Ondanks de inherente corrosieweerstand van roestvrijstalen buizen, zijn roestvrijstalen buizen die in maritieme omgevingen worden geïnstalleerd, onderhevig aan verschillende soorten corrosie tijdens hun verwachte levensduur.Deze corrosie kan leiden tot vluchtige emissies, productverliezen en potentiële risico's.Eigenaars en exploitanten van offshore-platforms kunnen het risico op corrosie verminderen door sterkere pijpmaterialen te specificeren die een betere corrosieweerstand bieden.Daarna moeten ze waakzaam blijven bij het inspecteren van chemische injectieleidingen, hydraulische en impulsleidingen, en procesinstrumentatie en instrumentatie om ervoor te zorgen dat corrosie de integriteit van de geïnstalleerde leidingen niet bedreigt of de veiligheid in gevaar brengt.
Lokale corrosie is te vinden op veel platforms, schepen, schepen en offshore pijpleidingen.Deze corrosie kan de vorm hebben van putcorrosie of spleetcorrosie, die beide de buiswand kunnen eroderen en ervoor kunnen zorgen dat er vloeistof vrijkomt.
Het risico op corrosie neemt toe naarmate de bedrijfstemperatuur van de toepassing stijgt.Warmte kan de degradatie van de beschermende buitenste passieve oxidefilm van de buis versnellen, waardoor putvorming wordt bevorderd.
Helaas zijn plaatselijke putcorrosie en spleetcorrosie moeilijk te detecteren, waardoor het moeilijk is om dit soort corrosie te identificeren, te voorspellen en te ontwerpen.Gezien deze risico's moeten platformeigenaren, operators en aangewezen personen voorzichtig zijn bij het selecteren van het beste pijpleidingmateriaal voor hun toepassing.Materiaalkeuze is hun eerste verdedigingslinie tegen corrosie, dus het is erg belangrijk om het goed te doen.Gelukkig kunnen ze kiezen voor een heel eenvoudige maar zeer effectieve maatstaf voor lokale corrosieweerstand, het Pitting Resistance Equivalent Number (PREN).Hoe hoger de PREN-waarde van een metaal, hoe hoger de weerstand tegen plaatselijke corrosie.
Dit artikel gaat in op het identificeren van putcorrosie en spleetcorrosie, en op het optimaliseren van de keuze van buismateriaal voor offshore olie- en gastoepassingen op basis van de PREN-waarde van het materiaal.
Lokale corrosie treedt op in kleine gebieden in vergelijking met algemene corrosie, die gelijkmatiger is over het metalen oppervlak.Putcorrosie en spleetcorrosie beginnen zich te vormen op 316 roestvrijstalen buizen wanneer de buitenste chroomrijke passieve oxidefilm van het metaal afbreekt als gevolg van blootstelling aan bijtende vloeistoffen, waaronder zout water.Mariene omgevingen die rijk zijn aan chloriden, evenals hoge temperaturen en zelfs vervuiling van het buisoppervlak, verhogen de kans op degradatie van deze passiveringsfilm.
putcorrosie Putcorrosie treedt op wanneer de passiveringsfilm op een deel van de buis afbreekt en kleine holtes of putjes vormt op het oppervlak van de buis.Dergelijke putten zullen waarschijnlijk groeien naarmate elektrochemische reacties voortschrijden, waardoor het ijzer in het metaal in oplossing wordt opgelost op de bodem van de put.Het opgeloste ijzer zal dan naar de bovenkant van de put diffunderen en oxideren om ijzeroxide of roest te vormen.Naarmate de put dieper wordt, versnellen elektrochemische reacties, neemt corrosie toe, wat kan leiden tot perforatie van de buiswand en tot lekkages.
Buizen zijn gevoeliger voor putjes als hun buitenoppervlak verontreinigd is (figuur 1).Zo kunnen verontreinigingen van las- en slijpwerkzaamheden de passiveringsoxidelaag van de buis beschadigen, waardoor putjes ontstaan ​​en versneld worden.Hetzelfde geldt voor het simpelweg aanpakken van vervuiling door leidingen.Bovendien beschermen de natte zoutkristallen die zich op de leidingen vormen, terwijl de zoutdruppels verdampen, de oxidelaag en kunnen putjes ontstaan.Om dit soort verontreinigingen te voorkomen, houdt u uw leidingen schoon door ze regelmatig door te spoelen met zoet water.
Afbeelding 1. 316/316L roestvrijstalen buizen die zijn verontreinigd met zuur, zoutoplossing en andere afzettingen zijn zeer gevoelig voor putcorrosie.
spleetcorrosie.In de meeste gevallen kan putjes gemakkelijk worden gedetecteerd door de operator.Spleetcorrosie is echter niet eenvoudig te detecteren en vormt een groter risico voor operators en personeel.Dit gebeurt meestal bij leidingen met nauwe openingen tussen omringende materialen, zoals leidingen die op hun plaats worden gehouden met klemmen of leidingen die strak naast elkaar zijn gepakt.Wanneer de pekel in de spleet sijpelt, wordt in dit gebied na verloop van tijd een chemisch agressieve aangezuurde ijzerchloride-oplossing (FeCl3) gevormd, waardoor spleetcorrosie versnelt (fig. 2).Aangezien spleet zelf het risico op corrosie vergroot, kan spleetcorrosie optreden bij temperaturen die veel lager zijn dan putcorrosie.
Afbeelding 2 – Er kan spleetcorrosie ontstaan ​​tussen de buis en de buissteun (boven) en wanneer de buis dicht bij andere oppervlakken wordt geïnstalleerd (onder) door de vorming van een chemisch agressieve aangezuurde oplossing van ijzerchloride in de opening.
Spleetcorrosie simuleert meestal eerst putcorrosie in de opening tussen het pijpgedeelte en de pijpsteunkraag.Door de toename van de concentratie van Fe++ in de vloeistof in de breuk wordt de initiële trechter echter steeds groter totdat deze de gehele breuk bedekt.Uiteindelijk kan spleetcorrosie leiden tot perforatie van de leiding.
Dichte scheuren vormen het grootste risico op corrosie.Daarom zijn buisklemmen die een groter deel van de omtrek van de buis omringen, risicovoller dan open klemmen, die het contactoppervlak tussen buis en beugel minimaliseren.Servicemonteurs kunnen de kans op schade door spleetcorrosie of defecten verkleinen door regelmatig klemmen te openen en het buisoppervlak te controleren op corrosie.
Putcorrosie en spleetcorrosie kunnen worden voorkomen door de juiste metaallegering voor de toepassing te kiezen.Bestekschrijvers moeten de nodige zorgvuldigheid betrachten bij het selecteren van het optimale leidingmateriaal om het risico op corrosie te minimaliseren, afhankelijk van de procesomgeving, procesomstandigheden en andere variabelen.
Om bestekschrijvers te helpen de materiaalkeuze te optimaliseren, kunnen ze de PREN-waarden van metalen vergelijken om hun weerstand tegen lokale corrosie te bepalen.PREN kan als volgt worden berekend op basis van de chemie van de legering, inclusief het chroom- (Cr), molybdeen- (Mo) en stikstofgehalte (N):
PREN neemt toe met het gehalte aan corrosiebestendige elementen van chroom, molybdeen en stikstof in de legering.De PREN-ratio is gebaseerd op de kritische puttemperatuur (CPT) – de laagste temperatuur waarbij putcorrosie optreedt – voor verschillende soorten roestvast staal, afhankelijk van de chemische samenstelling.In wezen is PREN evenredig met CPT.Daarom duiden hogere PREN-waarden op een hogere putweerstand.Een kleine toename in PREN is slechts gelijk aan een kleine toename in CPT in vergelijking met de legering, terwijl een grote toename in PREN een significante verbetering in prestatie aangeeft ten opzichte van een aanzienlijk hogere CPT.
Tabel 1 vergelijkt PREN-waarden voor verschillende legeringen die veel worden gebruikt in de offshore olie- en gasindustrie.Het laat zien hoe specificatie de corrosieweerstand aanzienlijk kan verbeteren door een pijplegering van hogere kwaliteit te selecteren.PREN stijgt iets van 316 SS naar 317 SS.Super Austenitic 6 Mo SS of Super Duplex 2507 SS zijn ideaal voor een aanzienlijke prestatieverbetering.
Hogere concentraties nikkel (Ni) in roestvrij staal verhogen ook de corrosieweerstand.Het nikkelgehalte van roestvrij staal maakt echter geen deel uit van de PREN-vergelijking.In ieder geval is het vaak voordelig om roestvrij staal te kiezen met een hoger nikkelgehalte, aangezien dit element helpt om oppervlakken die tekenen van plaatselijke corrosie vertonen opnieuw te passiveren.Nikkel stabiliseert austeniet en voorkomt martensietvorming bij het buigen of koudtrekken van 1/8 stijve buis.Martensiet is een ongewenste kristallijne fase in metalen die de weerstand van roestvrij staal tegen plaatselijke corrosie en door chloride veroorzaakte spanningsscheuren vermindert.Het hogere nikkelgehalte van ten minste 12% in 316/316L-staal is ook wenselijk voor toepassingen met waterstofgas onder hoge druk.De minimale nikkelconcentratie die vereist is voor ASTM 316/316L roestvrij staal is 10%.
Plaatselijke corrosie kan overal voorkomen op leidingen die in maritieme omgevingen worden gebruikt.De kans op putcorrosie is echter groter in gebieden die al vervuild zijn, terwijl spleetcorrosie eerder voorkomt in gebieden met nauwe openingen tussen de leiding en de installatieapparatuur.Op basis van PREN kan de bestekschrijver de beste buislegering selecteren om het risico op plaatselijke corrosie te minimaliseren.
Houd er echter rekening mee dat er andere variabelen zijn die het risico op corrosie kunnen beïnvloeden.Temperatuur heeft bijvoorbeeld invloed op de weerstand van roestvrij staal tegen putcorrosie.Voor warme maritieme klimaten moeten buizen van superaustenitisch 6 molybdeenstaal of superduplex 2507 roestvrij staal serieus worden overwogen, aangezien deze materialen uitstekend bestand zijn tegen plaatselijke corrosie en chloridescheuren.Voor koelere klimaten kan een 316/316L-leiding voldoende zijn, vooral als er een geschiedenis van succesvol gebruik is.
Eigenaren en exploitanten van offshore-platforms kunnen ook stappen ondernemen om het risico op corrosie te minimaliseren nadat de slangen zijn geïnstalleerd.Ze moeten de leidingen schoon houden en regelmatig doorspoelen met zoet water om het risico op putjes te verkleinen.Ze moeten ook onderhoudsmonteurs pijpklemmen laten openen tijdens routine-inspecties om te controleren op spleetcorrosie.
Door de bovenstaande stappen te volgen, kunnen platformeigenaren en -operators het risico op pijpcorrosie en gerelateerde lekken in het mariene milieu verminderen, de veiligheid en efficiëntie verbeteren en de kans op productverlies of vluchtige emissies verkleinen.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
The Journal of Petroleum Technology is het toonaangevende tijdschrift van de Society of Petroleum Engineers, met gezaghebbende samenvattingen en artikelen over vooruitgang in upstream-technologie, kwesties in de olie- en gasindustrie en nieuws over SPE en haar leden.