Napriek prirodzenej odolnosti rúr z nehrdzavejúcej ocele voči korózii sú rúry z nehrdzavejúcej ocele inštalované v morskom prostredí počas svojej predpokladanej životnosti vystavené rôznym druhom korózie.Táto korózia môže viesť k fugitívnym emisiám, stratám produktov a potenciálnym rizikám.Majitelia a prevádzkovatelia pobrežných platforiem môžu znížiť riziko korózie špecifikovaním pevnejších materiálov potrubia, ktoré poskytujú lepšiu odolnosť proti korózii.Potom musia zostať ostražití pri kontrole potrubí na vstrekovanie chemikálií, hydraulických a impulzných potrubí a procesných prístrojov a prístrojov, aby sa zabezpečilo, že korózia neohrozí integritu inštalovaného potrubia alebo neohrozí bezpečnosť.
Lokalizovanú koróziu možno nájsť na mnohých plošinách, lodiach, lodiach a pobrežných potrubiach.Táto korózia môže byť vo forme jamkovej alebo štrbinovej korózie, pričom obe môžu narúšať stenu potrubia a spôsobiť uvoľnenie kvapaliny.
Riziko korózie sa zvyšuje so zvyšujúcou sa prevádzkovou teplotou aplikácie.Teplo môže urýchliť degradáciu ochranného vonkajšieho pasívneho oxidového filmu trubice, čím sa podporuje tvorba jamiek.
Nanešťastie, lokalizovanú jamkovú a štrbinovú koróziu je ťažké odhaliť, čo sťažuje identifikáciu, predpovedanie a návrh týchto typov korózie.Vzhľadom na tieto riziká musia vlastníci, prevádzkovatelia a zástupcovia platforiem postupovať opatrne pri výbere najlepšieho potrubného materiálu pre svoju aplikáciu.Výber materiálu je ich prvou líniou obrany proti korózii, preto je veľmi dôležité, aby bol správny.Našťastie si môžu vybrať veľmi jednoduché, ale veľmi účinné meradlo lokalizovanej odolnosti proti korózii, ekvivalentné číslo odolnosti proti pitingu (PREN).Čím vyššia je hodnota PREN kovu, tým vyššia je jeho odolnosť voči lokálnej korózii.
Tento článok sa zameria na to, ako identifikovať jamkovú a štrbinovú koróziu, ako aj na to, ako optimalizovať výber materiálu potrubia pre aplikácie ropy a zemného plynu na mori na základe hodnoty materiálu PREN.
Lokalizovaná korózia sa vyskytuje na malých plochách v porovnaní so všeobecnou koróziou, ktorá je rovnomernejšia na povrchu kovu.Na rúrkach z nehrdzavejúcej ocele 316 sa začína tvoriť jamková a štrbinová korózia, keď sa vonkajší pasívny oxidový film kovu bohatý na chróm rozpadne v dôsledku vystavenia korozívnym kvapalinám vrátane slanej vody.Morské prostredie bohaté na chloridy, ako aj vysoké teploty a dokonca aj kontaminácia povrchu hadičiek zvyšujú pravdepodobnosť degradácie tohto pasivačného filmu.
jamková korózia K bodovej korózii dochádza, keď sa pasivačný film na časti potrubia rozpadne a na povrchu potrubia sa vytvoria malé dutiny alebo jamky.Takéto jamy budú pravdepodobne rásť, keď prebiehajú elektrochemické reakcie, v dôsledku čoho sa železo v kove rozpustí v roztoku na dne jamy.Rozpustené železo potom difunduje do hornej časti jamy a oxiduje za vzniku oxidu železa alebo hrdze.S prehlbovaním jamy sa zrýchľujú elektrochemické reakcie, zvyšuje sa korózia, čo môže viesť k perforácii steny potrubia a viesť k netesnostiam.
Rúry sú náchylnejšie na tvorbu jamiek, ak je ich vonkajší povrch kontaminovaný (obrázok 1).Napríklad kontaminanty z operácií zvárania a brúsenia môžu poškodiť vrstvu pasivačného oxidu potrubia, a tým vytvárať a urýchľovať jamky.To isté platí pre jednoduché riešenie znečistenia z potrubí.Okrem toho, keď sa kvapôčky soli odparujú, vlhké kryštály soli, ktoré sa tvoria na potrubí, chránia vrstvu oxidu a môžu viesť k tvorbe jamiek.Aby ste predišli týmto typom kontaminácie, udržujte svoje potrubia čisté a pravidelne ich preplachujte čerstvou vodou.
Obrázok 1. Potrubie z nehrdzavejúcej ocele 316/316L znečistené kyselinou, soľným roztokom a inými usadeninami je veľmi náchylné na tvorbu jamiek.
štrbinová korózia.Vo väčšine prípadov môže operátor ľahko odhaliť pitting.Štrbinovú koróziu však nie je ľahké odhaliť a predstavuje väčšie riziko pre operátorov a personál.To sa zvyčajne vyskytuje na potrubiach, ktoré majú úzke medzery medzi okolitými materiálmi, ako sú potrubia držané na mieste pomocou svoriek alebo potrubia, ktoré sú tesne pritlačené vedľa seba.Pri presakovaní soľanky do štrbiny sa v tejto oblasti časom vytvorí chemicky agresívny okyslený roztok chloridu železitého (FeCl3), ktorý spôsobuje zrýchlenie štrbinovej korózie (obr. 2).Keďže štrbina samotná zvyšuje riziko korózie, štrbinová korózia sa môže vyskytnúť pri teplotách oveľa nižších ako bodová korózia.
Obrázok 2 – Medzi rúrou a podperou rúry (hore) a keď je rúra inštalovaná blízko iných povrchov (dole) sa môže vyvinúť štrbinová korózia v dôsledku tvorby chemicky agresívneho okysleného roztoku chloridu železitého v medzere.
Štrbinová korózia zvyčajne najprv simuluje jamkovú koróziu v medzere vytvorenej medzi rúrovou časťou a podpornou manžetou rúry.V dôsledku zvýšenia koncentrácie Fe++ v tekutine vo vnútri zlomeniny sa však počiatočný lievik zväčšuje a zväčšuje, až pokrýva celú zlomeninu.V konečnom dôsledku môže štrbinová korózia viesť k perforácii potrubia.
Najväčšie riziko korózie predstavujú husté trhliny.Preto potrubné svorky, ktoré obopínajú väčšiu časť obvodu potrubia, bývajú rizikovejšie ako otvorené svorky, ktoré minimalizujú kontaktnú plochu medzi potrubím a objímkou.Servisní technici môžu pomôcť znížiť riziko poškodenia alebo zlyhania štrbinovou koróziou pravidelným otváraním svoriek a kontrolou povrchu potrubia z hľadiska korózie.
Jamkovej a štrbinovej korózii možno zabrániť výberom správnej kovovej zliatiny pre danú aplikáciu.Špecifikátori musia venovať náležitú pozornosť výberu optimálneho materiálu potrubia, aby sa minimalizovalo riziko korózie v závislosti od prostredia procesu, podmienok procesu a iných premenných.
Aby mohli špecifikátori optimalizovať výber materiálu, môžu porovnávať hodnoty PREN kovov, aby určili ich odolnosť voči lokalizovanej korózii.PREN je možné vypočítať z chemického zloženia zliatiny vrátane obsahu chrómu (Cr), molybdénu (Mo) a dusíka (N) takto:
PREN sa zvyšuje s obsahom korózie odolných prvkov chrómu, molybdénu a dusíka v zliatine.Pomer PREN je založený na kritickej bodovej teplote (CPT) – najnižšej teplote, pri ktorej dochádza k bodkovaniu – pre rôzne nehrdzavejúce ocele v závislosti od chemického zloženia.PREN je v podstate úmerná CPT.Preto vyššie hodnoty PREN indikujú vyššiu odolnosť proti pittingu.Malý nárast PREN je ekvivalentný iba malému zvýšeniu CPT v porovnaní so zliatinou, zatiaľ čo veľký nárast PREN naznačuje výrazné zlepšenie výkonu v porovnaní s výrazne vyšším CPT.
Tabuľka 1 porovnáva hodnoty PREN pre rôzne zliatiny bežne používané v ropnom a plynárenskom priemysle na mori.Ukazuje, ako môže špecifikácia výrazne zlepšiť odolnosť proti korózii výberom kvalitnejšej zliatiny rúr.PREN sa mierne zvyšuje z 316 SS na 317 SS.Pre výrazné zvýšenie výkonu sú ideálne Super Austenitic 6 Mo SS alebo Super Duplex 2507 SS.
Vyššie koncentrácie niklu (Ni) v nehrdzavejúcej oceli tiež zvyšujú odolnosť proti korózii.Obsah niklu v nehrdzavejúcej oceli však nie je súčasťou rovnice PREN.V každom prípade je často výhodné voliť nerezové ocele s vyšším obsahom niklu, keďže tento prvok pomáha repasivovať povrchy, ktoré vykazujú známky lokalizovanej korózie.Nikel stabilizuje austenit a zabraňuje tvorbe martenzitu pri ohýbaní alebo ťahaní 1/8 pevnej rúry za studena.Martenzit je nežiaduca kryštalická fáza v kovoch, ktorá znižuje odolnosť nehrdzavejúcej ocele voči lokalizovanej korózii, ako aj praskaniu spôsobenému chloridom.Vyšší obsah niklu aspoň 12 % v oceli 316/316L je tiež žiaduci pre aplikácie s vysokým tlakom vodíkového plynu.Minimálna koncentrácia niklu požadovaná pre nehrdzavejúcu oceľ ASTM 316/316L je 10 %.
Lokalizovaná korózia sa môže vyskytnúť kdekoľvek na potrubiach používaných v morskom prostredí.Jamková korózia sa však pravdepodobnejšie vyskytuje v oblastiach, ktoré sú už kontaminované, zatiaľ čo štrbinová korózia sa vyskytuje skôr v oblastiach s úzkymi medzerami medzi potrubím a inštalačným zariadením.Použitím PREN ako základu môže špecifikátor vybrať najlepšiu zliatinu rúr, aby sa minimalizovalo riziko akéhokoľvek druhu lokalizovanej korózie.
Majte však na pamäti, že existujú aj ďalšie premenné, ktoré môžu ovplyvniť riziko korózie.Napríklad teplota ovplyvňuje odolnosť nehrdzavejúcej ocele voči jamkovej korózii.Pre horúce prímorské podnebie by sa mali vážne zvážiť superaustenitické 6 molybdénové rúry alebo super duplexné rúry z nehrdzavejúcej ocele 2507, pretože tieto materiály majú vynikajúcu odolnosť voči lokálnej korózii a praskaniu chloridmi.Pre chladnejšie podnebie môže postačovať potrubie 316/316L, najmä ak existuje história úspešného používania.
Majitelia a prevádzkovatelia plošín na mori môžu tiež podniknúť kroky na minimalizáciu rizika korózie po inštalácii potrubia.Mali by udržiavať potrubia čisté a pravidelne preplachovať čerstvou vodou, aby sa znížilo riziko jamkovej jamky.Mali by tiež nechať technikov údržby otvoriť svorky potrubia počas bežných kontrol, aby skontrolovali štrbinovú koróziu.
Dodržaním vyššie uvedených krokov môžu vlastníci a prevádzkovatelia platforiem znížiť riziko korózie potrubia a súvisiacich netesností v morskom prostredí, zlepšiť bezpečnosť a účinnosť a znížiť možnosť straty produktu alebo prchavých emisií.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Journal of Petroleum Technology je popredným časopisom Spoločnosti ropných inžinierov, ktorý obsahuje autoritatívne zhrnutia a články o pokroku v upstream technológii, problémoch ropného a plynárenského priemyslu a novinky o SPE a jej členoch.