स्टेनलेस स्टील पाईप्समध्ये अंगभूत गंज-प्रतिरोधक क्षमता असूनही, सागरी वातावरणात बसवलेल्या स्टेनलेस स्टील पाईप्सना त्यांच्या अपेक्षित आयुष्यकाळात विविध प्रकारच्या गंजण्याचा अनुभव येतो. या गंजण्यामुळे अनियंत्रित उत्सर्जन, उत्पादनाचे नुकसान आणि संभाव्य धोके निर्माण होऊ शकतात. ऑफशोअर प्लॅटफॉर्मचे मालक आणि ऑपरेटर्स अधिक चांगला गंज-प्रतिरोध देणाऱ्या मजबूत पाईप सामग्रीची निवड करून गंजण्याचा धोका कमी करू शकतात. त्यानंतर, रासायनिक इंजेक्शन, हायड्रॉलिक आणि इम्पल्स लाईन्स, तसेच प्रक्रिया उपकरणे आणि संवेदन उपकरणांची तपासणी करताना त्यांनी सतर्क राहिले पाहिजे, जेणेकरून गंजण्यामुळे बसवलेल्या पाईपिंगच्या अखंडतेला धोका निर्माण होणार नाही आणि सुरक्षिततेशी तडजोड होणार नाही.
ऑफशोअर प्रतिष्ठापनांमधील अनेक प्लॅटफॉर्म, जहाजे, नौका आणि पाइपिंगवर स्थानिक गंज आढळू शकतो. हा गंज पिटिंग किंवा क्रेविस गंज या स्वरूपात असू शकतो, यापैकी कोणताही प्रकार पाइपची भिंत झिजवू शकतो आणि द्रव गळतीस कारणीभूत ठरू शकतो.
जेव्हा उपकरणाचे कार्यकारी तापमान वाढते, तेव्हा क्षरण होण्याचा धोका अधिक असतो. उष्णता ट्यूबच्या संरक्षक बाह्य निष्क्रिय ऑक्साईड थराचा नाश वेगाने घडवून आणू शकते, ज्यामुळे खड्डेयुक्त क्षरण (pitting corrosion) होण्यास चालना मिळते.
दुर्दैवाने, स्थानिक खड्डे आणि भेगांमधील गंज शोधणे कठीण असू शकते, ज्यामुळे या प्रकारच्या गंजाला ओळखणे, त्याचा अंदाज लावणे आणि त्यासाठी रचना करणे अधिक अवघड होते. हे धोके लक्षात घेता, प्लॅटफॉर्मचे मालक, चालक आणि त्यांचे प्रतिनिधी यांनी त्यांच्या वापरासाठी सर्वोत्तम पाइपिंग सामग्री निवडताना सावधगिरी बाळगली पाहिजे. सामग्रीची निवड ही गंजाविरुद्धची त्यांची पहिली संरक्षण फळी आहे, त्यामुळे ती योग्य करणे महत्त्वाचे आहे. सुदैवाने, ते स्थानिक गंज प्रतिकारशक्तीचे एक अतिशय सोपे पण प्रभावी माप वापरून निवड करू शकतात, ज्याला पिटिंग रेझिस्टन्स इक्विव्हॅलेंट नंबर (PREN) म्हणतात. धातूचे PREN मूल्य जितके जास्त असेल, तितकी त्याची स्थानिक गंज प्रतिकारशक्ती जास्त असते.
या लेखात, मटेरियलच्या PREN मूल्याच्या आधारावर, पिटिंग आणि क्रेविस कोरोझन कसे ओळखावे आणि ऑफशोअर तेल व वायू अनुप्रयोगांसाठी ट्यूबिंग मटेरियलची निवड कशी ऑप्टिमाइझ करावी याचे पुनरावलोकन केले जाईल.
धातूच्या पृष्ठभागावर अधिक एकसमान असलेल्या सामान्य क्षरणाच्या तुलनेत, स्थानिक क्षरण लहान भागांमध्ये होते. खारट पाण्यासह क्षरणकारक द्रवांच्या संपर्कामुळे धातूचा बाहेरील क्रोमियम-समृद्ध निष्क्रिय ऑक्साईड थर फुटल्यावर ३१६ स्टेनलेस स्टीलच्या पाईप्सवर खड्डे आणि भेगांमधील क्षरण तयार होऊ लागते. क्लोराईड-समृद्ध सागरी आणि किनारी वातावरण, तसेच उच्च तापमान आणि ट्यूबिंगच्या पृष्ठभागाचे प्रदूषण, या निष्क्रियीकरण थराच्या ऱ्हासाची शक्यता वाढवतात.
पिटिंग (खड्डे पडणे). जेव्हा पाईपच्या तुकड्यावरील पॅसिव्हेशन फिल्म (निष्क्रियता थर) नष्ट होते, तेव्हा पाईपच्या पृष्ठभागावर लहान पोकळ्या किंवा खड्डे तयार होतात, याला पिटिंग गंज म्हणतात. इलेक्ट्रोकेमिकल (विद्युत रासायनिक) अभिक्रिया घडत असल्यामुळे असे खड्डे मोठे होण्याची शक्यता असते, ज्यामुळे धातूमधील लोह खड्ड्याच्या तळाशी असलेल्या द्रावणात विरघळते. हे विरघळलेले लोह नंतर खड्ड्याच्या वरच्या भागाकडे पसरते आणि त्याचे ऑक्सिडीकरण होऊन लोह ऑक्साईड किंवा गंज तयार होतो. जसा खड्डा खोल होत जातो, तसतशा इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियांचा वेग वाढतो, गंज अधिक तीव्र होतो आणि त्यामुळे पाईपच्या भिंतीला छिद्र पडून गळती होऊ शकते.
जेव्हा ट्यूबिंगचा बाह्य पृष्ठभाग दूषित होतो, तेव्हा त्याला पिटिंग गंज लागण्याची शक्यता अधिक असते (आकृती १). उदाहरणार्थ, वेल्डिंग आणि ग्राइंडिंगच्या कामांमुळे होणारे प्रदूषण पाईपच्या पॅसिव्हेटिंग ऑक्साईड थराला नुकसान पोहोचवू शकते, ज्यामुळे पिटिंग गंज तयार होतो आणि त्याची गती वाढते. पाईपमधील प्रदूषण हाताळण्याच्या बाबतीतही हेच लागू होते. याव्यतिरिक्त, जेव्हा खाऱ्या पाण्याचे थेंब बाष्पीभवन पावतात, तेव्हा पाईपवर तयार होणारे ओले मिठाचे स्फटिक ऑक्साईड थराचे संरक्षण करण्यासाठी तेच काम करतात आणि त्यामुळे पिटिंग गंज लागू शकतो. या प्रकारचे प्रदूषण टाळण्यासाठी, आपले पाईप नियमितपणे ताज्या पाण्याने धुवून स्वच्छ ठेवा.
आकृती १ – आम्ल, खारे पाणी आणि इतर साठ्यांनी दूषित झालेला 316/316L स्टेनलेस स्टील पाईप खड्डेयुक्त गंजण्यास अत्यंत संवेदनशील असतो.
भेगांमधील गंज. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, ऑपरेटरला खड्डे पडणे सहज ओळखता येते. तथापि, भेगांमधील गंज शोधणे सोपे नसते आणि त्यामुळे ऑपरेटर आणि कर्मचाऱ्यांसाठी मोठा धोका निर्माण होतो. हे सहसा अशा पाईप्सवर होते ज्यांच्या सभोवतालच्या सामग्रीमध्ये कमी जागा असते, जसे की क्लिप्सने जागेवर धरलेले पाईप्स किंवा एकमेकांना लागून घट्ट बसवलेले पाईप्स. जेव्हा खारे पाणी भेगेत शिरते, तेव्हा कालांतराने त्या भागात रासायनिक दृष्ट्या आक्रमक आम्लयुक्त फेरिक क्लोराईड (FeCl3) द्रावण तयार होते आणि त्यामुळे भेगांमधील गंज वेगाने होतो (आकृती २). भेगांमुळेच गंज लागण्याचा धोका वाढतो, त्यामुळे भेगांमधील गंज खड्डे पडण्याच्या गंजपेक्षा खूप कमी तापमानातही होऊ शकतो.
आकृती २ – पाईप आणि पाईप सपोर्टच्या मध्ये (वर) आणि पाईप इतर पृष्ठभागांच्या जवळ बसवल्यावर (खाली) फटीमध्ये रासायनिक दृष्ट्या आक्रमक आम्लयुक्त फेरिक क्लोराईड द्रावण तयार झाल्यामुळे फटीतील गंज (क्रेविस कोरोजन) विकसित होऊ शकतो.
पाईपचा तुकडा आणि पाईप सपोर्ट क्लिप यांच्यामध्ये तयार झालेल्या फटीमध्ये, सुरुवातीला सामान्यतः फटीतील गंज (क्रेविस कोरोझन) हा खड्डा पडण्याच्या गंज (पिटिंग कोरोझन) सारखा दिसतो. तथापि, भेगेतील द्रवामध्ये Fe++ चे प्रमाण वाढत गेल्यामुळे, सुरुवातीचा खड्डा अधिकाधिक मोठा होत जातो आणि अखेरीस तो संपूर्ण भेग व्यापून टाकतो. सरतेशेवटी, फटीतील गंज पाईपला छिद्र पाडू शकतो.
अरुंद भेगांमध्ये गंज लागण्याचा सर्वात मोठा धोका असतो. त्यामुळे, पाईपच्या बहुतेक परिघाभोवती गुंडाळलेले पाईप क्लॅम्प्स, उघड्या क्लॅम्प्सपेक्षा जास्त धोकादायक ठरतात, कारण उघड्या क्लॅम्प्समुळे पाईप आणि क्लॅम्पमधील संपर्क पृष्ठभाग कमी होतो. देखभाल करणारे तंत्रज्ञ नियमितपणे क्लॅम्प्स उघडून आणि पाईपच्या पृष्ठभागावर गंज लागला आहे का याची तपासणी करून, भेगांमधील गंजामुळे होणारे नुकसान किंवा बिघाड कमी करण्यास मदत करू शकतात.
अनुप्रयोगासाठी योग्य धातू मिश्रधातूची निवड करून पिटिंग आणि क्रेविस गंज उत्तम प्रकारे टाळता येतो. कार्यरत वातावरण, प्रक्रिया स्थिती आणि इतर चलांवर आधारित गंजण्याचा धोका कमी करण्यासाठी, विनिर्देशकांनी सर्वोत्तम पाइपिंग सामग्री निवडताना योग्य ती खबरदारी घेतली पाहिजे.
सामग्रीची निवड अधिक चांगल्या प्रकारे करण्यासाठी, विनिर्देशकांना धातूंच्या PREN मूल्यांची तुलना करून स्थानिक क्षरणाला त्यांचा प्रतिकार निश्चित करता येतो. PREN ची गणना मिश्रधातूच्या रासायनिक रचनेवरून केली जाते, ज्यामध्ये त्यातील क्रोमियम (Cr), मॉलिब्डेनम (Mo) आणि नायट्रोजन (N) घटकांचा समावेश असतो, आणि ती खालीलप्रमाणे आहे:
मिश्रधातूमध्ये असलेल्या क्रोमियम, मॉलिब्डेनम आणि नायट्रोजन या गंज-प्रतिरोधक घटकांच्या प्रमाणानुसार PREN वाढते. PREN संबंध हा रासायनिक रचनेच्या संदर्भात विविध स्टेनलेस स्टीलसाठी क्रांतिकारक पिटिंग तापमानावर (CPT) - म्हणजेच ज्या सर्वात कमी तापमानावर पिटिंग गंज दिसून येतो - यावर आधारित असतो. मूलतः, PREN हे CPT च्या समानुपाती असते. त्यामुळे, PREN ची उच्च मूल्ये उच्च पिटिंग प्रतिरोध दर्शवतात. PREN मधील थोडी वाढ ही मिश्रधातूच्या तुलनेत CPT मधील थोड्या वाढीच्या समतुल्य असते, तर PREN मधील मोठी वाढ ही लक्षणीयरीत्या उच्च CPT पर्यंत कामगिरीमध्ये लक्षणीय सुधारणा दर्शवते.
सारणी १ मध्ये ऑफशोअर तेल आणि वायू अनुप्रयोगांमध्ये सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या विविध मिश्रधातूंच्या PREN मूल्यांची तुलना केली आहे. उच्च दर्जाच्या पाईप मिश्रधातूची निवड करून विनिर्देशाद्वारे गंज-प्रतिरोधकता कशी लक्षणीयरीत्या सुधारता येते, हे यातून दिसून येते. ३१६ पासून ३१७ स्टेनलेस स्टीलकडे जाताना PREN मध्ये केवळ किंचित वाढ होते. कामगिरीत लक्षणीय वाढीसाठी, ६ Mo सुपर ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील किंवा २५०७ सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचा वापर आदर्शपणे केला जातो.
स्टेनलेस स्टीलमध्ये निकेलचे (Ni) प्रमाण जास्त असल्यास गंजरोधक क्षमता वाढते. तथापि, स्टेनलेस स्टीलमधील निकेलचे प्रमाण PREN समीकरणाचा भाग नाही. कोणत्याही परिस्थितीत, जास्त निकेल प्रमाण असलेले स्टेनलेस स्टील निर्दिष्ट करणे अनेकदा फायदेशीर ठरते, कारण हे मूलद्रव्य स्थानिक गंज दर्शविणाऱ्या पृष्ठभागांना पुन्हा निष्क्रिय करण्यास मदत करते. १/८ हार्ड पाईप वाकवताना किंवा कोल्ड ड्रॉइंग करताना निकेल ऑस्टेनाइटला स्थिर करते आणि मार्टेन्साइट तयार होण्यास प्रतिबंध करते. मार्टेन्साइट हा धातूंमधील एक अवांछित स्फटिकीय टप्पा आहे, जो स्टेनलेस स्टीलची स्थानिक गंज तसेच क्लोराइड-प्रेरित स्ट्रेस क्रॅकिंगला असलेली प्रतिकारशक्ती कमी करतो. उच्च दाबाच्या वायुरूप हायड्रोजनचा समावेश असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी ३१६/३१६L मध्ये किमान १२% निकेलचे प्रमाण असणे देखील इष्ट आहे. ASTM मानक विनिर्देशानुसार ३१६/३१६L स्टेनलेस स्टीलसाठी आवश्यक किमान निकेलचे प्रमाण १०% आहे.
सागरी वातावरणात वापरल्या जाणाऱ्या पाईप्सवर कुठेही स्थानिक गंज चढू शकतो. तथापि, आधीच दूषित झालेल्या भागांमध्ये पिटिंग गंज (pitting corrosion) होण्याची शक्यता जास्त असते, तर पाईप आणि माउंटिंग हार्डवेअरमधील अरुंद फटी असलेल्या भागांमध्ये क्रेविस गंज (crevice corrosion) होण्याची शक्यता जास्त असते. PREN ला आधार मानून, स्पेसिफायर कोणत्याही प्रकारच्या स्थानिक गंजचा धोका कमी करण्यासाठी सर्वोत्तम पाईप मिश्रधातू निवडू शकतो.
तथापि, हे लक्षात ठेवा की असे इतर घटक देखील आहेत जे गंज लागण्याच्या धोक्यावर परिणाम करू शकतात. उदाहरणार्थ, तापमान स्टेनलेस स्टीलच्या पिटिंग रेझिस्टन्सवर परिणाम करते. उष्ण सागरी हवामानासाठी, ६ मॉलिब्डेनम सुपर ऑस्टेनिटिक किंवा २५०७ सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील पाईपचा गंभीरपणे विचार केला पाहिजे, कारण या सामग्रीमध्ये स्थानिक गंज आणि क्लोराईड स्ट्रेस क्रॅकिंगला उत्कृष्ट प्रतिकारशक्ती असते. थंड हवामानासाठी, ३१६/३१६एल पाईप पुरेसा असू शकतो, विशेषतः जर त्याच्या यशस्वी वापराचा इतिहास प्रस्थापित झाला असेल.
ऑफशोअर प्लॅटफॉर्मचे मालक आणि ऑपरेटर ट्यूबिंग बसवल्यानंतर गंज लागण्याचा धोका कमी करण्यासाठी उपाययोजना करू शकतात. पिटिंग कॉरोझनचा (खड्डेयुक्त गंज) धोका कमी करण्यासाठी त्यांनी पाईप्स स्वच्छ ठेवावेत आणि नियमितपणे ताज्या पाण्याने धुवावेत. तसेच, नियमित तपासणीदरम्यान क्रेविस कॉरोझन (फटींमधील गंज) आहे की नाही हे पाहण्यासाठी त्यांनी देखभाल तंत्रज्ञांकडून ट्यूबिंग क्लॅम्प्स उघडवून घ्यावेत.
वर नमूद केलेल्या पायऱ्यांचे पालन करून, प्लॅटफॉर्मचे मालक आणि चालक सागरी वातावरणातील ट्यूबिंग गंजण्याचा आणि संबंधित गळतीचा धोका कमी करू शकतात, ज्यामुळे सुरक्षितता आणि कार्यक्षमता सुधारते, तसेच उत्पादनाचे नुकसान किंवा अनियंत्रित उत्सर्जनाची शक्यता कमी होते.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
जर्नल ऑफ पेट्रोलियम टेक्नॉलॉजी हे सोसायटी ऑफ पेट्रोलियम इंजिनियर्सचे प्रमुख मासिक आहे, जे अन्वेषण आणि उत्पादन तंत्रज्ञानातील प्रगती, तेल आणि वायू उद्योगातील समस्या, तसेच SPE आणि त्याच्या सदस्यांविषयीच्या बातम्यांवर अधिकृत संक्षिप्त माहिती आणि विशेष लेख पुरवते.