عوامل موثر بر مقاومت در برابر خوردگی لوله های گاز فولادی ضد زنگ

عوامل محیطی سرویس در لوله های گاز فولادی ضد زنگ

برای لوله های فولادی ضد زنگ حامل گاز، مضرترین سناریوهای خوردگی معمولاً زمانی شروع می شوند که یک فاز مایع رسانا روی دیواره لوله تشکیل شود. بدون الکترولیت (معمولاً آب)، بیشتر مکانیسم های خوردگی داخلی به طور چشمگیری کند می شوند.

وجود آب و نقطه شبنم گاز

آب رایگان شرایط توانمند است برای اکثر خوردگی داخلی حتی اگر گاز گیاه را "خشک" ترک کند، افت دما در طول مسیر می تواند آب را مجبور به متراکم شدن کند اگر نقطه شبنم آب به اندازه کافی کنترل نشود. راهنمای صنعت بر کم آبی برای کاهش نقطه شبنم گاز و حذف شرایطی که باعث خوردگی می شود، تاکید دارد.

• ناراحتی‌هایی که گاز مرطوب را معرفی می‌کنند (یا اجازه می‌دهند تراکم شوند) خطر را در نقاط پایین، پاهای مرده و پایین دست خنک‌کننده متمرکز می‌کنند.
• حجم کم آب اگر راکد بنشیند و املاح، ریز آهن یا باکتری را در خود جمع کند، می تواند کافی باشد.

گازهای اسیدی، اکسیژن و نمک هایی که حمله موضعی را "فعال می کنند".

هنگامی که آب وجود دارد، گونه های محلول، حالت شدت و شکست را هدایت می کنند:

• کلریدها (از انتقال آب تولید شده، آب هیدروتست، ورودی هوای ساحلی یا سیالات تمیزکننده) رایج ترین محرک برای خوردگی حفره ای/شکافی و ترک خوردگی ناشی از تنش کلریدی هستند.
• CO₂ pH آب تغلیظ شده (اسید کربنیک) را کاهش می دهد و می تواند خطر خوردگی عمومی را در سیستم های مخلوط فلزی افزایش دهد. ورود اکسیژن می تواند باعث تسریع بیشتر خوردگی در مناطق مرطوب شود.
• H2S تغییر حساسیت به ترک و الزامات صلاحیت مواد در محیط های ترش. استفاده از مواد معمولاً توسط MR0175/ISO 15156 کنترل می شود.

برداشت عملی: فرآیند را کنترل کنید تا سطوح داخلی آن را ببینند گاز خشک و حداقل رسوب نمک ; هنگامی که نمی توان آن را تضمین کرد (استارت آپ ها، پیگینگ، آزمایش های هیدرولیکی یا گاز غیرمجاز)، انتخاب مواد و کیفیت ساخت تعیین کننده می شود.

شیمی آلیاژ و انتخاب درجه: چرا "ضد زنگ" یک ماده نیست

فولادهای زنگ نزن در برابر خوردگی مقاومت می کنند زیرا یک لایه نازک غیرفعال اکسید کروم روی سطح تشکیل می شود. در خیس کردن حاوی کلرید، تفاوت بین مقاومت "کافی" و "بالا" اغلب توسط محتوای کروم (Cr)، مولیبدن (Mo) و نیتروژن (N) غالب است که معمولاً با استفاده از عدد معادل مقاومت حفره‌ای (PREN) مقایسه می‌شوند.

استفاده از PREN برای مقایسه مقاومت حفره‌ای/شکاف

PREN ≈ %Cr (3.3 × %Mo) (16 × %N) . PREN بالاتر عموماً نشان‌دهنده مقاومت بهبود یافته در برابر حفره‌های ناشی از کلرید و خوردگی شکاف است (یک مشکل کلیدی در صورت امکان گاز مرطوب یا میعانات نمکی).

برداشت عملی: اگر مرطوب کردن با کلریدها معتبر باشد (میعانات، بقایای هیدروتست، قرار گرفتن در معرض ساحل، انتقال آب تولیدی)، انتخاب درجه باید بر اساس خوردگی موضعی و حاشیه SCC ، نه فقط "ضد زنگ در برابر فولاد کربن".

دما، کلریدها و تنش: SCC "tripwire" برای لوله کشی گاز

ترک خوردگی تنش کلریدی (Cl-SCC) به سه شرط به طور همزمان نیاز دارد: تنش کششی (تنش جوش باقیمانده می تواند کافی باشد)، کلریدها در سطح مرطوب و درجه حرارت بالا. در عمل، دما عاملی است که اغلب خطر حفره شدن قابل کنترل را به خطر ترک تبدیل می کند.

آستانه عملی: راهنمایی 60 درجه سانتیگراد (150 درجه فارنهایت).

هنگامی که فولادهای ضد زنگ به طور کامل غوطه ور می شوند، به ندرت می توان کلرید SCC را زیر حدود 60 درجه سانتی گراد (150 درجه فارنهایت) مشاهده کرد. . بالاتر از این محدوده، حساسیت به شدت افزایش می‌یابد، و حتی سطوح نسبتاً پایین کلرید می‌تواند مشکل‌ساز شود - به‌ویژه با دوچرخه‌سواری مرطوب/خشک که نمک‌ها را در سطح متمرکز می‌کند.

کنترل هایی که در سیستم های لوله کشی واقعی کار می کنند

• در صورت امکان دمای فلز را زیر رژیم حساس به SCC نگه دارید (طراحی عایق، مسیریابی و اجتناب از نقاط داغ).
• کاهش قرار گرفتن در معرض کلرید در طول آزمایش هیدرولیک/راه اندازی و اطمینان از تخلیه و خشک کردن کامل (فیلم های باقیمانده می توانند گودال هایی را ایجاد کنند که بعداً به شکاف تبدیل می شوند).
• اگر نمی توان از دما و کلریدهای مرطوب اجتناب کرد، مواد دوبلکس/سوپر دوبلکس یا آلیاژ بالاتر را مشخص کنید (و در صورت لزوم آنها را مطابق با استانداردهای ترش/خدمات قابل اجرا در نظر بگیرید).

جوشکاری، رنگ حرارتی، و وضعیت سطح: چگونه ساخت می تواند مقاومت در برابر خوردگی را پاک کند

برای لوله های فولادی ضد زنگ گاز، بسیاری از مشکلات خوردگی "معموم" به زمان ساخت بازمی گردد: رنگ حرارتی، آهن جاسازی شده، پاکسازی ضعیف روی شناسه، پرداخت ناهموار، و تمیز کردن/غیرفعال شدن ناقص. این مسائل نقاط ضعفی را ایجاد می کند که در آن لایه غیرفعال آسیب دیده یا نمی تواند به طور یکنواخت اصلاح شود.

رنگ و مقیاس اکسید را پس از جوشکاری گرم کنید

رنگ حرارتی بیش از تغییر رنگ است: نشان دهنده یک سطح اکسید شده و اغلب یک لایه خالی از کروم در سطح است. اگر در جای خود باقی بماند، می تواند به طور قابل توجهی مقاومت خوردگی موضعی را درست در جایی که تنش های پسماند بالاتر است (ناحیه متاثر از حرارت و نوک جوش) کاهش دهد.

ترشی و غیرفعال کردن (و چرا هر دو مهم هستند)

ترشی باعث حذف مقیاس جوش/رنگ حرارت و لایه سطحی آسیب دیده می شود. غیرفعال سازی یک فیلم غیرفعال قوی را ترویج می کند. استانداردهایی مانند ASTM A380 (روش‌های تمیز کردن/ رسوب زدایی/غیرفعال‌سازی) و ASTM A967 (تصفیه‌های غیرفعال‌سازی شیمیایی) معمولاً برای تعریف فرآیندهای قابل قبول و تأیید استفاده می‌شوند.

• برای جلوگیری از اکسیداسیون داخلی شدید روی ریشه های جوش لوله (مخصوصاً برای لوله کشی گاز که دسترسی داخلی پس از مونتاژ محدود است) از تصفیه ID مناسب استفاده کنید.
• آلودگی آهن را از ابزارهای سنگ زنی یا تماس با فولاد کربنی پاک کنید (پیکاپ آهن می تواند روی سطح زنگ بزند و حمله زیر رسوب را آغاز کند).
• معیارهای پذیرش برای پایان جوش (انتقال صاف، حداقل شکاف ها) را مشخص کنید زیرا هندسه شیمی شکاف و حفظ رسوب را هدایت می کند.

جزئیات طراحی و نصب که عملکرد خوردگی را افزایش می دهد

حتی با درجه مناسب و جوشکاری خوب، جزئیات طراحی تعیین می کند که آیا مایعات و رسوبات خورنده جمع می شوند، آیا اکسیژن می تواند وارد شود یا خیر، و آیا زوج های گالوانیکی حمله را تسریع می کنند یا خیر.

از شکاف ها، پاهای مرده و تله های مایع خودداری کنید

• خطوط شیب عملی است و نقاط تخلیه را در نقاط کم برای جلوگیری از راکد شدن میعانات فراهم می کند.
• پاهای مرده و شاخه های سرپوشیده را به حداقل برسانید. آب راکد یک محرک رایج برای خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژیکی (MIC) است.
• از طرح‌های واشر/اتصال استفاده کنید که شکاف‌های دائمی در محل تجمع آب نمک‌های غنی از کلرید ایجاد نمی‌کنند.

فعل و انفعالات گالوانیکی و فلزات مخلوط

اگر فولاد ضد زنگ به طور الکتریکی به فلزات نجیب کمتر (مثلاً فولاد کربنی) متصل شود و الکترولیت وجود داشته باشد، خوردگی گالوانیکی می‌تواند حمله به جزء کمتر نجیب را تسریع کند و رسوبات را در محل اتصال متمرکز کند و خطر خوردگی موضعی را برای فولاد ضد زنگ نیز ایجاد کند. استراتژی های جداسازی (اتحادیه های دی الکتریک، طراحی دقیق زمین، و اجتناب از اتصالات "مرطوب") این خطر را کاهش می دهد.

عملیات، هیدروتستینگ و MIC: عوامل "پنهان" که مقاومت طولانی مدت را تعیین می کنند

بسیاری از خرابی‌های خوردگی لوله‌های گاز ضد زنگ نه در حین عملیات حالت پایدار، بلکه در هنگام راه‌اندازی، آزمایش هیدروژنی، خاموش شدن، یا اختلالات فرآیندی که آب را وارد می‌کنند و بقایایی را پشت سر می‌گذارند، ایجاد می‌شوند.

هیدروتست کیفیت آب و دیسیپلین خشک کردن

هیدروتست و شستشوی آب می تواند کلریدها و میکروب ها را معرفی کند. راهنمایی صنعت عملی معمولاً آب کم کلرید (اغلب ~50 ppm کلرید به عنوان یک معیار محافظه کارانه) و بر تمیز کردن، تخلیه و خشک کردن تأکید دارد تا آب راکد در داخل لوله باقی نماند.

خطر MIC زمانی که آب راکد بماند

خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژیکی (MIC) می‌تواند در آب‌های راکد - حتی در سطوح نسبتاً متوسط کلرید - رخ دهد و در سیستم‌های ضدزنگ که در آن خطوط پس از آزمایش هیدروژنی بدون زهکشی باقی مانده‌اند، ثبت شده است. کنترل فوری عملیاتی است: فیلم‌های آب راکد را رها نکنید و از ماندن طولانی‌مدت بدون اقدامات بیوساید/کنترل در جایی که فرآیند و مقررات شما مجاز است، اجتناب کنید.

1. دنباله راه اندازی را تعریف کنید که با تخلیه کامل، دمیدن گاز خشک (یا معادل آن) و تأیید خشکی به پایان می رسد.
2. کنترل ورود اکسیژن در زمان توقف (پوشاندن، جداسازی محکم و مدیریت نشت) زیرا اکسیژن در مناطق مرطوب حمله را تسریع می کند.
3. ابتدا آسیب پذیرترین مکان ها را بررسی کنید: نقاط پایین، پایه های مرده، پایین دست کولرها و قرقره های سنگین جوش.

جدول تصمیم عملی: عامل، حالت شکست، و آنچه در مورد آن باید انجام شود

غذای آماده نهایی: لوله‌های گاز فولادی ضد زنگ بهترین عملکرد را دارند زمانی که مقاومت در برابر خوردگی را به عنوان یک ویژگی سیستم در نظر می‌گیرید - خشکی فرآیند، مدیریت کلرید، انتخاب آلیاژ (حاشیه PREN/SCC)، کیفیت ساخت و طراحی مدیریت مایع همگی باید هماهنگ باشند.

مراجع مورد استفاده برای نقاط داده و آستانه

• SSINA: ترک خوردگی استرس کلرید (به ندرت در دمای زیر 60 درجه سانتیگراد در هنگام غوطه ور شدن کامل).
• آلیاژهای یکپارچه: فرمول PREN و محدوده نمونه PREN (معادله PREN و محدوده های معمولی برای نمرات رایج).
• گزارش PHMSA: خوردگی خط لوله (کم آبی و کنترل نقطه شبنم برای حذف شرایطی که باعث خوردگی می شود).
• GRI: ارزیابی مستقیم خوردگی داخلی خطوط لوله گاز (تعریف نقطه شبنم و مکانیسم تراکم آب).
• TWI: بازیابی خواص خوردگی پس از جوشکاری (اکسید رنگ حرارتی و لایه خالی از کروم را بردارید).
• نکته فنی موسسه نیکل: ترشی و غیرفعال سازی (مرجع و هدف ASTM A380/A967).
• موسسه نیکل: نمونه های مورد MIC در ضد زنگ پس از هیدروتست (آب راکد به عنوان علت اصلی).
• NACE MR0175 / ISO 15156-1 (زمینه خدمات ترش و چارچوب اقدامات احتیاطی مربوط به H2S).