Walaupun paip keluli tahan karat mempunyai rintangan kakisan yang wujud, paip keluli tahan karat yang dipasang di persekitaran marin terdedah kepada pelbagai jenis kakisan sepanjang jangka hayatnya. Kakisan ini boleh menyebabkan pelepasan asap, kehilangan produk dan potensi risiko. Pemilik dan pengendali platform luar pesisir boleh mengurangkan risiko kakisan dengan menetapkan bahan paip yang lebih kuat dari awal untuk rintangan kakisan yang lebih baik. Selepas itu, mereka mesti sentiasa berwaspada semasa memeriksa talian suntikan kimia, talian hidraulik dan impuls, serta instrumentasi dan instrumentasi proses untuk memastikan kakisan tidak mengancam integriti paip yang dipasang atau menjejaskan keselamatan.
Kakisan setempat boleh didapati pada banyak platform, kapal, dan saluran paip luar pesisir. Kakisan ini boleh dalam bentuk kakisan lubang atau celah, yang mana kedua-duanya boleh menghakis dinding paip dan menyebabkan cecair dilepaskan.
Risiko kakisan meningkat apabila suhu operasi aplikasi meningkat. Haba boleh mempercepatkan degradasi filem oksida pasif luar pelindung tiub, sekali gus menggalakkan pembentukan lubang.
Malangnya, kakisan lubang dan celah setempat sukar dikesan, menjadikannya sukar untuk mengenal pasti, meramalkan dan mereka bentuk jenis kakisan ini. Memandangkan risiko ini, pemilik platform, pengendali dan wakil mesti berhati-hati dalam memilih bahan saluran paip terbaik untuk aplikasi mereka. Pemilihan bahan adalah barisan pertahanan pertama mereka terhadap kakisan, jadi melakukannya dengan betul adalah sangat penting. Mujurlah, mereka boleh menggunakan ukuran rintangan kakisan setempat yang sangat mudah tetapi sangat berkesan, Nombor Setara Rintangan Lubang (PREN). Semakin tinggi nilai PREN logam, semakin tinggi rintangannya terhadap kakisan setempat.
Artikel ini akan melihat cara mengenal pasti kakisan lubang dan rekahan serta cara mengoptimumkan pemilihan bahan tiub untuk aplikasi minyak dan gas luar pesisir berdasarkan nilai PREN bahan tersebut.
Kakisan setempat berlaku di kawasan kecil berbanding kakisan umum, yang lebih seragam di atas permukaan logam. Kakisan lubang dan celah mula terbentuk pada tiub keluli tahan karat 316 apabila filem oksida pasif luar logam yang kaya dengan kromium pecah akibat pendedahan kepada cecair menghakis, termasuk air masin. Persekitaran marin yang kaya dengan klorida, serta suhu tinggi dan juga pencemaran permukaan tiub, meningkatkan kemungkinan degradasi filem pempasifan ini.
Kakisan lubang Kakisan lubang berlaku apabila filem pasifasi pada bahagian paip rosak, membentuk rongga atau lubang kecil pada permukaan paip. Lubang sedemikian berkemungkinan akan membesar apabila tindak balas elektrokimia berlaku, mengakibatkan besi dalam logam dilarutkan dalam larutan di bahagian bawah lubang. Besi terlarut kemudiannya akan meresap ke bahagian atas lubang dan teroksida untuk membentuk oksida besi atau karat. Apabila lubang semakin dalam, tindak balas elektrokimia akan memecut, kakisan meningkat, yang boleh menyebabkan perforasi dinding paip dan menyebabkan kebocoran.
Tiub lebih mudah terdedah kepada lubang jika permukaan luarnya tercemar (Rajah 1). Contohnya, bahan cemar daripada operasi kimpalan dan pengisaran boleh merosakkan lapisan oksida pasif paip, sekali gus membentuk dan mempercepatkan lubang. Begitu juga dengan menangani pencemaran daripada paip. Di samping itu, apabila titisan garam meruap, kristal garam basah yang terbentuk pada paip melindungi lapisan oksida dan boleh menyebabkan lubang. Untuk mencegah pencemaran jenis ini, pastikan paip anda bersih dengan membilasnya secara berkala dengan air bersih.
Rajah 1. Paip keluli tahan karat 316/316L yang tercemar dengan asid, garam dan mendapan lain sangat mudah terdedah kepada lubang.
kakisan rekahan. Dalam kebanyakan kes, lubang boleh dikesan dengan mudah oleh pengendali. Walau bagaimanapun, kakisan rekahan tidak mudah dikesan dan menimbulkan risiko yang lebih besar kepada pengendali dan kakitangan. Ini biasanya berlaku pada paip yang mempunyai jurang sempit antara bahan di sekelilingnya, seperti paip yang dipegang dengan pengapit atau paip yang dirapatkan rapat antara satu sama lain. Apabila air garam meresap ke dalam jurang, lama-kelamaan, larutan ferik klorida berasid (FeCl3) yang agresif secara kimia terbentuk di kawasan ini, yang menyebabkan kakisan jurang dipercepatkan (Rajah 2). Memandangkan kakisan rekahan secara semula jadi meningkatkan risiko kakisan, kakisan rekahan boleh berlaku pada suhu yang jauh lebih rendah daripada lubang.
Rajah 2 – Kakisan rekahan boleh berlaku di antara paip dan sokongan paip (atas) dan apabila paip dipasang berhampiran dengan permukaan lain (bawah) disebabkan oleh pembentukan larutan ferik klorida berasid yang agresif secara kimia dalam celah tersebut.
Kakisan rekahan biasanya menyerupai pembentukan lubang pertama dalam jurang yang terbentuk antara bahagian paip dan kolar sokongan paip. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh peningkatan kepekatan Fe++ dalam bendalir di dalam rekahan, corong awal menjadi semakin besar sehingga ia menutupi keseluruhan rekahan. Akhirnya, kakisan rekahan boleh menyebabkan perforasi paip.
Retakan yang padat mewakili risiko kakisan yang paling besar. Oleh itu, pengapit paip yang mengelilingi sebahagian besar lilitan paip cenderung lebih berisiko daripada pengapit terbuka, yang meminimumkan permukaan sentuhan antara paip dan pengapit. Juruteknik servis boleh membantu mengurangkan kemungkinan kerosakan atau kegagalan kakisan celah dengan membuka lekapan secara berkala dan memeriksa permukaan paip untuk kakisan.
Kakisan lubang dan rekahan boleh dicegah dengan memilih aloi logam yang betul untuk aplikasi khusus. Penentu spesifikasi mesti mengambil langkah bersungguh-sungguh dalam memilih bahan perpaipan yang optimum untuk meminimumkan risiko kakisan, bergantung pada persekitaran operasi, keadaan proses dan pembolehubah lain.
Untuk membantu penentu pengoptimuman pilihan bahan mereka, mereka boleh membandingkan nilai PREN logam untuk menentukan ketahanannya terhadap kakisan setempat. PREN boleh dikira daripada kimia aloi, termasuk kandungan kromium (Cr), molibdenum (Mo), dan nitrogen (N), seperti berikut:
PREN meningkat dengan kandungan unsur tahan kakisan kromium, molibdenum dan nitrogen dalam aloi. Nisbah PREN adalah berdasarkan suhu lubang kritikal (CPT) – suhu terendah di mana lubang berlaku – untuk pelbagai keluli tahan karat bergantung pada komposisi kimia. Pada asasnya, PREN adalah berkadar terus dengan CPT. Oleh itu, nilai PREN yang lebih tinggi menunjukkan rintangan lubang yang lebih tinggi. Peningkatan kecil dalam PREN adalah bersamaan dengan hanya peningkatan kecil dalam CPT berbanding aloi, manakala peningkatan besar dalam PREN menunjukkan peningkatan prestasi yang ketara berbanding CPT yang jauh lebih tinggi.
Jadual 1 membandingkan nilai PREN untuk pelbagai aloi yang biasa digunakan dalam industri minyak dan gas luar pesisir. Ia menunjukkan bagaimana spesifikasi boleh meningkatkan ketahanan kakisan dengan memilih aloi paip yang berkualiti tinggi. PREN meningkat sedikit daripada 316 SS kepada 317 SS. Super Austenitic 6 Mo SS atau Super Duplex 2507 SS adalah sesuai untuk peningkatan prestasi yang ketara.
Kepekatan nikel (Ni) yang lebih tinggi dalam keluli tahan karat juga meningkatkan rintangan kakisan. Walau bagaimanapun, kandungan nikel keluli tahan karat bukanlah sebahagian daripada persamaan PREN. Walau apa pun, selalunya lebih baik untuk memilih keluli tahan karat dengan kandungan nikel yang lebih tinggi, kerana elemen ini membantu mengaspasi semula permukaan yang menunjukkan tanda-tanda kakisan setempat. Nikel menstabilkan austenit dan menghalang pembentukan martensit apabila membengkokkan atau menarik 1/8 paip tegar secara sejuk. Martensit ialah fasa kristal yang tidak diingini dalam logam yang mengurangkan rintangan keluli tahan karat terhadap kakisan setempat serta keretakan tegasan yang disebabkan oleh klorida. Kandungan nikel yang lebih tinggi sekurang-kurangnya 12% dalam keluli 316/316L juga wajar untuk aplikasi gas hidrogen tekanan tinggi. Kepekatan nikel minimum yang diperlukan untuk keluli tahan karat ASTM 316/316L ialah 10%.
Kakisan setempat boleh berlaku di mana-mana sahaja dalam saluran paip yang digunakan dalam persekitaran marin. Walau bagaimanapun, lubang lebih cenderung berlaku di kawasan yang sudah tercemar, manakala kakisan rekahan lebih cenderung berlaku di kawasan yang mempunyai jurang sempit antara paip dan peralatan pemasangan. Menggunakan PREN sebagai asas, penentu boleh memilih gred paip terbaik untuk meminimumkan risiko sebarang jenis kakisan setempat.
Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa terdapat pembolehubah lain yang boleh mempengaruhi risiko kakisan. Contohnya, suhu mempengaruhi rintangan keluli tahan karat terhadap lubang. Bagi iklim maritim yang panas, paip keluli tahan karat 6 molibdenum super austenit atau paip keluli tahan karat super dupleks 2507 harus dipertimbangkan dengan serius kerana bahan-bahan ini mempunyai rintangan yang sangat baik terhadap kakisan setempat dan keretakan klorida. Bagi iklim yang lebih sejuk, paip 316/316L mungkin mencukupi, terutamanya jika terdapat sejarah penggunaan yang berjaya.
Pemilik dan pengendali platform luar pesisir juga boleh mengambil langkah untuk meminimumkan risiko kakisan selepas tiub dipasang. Mereka harus memastikan paip bersih dan kerap dibilas dengan air bersih untuk mengurangkan risiko lubang. Mereka juga harus meminta juruteknik penyelenggaraan membuka pengapit semasa pemeriksaan rutin untuk memeriksa kakisan rekahan.
Dengan mengikuti langkah-langkah di atas, pemilik dan pengendali platform boleh mengurangkan risiko kakisan paip dan kebocoran berkaitan dalam persekitaran marin, meningkatkan keselamatan dan kecekapan, serta mengurangkan kemungkinan kehilangan produk atau pelepasan buangan.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Jurnal Teknologi Petroleum, jurnal utama Persatuan Jurutera Petroleum, menyediakan taklimat dan artikel yang berwibawa tentang kemajuan dalam teknologi huluan, isu industri minyak dan gas serta berita tentang SPE dan ahli-ahlinya.