Sa kabila ng likas na resistensya sa kalawang ng mga tubo na hindi kinakalawang na asero, ang mga tubo na hindi kinakalawang na asero na naka-install sa mga kapaligirang pandagat ay madaling kapitan ng iba't ibang uri ng kalawang sa panahon ng kanilang inaasahang buhay ng serbisyo. Ang kalawang na ito ay maaaring humantong sa mga biglaang emisyon, pagkawala ng produkto, at mga potensyal na panganib. Maaaring mabawasan ng mga may-ari at operator ng offshore platform ang panganib ng kalawang sa pamamagitan ng pagtukoy ng mas matibay na materyales ng tubo mula sa simula para sa mas mahusay na resistensya sa kalawang. Pagkatapos nito, dapat silang manatiling mapagbantay kapag sinusuri ang mga linya ng iniksyon ng kemikal, mga linya ng hydraulic at impulse, at mga instrumento at instrumento ng proseso upang matiyak na ang kalawang ay hindi nagbabanta sa integridad ng naka-install na mga tubo o nakompromiso ang kaligtasan.
Ang lokalisadong kalawang ay matatagpuan sa maraming plataporma, barko, at mga tubo sa laot. Ang kalawang na ito ay maaaring nasa anyo ng pitting o crevice corrosion, na alinman sa mga ito ay maaaring makabawas sa dingding ng tubo at maging sanhi ng paglabas ng likido.
Tumataas ang panganib ng kalawang habang tumataas ang temperatura ng paggamit ng tubo. Maaaring mapabilis ng init ang pagkasira ng proteksiyon na panlabas na passive oxide film ng tubo, sa gayon ay nagdudulot ng pagkakaroon ng mga butas.
Sa kasamaang palad, ang localized pitting at crevice corrosion ay mahirap matukoy, kaya mahirap matukoy, mahulaan, at idisenyo ang mga ganitong uri ng corrosion. Dahil sa mga panganib na ito, ang mga may-ari ng platform, operator, at mga itinalaga ay dapat mag-ingat sa pagpili ng pinakamahusay na materyal ng pipeline para sa kanilang aplikasyon. Ang pagpili ng materyal ang kanilang unang linya ng depensa laban sa corrosion, kaya napakahalaga na gawin ito nang tama. Sa kabutihang palad, maaari silang gumamit ng isang napakasimple ngunit napakaepektibong sukatan ng localized corrosion resistance, ang Pitting Resistance Equivalent Number (PREN). Kung mas mataas ang halaga ng PREN ng isang metal, mas mataas ang resistensya nito sa localized corrosion.
Tatalakayin sa artikulong ito kung paano matukoy ang kaagnasan dahil sa pitting at crevice at kung paano i-optimize ang pagpili ng materyal ng tubo para sa mga aplikasyon ng langis at gas sa laot batay sa halaga ng PREN ng materyal.
Ang lokalisadong kalawang ay nangyayari sa maliliit na lugar kumpara sa pangkalahatang kalawang, na mas pantay sa ibabaw ng metal. Ang kalawang na dulot ng butas at siwang ay nagsisimulang mabuo sa 316 na tubo ng hindi kinakalawang na bakal kapag ang panlabas na chromium-rich passive oxide film ng metal ay nababasag dahil sa pagkakalantad sa mga kinakaing unti-unting likido, kabilang ang tubig-alat. Ang mga kapaligirang pandagat na mayaman sa chloride, pati na rin ang mataas na temperatura at maging ang kontaminasyon sa ibabaw ng tubo, ay nagpapataas ng posibilidad ng pagkasira ng passivation film na ito.
Ang pitting corrosion ay nangyayari kapag ang passivation film sa isang bahagi ng tubo ay nasisira, na bumubuo ng maliliit na cavity o hukay sa ibabaw ng tubo. Ang mga ganitong hukay ay malamang na lumaki habang nagpapatuloy ang mga electrochemical reaction, na nagreresulta sa pagkatunaw ng bakal sa solusyon sa ilalim ng hukay. Ang natunaw na bakal ay kakalat sa tuktok ng hukay at mag-o-oxidize upang bumuo ng iron oxide o kalawang. Habang lumalalim ang hukay, bumibilis ang mga electrochemical reaction, tumataas ang corrosion, na maaaring humantong sa pagbutas ng dingding ng tubo at humantong sa mga tagas.
Mas madaling mabutas ang mga tubo kung ang panlabas na ibabaw nito ay kontaminado (Larawan 1). Halimbawa, ang mga kontaminante mula sa mga operasyon ng hinang at paggiling ay maaaring makapinsala sa passivation oxide layer ng tubo, sa gayon ay nabubuo at napabibilis ang pagbutas. Ganito rin sa simpleng pagharap sa polusyon mula sa mga tubo. Bukod pa rito, habang ang mga patak ng asin ay sumisingaw, ang mga basang kristal ng asin na nabubuo sa mga tubo ay pinoprotektahan ang oxide layer at maaaring humantong sa pagbutas. Upang maiwasan ang ganitong uri ng kontaminasyon, panatilihing malinis ang iyong mga tubo sa pamamagitan ng regular na pag-flush sa mga ito gamit ang malinis na tubig.
Pigura 1. Ang 316/316L na tubo na hindi kinakalawang na asero na kontaminado ng asido, asin, at iba pang mga deposito ay lubhang madaling kapitan ng mga butas.
kalawang sa siwang. Sa karamihan ng mga kaso, ang butas ay madaling matukoy ng operator. Gayunpaman, ang kalawang sa siwang ay hindi madaling matukoy at nagdudulot ng mas malaking panganib sa mga operator at tauhan. Karaniwan itong nangyayari sa mga tubo na may makikipot na puwang sa pagitan ng mga nakapalibot na materyales, tulad ng mga tubo na nakahawak sa lugar gamit ang mga clamp o mga tubo na mahigpit na nakaimpake sa tabi ng isa't isa. Kapag ang brine ay tumagos sa puwang, sa paglipas ng panahon, isang kemikal na agresibong acidified ferric chloride solution (FeCl3) ang nabubuo sa lugar na ito, na nagiging sanhi ng pinabilis na kalawang ng puwang (Fig. 2). Dahil ang kalawang sa siwang ay nagpapataas ng panganib ng kalawang, ang kalawang sa siwang ay maaaring mangyari sa mas mababang temperatura kaysa sa butas.
Pigura 2 – Maaaring magkaroon ng kalawang sa siwang sa pagitan ng tubo at suporta ng tubo (itaas) at kapag ang tubo ay naka-install malapit sa ibang mga ibabaw (ibaba) dahil sa pagbuo ng isang kemikal na agresibong acidified na solusyon ng ferric chloride sa siwang.
Karaniwang ginagaya ng kalawang sa siwang ang unang pagguho sa puwang na nabuo sa pagitan ng seksyon ng tubo at ng kwelyo ng suporta ng tubo. Gayunpaman, dahil sa pagtaas ng konsentrasyon ng Fe++ sa likido sa loob ng bali, ang unang funnel ay lumalaki nang lumalaki hanggang sa matakpan nito ang buong bali. Sa huli, ang kalawang sa siwang ay maaaring humantong sa pagbutas ng tubo.
Ang mga siksik na bitak ang pinakamalaking panganib ng kalawang. Samakatuwid, ang mga pang-ipit ng tubo na nakapalibot sa malaking bahagi ng sirkumperensiya ng tubo ay may posibilidad na mas mapanganib kaysa sa mga bukas na pang-ipit, na nagpapaliit sa pagkakadikit ng ibabaw sa pagitan ng tubo at pang-ipit. Ang mga service technician ay makakatulong na mabawasan ang posibilidad ng pinsala o pagkasira ng kalawang dahil sa siwang sa pamamagitan ng regular na pagbubukas ng mga kagamitan at pag-inspeksyon sa mga ibabaw ng tubo para sa kalawang.
Ang pitting at crevice corrosion ay maaaring mapigilan sa pamamagitan ng pagpili ng tamang metal alloy para sa partikular na aplikasyon. Ang mga specifier ay dapat magsagawa ng angkop na pagsusumikap sa pagpili ng pinakamainam na materyal sa tubo upang mabawasan ang panganib ng corrosion, depende sa kapaligiran ng pagpapatakbo, mga kondisyon ng proseso, at iba pang mga baryabol.
Para matulungan ang mga specifier na ma-optimize ang kanilang mga napiling materyales, maaari nilang ihambing ang mga halaga ng PREN ng mga metal upang matukoy ang kanilang resistensya sa lokal na kalawang. Ang PREN ay maaaring kalkulahin mula sa kemistri ng haluang metal, kabilang ang nilalaman nito ng chromium (Cr), molybdenum (Mo), at nitrogen (N), tulad ng sumusunod:
Tumataas ang PREN kasabay ng nilalaman ng mga elementong lumalaban sa kalawang tulad ng chromium, molybdenum, at nitrogen sa haluang metal. Ang ratio ng PREN ay batay sa kritikal na temperatura ng pitting (CPT) – ang pinakamababang temperatura kung saan nangyayari ang pitting – para sa iba't ibang hindi kinakalawang na bakal depende sa komposisyong kemikal. Sa esensya, ang PREN ay proporsyonal sa CPT. Samakatuwid, ang mas mataas na halaga ng PREN ay nagpapahiwatig ng mas mataas na resistensya sa pitting. Ang maliit na pagtaas sa PREN ay katumbas lamang ng maliit na pagtaas sa CPT kumpara sa haluang metal, habang ang malaking pagtaas sa PREN ay nagpapahiwatig ng isang makabuluhang pagbuti sa pagganap kumpara sa mas mataas na CPT.
Inihahambing ng Talahanayan 1 ang mga halaga ng PREN para sa iba't ibang haluang metal na karaniwang ginagamit sa industriya ng langis at gas sa laot. Ipinapakita nito kung paano lubos na mapapabuti ng ispesipikasyon ang resistensya sa kalawang sa pamamagitan ng pagpili ng mas mataas na kalidad na haluang metal na gawa sa tubo. Bahagyang tumataas ang PREN mula 316 SS patungong 317 SS. Ang Super Austenitic 6 Mo SS o Super Duplex 2507 SS ay mainam para sa makabuluhang pagtaas sa pagganap.
Ang mas mataas na konsentrasyon ng nickel (Ni) sa hindi kinakalawang na asero ay nagpapataas din ng resistensya sa kalawang. Gayunpaman, ang nilalaman ng nickel ng hindi kinakalawang na asero ay hindi bahagi ng equation ng PREN. Sa anumang kaso, kadalasang kapaki-pakinabang na pumili ng mga hindi kinakalawang na asero na may mas mataas na nilalaman ng nickel, dahil ang elementong ito ay nakakatulong upang muling i-passivate ang mga ibabaw na nagpapakita ng mga palatandaan ng lokal na kalawang. Pinapatatag ng nickel ang austenite at pinipigilan ang pagbuo ng martensite kapag yumuko o malamig na humihila ng 1/8 ng matibay na tubo. Ang martensite ay isang hindi kanais-nais na crystalline phase sa mga metal na nagpapababa sa resistensya ng hindi kinakalawang na asero sa lokal na kalawang pati na rin sa stress cracking na dulot ng chloride. Ang mas mataas na nilalaman ng nickel na hindi bababa sa 12% sa 316/316L na bakal ay kanais-nais din para sa mga aplikasyon ng high pressure hydrogen gas. Ang minimum na konsentrasyon ng nickel na kinakailangan para sa ASTM 316/316L na hindi kinakalawang na asero ay 10%.
Maaaring mangyari ang localized corrosion kahit saan sa isang pipeline na ginagamit sa kapaligirang pandagat. Gayunpaman, mas malamang na mangyari ang pitting sa mga lugar na kontaminado na, habang ang crevice corrosion ay mas malamang na mangyari sa mga lugar na may makikipot na puwang sa pagitan ng tubo at kagamitan sa pag-install. Gamit ang PREN bilang batayan, maaaring piliin ng specifier ang pinakamahusay na grado ng tubo upang mabawasan ang panganib ng anumang uri ng localized corrosion.
Gayunpaman, tandaan na may iba pang mga baryabol na maaaring makaapekto sa panganib ng kalawang. Halimbawa, ang temperatura ay nakakaapekto sa resistensya ng hindi kinakalawang na asero sa mga butas. Para sa mga mainit na klima sa karagatan, ang mga tubo na super austenitic 6 molybdenum steel o super duplex 2507 stainless steel ay dapat seryosong isaalang-alang dahil ang mga materyales na ito ay may mahusay na resistensya sa lokal na kalawang at pagbibitak ng chloride. Para sa mas malamig na klima, ang isang tubo na 316/316L ay maaaring sapat na, lalo na kung mayroong kasaysayan ng matagumpay na paggamit.
Maaari ring gumawa ng mga hakbang ang mga may-ari at operator ng mga offshore platform upang mabawasan ang panganib ng kalawang pagkatapos mailagay ang mga tubo. Dapat nilang panatilihing malinis ang mga tubo at regular na banlawan ng malinis na tubig upang mabawasan ang panganib ng mga butas. Dapat din nilang buksan ang mga clamp ng mga maintenance technician sa mga regular na inspeksyon upang suriin ang kalawang sa mga siwang.
Sa pamamagitan ng pagsunod sa mga hakbang sa itaas, maaaring mabawasan ng mga may-ari at operator ng platform ang panganib ng kalawang ng tubo at mga kaugnay na tagas sa kapaligirang dagat, mapabuti ang kaligtasan at kahusayan, at mabawasan ang posibilidad ng pagkawala ng produkto o mga emisyon na dulot ng pagtagas.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok. He can be contacted at bradley.bollinger@swagelok.com.
Ang Journal of Petroleum Technology, ang pangunahing dyornal ng Society of Petroleum Engineers, ay nagbibigay ng mga makapangyarihang maikling impormasyon at artikulo tungkol sa mga pagsulong sa teknolohiyang upstream, mga isyu sa industriya ng langis at gas, at mga balita tungkol sa SPE at mga miyembro nito.