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 nakakaranas ng iba't ibang uri ng kalawang sa inaasahang tagal ng kanilang paggamit. 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 na nagbibigay ng mas mahusay na resistensya sa kalawang. Pagkatapos, dapat silang manatiling mapagbantay kapag iniinspeksyon ang chemical injection, hydraulic at impulse lines, at mga kagamitan sa proseso at sensing upang matiyak na ang kalawang ay hindi nagbabanta sa integridad ng mga naka-install na tubo at nakompromiso ang kaligtasan.
Ang lokalisadong kalawang ay matatagpuan sa maraming plataporma, sasakyang-dagat, barko, at mga tubo sa mga instalasyon 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 magdulot ng paglabas ng likido.
Mas malaki ang panganib ng kalawang kapag tumataas ang temperatura ng paggamit. Maaaring mapabilis ng init ang pagkasira ng proteksiyon na panlabas na passive oxide film ng tubo, sa gayon ay nagtataguyod ng pagbuo ng pitting corrosion.
Sa kasamaang palad, ang localized pitting at crevice corrosion ay maaaring mahirap matukoy, kaya mas 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 para sa kanilang aplikasyon. Ang pagpili ng materyal ang kanilang unang linya ng depensa laban sa corrosion, kaya mahalaga ang paggawa nito nang tama. Sa kabutihang palad, maaari silang pumili gamit ang 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.
Rerepasuhin ng 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.
Nangyayari ang lokalisadong kalawang sa maliliit na lugar kumpara sa pangkalahatang kalawang, na mas pare-pareho sa ibabaw ng metal. Ang kalawang na dulot ng butas at siwang ay nagsisimulang mabuo sa 316 na tubo na hindi kinakalawang na asero kapag ang panlabas na chromium-rich passive oxide film ng metal ay pumutok dahil sa pagkakalantad sa mga kinakaing unti-unting likido, kabilang ang tubig-alat. Ang mga kapaligirang pandagat na mayaman sa chloride sa laot at sa katihan, pati na rin ang mataas na temperatura at maging ang kontaminasyon ng ibabaw ng tubo, ay nagpapataas ng potensyal para sa pagkasira ng passivation film na ito.
Pagbutas. Nangyayari ang kalawang dahil sa butas kapag ang passivation film sa isang haba ng tubo ay nasira, na bumubuo ng maliliit na butas o hukay sa ibabaw ng tubo. Ang mga ganitong butas ay malamang na lumaki habang nagaganap ang mga electrochemical reaction, na nagiging sanhi ng pagkatunaw ng bakal sa metal sa solusyon sa ilalim ng hukay. Ang natunaw na bakal ay kakalat patungo sa tuktok ng hukay at mag-o-oxidize upang bumuo ng iron oxide o kalawang. Habang lumalalim ang hukay, bumibilis ang mga electrochemical reaction, tumitindi ang kalawang, at maaaring humantong sa pagbutas ng dingding ng tubo at humantong sa mga tagas.
Mas madaling kapitan ng pitting corrosion ang mga tubo kapag kontaminado ang panlabas na ibabaw nito (Larawan 1). Halimbawa, ang kontaminasyon mula sa mga operasyon ng hinang at paggiling ay maaaring makapinsala sa passivating oxide layer ng tubo, sa gayon ay bumubuo at nagpapabilis ng pitting corrosion. Ganito rin sa simpleng pagharap sa kontaminasyon mula sa mga tubo. Bukod pa rito, habang sumisingaw ang mga patak ng brine, ang mga basang kristal ng asin na nabubuo sa mga tubo ay ginagawa rin ang pareho upang protektahan ang oxide layer at maaaring humantong sa pitting corrosion. 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 sariwang tubig.
Pigura 1 – Ang 316/316L na tubo na hindi kinakalawang na asero na kontaminado ng asido, brine, at iba pang mga deposito ay lubhang madaling kapitan ng pitting corrosion.
kalawang sa siwang. Sa karamihan ng mga kaso, ang pitting 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 masisikip na espasyo sa pagitan ng mga nakapalibot na materyales, tulad ng mga tubo na nakalagay sa lugar gamit ang mga clip o mga tubo na mahigpit na naka-install nang magkatabi. Kapag ang brine ay tumagos sa siwang, isang kemikal na agresibong acidified ferric chloride (FeCl3) na solusyon ang nabubuo sa lugar sa paglipas ng panahon at nagiging sanhi ng pinabilis na kalawang sa siwang (Larawan 2). Dahil ang mga siwang mismo ay nagpapataas ng panganib ng kalawang, ang kalawang sa siwang ay maaaring mangyari sa mga temperaturang mas mababa kaysa sa kalawang sa siwang.
Pigura 2 – Maaaring magkaroon ng kalawang sa siwang sa pagitan ng tubo at ng 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 ferric chloride solution sa siwang.
Karaniwang ginagaya ng kalawang sa siwang ang kalawang sa siwang na nabuo sa pagitan ng isang haba ng tubo at ng clip ng suporta ng tubo. Gayunpaman, dahil sa pagtaas ng konsentrasyon ng Fe++ sa likido sa loob ng bali, ang unang bunganga ay lumalaki nang lumalaki hanggang sa matakpan nito ang buong bali. Sa huli, ang kalawang sa siwang ay maaaring magbutas sa tubo.
Ang masikip na bitak ang pinakamalaking panganib ng kalawang. Samakatuwid, ang mga pang-ipit ng tubo na bumabalot sa halos buong sirkumperensya ng tubo ay may posibilidad na magdulot ng mas malaking panganib kaysa sa mga bukas na pang-ipit, na nagpapaliit sa pagkakadikit ng ibabaw sa pagitan ng tubo at ng pang-ipit. Ang mga technician sa pagpapanatili ay makakatulong na mabawasan ang posibilidad ng kalawang dahil sa siwang na magdulot ng pinsala o pagkabigo sa pamamagitan ng regular na pagbubukas ng mga pang-ipit at pag-inspeksyon sa ibabaw ng tubo para sa kalawang.
Ang pitting at crevice corrosion ay pinakamahusay na maiiwasan sa pamamagitan ng pagpili ng tamang metal alloy para sa aplikasyon. Dapat magsagawa ng angkop na pagsusumikap ang mga espesipikasyon upang piliin ang pinakamainam na materyal sa tubo upang mabawasan ang panganib ng corrosion batay sa kapaligiran ng pagpapatakbo, mga kondisyon ng proseso at iba pang mga baryabol.
Para matulungan ang mga specifier na ma-optimize ang pagpili ng materyal, 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 kemikal na komposisyon 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 na chromium, molybdenum, at nitrogen sa haluang metal. Ang ugnayang PREN ay batay sa kritikal na temperatura ng pitting (CPT) – ang pinakamababang temperatura kung saan naoobserbahan ang kalawang na pitting – para sa iba't ibang hindi kinakalawang na bakal kaugnay ng 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, samantalang ang malaking pagtaas sa PREN ay nagpapahiwatig ng isang makabuluhang pagpapabuti sa pagganap sa isang mas mataas na CPT.
Inihahambing ng Talahanayan 1 ang mga halaga ng PREN ng iba't ibang haluang metal na karaniwang ginagamit sa mga aplikasyon ng langis at gas sa malayo sa pampang. Ipinapakita nito kung paano makabuluhang mapapabuti ng ispesipikasyon ang resistensya sa kalawang sa pamamagitan ng pagpili ng mas mataas na uri ng haluang metal na tubo. Bahagya lamang tumataas ang PREN kapag lumilipat mula 316 patungong 317 na hindi kinakalawang na asero. Para sa isang makabuluhang pagtaas sa pagganap, ang 6 Mo super austenitic stainless steel o 2507 super duplex stainless steel ang mainam na gamitin.
Ang mas mataas na konsentrasyon ng nickel (Ni) sa hindi kinakalawang na asero ay nagpapahusay din sa 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 tukuyin ang mga hindi kinakalawang na asero na may mas mataas na konsentrasyon 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 matigas 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 ay kanais-nais din para sa mga aplikasyon na kinasasangkutan ng high pressure gaseous hydrogen. Ang minimum na konsentrasyon ng nickel na kinakailangan para sa 316/316L stainless steel sa pamantayang detalye ng ASTM ay 10%.
Ang lokalisadong kalawang ay maaaring mangyari kahit saan sa mga tubo na ginagamit sa mga kapaligirang pandagat. Gayunpaman, ang pitting corrosion ay mas malamang na mangyari 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 ng mounting hardware. Gamit ang PREN bilang batayan, maaaring piliin ng specifier ang pinakamahusay na pipe alloy upang mabawasan ang panganib ng anumang uri ng lokalisadong kalawang.
Gayunpaman, tandaan na may iba pang mga baryabol na maaaring makaapekto sa panganib ng kalawang. Halimbawa, ang temperatura ay nakakaapekto sa pitting resistance ng hindi kinakalawang na asero. Para sa mga mainit na klima sa dagat, ang 6 molybdenum super austenitic o 2507 super duplex stainless steel pipe ay dapat seryosong isaalang-alang dahil ang mga materyales na ito ay may mahusay na resistensya sa localized corrosion at chloride stress cracking. Para sa mas malamig na klima, ang 316/316L pipe ay maaaring sapat na, lalo na kung naitatag na ang kasaysayan ng matagumpay na paggamit.
Maaari ring gumawa ng mga hakbang ang mga may-ari at operator ng offshore platform upang mabawasan ang panganib ng kalawang pagkatapos mai-install ang mga tubo. Dapat nilang panatilihing malinis ang mga tubo at regular na banlawan ng malinis na tubig upang mabawasan ang panganib ng kalawang mula sa mga butas. Dapat din nilang buksan ang mga maintenance technician sa mga tubing clamp sa panahon ng mga regular na inspeksyon upang hanapin ang presensya ng kalawang mula sa mga siwang.
Kasunod ng mga hakbang na nakabalangkas sa itaas, maaaring mabawasan ng mga may-ari at operator ng platform ang panganib ng kalawang mula sa tubo at mga kaugnay na tagas sa mga kapaligirang pandagat, na nagpapabuti sa kaligtasan at kahusayan, habang binabawasan ang posibilidad ng pagkawala ng produkto o ang paglabas ng mga pugad na emisyon.
Brad Bollinger is the Oil and Gas Marketing Manager for Swagelok Company.He can be reached at bradley.bollinger@swagelok.com.
Ang Journal of Petroleum Technology ang pangunahing magasin ng Society of Petroleum Engineers, na nagbibigay ng mga makapangyarihang maikling impormasyon at tampok tungkol sa mga pagsulong sa teknolohiya ng eksplorasyon at produksyon, mga isyu sa industriya ng langis at gas, at mga balita tungkol sa SPE at mga miyembro nito.