Čimbenici koji utječu na otpornost plinskih cijevi od nehrđajućeg čelika na koroziju

Čimbenici radnog okruženja unutar plinskih cijevi od nehrđajućeg čelika

Za cijevi od nehrđajućeg čelika koje prenose plin, najštetniji scenariji korozije obično počinju kada se na stijenci cijevi formira vodljiva tekuća faza. Bez elektrolita (obično vode), većina unutarnjih mehanizama korozije dramatično se usporava.

Prisutnost vode i rosišta plina

Slobodna voda je uvjet koji omogućuje za većinu unutarnje korozije. Čak i ako plin ostavi postrojenje "suhim", padovi temperature duž puta mogu natjerati vodu na kondenzaciju ako točka rosišta vode nije adekvatno kontrolirana. Industrijske smjernice naglašavaju dehidraciju kako bi se smanjila točka rosišta plina i uklonili uvjeti koji potiču koroziju.

• Poremećaji koji uvode vlažni plin (ili dopuštaju kondenzaciju) koncentriraju rizik na niskim točkama, mrtvim nogama i nizvodno od hlađenja.
• Male količine vode mogu biti dovoljne ako stagniraju i nakupljaju soli, čestice željeza ili bakterije.

Kiseli plinovi, kisik i soli koji "aktiviraju" lokalizirani napad

Kada je voda prisutna, otopljene vrste pokreću ozbiljnost i način kvara:

• Kloridi (od prijenosa proizvedene vode, vode za hidrotest, prodora obalnog zraka ili tekućina za čišćenje) najčešći su okidač za rupičastu/pukotinsku koroziju i pucanje uslijed kloridne korozije.
• CO₂ smanjuje pH u kondenziranoj vodi (ugljična kiselina) i može povećati opći rizik od korozije u sustavima s miješanim metalima; ulazak kisika može dodatno ubrzati koroziju u vlažnim područjima.
• H₂S mijenja osjetljivost na pucanje i zahtjeve za kvalifikaciju materijala u kiselim sredinama; Upotreba materijala obično je regulirana MR0175/ISO 15156.

Praktičan zaključak: kontrolirajte proces tako da se vide unutarnje površine suhi plin i minimalno taloženje soli ; kada se to ne može jamčiti (pokretanja, piling, hidrotestovi ili plin koji nije u skladu s specifikacijama), odabir materijala i kvaliteta izrade postaju odlučujući.

Kemija legura i odabir razreda: zašto "nehrđajući" nije jedan materijal

Nehrđajući čelici otporni su na koroziju jer se na površini stvara tanki pasivni sloj krom-oksida. U vlaženju koje nosi klorid, razlika između "adekvatnog" i "visokog" otpora često je dominantna sadržajem kroma (Cr), molibdena (Mo) i dušika (N), koji se obično uspoređuju korištenjem broja ekvivalenta otpornosti na piting (PREN).

Korištenje PREN-a za usporedbu otpora na udubljenja/pukotine

PREN ≈ %Cr (3,3 × %Mo) (16 × %N) . Viši PREN općenito ukazuje na poboljšanu otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju izazvanu kloridima (ključni problem kada je moguć vlažni plin ili slani kondenzat).

Praktični zaključak: ako je vlaženje kloridima vjerodostojno (kondenzat, ostatak hidrotestiranja, obalna izloženost, prijenos proizvedene vode), odabir razreda trebao bi se temeljiti na lokalizirana korozija i rub SCC , a ne samo "nehrđajući u odnosu na ugljični čelik."

Temperatura, kloridi i stres: SCC "tripwire" za plinske cijevi

Kloridno naprezno korozijsko pucanje (Cl-SCC) zahtijeva tri uvjeta u isto vrijeme: vlačno naprezanje (preostalo naprezanje zavara može biti dovoljno), kloridi na navlaženoj površini i povišena temperatura. U praksi, temperatura je čimbenik koji često pretvara upravljivi rizik od udubljenja u rizik od pucanja.

Praktični prag: smjernica od 60 °C (150 °F).

Kada su nehrđajući čelici potpuno uronjeni, rijetko se može vidjeti kloridni SCC ispod oko 60 °C (150 °F) . Iznad tog raspona, osjetljivost naglo raste, pa čak i relativno niske razine klorida mogu postati problematične—posebno kod mokro/suhog ciklusa koji koncentrira soli na površini.

Kontrole koje rade u stvarnim cjevovodnim sustavima

• Održavajte temperature metala ispod SCC-osjetljivog režima gdje je to moguće (dizajn izolacije, usmjeravanje i izbjegavanje vrućih točaka).
• Smanjite izloženost kloridima tijekom hidrotestiranja/puštanja u rad i osigurajte temeljito ispuštanje i sušenje (zaostali filmovi mogu izazvati udubljenja koja kasnije prerastu u pukotine).
• Ako se temperatura i vlažni kloridi ne mogu pouzdano izbjeći, navedite duplex/super duplex ili materijale s višim legurama (i kvalificirajte ih prema primjenjivim kiselim/uslužnim standardima gdje je relevantno).

Zavarivanje, toplinska boja i stanje površine: kako proizvodnja može izbrisati otpornost na koroziju

Za cijevi od nehrđajućeg čelika za plin, mnogi "tajanstveni" problemi s korozijom vuku se unatrag do proizvodnje: toplinska boja, ugrađeno željezo, loše pročišćavanje ID-a, gruba završna obrada i nepotpuno čišćenje/pasiviranje. Ovi problemi stvaraju slabe točke gdje je pasivni sloj oštećen ili se ne može ravnomjerno reformirati.

Toplinska nijansa i oksidna naslaga nakon zavarivanja

Toplinska nijansa je više od promjene boje: ona ukazuje na oksidiranu površinu i često sloj osiromašen kromom na površini. Ako se ostavi na mjestu, može znatno smanjiti lokaliziranu otpornost na koroziju upravo tamo gdje su zaostala naprezanja najveća (zona pod utjecajem topline i vrh zavara).

Kiseljenje i pasiviranje (i zašto je oboje važno)

Luženjem se uklanja kamenac zavara/toplinska boja i oštećeni površinski sloj; pasivizacija promovira robustan pasivni film. Standardi kao što su ASTM A380 (postupci čišćenja/uklanjanja kamenca/pasiviranja) i ASTM A967 (postupci kemijske pasivizacije) obično se koriste za definiranje prihvatljivih procesa i verifikacije.

• Upotrijebite odgovarajuće unutarnje pročišćavanje kako biste spriječili tešku unutarnju oksidaciju na korijenima zavara cijevi (osobito kritično za plinske cijevi gdje je unutarnji pristup ograničen nakon sklapanja).
• Uklonite kontaminaciju željezom s alata za mljevenje ili kontakta s ugljičnim čelikom (sakupljeno željezo može "hrđati" na površini i započeti napad nedovoljnog naslaga).
• Navedite kriterije prihvatljivosti za završnu obradu zavara (glatki prijelazi, minimalne pukotine) jer geometrija pokreće kemiju pukotina i zadržavanje naslaga.

Detalji dizajna i instalacije koji pokreću učinak korozije

Čak i uz odgovarajuću kvalitetu i dobro zavarivanje, detalji dizajna određuju hoće li se nakupljati korozivne tekućine i naslage, može li ući kisik i hoće li galvanski parovi ubrzati napad.

Izbjegavajte pukotine, mrtve noge i zamke tekućine

• Nagibne linije gdje su praktične i osiguravaju odvodne točke na nižim mjestima kako bi se spriječio stagnirajući kondenzat.
• Smanjite mrtve noge i grane s kapama; stajaća voda čest je pokretač korozije pod mikrobiološkim utjecajem (MIC).
• Koristite konstrukcije brtvila/spojnica koje ne stvaraju trajne pukotine gdje se koncentriraju slane vode bogate kloridima.

Galvanske interakcije i miješani metali

Ako je nehrđajući čelik električno povezan s manje plemenitim metalima (npr. ugljičnim čelikom) i prisutan je elektrolit, galvanska korozija može ubrzati napad na manje plemenitu komponentu i koncentrirati naslage na spoju—stvarajući lokalni rizik od korozije i za nehrđajući čelik. Strategije izolacije (dielektrični spojevi, pažljivo projektiranje uzemljenja i izbjegavanje "mokrih" spojeva) smanjuju ovaj rizik.

Operacije, hidrotestiranje i MIC: "skriveni" čimbenici koji odlučuju o dugotrajnoj otpornosti

Mnogi kvarovi nehrđajućeg plinskog cjevovoda zbog korozije se ne pokreću tijekom rada u stabilnom stanju, već tijekom puštanja u rad, hidrotestiranja, prekida rada ili poremećaja procesa koji uvode vodu i ostavljaju ostatke.

Hidrotest kvalitete vode i discipline sušenja

Hidrotest i voda za ispiranje mogu unijeti kloride i mikrobe. Praktične industrijske smjernice obično preporučuju vodu s niskim sadržajem klorida (često ~50 ppm klorida kao konzervativno mjerilo) i naglašava čišćenje, odvodnju i sušenje kako stajaća voda ne bi ostala unutar cijevi.

MIC rizik kada voda stoji

Korozija pod mikrobiološkim utjecajem (MIC) može se pojaviti u stajaćim vodama—čak i pri relativno skromnim razinama klorida—i dokumentirana je u sustavima od nehrđajućeg čelika gdje su vodovi ostali nedrenirani nakon hidrotestiranja. Trenutačna kontrola je operativna: ne ostavljajte filmove ustajale vode i izbjegavajte duga ustajala zadržavanja bez biocida/kontrolnih mjera gdje je to dopušteno vašim procesom i propisima.

1. Definirajte redoslijed puštanja u rad koji završava potpunim pražnjenjem, ispuštanjem suhog plina (ili ekvivalentom) i provjerom suhoće.
2. Kontrolirajte ulazak kisika tijekom zastoja (pokrivanje, čvrsta izolacija i upravljanje curenjem) jer kisik u vlažnim područjima ubrzava napad.
3. Prvo pregledajte najosjetljivija mjesta: niske točke, mrtve noge, nizvodno od hladnjaka i kaleme teške za zavarivanje.

Tablica praktičnih odluka: faktor, način kvara i što učiniti u vezi s tim

Konačni zaključak: plinske cijevi od nehrđajućeg čelika imaju najbolje rezultate kada otpornost na koroziju tretirate kao svojstvo sustava - suhoća procesa, upravljanje kloridima, izbor legure (PREN/SCC marža), kvaliteta izrade i dizajn upravljanja tekućinom moraju biti usklađeni.

Reference koje se koriste za podatkovne točke i pragove

• SSINA: kloridno naprezno korozijsko pucanje (rijetko ispod ~60 °C kada je potpuno uronjen).
• Ujedinjene legure: PREN formula i primjeri PREN raspona (PREN jednadžba i tipični rasponi za uobičajene ocjene).
• PHMSA izvješće: Korozija cjevovoda (kontrola dehidracije i rosišta za uklanjanje uvjeta koji potiču koroziju).
• GRI: Izravna procjena unutarnje korozije plinovoda (definicija rosišta i mehanizam kondenzacije vode).
• TWI: Obnavljanje korozijskih svojstava nakon zavarivanja (ukloniti oksid toplinske boje i sloj osiromašen kromom).
• Tehnička napomena Instituta za nikal: dekapiranje i pasiviranje (ASTM A380/A967 reference i svrha).
• Nickel Institute: primjeri MIC slučajeva u nehrđajućem čelika nakon hidrotestiranja (stajaća voda kao glavni uzrok).
• NACE MR0175 / ISO 15156-1 (kontekst kisele usluge i okvir mjera opreza u vezi s H₂S).