Pavarësisht rezistencës së natyrshme ndaj korrozionit të tubave prej çeliku inox, tubat prej çeliku inox të instaluar në mjedise detare i nënshtrohen llojeve të ndryshme të korrozionit gjatë jetëgjatësisë së tyre të pritur. Ky korrozion mund të çojë në emetime të shpejta, humbje të produkteve dhe rreziqe të mundshme. Pronarët dhe operatorët e platformave në det të hapur mund të zvogëlojnë rrezikun e korrozionit duke specifikuar materiale më të forta tubash që ofrojnë rezistencë më të mirë ndaj korrozionit. Më pas, ata duhet të mbeten vigjilentë kur inspektojnë injeksionin kimik, linjat hidraulike dhe impulsive, si dhe instrumentet e procesit dhe pajisjet ndijore për të siguruar që korrozioni të mos kërcënojë integritetin e tubave të instaluar dhe të kompromentojë sigurinë.
Korrozioni i lokalizuar mund të gjendet në shumë platforma, anije, anije dhe tubacione në instalimet në det të hapur. Ky korrozion mund të jetë në formën e korrozionit në gropa ose në çarje, secila prej të cilave mund të gërryejë murin e tubit dhe të shkaktojë lirimin e lëngjeve.
Rreziku i korrozionit është më i madh kur temperatura e funksionimit të aplikimit rritet. Nxehtësia mund të përshpejtojë shkatërrimin e filmit mbrojtës të jashtëm pasiv të oksidit të tubit, duke nxitur kështu formimin e korrozionit me gropëza.
Fatkeqësisht, korrozioni i gropëzave dhe çarjeve të lokalizuara mund të jetë i vështirë për t'u zbuluar, duke i bërë këto lloje korrozioni më të vështira për t'u identifikuar, parashikuar dhe projektuar. Duke pasur parasysh këto rreziqe, pronarët e platformave, operatorët dhe të emëruarit duhet të tregojnë kujdes kur zgjedhin materialin më të mirë të tubacioneve për aplikimin e tyre. Përzgjedhja e materialit është linja e tyre e parë e mbrojtjes kundër korrozionit, kështu që është e rëndësishme ta bëjnë siç duhet. Për fat të mirë, ata mund të zgjedhin duke përdorur një masë shumë të thjeshtë por shumë efektive të rezistencës së lokalizuar ndaj korrozionit, Numrin Ekuivalent të Rezistencës ndaj Gropëzimit (PREN). Sa më e lartë të jetë vlera PREN e një metali, aq më e lartë është rezistenca e tij ndaj korrozionit të lokalizuar.
Ky artikull do të shqyrtojë se si të identifikohet korrozioni në gropëza dhe çarje dhe si të optimizohet zgjedhja e materialit të tubave për aplikimet e naftës dhe gazit në det të hapur bazuar në vlerën PREN të materialit.
Korozioni i lokalizuar ndodh në zona të vogla krahasuar me korrozionin e përgjithshëm, i cili është më uniform në sipërfaqen e metalit. Korozioni i gropëzave dhe çarjeve fillon të formohet në tubat prej çeliku inox 316 kur filmi i jashtëm i oksidit pasiv të pasur me krom i metalit shpërthen për shkak të ekspozimit ndaj lëngjeve korrozive, përfshirë ujin e kripur. Mjediset detare të pasura me klorur në det të hapur dhe në tokë, si dhe temperaturat e larta dhe madje edhe ndotja e sipërfaqes së tubit, rrisin potencialin për degradimin e këtij filmi pasivizues.
Gropëzim. Korrozioni me gropëzim ndodh kur filmi i pasivizimit në një gjatësi tubi shkatërrohet, duke formuar zgavra ose gropa të vogla në sipërfaqen e tubit. Gropa të tilla ka të ngjarë të rriten ndërsa ndodhin reaksione elektrokimike, duke bërë që hekuri në metal të tretet në tretësirën në fund të gropës. Hekuri i tretur më pas do të shpërndahet drejt majës së gropës dhe do të oksidohet për të formuar oksid hekuri ose ndryshk. Ndërsa gropa thellohet, reaksionet elektrokimike përshpejtohen, korrozioni intensifikohet dhe mund të çojë në shpim të murit të tubit dhe në rrjedhje.
Tubat janë më të ndjeshëm ndaj korrozionit me gropëza kur sipërfaqja e tyre e jashtme është e kontaminuar (Figura 1). Për shembull, ndotja nga operacionet e saldimit dhe bluarjes mund të dëmtojë shtresën pasivizuese të oksidit të tubit, duke formuar dhe përshpejtuar kështu korrozionin me gropëza. E njëjta gjë vlen edhe për trajtimin e thjeshtë të ndotjes nga tubat. Përveç kësaj, ndërsa pikat e shëllirës avullohen, kristalet e lagështa të kripës që formohen në tuba bëjnë të njëjtën gjë për të mbrojtur shtresën e oksidit dhe mund të çojnë në korrozion me gropëza. Për të parandaluar këto lloje ndotjeje, mbajini tubat tuaj të pastër duke i shpëlarë rregullisht me ujë të freskët.
Figura 1 – Tubi prej çeliku inox 316/316L i kontaminuar me acid, ujë të kripur dhe depozita të tjera është shumë i ndjeshëm ndaj korrozionit me gropëza.
Korrozioni i çarjeve. Në shumicën e rasteve, gropëzat mund të identifikohen lehtësisht nga operatori. Megjithatë, korrozioni i çarjeve nuk është i lehtë për t'u zbuluar dhe përbën një rrezik më të madh për operatorët dhe personelin. Zakonisht ndodh në tuba që kanë hapësira të ngushta midis materialeve përreth, siç janë tubat e mbajtura në vend me kapëse ose tubat që janë instaluar fort krah për krah. Kur shëllira depërton në çarje, një tretësirë ​​kimikisht agresive e klorurit të hekurit të acidifikuar (FeCl3) formohet në zonë me kalimin e kohës dhe shkakton përshpejtimin e korrozionit të çarjeve (Figura 2). Meqenëse vetë çarjet rrisin rrezikun e korrozionit, korrozioni i çarjeve mund të ndodhë në temperatura shumë më të ulëta se korrozioni i gropëzave.
Figura 2 – Korrozioni në çarje mund të zhvillohet midis tubit dhe mbështetëses së tubit (sipër) dhe kur tubi instalohet afër sipërfaqeve të tjera (poshtë) për shkak të formimit të një tretësire kloruri ferrik të acidifikuar kimikisht agresive në çarje.
Korozioni në çarje zakonisht simulon korrozionin me gropëza fillimisht në çarjen e formuar midis një gjatësie tubi dhe kapëses mbështetëse të tubit. Megjithatë, për shkak të përqendrimit në rritje të Fe++ në lëngun brenda çarjes, krateri fillestar bëhet gjithnjë e më i madh derisa të mbulojë të gjithë çarjen. Në fund të fundit, korrozioni në çarje mund ta shpojë tubin.
Çarjet e ngushta janë rreziku më i madh i korrozionit. Prandaj, kapëset e tubave që mbështjellin pjesën më të madhe të perimetrit të tubit kanë tendencë të paraqesin një rrezik më të madh sesa kapëset e hapura, të cilat minimizojnë sipërfaqen e kontaktit midis tubit dhe kapëses. Teknikët e mirëmbajtjes mund të ndihmojnë në zvogëlimin e gjasave të korrozionit të çarjeve që shkakton dëmtime ose dështime duke hapur rregullisht kapëset dhe duke inspektuar sipërfaqen e tubit për korrozion.
Korozioni në gropëza dhe çarje mund të parandalohet më së miri duke zgjedhur lidhjen e duhur metalike për aplikimin. Specifikuesit duhet të tregojnë kujdesin e duhur për të zgjedhur materialin optimal të tubave për të minimizuar rrezikun e korrozionit bazuar në mjedisin e funksionimit, kushtet e procesit dhe variabla të tjerë.
Për të ndihmuar specifikuesit të optimizojnë përzgjedhjen e materialit, ata mund të krahasojnë vlerat PREN të metaleve për të përcaktuar rezistencën e tyre ndaj korrozionit të lokalizuar. PREN mund të llogaritet nga përbërja kimike e lidhjes, duke përfshirë përmbajtjen e kromit (Cr), molibdenit (Mo) dhe azotit (N), si më poshtë:
PREN rritet me përmbajtjen e elementëve rezistentë ndaj korrozionit, kromit, molibdenit dhe azotit, në aliazh. Marrëdhënia PREN bazohet në temperaturën kritike të gropëzimit (CPT) - temperatura më e ulët në të cilën vërehet korrozioni i gropëzimit - për çelikë të ndryshëm inox në lidhje me përbërjen kimike. Në thelb, PREN është proporcional me CPT. Prandaj, vlerat më të larta të PREN tregojnë rezistencë më të lartë ndaj gropëzimit. Një rritje e vogël në PREN është ekuivalente vetëm me një rritje të vogël në CPT krahasuar me aliazhin, ndërsa një rritje e madhe në PREN tregon një përmirësim të ndjeshëm të performancës në një CPT dukshëm më të lartë.
Tabela 1 krahason vlerat PREN të lidhjeve të ndryshme që përdoren zakonisht në aplikimet e naftës dhe gazit në det të hapur. Ajo tregon se si specifikimi mund të përmirësojë ndjeshëm rezistencën ndaj korrozionit duke zgjedhur një aliazh tubash me gradë më të lartë. PREN rritet vetëm pak kur kalohet nga çeliku inox 316 në 317. Për një rritje të ndjeshme të performancës, përdoret idealisht çeliku inox super austenitik 6 Mo ose çeliku inox super dupleks 2507.
Përqendrimet më të larta të nikelit (Ni) në çelik inox gjithashtu rrisin rezistencën ndaj korrozionit. Megjithatë, përmbajtja e nikelit në çelik inox nuk është pjesë e ekuacionit PREN. Sidoqoftë, shpesh është e dobishme të specifikohen çelikët inox me përqendrime më të larta të nikelit, pasi ky element ndihmon në ri-pasivizimin e sipërfaqeve që tregojnë shenja të korrozionit të lokalizuar. Nikeli stabilizon austenitin dhe parandalon formimin e martensitit gjatë përkuljes ose tërheqjes së ftohtë të tubit të fortë 1/8. Martensiti është një fazë kristalore e padëshiruar në metale që zvogëlon rezistencën e çelikut inox ndaj korrozionit të lokalizuar, si dhe çarjes së stresit të shkaktuar nga kloruri. Një përmbajtje më e lartë nikeli prej të paktën 12% në 316/316L është gjithashtu e dëshirueshme për aplikimet që përfshijnë hidrogjen të gaztë me presion të lartë. Përqendrimi minimal i nikelit i kërkuar për çelikun inox 316/316L në specifikimin standard ASTM është 10%.
Korozioni i lokalizuar mund të ndodhë kudo në tubat e përdorur në mjediset detare. Megjithatë, korrozioni me gropëza ka më shumë gjasa të ndodhë në zonat që janë tashmë të kontaminuara, ndërsa korrozioni në çarje ka më shumë gjasa të ndodhë në zonat me hapësira të ngushta midis tubit dhe pajisjeve të montimit. Duke përdorur PREN si bazë, specifikuesi mund të zgjedhë lidhjen më të mirë të tubit për të minimizuar rrezikun e çdo lloj korrozioni të lokalizuar.
Megjithatë, mbani në mend se ka edhe variabla të tjerë që mund të ndikojnë në rrezikun e korrozionit. Për shembull, temperatura ndikon në rezistencën ndaj gropëzave të çelikut inox. Për klimat e nxehta detare, tubi prej çeliku inox super austenitik 6 molibden ose 2507 super dupleks duhet të merret seriozisht në konsideratë sepse këto materiale kanë rezistencë të shkëlqyer ndaj korrozionit të lokalizuar dhe çarjes nga stresi i klorurit. Për klimat më të ftohta, tubi 316/316L mund të jetë i mjaftueshëm, veçanërisht nëse është krijuar një histori përdorimi e suksesshme.
Pronarët dhe operatorët e platformave në det të hapur mund të ndërmarrin gjithashtu hapa për të minimizuar rrezikun e korrozionit pasi të instalohen tubat. Ata duhet t'i mbajnë tubat të pastër dhe t'i shpëlajnë rregullisht me ujë të freskët për të zvogëluar rrezikun e korrozionit me gropa. Ata gjithashtu duhet të kenë teknikë mirëmbajtjeje që të hapin kapëset e tubave gjatë inspektimeve rutinë për të kërkuar praninë e korrozionit në çarje.
Duke ndjekur hapat e përshkruar më sipër, pronarët dhe operatorët e platformave mund të zvogëlojnë rrezikun e korrozionit të tubave dhe rrjedhjeve të lidhura me to në mjediset detare, duke përmirësuar sigurinë dhe efikasitetin, ndërkohë që zvogëlojnë mundësinë e humbjes së produktit ose lirimin e emetimeve të arratisura.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Revista e Teknologjisë së Naftës është revista kryesore e Shoqatës së Inxhinierëve të Naftës, që ofron informacione dhe artikuj autoritativë mbi përparimet në teknologjinë e eksplorimit dhe prodhimit, çështjet e industrisë së naftës dhe gazit, si dhe lajme rreth SPE-së dhe anëtarëve të saj.