Walaupun rintangan kakisan yang wujud pada paip keluli tahan karat, paip keluli tahan karat yang dipasang di persekitaran marin tertakluk kepada pelbagai jenis kakisan semasa jangka hayat perkhidmatannya.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.Selepas itu, mereka mesti sentiasa berwaspada apabila memeriksa talian suntikan kimia, talian hidraulik dan impuls, dan memproses instrumentasi dan instrumentasi untuk memastikan kakisan tidak mengancam integriti paip yang dipasang atau menjejaskan keselamatan.
Hakisan setempat boleh ditemui pada banyak platform, kapal, kapal dan saluran paip luar pesisir.Hakisan ini boleh dalam bentuk kakisan pitting atau celah, sama ada boleh menghakis dinding paip dan menyebabkan cecair terbebas.
Risiko kakisan meningkat apabila suhu operasi aplikasi meningkat.Haba boleh mempercepatkan degradasi filem oksida pasif luar pelindung tiub, dengan itu menggalakkan pitting.
Malangnya, kakisan pitting dan celah setempat sukar dikesan, menjadikannya sukar untuk mengenal pasti, meramal dan mereka bentuk jenis kakisan ini.Memandangkan risiko ini, pemilik platform, pengendali dan penerima mesti berhati-hati dalam memilih bahan saluran paip terbaik untuk aplikasi mereka.Pemilihan bahan adalah barisan pertama pertahanan mereka terhadap kakisan, jadi membetulkannya adalah sangat penting.Nasib baik, mereka boleh memilih ukuran rintangan kakisan setempat yang sangat mudah tetapi sangat berkesan, Nombor Setara Rintangan Pitting (PREN).Semakin tinggi nilai PREN sesuatu logam, semakin tinggi rintangannya terhadap kakisan setempat.
Artikel ini akan melihat cara mengenal pasti kakisan pitting dan celah, serta cara mengoptimumkan pemilihan bahan tiub untuk aplikasi minyak dan gas luar pesisir berdasarkan nilai PREN bahan.
Kakisan setempat berlaku di kawasan kecil berbanding dengan kakisan umum, yang lebih seragam di atas permukaan logam.Kakisan pitting dan celah mula terbentuk pada tiub keluli tahan karat 316 apabila filem oksida pasif luar yang kaya dengan kromium logam rosak 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.
pitting Kakisan pitting berlaku apabila filem pempasifan pada bahagian paip rosak, membentuk rongga kecil atau lubang pada permukaan paip.Lubang tersebut berkemungkinan besar akan tumbuh apabila tindak balas elektrokimia berterusan, akibatnya besi dalam logam terlarut 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 mempercepatkan, kakisan meningkat, yang boleh menyebabkan penembusan dinding paip dan menyebabkan kebocoran.
Tiub lebih mudah terdedah kepada pitting jika permukaan luarnya tercemar (Rajah 1).Sebagai contoh, bahan cemar daripada operasi kimpalan dan pengisaran boleh merosakkan lapisan oksida pempasifan paip, dengan itu membentuk dan mempercepatkan pitting.Begitu juga dengan hanya menangani pencemaran dari paip.Di samping itu, apabila titisan garam menyejat, hablur garam basah yang terbentuk pada paip melindungi lapisan oksida dan boleh menyebabkan pitting.Untuk mengelakkan jenis pencemaran ini, pastikan paip anda bersih dengan menyiramnya secara berkala dengan air tawar.
Rajah 1. Paip keluli tahan karat 316/316L yang tercemar dengan asid, garam dan mendapan lain sangat mudah terdedah kepada pitting.
kakisan celah.Dalam kebanyakan kes, pitting boleh dikesan dengan mudah oleh pengendali.Bagaimanapun, kakisan celah tidak mudah dikesan dan menimbulkan risiko yang lebih besar kepada pengendali dan kakitangan.Ini biasanya berlaku pada paip yang mempunyai jurang sempit antara bahan sekeliling, seperti paip yang dipegang pada tempatnya dengan pengapit atau paip yang dibungkus rapat di sebelah satu sama lain.Apabila air garam meresap ke dalam celah, dari masa ke masa, larutan ferik klorida berasid yang agresif secara kimia (FeCl3) terbentuk di kawasan ini, yang menyebabkan kakisan celah mempercepatkan (Gamb. 2).Oleh kerana celah itu sendiri meningkatkan risiko kakisan, kakisan celah boleh berlaku pada suhu yang jauh lebih rendah daripada pitting.
Rajah 2 – Hakisan celah boleh berlaku di antara paip dan penyokong paip (atas) dan apabila paip dipasang dekat dengan permukaan lain (bawah) disebabkan oleh pembentukan larutan berasid kimia agresif ferik klorida dalam celah.
Kakisan celah biasanya menyerupai pitting terlebih dahulu dalam celah yang terbentuk antara bahagian paip dan kolar sokongan paip.Walau bagaimanapun, disebabkan oleh peningkatan kepekatan Fe++ dalam cecair di dalam patah, corong awal menjadi lebih besar dan lebih besar sehingga ia meliputi keseluruhan patah.Akhirnya, kakisan celah boleh menyebabkan penembusan paip.
Retakan padat mewakili risiko terbesar kakisan.Oleh itu, pengapit paip yang mengelilingi bahagian yang lebih besar daripada 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 kerap membuka pengapit dan memeriksa permukaan paip untuk karat.
Kakisan pitting dan celah boleh dielakkan dengan memilih aloi logam yang betul untuk aplikasi.Penentu mesti melaksanakan usaha wajar dalam memilih bahan paip optimum untuk meminimumkan risiko kakisan bergantung pada persekitaran proses, 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 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 pitting kritikal (CPT) - suhu paling rendah di mana pitting berlaku - untuk pelbagai keluli tahan karat bergantung pada komposisi kimia.Pada asasnya, PREN adalah berkadar dengan CPT.Oleh itu, nilai PREN yang lebih tinggi menunjukkan rintangan pitting yang lebih tinggi.Peningkatan kecil dalam PREN hanya bersamaan dengan peningkatan kecil dalam CPT berbanding aloi, manakala peningkatan yang besar dalam PREN menunjukkan peningkatan yang ketara dalam prestasi 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 berkualiti tinggi.PREN meningkat sedikit daripada 316 SS kepada 317 SS.Super Austenitic 6 Mo SS atau Super Duplex 2507 SS 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 bukan sebahagian daripada persamaan PREN.Walau apa pun, selalunya berfaedah untuk memilih keluli tahan karat dengan kandungan nikel yang lebih tinggi, kerana elemen ini membantu memasifkan semula permukaan yang menunjukkan tanda-tanda kakisan setempat.Nikel menstabilkan austenit dan menghalang pembentukan martensit apabila membongkok atau menyejukkan lukisan 1/8 paip tegar.Martensit ialah fasa kristal yang tidak diingini dalam logam yang mengurangkan rintangan keluli tahan karat kepada 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%.
Hakisan setempat boleh berlaku di mana-mana pada paip yang digunakan dalam persekitaran marin.Walau bagaimanapun, pitting lebih berkemungkinan berlaku di kawasan yang sudah tercemar, manakala hakisan celah lebih berkemungkinan berlaku di kawasan yang mempunyai jurang sempit antara paip dan peralatan pemasangan.Menggunakan PREN sebagai asas, penentu 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 menjejaskan rintangan keluli tahan karat kepada pitting.Untuk iklim maritim yang panas, paip keluli tahan karat super austenit 6 molibdenum atau super dupleks 2507 harus dipertimbangkan dengan serius kerana bahan ini mempunyai ketahanan yang sangat baik terhadap kakisan setempat dan keretakan klorida.Untuk 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 sentiasa disiram dengan air tawar untuk mengurangkan risiko berlubang.Mereka juga harus mempunyai juruteknik penyelenggaraan membuka pengapit paip semasa pemeriksaan rutin untuk memeriksa kakisan celah.
Dengan mengikuti langkah di atas, pemilik dan pengendali platform boleh mengurangkan risiko kakisan paip dan kebocoran berkaitan dalam persekitaran marin, meningkatkan keselamatan dan kecekapan, dan mengurangkan kemungkinan kehilangan produk atau pelepasan buruan.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Jurnal Teknologi Petroleum ialah jurnal terkemuka Persatuan Jurutera Petroleum, yang memaparkan ringkasan dan artikel berwibawa tentang kemajuan dalam teknologi huluan, isu industri minyak dan gas, serta berita tentang SPE dan ahlinya.