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 тәуекелдерге әкелуі мүмкін. Теңіз платформаларының иелері мен операторлары коррозияға төзімділікті жақсартатын берік құбыр материалдарын көрсету арқылы коррозия қаупін азайта алады. Осыдан кейін, олар химиялық инъекция желілерін, гидравликалық және импульстік желілерді, сондай-ақ технологиялық аспаптар мен бақылау-өлшеу құралдарын тексерген кезде коррозияның орнатылған құбырлардың тұтастығына қауіп төндірмейтініне немесе қауіпсіздікке нұқсан келтірмейтініне көз жеткізу үшін мұқият болуы керек.
Жергілікті коррозияны көптеген платформаларда, кемелерде, кемелерде және теңіз құбырларында кездестіруге болады. Бұл коррозия шұңқыр немесе саңылау коррозиясы түрінде болуы мүмкін, олардың кез келгені құбыр қабырғасын жеміріп, сұйықтықтың бөлінуіне әкелуі мүмкін.
Қолдану температурасы артқан сайын коррозия қаупі артады. Жылу түтіктің сыртқы қорғаныш пассивті оксид қабықшасының ыдырауын жеделдетіп, шұңқырлардың пайда болуына ықпал етеді.
Өкінішке орай, жергілікті шұңқырлар мен саңылаулардың коррозиясын анықтау қиын, бұл коррозияның осы түрлерін анықтауды, болжауды және жобалауды қиындатады. Осы тәуекелдерді ескере отырып, платформа иелері, операторлары және тағайындалған тұлғалар оларды қолдану үшін ең жақсы құбыр материалын таңдауда сақ болулары керек. Материалды таңдау - коррозиядан қорғаудың бірінші желісі, сондықтан оны дұрыс жасау өте маңызды. Бақытымызға орай, олар жергілікті коррозияға төзімділіктің өте қарапайым, бірақ өте тиімді өлшемін, шұңқырларға төзімділіктің эквиваленттік санын (PREN) таңдай алады. Металлдың PREN мәні неғұрлым жоғары болса, оның жергілікті коррозияға төзімділігі соғұрлым жоғары болады.
Бұл мақалада шұңқырлар мен саңылаулардың коррозиясын қалай анықтауға болатыны, сондай-ақ материалдың PREN мәніне негізделген теңіз мұнай және газ қолданбалары үшін 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 бұзылған кезде, 316 тот баспайтын болат құбырларда ойықтар мен саңылаулардың коррозиясы пайда бола бастайды. Хлоридтерге бай теңіз ортасы, сондай-ақ жоғары температура және тіпті құбыр бетінің ластануы бұл пассивациялық қабықшаның деградациялану ықтималдығын 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, нәтижесінде металлдағы темір шұңқырдың түбіндегі ерітіндіде ерійді. Еріген темір содан кейін шұңқырдың жоғарғы жағына диффузияланып, темір оксидін немесе тотты түзу үшін тотығады. Шұңқыр тереңдеген сайын электрохимиялық реакциялар жеделдейді, коррозия күшейеді, бұл құбыр қабырғасының тесілуіне және ағып кетуіне әкелуі мүмкін.
Сыртқы беті ластанған құбырлар шұңқырлардың пайда болуына бейім (1-сурет). Мысалы, дәнекерлеу және тегістеу жұмыстарынан болатын ластаушы заттар құбырдың пассивациялық оксид қабатын зақымдауы мүмкін, осылайша шұңқырлардың пайда болуын және жеделдетуі мүмкін. Құбырлардан ластанумен күресу үшін де осыны айтуға болады. Сонымен қатар, тұз тамшылары буланған кезде, құбырларда пайда болатын дымқыл тұз кристалдары оксид қабатын қорғайды және шұңқырлардың пайда болуына әкелуі мүмкін. Мұндай ластанудың алдын алу үшін құбырларды үнемі таза сумен шайып, таза ұстаңыз.
1-сурет. Қышқылмен, тұзды ерітіндімен және басқа да шөгінділермен ластанған 316/316L тот баспайтын болаттан жасалған құбыр шұңқырлардың пайда болуына өте сезімтал.
саңылаудың коррозиясы. Көп жағдайда шұңқырдың пайда болуын оператор оңай анықтай алады. Дегенмен, саңылаудың коррозиясын анықтау оңай емес және операторлар мен персонал үшін үлкен қауіп төндіреді. Бұл әдетте айналасындағы материалдар арасында тар саңылаулар бар құбырларда, мысалы, қысқыштармен бекітілген құбырларда немесе бір-бірінің қасына тығыз орналасқан құбырларда болады. Тұзды ерітінді саңылауға сіңген кезде, уақыт өте келе бұл аймақта химиялық агрессивті қышқылдандырылған темір хлориді ерітіндісі (FeCl3) түзіледі, бұл саңылаудың коррозиясын жеделдетеді (2-сурет). Саңылаудың өзі коррозия қаупін арттыратындықтан, саңылаудың коррозиясы шұңқырдың пайда болуынан әлдеқайда төмен температурада пайда болуы мүмкін.
2-сурет – Саңылаудағы темір хлоридінің химиялық агрессивті қышқылдандырылған ерітіндісінің түзілуіне байланысты құбыр мен құбыр тірегі (үстіңгі жағы) арасында және құбыр басқа беттерге жақын орнатылған кезде (түбінде) саңылаулар коррозиясы пайда болуы мүмкін.
Саңылау коррозиясы әдетте құбыр бөлігі мен құбыр тіреуіш мойынтірек арасында пайда болған саңылауда алдымен шұңқырлардың пайда болуын имитациялайды. Дегенмен, сынық ішіндегі сұйықтықтағы Fe++ концентрациясының артуына байланысты бастапқы воронка бүкіл сынықты жапқанша үлкейе береді. Сайып келгенде, саңылау коррозиясы құбырдың тесілуіне әкелуі мүмкін.
Тығыз жарықтар коррозияның ең үлкен қаупін білдіреді. Сондықтан, құбыр шеңберінің үлкен бөлігін қоршап тұрған құбыр қысқыштары құбыр мен қысқыш арасындағы жанасу бетін азайтатын ашық қысқыштарға қарағанда қауіптірек. Қызмет көрсету мамандары қысқыштарды үнемі ашып, құбыр бетін коррозияға тексеру арқылы саңылаулардың коррозиядан зақымдалуы немесе істен шығу мүмкіндігін азайтуға көмектесе алады.
Шұңқырлар мен саңылаулардың коррозиясын қолдану үшін дұрыс металл қорытпасын таңдау арқылы болдырмауға болады. Техникалық сипаттамалары бойынша мамандар технологиялық ортаға, технологиялық жағдайларға және басқа да айнымалыларға байланысты коррозия қаупін азайту үшін оңтайлы құбыр материалын таңдауда тиісті мұқияттылық танытуы керек.
Спецификациялаушыларға материалды таңдауды оңтайландыруға көмектесу үшін олар металдардың PREN мәндерін салыстырып, олардың жергілікті коррозияға төзімділігін анықтай алады. PREN қорытпаның химиясынан, соның ішінде хром (Cr), молибден (Mo) және азот (N) құрамынан келесідей есептеуге болады:
Қорытпадағы хром, молибден және азот сияқты коррозияға төзімді элементтердің мөлшерімен PREN артады. PREN коэффициенті химиялық құрамына байланысты әртүрлі тот баспайтын болаттар үшін критикалық түйіршіктену температурасына (CPT) - түйіршіктену жүретін ең төменгі температураға негізделген. Негізінен, PREN CPT-ге пропорционалды. Сондықтан, PREN мәндерінің жоғары болуы түйіршіктену кедергісінің жоғары екенін көрсетеді. PREN-нің аздап артуы қорытпамен салыстырғанда CPT-нің аздап артуына ғана тең, ал PREN-нің айтарлықтай артуы CPT-нің айтарлықтай жоғары деңгейімен салыстырғанда өнімділіктің айтарлықтай жақсарғанын көрсетеді.
1-кестеде теңіз мұнай-газ өнеркәсібінде жиі қолданылатын әртүрлі қорытпалардың PREN мәндері салыстырылады. Онда жоғары сапалы құбыр қорытпасын таңдау арқылы сипаттамалардың коррозияға төзімділікті қалай айтарлықтай жақсарта алатыны көрсетілген. PREN 316 SS-тен 317 SS-ке дейін аздап артады. Super Austenitic 6 Mo SS немесе Super Duplex 2507 SS өнімділікті айтарлықтай арттыру үшін өте қолайлы.
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 мөлшері жоғары тот баспайтын болаттарды таңдау көбінесе тиімді, себебі бұл элемент локализацияланған коррозия белгілерін көрсететін беттерді қайта пассивтеуге көмектеседі. Никель аустенитті тұрақтандырады және қатты құбырдың 1/8 бөлігін майыстырғанда немесе суықтай тартқанда мартенситтің пайда болуына жол бермейді. Мартенсит - металдардағы жағымсыз кристалды фаза, ол тот баспайтын болаттың локализацияланған коррозияға, сондай-ақ хлорид тудыратын кернеулі жарықшақтарға төзімділігін төмендетеді. 316/316L болаттағы никель мөлшерінің кемінде 12% жоғары болуы жоғары қысымды сутегі газын қолдану үшін де қажет. ASTM 316/316L тот баспайтын болат үшін қажетті ең аз никель концентрациясы 10% құрайды.
Теңіз ортасында қолданылатын құбырларда кез келген жерде жергілікті коррозия пайда болуы мүмкін. Дегенмен, ластанған жерлерде шұңқырлардың пайда болуы ықтимал, ал құбыр мен орнату жабдықтары арасында тар саңылаулар бар жерлерде саңылаулардың коррозиясы пайда болуы ықтимал. PREN негізінде спецификацияны қолдана отырып, 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 супераустениттік 6 молибденді болат немесе супер дуплексті 2507 тот баспайтын болат құбырларды мұқият қарастырған жөн, себебі бұл материалдар жергілікті коррозияға және хлоридті жарықтарға тамаша төзімді. Салқын климат үшін 316/316L құбыры жеткілікті болуы мүмкін, әсіресе сәтті пайдалану тарихы болса.
Теңіз платформаларының иелері мен операторлары құбырлар орнатылғаннан кейін коррозия қаупін азайту үшін шаралар қолдана алады. Олар құбырларды таза ұстауы және шұңқырлардың пайда болу қаупін азайту үшін үнемі тұщы сумен шайып тұруы керек. Сондай-ақ, олар техникалық қызмет көрсету техниктеріне саңылаулардың коррозиясын тексеру үшін әдеттегі тексерулер кезінде құбыр қысқыштарын ашуды тапсыруы керек.
Жоғарыда аталған қадамдарды орындау арқылы платформа иелері мен операторлары теңіз ортасындағы құбыр коррозиясы мен онымен байланысты ағып кету қаупін азайта алады, қауіпсіздік пен тиімділікті арттыра алады, сондай-ақ өнімнің жоғалуы немесе ұшып кететін шығарындылар мүмкіндігін азайта алады.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Мұнай технологиялары журналы - мұнай инженерлері қоғамының жетекші журналы, онда мұнай-газ саласындағы жетістіктер, мұнай-газ саласының мәселелері, сондай-ақ SPE және оның мүшелері туралы жаңалықтар туралы беделді қорытындылар мен мақалалар жарияланады.