Licha ya upinzani wa asili wa kutu wa mabomba ya chuma cha pua, mabomba ya chuma cha pua yaliyowekwa katika mazingira ya baharini yanakabiliwa na aina mbalimbali za kutu wakati wa maisha yao ya huduma yanayotarajiwa. Kutu huku kunaweza kusababisha uzalishaji usiotarajiwa, upotevu wa bidhaa na hatari zinazowezekana. Wamiliki na waendeshaji wa majukwaa ya nje ya nchi 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 mistari ya sindano za kemikali, mistari ya majimaji na ya msukumo, na usindikaji wa vifaa na vifaa ili kuhakikisha kwamba kutu hakutishii uadilifu wa bomba lililowekwa au kuhatarisha usalama.
Kutu kwa ndani kunaweza kupatikana kwenye majukwaa mengi, meli, meli na mabomba ya baharini. Kutu huku kunaweza kuwa katika mfumo wa kutu wa mashimo au mpasuko, ambao wowote unaweza kuharibu ukuta wa bomba na kusababisha kioevu kutolewa.
Hatari ya kutu huongezeka kadri halijoto ya uendeshaji wa programu inavyoongezeka. Joto linaweza kuharakisha uharibifu wa filamu ya nje ya kinga ya oksidi tulivu ya bomba, na hivyo kukuza uvujaji.
Kwa bahati mbaya, kutu ya mashimo na nyufa zilizowekwa ndani ni vigumu kugundua, na hivyo kufanya iwe vigumu kutambua, kutabiri, na kubuni aina hizi za kutu. Kwa kuzingatia hatari hizi, wamiliki wa majukwaa, waendeshaji na walioteuliwa lazima wawe waangalifu katika kuchagua nyenzo bora za bomba kwa matumizi yao. Uchaguzi wa nyenzo ndio mstari wao wa kwanza wa ulinzi dhidi ya kutu, kwa hivyo kuifanya iwe sahihi ni muhimu sana. Kwa bahati nzuri, wanaweza kuchagua 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 yataangazia jinsi ya kutambua kutu wa mashimo na nyufa, pamoja 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 iliyopo hutokea katika maeneo madogo ikilinganishwa na kutu kwa ujumla, ambayo ni sawa zaidi juu ya uso wa chuma. Kutu na kutu ya mashimo huanza kuunda kwenye mirija ya chuma cha pua 316 wakati filamu ya nje ya oksidi tulivu yenye kromiamu nyingi ya chuma huvunjika kutokana na kuathiriwa na vimiminika babuzi, ikiwa ni pamoja na maji ya chumvi. Mazingira ya baharini yenye kloridi nyingi, 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 hewa kwenye sehemu ya bomba inapovunjika, na kutengeneza mashimo madogo au mashimo kwenye uso wa bomba. Mashimo kama hayo yanaweza kukua kadri athari za kielektroniki zinavyoendelea, na kusababisha chuma kwenye chuma kuyeyuka katika myeyusho chini ya shimo. Chuma kilichoyeyuka kitaenea hadi juu ya shimo na kuoksidishwa ili kuunda oksidi ya chuma au kutu. Shimo linapozidi kuwa na kina, athari za kielektroniki za kemikali huongezeka, kutu huongezeka, ambayo inaweza kusababisha kutoboka kwa ukuta wa bomba na kusababisha uvujaji.
Mirija inaweza kuathiriwa zaidi na mashimo ikiwa uso wake wa nje umechafuliwa (Mchoro 1). Kwa mfano, uchafuzi unaotokana na shughuli za kulehemu na kusaga unaweza kuharibu safu ya oksidi ya kupitisha hewa ya bomba, na hivyo kuunda na kuharakisha mashimo. Vivyo hivyo kwa kushughulikia uchafuzi unaotokana na mabomba. Zaidi ya hayo, matone ya chumvi yanapoyeyuka, fuwele za chumvi zenye unyevunyevu zinazoundwa kwenye mabomba hulinda safu ya oksidi na zinaweza kusababisha 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 mashimo.
kutu kwenye mwanya. Katika hali nyingi, mashimo yanaweza kugunduliwa kwa urahisi na opereta. Hata hivyo, kutu kwenye mwanya si rahisi kugundua na husababisha hatari kubwa kwa waendeshaji na wafanyakazi. Hii kwa kawaida hutokea kwenye mabomba ambayo yana mapengo finyu kati ya vifaa vinavyozunguka, kama vile mabomba yaliyoshikiliwa kwa vibanio au mabomba ambayo yamefungwa vizuri karibu na kila mmoja. Wakati maji ya chumvi yanapoingia kwenye mwanya, baada ya muda, myeyusho wa kloridi ya feri iliyo na asidi kali (FeCl3) huundwa katika eneo hili, ambalo husababisha kutu kwenye mwanya kuharakisha (Mchoro 2). Kwa kuwa mwanya wenyewe huongeza hatari ya kutu, kutu kwenye mwanya unaweza kutokea kwa halijoto ya chini sana kuliko mashimo.
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 uliochanganywa na kemikali kwenye pengo.
Kutu kwa ufa kwa kawaida huiga uvujaji wa mashimo kwanza kwenye nafasi inayoundwa kati ya sehemu ya bomba na kola ya usaidizi wa bomba. Hata hivyo, kutokana na ongezeko la mkusanyiko wa Fe++ kwenye umajimaji ndani ya mpasuko, funeli ya awali inakuwa kubwa na kubwa hadi ifunike mpasuko mzima. Hatimaye, kutu kwa ufa kunaweza kusababisha kutoboka kwa bomba.
Nyufa mnene huwakilisha hatari kubwa zaidi ya kutu. Kwa hivyo, vibanio vya mabomba vinavyozunguka sehemu kubwa ya mzunguko wa bomba huwa na hatari zaidi kuliko vibanio vilivyo wazi, ambavyo hupunguza uso wa mguso kati ya bomba na kibanio. Mafundi wa huduma wanaweza kusaidia kupunguza uwezekano wa uharibifu au kutofaulu kwa kutu kwa kufungua vibanio mara kwa mara na kuangalia uso wa bomba kwa kutu.
Kutua kwa mashimo na nyufa kunaweza kuzuiwa kwa kuchagua aloi sahihi ya chuma kwa matumizi. Vipimo lazima vifanye bidii katika kuchagua nyenzo bora za mabomba ili kupunguza hatari ya kutu kulingana na mazingira ya mchakato, 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 kemia ya aloi, ikiwa ni pamoja na kiwango chake cha kromiamu (Cr), molibdenamu (Mo), na nitrojeni (N), kama ifuatavyo:
PREN huongezeka kulingana na kiwango cha vipengele vinavyostahimili kutu vya kromiamu, molibdenamu na nitrojeni katika aloi. Uwiano wa PREN unategemea halijoto muhimu ya mashimo (CPT) - halijoto ya chini kabisa ambayo mashimo hutokea - kwa vyuma mbalimbali vya pua kulingana na muundo 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, huku ongezeko kubwa la PREN likionyesha uboreshaji mkubwa katika utendaji kuliko CPT ya juu zaidi.
Jedwali la 1 linalinganisha thamani za PREN kwa aloi mbalimbali zinazotumika sana katika tasnia ya mafuta na gesi ya pwani. Inaonyesha jinsi vipimo vinavyoweza kuboresha sana upinzani wa kutu kwa kuchagua aloi ya bomba yenye ubora wa juu. PREN huongezeka kidogo kutoka 316 SS hadi 317 SS. Super Austenitic 6 Mo SS au Super Duplex 2507 SS ni bora kwa ongezeko kubwa la utendaji.
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 faida kuchagua vyuma vya pua vyenye kiwango cha juu cha nikeli, kwani kipengele hiki husaidia kurejesha upenyezaji wa 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 isiyofaa ya fuwele katika metali ambayo hupunguza upinzani wa chuma cha pua dhidi ya kutu iliyopo pamoja na kupasuka kwa mkazo unaosababishwa na kloridi. Kiwango cha juu cha nikeli cha angalau 12% katika chuma cha 316/316L pia kinapendekezwa kwa matumizi ya gesi ya hidrojeni yenye shinikizo kubwa. Kiwango cha chini cha nikeli kinachohitajika kwa chuma cha pua cha ASTM 316/316L ni 10%.
Kutu kwa ndani kunaweza kutokea popote kwenye mabomba yanayotumika katika mazingira ya baharini. Hata hivyo, mashimo yana 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 usakinishaji. 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 chuma cha pua dhidi ya mashimo. Kwa hali ya hewa ya baharini yenye joto kali, mabomba ya chuma cha pua ya super austenitic 6 molybdenum au super duplex 2507 yanapaswa kuzingatiwa kwa uzito kwani nyenzo hizi zina upinzani bora dhidi ya kutu wa ndani na kupasuka kwa kloridi. Kwa hali ya hewa ya baridi, bomba la 316/316L linaweza kutosha, hasa ikiwa kuna historia ya matumizi yaliyofanikiwa.
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 kusafishwa mara kwa mara kwa maji safi ili kupunguza hatari ya mashimo. Wanapaswa pia kuwa na mafundi wa matengenezo kufungua vibanio vya mabomba wakati wa ukaguzi wa kawaida ili kuangalia kutu wa nyufa.
Kwa kufuata hatua zilizo hapo juu, wamiliki wa majukwaa na waendeshaji wanaweza kupunguza hatari ya kutu ya mabomba na uvujaji unaohusiana katika mazingira ya baharini, kuboresha usalama na ufanisi, na kupunguza uwezekano wa upotevu wa bidhaa au uzalishaji wa hewa chafu unaoweza kuharibika.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Jarida la Teknolojia ya Petroli ndilo jarida linaloongoza la Jumuiya ya Wahandisi wa Petroli, likiwa na muhtasari na makala zenye mamlaka kuhusu maendeleo katika teknolojia ya juu, masuala ya sekta ya mafuta na gesi, na habari kuhusu SPE na wanachama wake.