Kljub inherentni korozijski odpornosti cevi iz nerjavečega jekla so cevi iz nerjavečega jekla, nameščene v morskih okoljih, med svojo pričakovano življenjsko dobo izpostavljene različnim vrstam korozije.Ta korozija lahko povzroči ubežne emisije, izgube izdelkov in morebitna tveganja.Lastniki in upravljavci morskih ploščadi lahko zmanjšajo tveganje korozije z določitvijo močnejših materialov cevi, ki zagotavljajo boljšo odpornost proti koroziji.Nato morajo ostati pozorni pri pregledu vodov za vbrizgavanje kemikalij, hidravličnih in impulznih vodov ter procesnih instrumentov in instrumentov, da zagotovijo, da korozija ne ogroža celovitosti nameščenih cevi ali ogroža varnosti.
Lokalno korozijo je mogoče najti na številnih ploščadih, ladjah, ladjah in cevovodih na morju.Ta korozija je lahko v obliki luknjičaste ali razpokane korozije, ki lahko razjeda steno cevi in ​​povzroči sproščanje tekočine.
Nevarnost korozije se poveča, ko se delovna temperatura aplikacije poveča.Toplota lahko pospeši razgradnjo zaščitnega zunanjega pasivnega oksidnega filma cevi in ​​s tem spodbuja nastanek lukenj.
Na žalost je lokalizirano luknjičasto in razpokano korozijo težko zaznati, zaradi česar je težko prepoznati, predvideti in načrtovati te vrste korozije.Glede na ta tveganja morajo biti lastniki platform, operaterji in pooblaščenci previdni pri izbiri najboljšega materiala za cevovode za svojo uporabo.Izbira materiala je njihova prva obrambna linija pred korozijo, zato je pravilna izbira zelo pomembna.Na srečo lahko izberejo zelo preprosto, a zelo učinkovito merilo lokalne odpornosti proti koroziji, ekvivalentno število odpornosti proti luknjam (PREN).Višja kot je vrednost PREN kovine, večja je njena odpornost proti lokalni koroziji.
Ta članek bo preučil, kako prepoznati luknjičasto in razpokano korozijo ter kako optimizirati izbiro materiala cevi za uporabo nafte in plina na morju na podlagi vrednosti PREN materiala.
Lokalizirana korozija se pojavi na majhnih območjih v primerjavi s splošno korozijo, ki je bolj enakomerna po kovinski površini.Jamična in razpokana korozija se začneta oblikovati na cevi iz nerjavečega jekla 316, ko zunanji, s kromom bogati pasivni oksidni film kovine razpade zaradi izpostavljenosti jedkim tekočinam, vključno s slano vodo.Morsko okolje, bogato s kloridi, pa tudi visoke temperature in celo kontaminacija površine cevi povečujejo verjetnost degradacije tega pasivnega filma.
luknjičasta korozija se pojavi, ko se pasivacijski film na delu cevi razgradi in na površini cevi nastanejo majhne votline ali jamice.Takšne jame bodo verjetno rasle, ko potekajo elektrokemične reakcije, zaradi katerih se železo v kovini raztopi v raztopini na dnu jame.Raztopljeno železo bo nato difundiralo na vrh jame in oksidiralo v železov oksid ali rjo.Ko se jama poglobi, se pospešijo elektrokemične reakcije, poveča se korozija, kar lahko povzroči predrtje stene cevi in ​​povzroči puščanje.
Cevi so bolj dovzetne za luknjičaste luknje, če je njihova zunanja površina onesnažena (slika 1).Na primer, onesnaževalci pri varjenju in brušenju lahko poškodujejo plast pasivnega oksida cevi, s čimer nastanejo in pospešijo luknjanje.Enako velja za enostavno reševanje onesnaženja iz cevi.Poleg tega, ko kapljice soli izhlapijo, mokri kristali soli, ki nastanejo na ceveh, zaščitijo oksidno plast in lahko povzročijo luknjičaste luknje.Da bi preprečili te vrste kontaminacije, ohranjajte svoje cevi čiste tako, da jih redno izpirate s svežo vodo.
Slika 1. Cev iz nerjavečega jekla 316/316L, onesnažena s kislino, slano raztopino in drugimi usedlinami, je zelo dovzetna za luknjanje.
režna korozija.V večini primerov lahko operater zlahka odkrije luknjičaste luknje.Vendar režne korozije ni lahko odkriti in predstavlja večje tveganje za operaterje in osebje.To se običajno zgodi pri ceveh, ki imajo ozke reže med okoliškimi materiali, kot so cevi, pritrjene s sponkami, ali cevi, ki so tesno stisnjene druga poleg druge.Ko slanica pronica v špranjo, sčasoma na tem območju nastane kemično agresivna nakisana raztopina železovega klorida (FeCl3), ki povzroči pospešeno korozijo v špranjo (slika 2).Ker reža sama po sebi poveča tveganje korozije, se lahko korozija v špranji pojavi pri temperaturah, ki so veliko nižje od luknjičaste korozije.
Slika 2 – Režna korozija se lahko razvije med cevjo in nosilcem cevi (zgoraj) in ko je cev nameščena blizu drugih površin (spodaj) zaradi tvorbe kemično agresivne nakisane raztopine železovega klorida v reži.
Razpokana korozija običajno simulira luknjičasto luknjičenje v reži, ki nastane med odsekom cevi in ​​nosilnim obročem cevi.Vendar pa zaradi povečanja koncentracije Fe++ v tekočini znotraj preloma začetni lijak postaja čedalje večji, dokler ne pokrije celotnega preloma.Končno lahko korozija v špranjah povzroči perforacijo cevi.
Goste razpoke predstavljajo največjo nevarnost korozije.Zato so cevne objemke, ki obdajajo večji del oboda cevi, bolj tvegane kot odprte objemke, ki zmanjšujejo kontaktno površino med cevjo in objemko.Servisni tehniki lahko pomagajo zmanjšati možnost poškodb ali okvare zaradi korozije v razpokah z rednim odpiranjem objemk in preverjanjem površine cevi glede korozije.
Jamičasto in razpokano korozijo je mogoče preprečiti z izbiro ustrezne kovinske zlitine za uporabo.Specifikatorji morajo ravnati s potrebno skrbnostjo pri izbiri optimalnega materiala za cevi, da čim bolj zmanjšajo tveganje korozije glede na procesno okolje, procesne pogoje in druge spremenljivke.
Da bi specifikatorjem pomagali optimizirati izbiro materiala, lahko primerjajo vrednosti PREN kovin, da določijo njihovo odpornost na lokalno korozijo.PREN je mogoče izračunati iz kemije zlitine, vključno z vsebnostjo kroma (Cr), molibdena (Mo) in dušika (N), kot sledi:
PREN se povečuje z vsebnostjo korozijsko odpornih elementov kroma, molibdena in dušika v zlitini.Razmerje PREN temelji na kritični jamičasti temperaturi (CPT) – najnižji temperaturi, pri kateri se pojavi jamičasta jekla – za različna nerjavna jekla, odvisno od kemične sestave.V bistvu je PREN sorazmeren s CPT.Zato višje vrednosti PREN kažejo večjo odpornost proti luknjanju.Majhno povečanje PREN je enakovredno le majhnemu povečanju CPT v primerjavi z zlitino, medtem ko veliko povečanje PREN kaže znatno izboljšanje učinkovitosti v primerjavi z znatno višjim CPT.
Tabela 1 primerja vrednosti PREN za različne zlitine, ki se običajno uporabljajo v naftni in plinski industriji na morju.Prikazuje, kako lahko specifikacija močno izboljša odpornost proti koroziji z izbiro kakovostnejše zlitine cevi.PREN se nekoliko poveča s 316 SS na 317 SS.Super Austenitic 6 Mo SS ali Super Duplex 2507 SS sta idealna za znatno povečanje učinkovitosti.
Višje koncentracije niklja (Ni) v nerjavnem jeklu prav tako povečajo odpornost proti koroziji.Vsebnost niklja v nerjavnem jeklu pa ni del enačbe PREN.V vsakem primeru je pogosto koristno izbrati nerjavna jekla z višjo vsebnostjo niklja, saj ta element pomaga ponovno pasivizirati površine, ki kažejo znake lokalne korozije.Nikelj stabilizira avstenit in preprečuje nastanek martenzita pri upogibanju ali hladnem vlečenju 1/8 toge cevi.Martenzit je nezaželena kristalna faza v kovinah, ki zmanjšuje odpornost nerjavnega jekla na lokalizirano korozijo in napetostne razpoke, ki jih povzroči klorid.Višja vsebnost niklja, vsaj 12 %, v jeklu 316/316L je prav tako zaželena za visokotlačne aplikacije vodikovega plina.Najmanjša zahtevana koncentracija niklja za nerjavno jeklo ASTM 316/316L je 10 %.
Lokalizirana korozija se lahko pojavi kjer koli na ceveh, ki se uporabljajo v morskih okoljih.Vendar je verjetneje, da se luknjičasta luknjica pojavi na območjih, ki so že onesnažena, medtem ko je verjetnejša pojava korozije v razpokah na območjih z ozkimi režami med cevjo in instalacijsko opremo.Na osnovi PREN lahko specifikacijer izbere najboljšo cevno zlitino za zmanjšanje tveganja kakršne koli lokalizirane korozije.
Vendar ne pozabite, da obstajajo druge spremenljivke, ki lahko vplivajo na tveganje korozije.Temperatura na primer vpliva na odpornost nerjavnega jekla proti luknjanju.Za vroča morska podnebja je treba resno razmisliti o super avstenitnem 6 molibdenovem jeklu ali super duplex cevi iz nerjavečega jekla 2507, saj imajo ti materiali odlično odpornost na lokalno korozijo in kloridne razpoke.Za hladnejše podnebje lahko zadostuje cev 316/316L, še posebej, če obstaja zgodovina uspešne uporabe.
Lastniki in upravljavci ploščadi na morju lahko po namestitvi cevi sprejmejo tudi ukrepe za zmanjšanje tveganja korozije.Cevi morajo vzdrževati čiste in jih redno izpirati s svežo vodo, da zmanjšajo tveganje za nastanek lukenj.Prav tako morajo vzdrževalci med rutinskimi pregledi odpreti cevne objemke, da preverijo morebitno korozijo v razpokah.
Z upoštevanjem zgornjih korakov lahko lastniki in upravljavci ploščadi zmanjšajo tveganje korozije cevi in ​​s tem povezanih puščanj v morskem okolju, izboljšajo varnost in učinkovitost ter zmanjšajo možnost izgube izdelka ali ubežnih emisij.
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 vodilna revija Društva naftnih inženirjev, ki vsebuje verodostojne povzetke in članke o napredku v tehnologiji pridobivanja, vprašanjih naftne in plinske industrije ter novice o SPE in njegovih članih.