И покрај вродената отпорност на корозија на цевките од не'рѓосувачки челик, цевките од не'рѓосувачки челик инсталирани во морски средини доживуваат различни видови на корозија во текот на нивниот очекуван век на траење. Оваа корозија може да доведе до фугитивни емисии, губење на производи и потенцијални ризици. Сопствениците и операторите на офшор платформи можат да го намалат ризикот од корозија со специфицирање на поцврсти материјали за цевки кои обезбедуваат подобра отпорност на корозија. Потоа, тие мора да останат внимателни при проверка на хемиско вбризгување, хидраулични и импулсни линии, како и на процесната инструментација и опремата за сензори за да се осигурат дека корозијата не го загрозува интегритетот на инсталираните цевки и не ја загрозува безбедноста.
Локализирана корозија може да се најде на многу платформи, пловила, бродови и цевководи во офшор инсталации. Оваа корозија може да биде во форма на вдлабнатина или пукнатина корозија, од кои секоја може да го еродира ѕидот на цевката и да предизвика ослободување на течност.
Ризикот од корозија е поголем кога работната температура на апликацијата се зголемува. Топлината може да го забрза уништувањето на заштитниот надворешен пасивен оксиден филм на цевката, со што се поттикнува формирање на вдлабната корозија.
За жал, локализираната корозија на јами и пукнатини може да биде тешко да се открие, што ги отежнува идентификувањето, предвидувањето и дизајнирањето на овие видови корозија. Со оглед на овие ризици, сопствениците на платформи, операторите и назначените лица треба да бидат внимателни при изборот на најдобриот материјал за цевки за нивната примена. Изборот на материјал е нивната прва линија на одбрана од корозија, па затоа е важно да се направи правилно. За среќа, тие можат да изберат користејќи многу едноставна, но многу ефикасна мерка за локализирана отпорност на корозија, Еквивалентен број на отпорност на јами (PREN). Колку е поголема вредноста на PREN на металот, толку е поголема неговата отпорност на локализирана корозија.
Оваа статија ќе разгледа како да се идентификува корозија во јами и пукнатини и како да се оптимизира изборот на материјал за цевки за апликации во офшор нафта и гас врз основа на вредноста PREN на материјалот.
Локализираната корозија се јавува на мали површини во споредба со општата корозија, која е порамномерна на металната површина. Корозија во вдлабнатини и пукнатини почнува да се формира на цевки од не'рѓосувачки челик 316 кога надворешниот пасивен оксиден филм богат со хром на металот се руптурира поради изложеност на корозивни течности, вклучувајќи солена вода. Морските средини богати со хлориди на море и на копно, како и високите температури, па дури и контаминацијата на површината на цевката, го зголемуваат потенцијалот за деградација на овој пасивациски филм.
вдлабнатини. Вдлабнатинската корозија се јавува кога пасивациониот филм на дел од цевката е уништен, формирајќи мали шуплини или вдлабнатини на површината на цевката. Ваквите вдлабнатини веројатно ќе растат како што се одвиваат електрохемиските реакции, предизвикувајќи железото во металот да се раствори во растворот на дното од јамата. Раствореното железо потоа ќе дифундира кон врвот на јамата и ќе оксидира за да формира железен оксид или 'рѓа. Како што се продлабочува јамата, електрохемиските реакции се забрзуваат, корозијата се интензивира и може да доведе до перфорација на ѕидот на цевката и да доведе до протекување.
Цевките се поподложни на вдлабнатинска корозија кога нивната надворешна површина е контаминирана (Слика 1). На пример, контаминацијата од операциите на заварување и брусење може да го оштети пасивирачкиот оксиден слој на цевката, со што се формира и забрзува вдлабнатинската корозија. Истото важи и за едноставно справување со контаминацијата од цевките. Дополнително, како што капките од саламура испаруваат, влажните кристали од сол што се формираат на цевките го прават истото за да го заштитат оксидниот слој и можат да доведат до вдлабнатинска корозија. За да спречите вакви видови контаминација, одржувајте ги цевките чисти со редовно испирање со свежа вода.
Слика 1 – Цевка од не'рѓосувачки челик 316/316L контаминирана со киселина, саламура и други наслаги е многу подложна на вдлабната корозија.
Корозија во пукнатини. Во повеќето случаи, вдлабнувањето може лесно да се идентификува од страна на операторот. Сепак, корозијата во пукнатини не е лесна за откривање и претставува поголем ризик за операторите и персоналот. Обично се јавува на цевки кои имаат тесни простори помеѓу околните материјали, како што се цевките држени на место со спојки или цевките кои се цврсто инсталирани една до друга. Кога саламурата ќе се впие во пукнатината, со текот на времето се формира хемиски агресивен раствор на закиселен железо хлорид (FeCl3) во областа и предизвикува забрзана корозија во пукнатини (Слика 2). Бидејќи самите пукнатини го зголемуваат ризикот од корозија, корозијата во пукнатини може да се појави на температури многу пониски од вдлабнувањето на корозијата.
Слика 2 – Може да се развие корозија во пукнатина помеѓу цевката и носачот на цевката (горе) и кога цевката е инсталирана блиску до други површини (долу) поради формирање на хемиски агресивен раствор на закиселен железо хлорид во пукнатината.
Корозијата во пукнатините обично симулира вдлабната корозија прво во пукнатината формирана помеѓу дел од цевката и потпорната штипка на цевката. Сепак, поради зголемената концентрација на Fe++ во течноста во рамките на фрактурата, почетниот кратер станува сè поголем и поголем сè додека не ја покрие целата фрактура. На крајот, корозијата во пукнатините може да ја перфорира цевката.
Цврстите пукнатини се најголем ризик од корозија. Затоа, стегите за цевки што се обвиткуваат околу поголемиот дел од обемот на цевката имаат тенденција да претставуваат поголем ризик од отворените стеги, кои ја минимизираат контактната површина помеѓу цевката и стегата. Техничарите за одржување можат да помогнат во намалувањето на веројатноста за корозија во пукнатините што предизвикува оштетување или дефект со редовно отворање на стегите и проверка на површината на цевката за корозија.
Корозијата во вдлабнатини и пукнатини најдобро може да се спречи со избор на вистинската метална легура за апликацијата. Спецификаторите треба да посветат должно внимание за да го изберат оптималниот материјал за цевките за да го минимизираат ризикот од корозија врз основа на работната средина, условите на процесот и други варијабли.
За да им се помогне на спецификаторите да го оптимизираат изборот на материјал, тие можат да ги споредат вредностите на PREN на металите за да ја утврдат нивната отпорност на локализирана корозија. PREN може да се пресмета од хемискиот состав на легурата, вклучувајќи ја нејзината содржина на хром (Cr), молибден (Mo) и азот (N), на следниов начин:
PREN се зголемува со содржината на елементите отпорни на корозија хром, молибден и азот во легурата. Врската PREN се базира на критичната температура на јамкање (CPT) - најниската температура на која се забележува јамкање корозија - за различни нерѓосувачки челици во однос на хемискиот состав. Во суштина, PREN е пропорционален на CPT. Затоа, повисоките вредности на PREN укажуваат на поголема отпорност на јамкање. Мало зголемување на PREN е еквивалентно само на мало зголемување на CPT во споредба со легурата, додека големо зголемување на PREN укажува на значително подобрување на перформансите до значително повисок CPT.
Табела 1 ги споредува вредностите на PREN на различни легури што најчесто се користат во апликациите за нафта и гас на море. Таа покажува како спецификацијата може значително да ја подобри отпорноста на корозија со избирање легура за цевки од повисок степен. PREN се зголемува само малку при премин од нерѓосувачки челик 316 на 317. За значително зголемување на перформансите, идеално се користи 6 Mo супер аустенитен нерѓосувачки челик или 2507 супер дуплекс нерѓосувачки челик.
Повисоките концентрации на никел (Ni) во не'рѓосувачки челик, исто така, ја зголемуваат отпорноста на корозија. Сепак, содржината на никел во не'рѓосувачкиот челик не е дел од PREN равенката. Во секој случај, често е корисно да се специфицираат не'рѓосувачки челици со повисоки концентрации на никел, бидејќи овој елемент помага во повторно пасивирање на површините што покажуваат знаци на локализирана корозија. Никелот го стабилизира аустенит и спречува формирање на мартензит при свиткување или ладно влечење на 1/8 тврда цевка. Мартензитот е несакана кристална фаза во металите што ја намалува отпорноста на не'рѓосувачкиот челик на локализирана корозија, како и на пукање предизвикано од хлорид. Повисока содржина на никел од најмалку 12% во 316/316L е исто така пожелна за апликации што вклучуваат гасовит водород под висок притисок. Минималната концентрација на никел потребна за не'рѓосувачки челик 316/316L во стандардната спецификација ASTM е 10%.
Локализирана корозија може да се појави насекаде на цевките што се користат во морските средини. Сепак, корозијата со вдлабнатини е поверојатно да се појави во области кои се веќе контаминирани, додека корозијата во пукнатини е поверојатно да се појави во области со тесни празнини помеѓу цевката и монтажниот хардвер. Користејќи PREN како основа, спецификаторот може да ја избере најдобрата легура на цевки за да го минимизира ризикот од каков било вид локализирана корозија.
Сепак, имајте на ум дека постојат и други варијабли што можат да влијаат на ризикот од корозија. На пример, температурата влијае на отпорноста на вдлабнатини на не'рѓосувачкиот челик. За топла морска клима, цевката од не'рѓосувачки челик 6 молибден супер аустенитна или 2507 супер дуплекс треба сериозно да се земе предвид бидејќи овие материјали имаат одлична отпорност на локализирана корозија и пукање од хлорид предизвикано од стрес. За постудени клими, цевката 316/316L може да биде доволна, особено ако е воспоставена историја на успешна употреба.
Сопствениците и операторите на офшор платформи, исто така, можат да преземат чекори за да го минимизираат ризикот од корозија по инсталирањето на цевките. Тие треба да ги одржуваат цевките чисти и редовно да ги плакнат со свежа вода за да го намалат ризикот од корозија на дупки. Тие исто така треба да имаат техничари за одржување кои ги отвораат стегите на цевките за време на рутинските инспекции за да проверат дали има корозија во пукнатини.
Следејќи ги чекорите наведени погоре, сопствениците и операторите на платформи можат да го намалат ризикот од корозија на цевките и сродните протекувања во морските средини, подобрувајќи ја безбедноста и ефикасноста, а воедно намалувајќи ја можноста за губење на производот или испуштање на фугитивни емисии.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
„Журналот за нафтена технологија“ е водечкото списание на Здружението на нафтени инженери, кое обезбедува авторитетни информации и написи за напредокот во технологијата за истражување и производство, прашања од нафтената и гасната индустрија и вести за SPE и нејзините членови.