Licha ya upinzani wa asili wa kutu wa mabomba ya chuma cha pua, mabomba ya chuma cha pua yaliyowekwa katika mazingira ya baharini hupata aina tofauti za kutu wakati wa maisha yao yanayotarajiwa. Kutu huku kunaweza kusababisha uzalishaji usioweza kurekebishwa, upotevu wa bidhaa na hatari zinazowezekana. Wamiliki na waendeshaji wa majukwaa ya pwani wanaweza kupunguza hatari ya kutu kwa kubainisha vifaa vya bomba vyenye nguvu zaidi vinavyotoa upinzani bora wa kutu. Baada ya hapo, lazima wawe macho wakati wa kukagua sindano za kemikali, mistari ya majimaji na ya msukumo, na vifaa vya usindikaji na vifaa vya kuhisi ili kuhakikisha kutu hakutishii uadilifu wa mabomba yaliyowekwa na kuhatarisha usalama.
Kutu iliyopo ndani inaweza kupatikana kwenye majukwaa mengi, vyombo vya majini, melini, na mabomba katika mitambo ya pwani. Kutu huku kunaweza kuwa katika mfumo wa kutu wa mashimo au mpasuko, ambao wowote unaweza kuharibu ukuta wa bomba na kusababisha kutolewa kwa umajimaji.
Hatari ya kutu ni kubwa zaidi wakati halijoto ya uendeshaji ya programu inapoongezeka. Joto linaweza kuharakisha uharibifu wa filamu ya oksidi ya nje ya kinga ya bomba, na hivyo kukuza uundaji wa kutu unaosababisha kutu.
Kwa bahati mbaya, kutu ya mashimo na nyufa zilizowekwa ndani inaweza kuwa vigumu kugundua, na kufanya aina hizi za kutu kuwa ngumu zaidi kutambua, kutabiri na kubuni. Kwa kuzingatia hatari hizi, wamiliki wa majukwaa, waendeshaji na walioteuliwa wanapaswa kuwa waangalifu wanapochagua nyenzo bora za mabomba kwa matumizi yao. Uchaguzi wa nyenzo ndio mstari wao wa kwanza wa ulinzi dhidi ya kutu, kwa hivyo kuifanya iwe sahihi ni muhimu. Kwa bahati nzuri, wanaweza kuchagua kwa kutumia kipimo rahisi sana lakini chenye ufanisi sana cha upinzani wa kutu uliowekwa ndani, Nambari Sawa ya Upinzani wa Kuchomoka (PREN). Kadiri thamani ya PREN ya chuma inavyokuwa juu, ndivyo upinzani wake dhidi ya kutu uliowekwa ndani unavyoongezeka.
Makala haya yatapitia jinsi ya kutambua kutu wa mashimo na nyufa na jinsi ya kuboresha uteuzi wa nyenzo za mirija kwa matumizi ya mafuta na gesi ya pwani kulingana na thamani ya PREN ya nyenzo hiyo.
Kutu kwa ndani hutokea katika maeneo madogo ikilinganishwa na kutu kwa ujumla, ambayo ni sawa zaidi kwenye uso wa chuma. Kutu kwa mashimo na nyufa huanza kuunda kwenye mabomba 316 ya chuma cha pua wakati filamu ya nje ya oksidi tulivu yenye kromiamu nyingi inapasuka kutokana na kuathiriwa na majimaji babuzi, ikiwa ni pamoja na maji ya chumvi. Mazingira ya baharini yenye kloridi nyingi pwani na pwani, pamoja na halijoto ya juu na hata uchafuzi wa uso wa mirija, huongeza uwezekano wa uharibifu wa filamu hii ya kupitisha hewa.
Kutua kwa mashimo. Kutua kwa mashimo hutokea wakati filamu ya kupitisha kwenye urefu wa bomba inapoharibiwa, na kutengeneza mashimo madogo au mashimo kwenye uso wa bomba. Mashimo kama hayo yanaweza kukua kadri athari za kielektroniki zinavyotokea, na kusababisha chuma kwenye chuma kuyeyuka ndani ya myeyusho chini ya shimo. Chuma kilichoyeyuka kitasambaa kuelekea juu ya shimo na oksidi kuunda oksidi ya chuma au kutu. Shimo linapozidi kuwa na kina, athari za kielektroniki za kemikali huongezeka, kutu huongezeka, na inaweza kusababisha kutoboka kwa ukuta wa bomba na kusababisha uvujaji.
Mirija inaweza kuathiriwa zaidi na kutu wa mashimo wakati uso wake wa nje umechafuliwa (Mchoro 1). Kwa mfano, uchafuzi unaotokana na shughuli za kulehemu na kusaga unaweza kuharibu safu ya oksidi inayopitisha hewa ya bomba, na hivyo kuunda na kuharakisha kutu wa mashimo. Vivyo hivyo kwa kushughulikia uchafuzi kutoka kwa mabomba. Zaidi ya hayo, matone ya chumvi yanapovukiza, fuwele za chumvi zenye unyevunyevu zinazoundwa kwenye mabomba hufanya vivyo hivyo kulinda safu ya oksidi na zinaweza kusababisha kutu wa mashimo. Ili kuzuia aina hizi za uchafuzi, weka mabomba yako safi kwa kuyasuuza mara kwa mara na maji safi.
Mchoro 1 - Bomba la chuma cha pua la 316/316L lililochafuliwa na asidi, chumvi na amana zingine linaweza kuathiriwa sana na kutu.
kutu ya nyufa. Katika hali nyingi, mashimo yanaweza kutambuliwa kwa urahisi na opereta. Hata hivyo, kutu ya nyufa si rahisi kugundua na husababisha hatari kubwa kwa waendeshaji na wafanyakazi. Kwa kawaida hutokea kwenye mabomba yenye nafasi finyu kati ya vifaa vinavyozunguka, kama vile mabomba yaliyoshikiliwa mahali pake kwa klipu au mabomba ambayo yamewekwa vizuri kando kando. Wakati maji ya chumvi yanapoingia kwenye nyufa, myeyusho wa kloridi ya feri yenye asidi kali (FeCl3) huundwa katika eneo hilo baada ya muda na kusababisha kutu ya nyufa iliyoharakishwa (Mchoro 2). Kwa sababu nyufa zenyewe huongeza hatari ya kutu, kutu ya nyufa inaweza kutokea kwa halijoto ya chini sana kuliko kutu ya nyufa.
Mchoro 2 - Kutu kwa ufa kunaweza kutokea kati ya bomba na sehemu ya kuunga mkono bomba (juu) na wakati bomba limewekwa karibu na nyuso zingine (chini) kutokana na uundaji wa myeyusho wa kloridi ya feri yenye asidi kali katika ufa.
Kutu kwa ufa kwa kawaida huiga kutu kwa shimo kwanza kwenye ufa unaoundwa kati ya urefu wa bomba na kipande cha usaidizi wa bomba. Hata hivyo, kutokana na kuongezeka kwa mkusanyiko wa Fe++ kwenye umajimaji ndani ya mpasuko, kreta ya awali inakuwa kubwa na kubwa hadi inapofunika mpasuko mzima. Hatimaye, kutu kwa ufa kunaweza kutoboa bomba.
Nyufa ngumu ndio hatari kubwa zaidi ya kutu. Kwa hivyo, vibanio vya bomba vinavyozunguka sehemu kubwa ya mzunguko wa bomba huwa na hatari kubwa kuliko vibanio vilivyo wazi, ambavyo hupunguza uso wa mguso kati ya bomba na kibanio. Mafundi wa matengenezo wanaweza kusaidia kupunguza uwezekano wa kutu wa nyufa kusababisha uharibifu au hitilafu kwa kufungua vibanio mara kwa mara na kukagua uso wa bomba kwa ajili ya kutu.
Kutua kwa mashimo na nyufa kunaweza kuzuiwa vyema kwa kuchagua aloi sahihi ya chuma kwa matumizi. Wataalamu wanapaswa kufanya bidii ili kuchagua nyenzo bora za mabomba ili kupunguza hatari ya kutu kulingana na mazingira ya uendeshaji, hali ya mchakato na vigezo vingine.
Ili kuwasaidia viashiria kuboresha uteuzi wa nyenzo, wanaweza kulinganisha thamani za PREN za metali ili kubaini upinzani wao dhidi ya kutu uliopo. PREN inaweza kuhesabiwa kutoka kwa muundo wa kemikali wa aloi, ikiwa ni pamoja na kromiamu yake (Cr), molibdenamu (Mo), na kiwango cha nitrojeni (N), kama ifuatavyo:
PREN huongezeka kulingana na kiwango cha vipengele vinavyostahimili kutu cha chromium, molibdenamu na nitrojeni katika aloi. Uhusiano wa PREN unategemea halijoto muhimu ya mashimo (CPT) - halijoto ya chini kabisa ambayo kutu ya mashimo huzingatiwa - kwa vyuma mbalimbali vya pua kuhusiana na utungaji wa kemikali. Kimsingi, PREN ni sawia na CPT. Kwa hivyo, thamani za juu za PREN zinaonyesha upinzani mkubwa wa mashimo. Ongezeko dogo la PREN ni sawa na ongezeko dogo la CPT ikilinganishwa na aloi, ilhali ongezeko kubwa la PREN linaonyesha uboreshaji mkubwa katika utendaji hadi CPT ya juu zaidi.
Jedwali la 1 linalinganisha thamani za PREN za aloi mbalimbali zinazotumika sana katika matumizi ya mafuta na gesi ya pwani. Inaonyesha jinsi vipimo vinavyoweza kuboresha kwa kiasi kikubwa upinzani wa kutu kwa kuchagua aloi ya bomba ya kiwango cha juu. PREN huongezeka kidogo tu inapobadilika kutoka chuma cha pua cha 316 hadi 317. Kwa ongezeko kubwa la utendaji, chuma cha pua cha super austenitic cha 6 Mo au chuma cha pua cha duplex cha 2507 super kinapendekezwa kutumika.
Viwango vya juu vya nikeli (Ni) katika chuma cha pua pia huongeza upinzani wa kutu. Hata hivyo, kiwango cha nikeli cha chuma cha pua si sehemu ya mlinganyo wa PREN. Kwa vyovyote vile, mara nyingi ni muhimu kutaja vyuma vya pua vyenye viwango vya juu vya nikeli, kwani kipengele hiki husaidia kutuliza tena nyuso zinazoonyesha dalili za kutu iliyopo. Nikeli hutuliza austenite na kuzuia uundaji wa martensite wakati wa kupinda au kuvuta bomba gumu la 1/8 kwa baridi. Martensite ni awamu isiyohitajika ya fuwele katika metali ambayo hupunguza upinzani wa chuma cha pua dhidi ya kutu iliyopo pamoja na kupasuka kwa msongo unaosababishwa na kloridi. Kiwango cha juu cha nikeli cha angalau 12% katika 316/316L pia kinapendekezwa kwa matumizi yanayohusisha hidrojeni ya gesi yenye shinikizo kubwa. Kiwango cha chini cha nikeli kinachohitajika kwa chuma cha pua cha 316/316L katika vipimo vya kawaida vya ASTM ni 10%.
Kutu kwa ndani kunaweza kutokea popote kwenye mabomba yanayotumika katika mazingira ya baharini. Hata hivyo, kutu kwa mashimo kuna uwezekano mkubwa wa kutokea katika maeneo ambayo tayari yamechafuliwa, huku kutu kwa mianya kuna uwezekano mkubwa wa kutokea katika maeneo yenye mapengo nyembamba kati ya bomba na vifaa vya kupachika. Kwa kutumia PREN kama msingi, kibainishi kinaweza kuchagua aloi bora ya bomba ili kupunguza hatari ya aina yoyote ya kutu kwa ndani.
Hata hivyo, kumbuka kwamba kuna vigezo vingine vinavyoweza kuathiri hatari ya kutu. Kwa mfano, halijoto huathiri upinzani wa mashimo ya chuma cha pua. Kwa hali ya hewa ya baharini yenye joto kali, bomba 6 la molybdenum super austenitic au 2507 super duplex la chuma cha pua linapaswa kuzingatiwa kwa uzito kwa sababu vifaa hivi vina upinzani bora dhidi ya kutu wa ndani na kupasuka kwa mkazo wa kloridi. Kwa hali ya hewa ya baridi, bomba la 316/316L linaweza kutosha, hasa ikiwa historia ya matumizi ya mafanikio imeanzishwa.
Wamiliki na waendeshaji wa majukwaa ya pwani wanaweza pia kuchukua hatua za kupunguza hatari ya kutu baada ya mirija kusakinishwa. Wanapaswa kuweka mabomba safi na kusuuza kwa maji safi mara kwa mara ili kupunguza hatari ya kutu. Wanapaswa pia kuwa na mafundi wa matengenezo kufungua vibanio vya mirija wakati wa ukaguzi wa kawaida ili kuangalia uwepo wa kutu kwenye nyufa.
Kufuatia hatua zilizoainishwa hapo juu, wamiliki wa majukwaa na waendeshaji wanaweza kupunguza hatari ya kutu ya mirija na uvujaji unaohusiana katika mazingira ya baharini, kuboresha usalama na ufanisi, huku wakipunguza nafasi ya kupotea kwa bidhaa au kutolewa kwa uzalishaji wa hewa chafu.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Jarida la Teknolojia ya Petroli ni jarida kuu la Jumuiya ya Wahandisi wa Petroli, linalotoa muhtasari na makala zenye mamlaka kuhusu maendeleo katika teknolojia ya utafutaji na uzalishaji, masuala ya sekta ya mafuta na gesi, na habari kuhusu SPE na wanachama wake.