Walaupun rintangan kakisan yang wujud pada paip keluli tahan karat, paip keluli tahan karat yang dipasang di persekitaran marin mengalami pelbagai jenis kakisan semasa jangka hayatnya. Hakisan ini boleh membawa kepada pelepasan buruan, kehilangan produk dan potensi risiko. Pemilik dan pengendali platform luar pesisir boleh mengurangkan risiko kakisan dengan menyatakan bahan paip yang lebih kuat yang memberikan rintangan kakisan yang lebih baik. dan pemprosesan peralatan dan peralatan penderiaan untuk memastikan kakisan tidak mengancam integriti paip yang dipasang dan menjejaskan keselamatan.
Hakisan setempat boleh ditemui pada banyak platform, vesel, kapal dan paip dalam pemasangan luar pesisir. Hakisan ini boleh dalam bentuk kakisan pitting atau celah, sama ada boleh menghakis dinding paip dan menyebabkan pelepasan bendalir.
Risiko kakisan lebih besar apabila suhu operasi aplikasi meningkat. Haba boleh mempercepatkan pemusnahan filem oksida pasif luar pelindung tiub, dengan itu menggalakkan pembentukan kakisan pitting.
Malangnya, kakisan pitting dan celah setempat boleh menjadi sukar untuk dikesan, menjadikan jenis kakisan ini lebih sukar untuk dikenal pasti, diramal dan direka bentuk. Memandangkan risiko ini, pemilik platform, pengendali dan penerima hendaklah berhati-hati apabila memilih bahan paip terbaik untuk penggunaannya. Pemilihan bahan adalah barisan pertama pertahanan mereka terhadap kakisan, jadi mendapatkannya dengan betul adalah penting. Mujurlah mereka boleh memilih yang sangat mudah dengan rintangan kakisan tetapi sangat berkesan. Pitting Resistance Equivalent Number (PREN).Semakin tinggi nilai PREN sesuatu logam, semakin tinggi rintangannya terhadap kakisan setempat.
Artikel ini akan mengkaji cara mengenal pasti kakisan pitting dan celah serta cara mengoptimumkan pemilihan bahan tiub untuk aplikasi minyak dan gas luar pesisir berdasarkan nilai PREN bahan.
Hakisan setempat berlaku di kawasan kecil berbanding dengan kakisan umum, yang lebih seragam pada permukaan logam.Kakisan pitting dan celah mula terbentuk pada paip keluli tahan karat 316 apabila filem oksida pasif yang kaya dengan kromium luar logam pecah akibat pendedahan kepada cecair mengakis, termasuk air masin. Kaya dengan klorida di luar pesisir pantai dan persekitaran marin yang sekata meningkat, sebagai persekitaran marin yang tinggi, seperti persekitaran marin yang kaya dengan klorida dan laut yang tinggi. potensi degradasi filem pasif ini.
pitting.Hakisan pitting berlaku apabila filem pempasifan pada panjang paip dimusnahkan, membentuk rongga kecil atau lubang pada permukaan paip. Lubang tersebut berkemungkinan besar akan tumbuh apabila tindak balas elektrokimia berlaku, menyebabkan besi dalam logam terlarut ke dalam larutan di bahagian bawah lubang. Besi terlarut kemudian akan meresap dan iron oksida akan meresap ke arah atas atau teroksida besi. lubang semakin dalam, tindak balas elektrokimia mempercepatkan, kakisan bertambah kuat, dan boleh menyebabkan penembusan dinding paip dan menyebabkan kebocoran.
Tiub lebih mudah terdedah kepada kakisan pitting apabila permukaan luarnya tercemar (Rajah 1). Sebagai contoh, pencemaran daripada operasi kimpalan dan pengisaran boleh merosakkan lapisan oksida pasif paip, dengan itu membentuk dan mempercepatkan kakisan pitting. Begitu juga dengan hanya menangani pencemaran daripada paip. Selain itu, seperti hablur sejat, titisan salt yang membasahi paip yang sama membentuk titisan air garam. untuk melindungi lapisan oksida dan boleh menyebabkan kakisan berlubang. Untuk mengelakkan jenis pencemaran ini, pastikan paip anda bersih dengan kerap menyiramnya dengan air tawar.
Rajah 1 – Paip keluli tahan karat 316/316L yang tercemar dengan asid, air garam dan mendapan lain sangat mudah terdedah kepada kakisan lubang.
kakisan celah.Dalam kebanyakan kes, pitting boleh dikenal pasti dengan mudah oleh pengendali.Walau bagaimanapun, kakisan celah tidak mudah dikesan dan menimbulkan risiko yang lebih besar kepada pengendali dan kakitangan.Ia biasanya berlaku pada paip yang mempunyai ruang yang ketat antara bahan sekeliling, seperti paip yang dipegang di tempatnya dengan klip atau paip yang dipasang dengan ketat bersebelahan.Apabila air garam meresap ke dalam asid chloride agresif. (FeCl3) terbentuk di kawasan itu dari semasa ke semasa dan menyebabkan kakisan celah dipercepatkan (Rajah 2). Oleh kerana celah itu sendiri meningkatkan risiko kakisan, kakisan celah boleh berlaku pada suhu yang jauh lebih rendah daripada kakisan pitting.
Rajah 2 – Hakisan celah mungkin berlaku di antara paip dan penyokong paip (atas) dan apabila paip dipasang dekat dengan permukaan lain (bawah) disebabkan oleh pembentukan larutan ferik klorida berasid yang agresif secara kimia di dalam celah.
Kakisan celah biasanya menyerupai kakisan pitting terlebih dahulu di celah yang terbentuk di antara panjang paip dan klip sokongan paip.Walau bagaimanapun, disebabkan peningkatan kepekatan Fe++ dalam cecair dalam patah, kawah awal menjadi lebih besar dan lebih besar sehingga ia meliputi keseluruhan patah.Akhirnya, kakisan celah boleh berlubang paip.
Keretakan yang ketat adalah risiko paling besar terhadap kakisan.Oleh itu, pengapit paip yang membaluti kebanyakan lilitan paip cenderung memberikan risiko yang lebih besar daripada pengapit terbuka, yang meminimumkan permukaan sentuhan antara paip dan pengapit.Juruteknik penyelenggaraan boleh membantu mengurangkan kemungkinan hakisan celah menyebabkan kerosakan atau kegagalan dengan kerap membuka pengapit pada permukaan dan pengapit.
Kakisan pitting dan celah boleh dielakkan sebaik-baiknya dengan memilih aloi logam yang sesuai untuk aplikasi.Specifiers harus menjalankan usaha wajar untuk memilih bahan paip optimum untuk meminimumkan risiko kakisan berdasarkan persekitaran operasi, keadaan proses dan pembolehubah lain.
Untuk membantu penentu mengoptimumkan pemilihan bahan, mereka boleh membandingkan nilai PREN logam untuk menentukan ketahanannya terhadap kakisan setempat. PREN boleh dikira daripada komposisi kimia aloi, termasuk kandungan kromium (Cr), molibdenum (Mo), dan nitrogen (N), seperti berikut:
PREN meningkat dengan kandungan unsur-unsur tahan kakisan kromium, molibdenum dan nitrogen dalam aloi. Hubungan PREN adalah berdasarkan suhu pitting kritikal (CPT) – suhu terendah di mana kakisan pitting diperhatikan – untuk pelbagai keluli tahan karat berhubung dengan komposisi kimia. Pada asasnya, PREN adalah berkadar dengan CPT. Oleh itu, hanya peningkatan nilai PREN yang lebih tinggi. bersamaan dengan peningkatan kecil dalam CPT berbanding aloi, manakala peningkatan yang besar dalam PREN menunjukkan peningkatan yang ketara dalam prestasi kepada CPT yang jauh lebih tinggi.
Jadual 1 membandingkan nilai PREN pelbagai aloi yang biasa digunakan dalam aplikasi minyak dan gas luar pesisir. Ia menunjukkan bagaimana spesifikasi boleh meningkatkan rintangan kakisan dengan ketara dengan memilih aloi paip gred yang lebih tinggi. PREN meningkat sedikit sahaja apabila beralih daripada keluli tahan karat 316 kepada 317. Untuk peningkatan prestasi yang ketara, keluli tahan karat super austenit 6 Mo atau keluli tahan karat 2507 digunakan dengan sangat baik.
Kepekatan nikel (Ni) yang lebih tinggi dalam keluli tahan karat juga meningkatkan rintangan kakisan.Walau bagaimanapun, kandungan nikel keluli tahan karat bukan sebahagian daripada persamaan PREN. Dalam apa jua keadaan, ia selalunya berfaedah untuk menentukan keluli tahan karat dengan kepekatan nikel yang lebih tinggi, kerana elemen ini membantu memasifkan semula permukaan yang menunjukkan tanda-tanda kakisan setempat. Nikel martensit dan menstabilkan pembentukan penyejukan. Paip keras 1/8. Martensit ialah fasa kristal yang tidak diingini dalam logam yang mengurangkan rintangan keluli tahan karat terhadap kakisan setempat serta retakan tegasan akibat klorida. Kandungan nikel yang lebih tinggi sekurang-kurangnya 12% dalam 316/316L juga wajar untuk aplikasi yang melibatkan gas bertekanan tinggi gas hidrogen/TM yang diperlukan untuk kepekatan khusus 316 nikel TM minimum 6LTM. 10%.
Hakisan setempat boleh berlaku di mana-mana sahaja pada paip yang digunakan dalam persekitaran marin. Walau bagaimanapun, kakisan pitting lebih berkemungkinan berlaku di kawasan yang sudah tercemar, manakala kakisan celah lebih berkemungkinan berlaku di kawasan yang mempunyai jurang sempit antara paip dan perkakasan pelekap. Dengan menggunakan PREN sebagai asas, penentu spesifikasi boleh memilih aloi paip terbaik untuk meminimumkan risiko sebarang jenis kakisan setempat.
Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa terdapat pembolehubah lain yang boleh menjejaskan risiko kakisan.Sebagai contoh, suhu mempengaruhi rintangan pitting keluli tahan karat.Untuk iklim marin panas, paip keluli tahan karat super austenit 6 molibdenum atau 2507 super dupleks harus dipertimbangkan dengan serius kerana bahan ini mempunyai rintangan yang sangat baik terhadap kakisan setempat dan retak tegasan klorida. Bagi penggunaan iklim yang lebih sejuk/316L, sejarah paip mungkin berjaya. telah ditubuhkan.
Pemilik dan pengendali platform luar pesisir juga boleh mengambil langkah untuk meminimumkan risiko kakisan selepas tiub dipasang. Mereka harus memastikan paip bersih dan siram dengan air tawar dengan kerap untuk mengurangkan risiko hakisan lubang. Mereka juga harus mempunyai juruteknik penyelenggaraan membuka pengapit tiub semasa pemeriksaan rutin untuk mencari kehadiran kakisan celah.
Mengikuti langkah yang digariskan di atas, pemilik dan pengendali platform boleh mengurangkan risiko kakisan tiub dan kebocoran berkaitan dalam persekitaran marin, meningkatkan keselamatan dan kecekapan, sambil mengurangkan kemungkinan kehilangan produk atau pelepasan pelepasan buruan.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Jurnal Teknologi Petroleum ialah majalah utama Persatuan Jurutera Petroleum, menyediakan taklimat dan ciri berwibawa tentang kemajuan dalam penerokaan dan teknologi pengeluaran, isu industri minyak dan gas, serta berita tentang SPE dan ahlinya.