Trotz der inherenter Korrosiounsbeständegkeet vun Edelstahlleitungen, si Edelstahlleitungen, déi a Marineëmfeld installéiert sinn, während hirer erwaarter Liewensdauer verschiddenen Aarte vu Korrosioun ausgesat. Dës Korrosioun kann zu flüchtegen Emissiounen, Produktverloschter a potenziellen Risiken féieren. Offshore-Plattformbesëtzer an -Betreiber kënnen de Risiko vu Korrosioun reduzéieren, andeems se vun Ufank un méi staark Päifmaterialien fir eng besser Korrosiounsbeständegkeet spezifizéieren. Duerno musse si waakreg bleiwen, wann se chemesch Injektiounsleitungen, hydraulesch an Impulsleitungen, souwéi Prozessinstrumenter an -instrumenter iwwerpréiwen, fir sécherzestellen, datt Korrosioun d'Integritéit vun den installéierte Päifleitungen net menacéiert oder d'Sécherheet a Gefor bréngt.
Lokal Korrosioun kann op ville Plattformen, Schëffer, Schëffer a Pipelines aus der Loft fonnt ginn. Dës Korrosioun kann a Form vu Grëffkorrosioun oder Spaltkorrosioun sinn, déi allebéid d'Päifwand erodéiere kënnen an doduerch Flëssegkeet fräisetzen kënnen.
De Risiko vu Korrosioun klëmmt wann d'Betribstemperatur vun der Applikatioun eropgeet. Hëtzt kann den Ofbau vum schützende baussenzege passive Oxidfilm vum Rouer beschleunegen an doduerch d'Bildung vu Pitting förderen.
Leider si lokaliséiert Pitting- a Spaltkorrosioun schwéier z'entdecken, soudatt et schwéier ass, dës Zorte vu Korrosioun z'identifizéieren, virauszesoen an ze designéieren. Wéinst dëse Risiken mussen d'Plattformbesëtzer, d'Betreiber an d'Vertrieder virsiichteg sinn, wann et drëm geet, dat bescht Pipelinmaterial fir hir Uwendung auszewielen. D'Materialauswiel ass hir éischt Verteidegungslinn géint Korrosioun, dofir ass et ganz wichteg, se richteg ze maachen. Glécklecherweis kënne si eng ganz einfach, awer ganz effektiv Moossnam fir lokaliséiert Korrosiounsbeständegkeet benotzen, d'Pitting Resistance Equivalent Number (PREN). Wat méi héich de PREN-Wäert vun engem Metall ass, wat méi héich seng Widderstandsfäegkeet géint lokaliséiert Korrosioun ass.
Dësen Artikel wäert sech mat der Identifikatioun vu Gräifkorrosioun a Spaltkorrosioun beschäftegen an d'Optimiséierung vun der Materialauswiel fir Offshore-Ueleg- a Gasapplikatiounen op Basis vum PREN-Wäert vum Material.
Lokal Korrosioun trëtt a klenge Beräicher op am Verglach mat allgemenger Korrosioun, déi méi gläichméisseg iwwer d'Metalloberfläche ass. Grëffkorrosioun a Spaltkorrosioun fänken un, sech op 316 Edelstahlrohren ze bilden, wann de baussenzege chromräiche passive Oxidfilm vum Metall duerch Belaaschtung mat korrosive Flëssegkeeten, dorënner Salzwaasser, gerappt gëtt. Marine Ëmfeld, déi räich u Chloriden sinn, souwéi héich Temperaturen a souguer Kontaminatioun vun der Rohroberfläche, erhéijen d'Wahrscheinlechkeet vun enger Degradatioun vun dësem Passivatiounsfilm.
Korrosioun am Gruef Korrosioun am Gruef geschitt wann de Passivatiounsfilm op engem Deel vun engem Rouer ofbrécht a kleng Kavitéiten oder Lächer op der Uewerfläch vum Rouer bildt. Sou Lächer wäerte wahrscheinlech wuessen, wa elektrochemesch Reaktiounen oflafen, wouduerch d'Eisen am Metall um Buedem vum Gruef an enger Léisung opgeléist gëtt. Dat opgeléist Eisen diffundéiert dann no uewen vum Gruef an oxidéiert zu Eisenoxid oder Rost. Wa sech d'Gruef méi déif mécht, beschleunegen sech d'elektrochemesch Reaktiounen, an d'Korrosioun hëlt zou, wat zu enger Perforatioun vun der Rouerwand a Leckage féiere kann.
Réier si méi ufälleg fir Lächer, wann hir baussenzeg Uewerfläch kontaminéiert ass (Figur 1). Zum Beispill kënne Kontaminanten duerch Schweess- a Schleifoperatiounen d'Passivatiounsoxidschicht vum Réier beschiedegen, wouduerch Lächer entstinn a beschleunegt ginn. Datselwecht gëllt fir den Ëmgang mat der Verschmotzung duerch Réier. Zousätzlech schützen déi naass Salzkristaller, déi sech op de Réier bilden, wann d'Salzdrëpsen verdampfen, d'Oxidschicht a kënnen zu Lächer féieren. Fir dës Zorte vu Kontaminatioun ze vermeiden, haalt Är Réier propper andeems Dir se reegelméisseg mat frëschem Waasser spült.
Figur 1. 316/316L Edelstahlrohr, déi mat Säure, Salzléisung an aner Oflagerungen kontaminéiert ass, ass héich ufälleg fir Pitting.
Spaltkorrosioun. An de meeschte Fäll kann d'Spaltkorrosioun vum Bedreiwer einfach festgestallt ginn. Spaltkorrosioun ass awer net einfach ze feststellen a stellt e méi héije Risiko fir Bedreiwer a Personal duer. Dëst geschitt normalerweis a Päifen, déi enk Spalten tëscht den Ëmgéigendmaterialien hunn, wéi zum Beispill Päifen, déi mat Klammeren oder Päifen festgehale ginn, déi enk niewentenee gepackt sinn. Wann d'Salzwaasser an d'Spalt sickert, entsteet mat der Zäit eng chemesch aggressiv versäurzt Eisenchlorid-Léisung (FeCl3) an dësem Beräich, déi eng beschleunegt Korrosioun vun der Spalt verursaacht (Fig. 2). Well d'Spaltkorrosioun vun Natur aus de Risiko vu Korrosioun erhéicht, kann d'Spaltkorrosioun bei vill méi niddregen Temperaturen optrieden wéi d'Spaltkorrosioun.
Figur 2 – Spaltkorrosioun kann tëscht dem Päif an dem Päifënnerstëtzung (uewen) a wann d'Päif no bei aneren Uewerflächen installéiert gëtt (ënnen) entstoen, wéinst der Bildung vun enger chemesch aggressiver versäurter Léisung vun Eisen(III)chlorid an der Spalt.
Spaltkorrosioun simuléiert normalerweis als éischt Pitting an der Spalt, déi tëscht dem Rouerdeel an dem Rouerstützkragen entsteet. Wéinst der Erhéijung vun der Konzentratioun vu Fe++ an der Flëssegkeet am Broch gëtt den ufängleche Trichter awer ëmmer méi grouss, bis en de ganze Broch ofdeckt. Schlussendlech kann Spaltkorrosioun zu enger Perforatioun vum Rouer féieren.
Dicht Rëss stellen de gréisste Risiko vu Korrosioun duer. Dofir si Päifschellen, déi en groussen Deel vum Ëmfang vum Päif ëmschléissen, méi riskant wéi oppe Schellen, déi d'Kontaktfläch tëscht Päif a Schellen miniméieren. Servicetechniker kënnen hëllefen, d'Wahrscheinlechkeet vu Spaltkorrosiounsschued oder -versoen ze reduzéieren, andeems se reegelméisseg Armaturen opmaachen an d'Päifuewerflächen op Korrosioun iwwerpréiwen.
Gräifkorrosioun a Spaltkorrosioun kënne verhënnert ginn, andeems déi richteg Metalllegierung fir déi spezifesch Uwendung gewielt gëtt. D'Spezifikatiounsleit mussen déi néideg Suergfalt bei der Auswiel vum optimale Leitungsmaterial üben, fir de Risiko vu Korrosioun ze minimiséieren, ofhängeg vun der Betribsëmfeld, de Prozessbedingungen an aner Variablen.
Fir Spezifikatiounsleit ze hëllefen, hir Materialwahl ze optimiséieren, kënne si d'PREN-Wäerter vu Metaller vergläichen, fir hir Resistenz géint lokal Korrosioun ze bestëmmen. PREN kann aus der Chemie vun der Legierung berechent ginn, dorënner hiren Chrom- (Cr-), Molybdän- (Mo-) a Stickstoff- (N-) Inhalt, wéi follegt:
De PREN klëmmt mam Gehalt u korrosiounsbeständegen Elementer Chrom, Molybdän a Stéckstoff an der Legierung. De PREN-Verhältnis baséiert op der kritescher Pittingtemperatur (CPT) – der niddregster Temperatur, bei där Pitting optrieden – fir verschidde rostfrei Stolzstähle, ofhängeg vun der chemescher Zesummesetzung. Am Fong ass de PREN proportional zum CPT. Dofir weisen méi héich PREN-Wäerter op eng méi héich Pittingresistenz hin. Eng kleng Erhéijung vum PREN ass gläichwäerteg mat nëmmen enger klenger Erhéijung vum CPT am Verglach mat der Legierung, während eng grouss Erhéijung vum PREN op eng bedeitend Verbesserung vun der Leeschtung am Verglach mat engem vill méi héije CPT hiweist.
Tabelle 1 vergläicht PREN-Wäerter fir verschidde Legierungen, déi allgemeng an der Offshore-Ueleg- a Gasindustrie benotzt ginn. Si weist, wéi d'Spezifikatioun d'Korrosiounsbeständegkeet däitlech verbessere kann, andeems eng méi héichqualitativ Päiflegierung ausgewielt gëtt. PREN klëmmt liicht vun 316 SS op 317 SS. Super-Austenitesch 6 Mo SS oder Super-Duplex 2507 SS si fir bedeitend Leeschtungsgewënn ideal.
Méi héich Nickel (Ni) Konzentratiounen an Edelstol erhéijen och d'Korrosiounsbeständegkeet. Den Nickelgehalt vun Edelstol ass awer net Deel vun der PREN-Equatioun. Jiddefalls ass et dacks virdeelhaft, Edelstoler mat engem méi héije Nickelgehalt ze wielen, well dëst Element hëlleft, Uewerflächen ze repassivéieren, déi Zeeche vu lokaliséierter Korrosioun weisen. Nickel stabiliséiert Austenit a verhënnert d'Bildung vu Martensit beim Béien oder Kaltzéien vu 1/8 steife Päifen. Martensit ass eng ongewollt kristallin Phas a Metaller, déi d'Bestandheet vun Edelstol géint lokaliséiert Korrosioun souwéi Chlorid-induzéiert Spannungsrëss reduzéiert. Den méi héije Nickelgehalt vun op d'mannst 12% an 316/316L Stol ass och wënschenswäert fir Héichdrock-Waasserstoffgasapplikatiounen. Déi minimal Nickelkonzentratioun, déi fir ASTM 316/316L Edelstol erfuerderlech ass, ass 10%.
Lokal Korrosioun kann iwwerall an enger Pipeline optrieden, déi an enger maritime Ëmwelt benotzt gëtt. Pitting ass awer méi wahrscheinlech a Beräicher, déi scho kontaminéiert sinn, während Spaltkorrosioun méi wahrscheinlech a Beräicher mat schmuele Spalten tëscht dem Päif an der Installatiounsausrüstung optrieden. Mat PREN als Basis kann de Spezifikatiounssteller déi bescht Päifqualitéit auswielen, fir de Risiko vun all Zort vu lokaler Korrosioun ze minimiséieren.
Allerdéngs sollt een am Kapp behalen, datt et aner Variablen gëtt, déi de Risiko vu Korrosioun beaflosse kënnen. Zum Beispill beaflosst d'Temperatur d'Resistenz vun Edelstol géint Pitting. Fir waarmt Mierklima sollten Superaustenitescht 6-Molybdänstol oder Super-Duplex 2507 Edelstolpäifen eescht iwwerluecht ginn, well dës Materialien eng exzellent Resistenz géint lokal Korrosioun a Chloridrëss hunn. Fir méi killt Klima kann e Päif aus 316/316L duergoen, besonnesch wann et eng Geschicht vun erfollegräicher Benotzung gëtt.
Besëtzer an Operateuren vun Offshore-Plattformen kënnen och Schrëtt ënnerhuelen, fir de Risiko vu Korrosioun ze minimiséieren, nodeems d'Réier installéiert goufen. Si sollten d'Réier propper halen a reegelméisseg mat frëschem Waasser gespullt ginn, fir de Risiko vu Lächer ze reduzéieren. Si sollten och Ënnerhaltstechniker d'Schellen während de Routineinspektiounen opmaachen loossen, fir op Spaltkorrosioun ze kontrolléieren.
Indem se déi uewe genannten Schrëtt befollegen, kënne Plattformbesëtzer an -betreiber de Risiko vu Päifkorrosioun a verwandte Leckagen an der Mieresëmwelt reduzéieren, d'Sécherheet an d'Effizienz verbesseren an d'Chance vu Produktverloscht oder flüchtege Emissiounen reduzéieren.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
De Journal of Petroleum Technology, d'Haaptzäitschrëft vun der Society of Petroleum Engineers, liwwert autoritativ Briefs an Artikelen iwwer Fortschrëtter an der Upstream-Technologie, Themen aus der Ueleg- a Gasindustrie, an Neiegkeeten iwwer SPE a seng Memberen.