімді элементтердің хром, молибден және азот мөлшерімен PREN артады. PREN қатынасы әртүрлі тот баспайтын болаттар үшін химиялық құрамына қатысты критикалық түйіршіктену температурасына (CPT) - түйіршіктену коррозиясы байқалатын ең төменгі температураға негізделген. Негізінен, PREN CPT-ге пропорционалды. Сондықтан, PREN мәндерінің жоғары болуы түйіршіктену төзімділігінің жоғары екенін көрсетеді. PREN-нің аздап өсуі қорытпамен салыстырғанда CPT-нің аздап өсуіне тең, ал PREN-нің айтарлықтай жоғарылауы өнімділіктің айтарлықтай жоғары CPT-ге дейін айтарлықтай жақсарғанын көрсетеді.
1-кестеде теңіз мұнай-газ саласында кеңінен қолданылатын әртүрлі қорытпалардың PREN мәндері салыстырылады. Бұл сипаттаманың жоғары сапалы құбыр қорытпасын таңдау арқылы коррозияға төзімділікті қалай айтарлықтай жақсарта алатынын көрсетеді. PREN 316-дан 317 тот баспайтын болатқа ауысқан кезде аздап артады. Өнімділікті айтарлықтай арттыру үшін 6 Мо супераустениттік тот баспайтын болат немесе 2507 супер дуплексті тот баспайтын болат ең жақсы қолданылады.
Тот баспайтын болаттағы никельдің (Ni) жоғары концентрациясы коррозияға төзімділікті де арттырады. Дегенмен, тот баспайтын болаттың никель мөлшері PREN теңдеуінің бөлігі емес. Қалай болғанда да, никель концентрациясы жоғары тот баспайтын болаттарды көрсету пайдалы, себебі бұл элемент локализацияланған коррозия белгілерін көрсететін беттерді қайта пассивтеуге көмектеседі. Никель аустенитті тұрақтандырады және қатты құбырдың 1/8 бөлігін майыстыру немесе суық тарту кезінде мартенситтің пайда болуына жол бермейді. Мартенсит - металдардағы қажетсіз кристалды фаза, ол тот баспайтын болаттың локализацияланған коррозияға, сондай-ақ хлорид тудыратын кернеулі жарықшақтарға төзімділігін төмендетеді. 316/316L құрамындағы никельдің кемінде 12% жоғары мөлшері жоғары қысымды газ тәрізді сутегі бар қолданбалар үшін де қажет. ASTM стандартты сипаттамасында 316/316L тот баспайтын болат үшін қажетті ең аз никель концентрациясы 10% құрайды.
Жергілікті коррозия теңіз ортасында қолданылатын құбырлардың кез келген жерінде пайда болуы мүмкін. Дегенмен, шұңқырлы коррозия бұрыннан ластанған жерлерде пайда болуы мүмкін, ал саңылаулардың коррозиясы құбыр мен бекіту жабдығы арасында тар саңылаулар бар жерлерде пайда болуы мүмкін. PREN негізінде спецификацияны қолдана отырып, спецификация кез келген жергілікті коррозияның қаупін азайту үшін ең жақсы құбыр қорытпасын таңдай алады.
Дегенмен, коррозия қаупіне әсер етуі мүмкін басқа да айнымалылар бар екенін есте сақтаңыз. Мысалы, температура тот баспайтын болаттың шұңқырға төзімділігіне әсер етеді. Ыстық теңіз климаты үшін 6 молибден супераустениттік немесе 2507 супер дуплексті тот баспайтын болат құбырды мұқият қарастырған жөн, себебі бұл материалдар жергілікті коррозияға және хлоридті кернеудің жарылуына тамаша төзімділікке ие. Салқын климат үшін 316/316L құбыры жеткілікті болуы мүмкін, әсіресе сәтті пайдалану тарихы анықталған болса.
Теңіз платформасының иелері мен операторлары құбырлар орнатылғаннан кейін коррозия қаупін азайту үшін шаралар қолдана алады. Олар құбырларды таза ұстап, шұңқырлардың коррозия қаупін азайту үшін үнемі тұщы сумен шайып тұруы керек. Сондай-ақ, олар техникалық қызмет көрсету техниктеріне саңылаулардың коррозиясының бар-жоғын тексеру үшін күнделікті тексерулер кезінде құбыр қысқыштарын ашуды тапсыруы керек.
Жоғарыда сипатталған қадамдарды орындау арқылы платформа иелері мен операторлары теңіз ортасында құбырлардың коррозиясы мен онымен байланысты ағып кету қаупін азайта алады, қауіпсіздік пен тиімділікті арттыра отырып, өнімнің жоғалу немесе ұшпа шығарындылардың шығу мүмкіндігін азайта алады.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
«Мұнай технологиялары журналы» - мұнай инженерлері қоғамының жетекші журналы, онда барлау және өндіру технологиясындағы жетістіктер, мұнай-газ саласының мәселелері, сондай-ақ SPE және оның мүшелері туралы жаңалықтар туралы беделді мақалалар мен мақалалар жарияланады.