Nepaisant būdingo nerūdijančio plieno vamzdžių atsparumo korozijai, nerūdijančio plieno vamzdžiai, montuojami jūrinėje aplinkoje, per numatomą tarnavimo laiką patiria įvairių rūšių korozijos.Dėl šios korozijos gali atsirasti nepastovus išmetamųjų teršalų kiekis, prarasti gaminiai ir galimas pavojus.Užjūrio platformų savininkai ir operatoriai gali sumažinti korozijos riziką, nurodydami tvirtesnes vamzdžių medžiagas, kurios užtikrina didesnį atsparumą korozijai.Po to jie turi išlikti budrūs tikrindami cheminių medžiagų įpurškimo linijas, hidraulines ir impulsines linijas bei proceso prietaisus ir prietaisus, kad įsitikintų, jog korozija nekels pavojaus sumontuoto vamzdyno vientisumui ir nekels pavojaus saugai.
Vietinę koroziją galima rasti daugelyje platformų, laivų, laivų ir jūroje esančių vamzdynų.Ši korozija gali būti duobių arba plyšių korozija, kuri gali ardyti vamzdžio sienelę ir sukelti skysčio išsiskyrimą.
Korozijos rizika didėja didėjant darbo temperatūrai.Šiluma gali pagreitinti vamzdžio apsauginės išorinės pasyviojo oksido plėvelės irimą, taip skatindama duobių susidarymą.
Deja, lokalizuotą duobių ir plyšių koroziją sunku aptikti, todėl sunku nustatyti, numatyti ir suprojektuoti šias korozijos rūšis.Atsižvelgdami į šią riziką, platformos savininkai, operatoriai ir paskirtieji asmenys turi būti atsargūs, rinkdamiesi geriausią vamzdyno medžiagą savo taikymui.Medžiagos pasirinkimas yra pirmoji jų apsaugos nuo korozijos linija, todėl labai svarbu tinkamai ją pasirinkti.Laimei, jie gali pasirinkti labai paprastą, bet labai veiksmingą vietinio atsparumo korozijai matą – atsparumo įdubimams ekvivalentinį skaičių (PREN).Kuo didesnė metalo PREN vertė, tuo didesnis jo atsparumas vietinei korozijai.
Šiame straipsnyje bus nagrinėjama, kaip nustatyti duobių ir plyšių koroziją, taip pat kaip optimizuoti vamzdžių medžiagų pasirinkimą naftos ir dujų gavybos darbams jūroje, remiantis medžiagos PREN verte.
Vietinė korozija atsiranda mažuose plotuose, palyginti su bendrąja korozija, kuri yra vienodesnė ant metalinio paviršiaus.Ant 316 nerūdijančio plieno vamzdžių pradeda formuotis taškinė korozija ir plyšinė korozija, kai išorinė chromo turtinga pasyviojo oksido plėvelė suyra dėl korozinių skysčių, įskaitant sūrų vandenį, poveikio.Jūrinė aplinka, kurioje gausu chloridų, taip pat aukšta temperatūra ir tolygus vamzdžių paviršiaus užterštumas padidina šios pasyvinimo plėvelės degradacijos tikimybę.
taškinė korozija įvyksta, kai suyra pasyvinė plėvelė ant vamzdžio atkarpos, vamzdžio paviršiuje susidaro nedidelės ertmės ar duobės.Tokios duobės greičiausiai išaugs vykstant elektrocheminėms reakcijoms, dėl kurių metale esanti geležis ištirpsta duobės dugne esančiame tirpale.Tada ištirpusi geležis pasklis į duobės viršų ir oksiduosis, sudarydama geležies oksidą arba rūdis.Gilėjant duobei, greitėja elektrocheminės reakcijos, didėja korozija, dėl kurios vamzdžio sienelė gali prakiurti ir atsirasti nesandarumų.
Vamzdžiai yra jautresni duobėms, jei jų išorinis paviršius yra užterštas (1 pav.).Pavyzdžiui, suvirinimo ir šlifavimo operacijų metu susidarę teršalai gali pažeisti vamzdžio pasyvavimo oksido sluoksnį ir taip susidaryti bei pagreitinti duobių susidarymą.Tas pats pasakytina ir apie tiesiog kovojant su tarša iš vamzdžių.Be to, druskos lašeliams išgaruojant, ant vamzdžių susidarantys šlapi druskos kristalai apsaugo oksido sluoksnį ir gali sukelti duobių atsiradimą.Kad išvengtumėte tokio užteršimo, laikykite vamzdžius švarius, reguliariai plaudami juos gėlu vandeniu.
1 pav. 316/316L nerūdijančio plieno vamzdis, užterštas rūgštimi, fiziologiniu tirpalu ir kitomis nuosėdomis, yra labai jautrus įdubimams.
plyšių korozija.Daugeliu atvejų operatorius gali lengvai aptikti duobes.Tačiau plyšių koroziją nėra lengva aptikti ir ji kelia didesnį pavojų operatoriams ir personalui.Paprastai tai atsitinka vamzdžiams, kuriuose yra siauri tarpai tarp aplinkinių medžiagų, pvz., vamzdžių, laikomų spaustukais arba vamzdžiais, kurie yra sandariai suspausti vienas šalia kito.Sūrymui prasiskverbus į plyšį, ilgainiui šioje vietoje susidaro chemiškai agresyvus parūgštintas geležies chlorido tirpalas (FeCl3), dėl kurio paspartėja plyšių korozija (2 pav.).Kadangi pats plyšys padidina korozijos riziką, plyšinė korozija gali atsirasti esant daug žemesnei temperatūrai nei duobė.
2 pav. Plyšinė korozija gali išsivystyti tarp vamzdžio ir vamzdžio atramos (viršuje) ir kai vamzdis montuojamas arti kitų paviršių (apačioje), nes tarpelyje susidaro chemiškai agresyvus parūgštintas geležies chlorido tirpalas.
Plyšinė korozija dažniausiai imituoja įdubimą tarp vamzdžio sekcijos ir vamzdžio atraminės apykaklės.Tačiau dėl Fe++ koncentracijos padidėjimo lūžio viduje esančiame skystyje pradinis piltuvas tampa vis didesnis, kol apima visą lūžį.Galiausiai, plyšių korozija gali sukelti vamzdžio perforaciją.
Tankūs įtrūkimai kelia didžiausią korozijos riziką.Todėl vamzdžio spaustukai, juosiantys didesnę vamzdžio perimetro dalį, paprastai yra rizikingesni nei atviri spaustukai, kurie sumažina vamzdžio ir spaustuko kontaktinį paviršių.Aptarnavimo technikai gali padėti sumažinti plyšių korozijos pažeidimo ar gedimo tikimybę, reguliariai atidarydami spaustukus ir tikrindami, ar vamzdžio paviršius nėra korozijos.
Įdubimų ir plyšių korozijos galima išvengti pasirinkus tinkamą metalo lydinį.Specifikuotojai turi būti deramai atidūs pasirinkdami optimalią vamzdyno medžiagą, kad sumažintų korozijos riziką, priklausomai nuo proceso aplinkos, proceso sąlygų ir kitų kintamųjų.
Norėdami padėti specialistams optimizuoti medžiagų pasirinkimą, jie gali palyginti metalų PREN vertes, kad nustatytų jų atsparumą vietinei korozijai.PREN galima apskaičiuoti pagal lydinio chemiją, įskaitant chromo (Cr), molibdeno (Mo) ir azoto (N) kiekį:
PREN didėja, kai lydinyje yra korozijai atsparių chromo, molibdeno ir azoto elementų.PREN santykis yra pagrįstas kritine duobių susidarymo temperatūra (CPT) – žemiausia temperatūra, kuriai esant atsiranda duobių atsiradimas – įvairiems nerūdijantiems plienams, priklausomai nuo cheminės sudėties.Iš esmės PREN yra proporcingas CPT.Todėl didesnės PREN reikšmės rodo didesnį atsparumą duobėms.Nedidelis PREN padidėjimas prilygsta tik nedideliam CPT padidėjimui, palyginti su lydiniu, o didelis PREN padidėjimas rodo reikšmingą našumo pagerėjimą, palyginti su žymiai didesniu CPT.
1 lentelėje palyginamos įvairių lydinių, dažniausiai naudojamų jūroje naftos ir dujų pramonėje, PREN vertės.Tai parodo, kaip specifikacija gali žymiai pagerinti atsparumą korozijai, pasirinkus aukštesnės kokybės vamzdžių lydinį.PREN šiek tiek padidėja nuo 316 SS iki 317 SS.„Super Austenitic 6 Mo SS“ arba „Super Duplex 2507 SS“ idealiai tinka norint žymiai padidinti našumą.
Didesnė nikelio (Ni) koncentracija nerūdijančiame pliene taip pat padidina atsparumą korozijai.Tačiau nerūdijančio plieno nikelio kiekis nėra PREN lygties dalis.Bet kokiu atveju dažnai pravartu rinktis nerūdijantį plieną, kuriame yra didesnis nikelio kiekis, nes šis elementas padeda pakartotinai pasyvuoti paviršius, kuriuose matomi vietinės korozijos požymiai.Nikelis stabilizuoja austenitą ir neleidžia susidaryti martensitui lenkiant arba šaltai tempiant 1/8 kieto vamzdžio.Martensitas yra nepageidaujama kristalinė metalų fazė, kuri sumažina nerūdijančio plieno atsparumą vietinei korozijai ir chlorido sukeltam įtempių įtrūkimui.Didesnis nikelio kiekis, bent 12 %, 316/316L pliene taip pat pageidautinas naudojant aukšto slėgio vandenilio dujas.Minimali nikelio koncentracija, reikalinga ASTM 316/316L nerūdijančiam plienui, yra 10%.
Vietinė korozija gali atsirasti bet kurioje jūrinėje aplinkoje naudojamų vamzdžių vietoje.Tačiau duobių atsiradimo tikimybė yra didesnė tose vietose, kurios jau yra užterštos, o plyšinė korozija labiau tikėtina tose vietose, kuriose yra siauri tarpai tarp vamzdžio ir montavimo įrangos.Naudodamas PREN kaip pagrindą, specialistas gali pasirinkti geriausią vamzdžių lydinį, kad sumažintų bet kokios lokalizuotos korozijos riziką.
Tačiau atminkite, kad yra ir kitų kintamųjų, kurie gali turėti įtakos korozijos rizikai.Pavyzdžiui, temperatūra turi įtakos nerūdijančio plieno atsparumui įdubimams.Karštame jūriniame klimate reikėtų rimtai apsvarstyti superaustenitinio 6 molibdeno plieno arba super duplex 2507 nerūdijančio plieno vamzdžius, nes šios medžiagos puikiai atsparios vietinei korozijai ir chlorido įtrūkimams.Vėsesnio klimato sąlygomis gali pakakti 316/316L vamzdžio, ypač jei buvo sėkmingai naudojamas.
Atviroje jūroje esančių platformų savininkai ir operatoriai taip pat gali imtis veiksmų, kad sumažintų korozijos riziką sumontavus vamzdelius.Vamzdžiai turi būti švarūs ir reguliariai plaunami gėlu vandeniu, kad sumažintų įdubimų riziką.Taip pat techninės priežiūros specialistai turėtų atidaryti vamzdžių spaustukus, kad patikrintų, ar nėra plyšių korozijos.
Atlikdami pirmiau nurodytus veiksmus, platformų savininkai ir operatoriai gali sumažinti vamzdžių korozijos ir su tuo susijusių nuotėkių jūros aplinkoje riziką, pagerinti saugą ir efektyvumą bei sumažinti gaminio praradimo ar neorganinių teršalų tikimybę.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Naftos technologijų žurnalas yra pirmaujantis Naftos inžinierių draugijos žurnalas, kuriame pateikiamos autoritetingos santraukos ir straipsniai apie pažangą technologijų, naftos ir dujų pramonės klausimais bei naujienos apie SPE ir jos narius.