ปัจจัยที่ส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนของท่อแก๊สสแตนเลส

ปัจจัยสภาพแวดล้อมการบริการภายในท่อก๊าซสแตนเลส

สำหรับท่อสแตนเลสที่บรรทุกก๊าซ สถานการณ์การกัดกร่อนที่สร้างความเสียหายมากที่สุดมักเริ่มต้นเมื่อเฟสของเหลวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าก่อตัวขึ้นบนผนังท่อ หากไม่มีอิเล็กโทรไลต์ (โดยปกติคือน้ำ) กลไกการกัดกร่อนภายในส่วนใหญ่จะช้าลงอย่างมาก

การมีอยู่ของน้ำและจุดน้ำค้างของก๊าซ

น้ำฟรีเป็นเงื่อนไขที่เอื้ออำนวย เพื่อการกัดกร่อนภายในมากที่สุด แม้ว่าก๊าซจะทำให้พืช "แห้ง" แต่อุณหภูมิที่ลดลงตามเส้นทางอาจทำให้น้ำควบแน่นได้ หากจุดน้ำค้างของน้ำไม่ได้รับการควบคุมอย่างเพียงพอ คำแนะนำทางอุตสาหกรรมเน้นย้ำถึงภาวะขาดน้ำเพื่อลดจุดน้ำค้างของก๊าซ และขจัดสภาวะที่ส่งเสริมการกัดกร่อน

• อารมณ์เสียที่ทำให้เกิดก๊าซเปียก (หรือทำให้เกิดการควบแน่น) มุ่งความเสี่ยงไปที่จุดต่ำ ขาตาย และปลายน้ำของการทำความเย็น
• น้ำปริมาณเล็กน้อยก็เพียงพอแล้วหากพวกมันนิ่งและสะสมเกลือ เศษเหล็ก หรือแบคทีเรีย

ก๊าซกรด ออกซิเจน และเกลือที่ "กระตุ้น" การโจมตีเฉพาะจุด

เมื่อมีน้ำ สิ่งมีชีวิตที่ละลายน้ำจะทำให้เกิดความรุนแรงและความล้มเหลว:

• คลอไรด์ (จากการนำน้ำที่ผลิตออกมา น้ำไฮโดรทดสอบ อากาศเข้าชายฝั่ง หรือของเหลวทำความสะอาด) เป็นตัวกระตุ้นที่พบบ่อยที่สุดสำหรับการกัดกร่อนแบบรูพรุน/รอยแยก และการกัดกร่อนจากความเครียดจากคลอไรด์
• CO₂ ลดค่า pH ในน้ำควบแน่น (กรดคาร์บอนิก) และสามารถเพิ่มความเสี่ยงการกัดกร่อนโดยทั่วไปในระบบโลหะผสม ออกซิเจนที่เข้าไปสามารถเร่งการกัดกร่อนในพื้นที่เปียกได้มากขึ้น
• ฮ₂ส การเปลี่ยนแปลงความไวต่อการแตกร้าวและข้อกำหนดคุณสมบัติของวัสดุในสภาพแวดล้อมที่มีรสเปรี้ยว โดยทั่วไปการใช้วัสดุจะอยู่ภายใต้การควบคุมของ MR0175/ISO 15156

แนวทางปฏิบัติ: ควบคุมกระบวนการเพื่อให้พื้นผิวภายในมองเห็นได้ ก๊าซแห้งและการสะสมของเกลือน้อยที่สุด ; เมื่อไม่สามารถรับประกันได้ (การเริ่มต้นระบบ การพิกกิ้ง การทดสอบไฮโดรเทส หรือก๊าซนอกข้อกำหนด) การเลือกใช้วัสดุและคุณภาพการผลิตจะกลายเป็นสิ่งชี้ขาด

เคมีของโลหะผสมและการเลือกเกรด: ทำไม “สแตนเลส” จึงไม่ใช่วัสดุชนิดเดียว

สแตนเลสต้านทานการกัดกร่อนเนื่องจากมีฟิล์มพาสซีฟโครเมียมออกไซด์บาง ๆ ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว ในการเปียกแบบมีคลอไรด์ ความแตกต่างระหว่างความต้านทาน "เพียงพอ" และ "สูง" มักขึ้นอยู่กับปริมาณโครเมียม (Cr) โมลิบดีนัม (Mo) และไนโตรเจน (N) ซึ่งโดยทั่วไปจะมีการเปรียบเทียบโดยใช้หมายเลขเทียบเท่าความต้านทานแบบหลุม (PREN)

การใช้ PREN เพื่อเปรียบเทียบความต้านทานแบบรูพรุน/รอยแยก

เพรน data %Cr (3.3 × %Mo) (16 × %N) . โดยทั่วไป ค่า PREN ที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงความต้านทานที่ดีขึ้นต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนที่ขับเคลื่อนด้วยคลอไรด์และการกัดกร่อนตามรอยแยก (ปัญหาสำคัญเมื่อเป็นไปได้เมื่อก๊าซเปียกหรือคอนเดนเสทที่มีรสเค็มเป็นไปได้)

แนวทางปฏิบัติ: หากการเปียกด้วยคลอไรด์มีความน่าเชื่อถือ (คอนเดนเสท สารตกค้างจากการทดสอบไฮโดรเทสต์ การสัมผัสกับชายฝั่ง การพาน้ำที่เกิดขึ้น) การเลือกเกรดควรขึ้นอยู่กับ การกัดกร่อนเฉพาะจุดและระยะขอบ SCC ไม่ใช่แค่ “สเตนเลสกับเหล็กกล้าคาร์บอน”

อุณหภูมิ คลอไรด์ และความเครียด: SCC “tripwire” สำหรับท่อแก๊ส

การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ (Cl-SCC) ต้องใช้เงื่อนไขสามประการในเวลาเดียวกัน: ความเค้นแรงดึง (ความเค้นจากการเชื่อมที่เหลือก็เพียงพอแล้ว) คลอไรด์บนพื้นผิวที่เปียก และอุณหภูมิสูงขึ้น ในทางปฏิบัติ อุณหภูมิเป็นปัจจัยที่มักจะเปลี่ยนความเสี่ยงจากการเกิดหลุมเจาะที่สามารถจัดการได้ให้กลายเป็นความเสี่ยงจากการแตกร้าว

เกณฑ์ที่ใช้ได้จริง: คำแนะนำ 60 °C (150 °F)

เมื่อจุ่มสแตนเลสจนหมด จะไม่ค่อยเห็นคลอไรด์ SCC ที่อุณหภูมิต่ำกว่าประมาณ 60 °C (150 °F) . เมื่อสูงกว่าช่วงดังกล่าว ความไวต่อแสงจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และแม้แต่ระดับคลอไรด์ที่ค่อนข้างต่ำก็อาจเป็นปัญหาได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการหมุนเวียนแบบเปียก/แห้งที่ทำให้เกลือเข้มข้นที่พื้นผิว

การควบคุมที่ทำงานในระบบท่อจริง

• รักษาอุณหภูมิของโลหะให้ต่ำกว่าเกณฑ์ที่ไวต่อ SCC เมื่อเป็นไปได้ (การออกแบบฉนวน การกำหนดเส้นทาง และการหลีกเลี่ยงจุดร้อน)
• ลดการสัมผัสคลอไรด์ในระหว่างการทดสอบไฮโดรเทสต์/การทดสอบการใช้งาน และให้แน่ใจว่ามีการระบายน้ำทิ้งและทำให้แห้งอย่างทั่วถึง (ฟิล์มที่ตกค้างสามารถทำให้เกิดหลุมซึ่งต่อมากลายเป็นรอยแตกได้)
• หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงอุณหภูมิและคลอไรด์เปียกได้อย่างน่าเชื่อถือ ให้ระบุวัสดุดูเพล็กซ์/ซูเปอร์ดูเพล็กซ์หรือโลหะผสมที่สูงกว่า (และจัดคุณสมบัติให้เป็นไปตามมาตรฐานด้านเปรี้ยว/บริการที่เกี่ยวข้อง)

การเชื่อม โทนสีความร้อน และสภาพพื้นผิว: การผลิตสามารถลบความต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างไร

สำหรับท่อสแตนเลสสำหรับแก๊ส ปัญหาการกัดกร่อน "ลึกลับ" หลายอย่างเกิดขึ้นตั้งแต่ขั้นตอนการผลิต: สีความร้อน เหล็กที่ฝังอยู่ การชะล้าง ID ที่ไม่ดี การตกแต่งที่หยาบ และการทำความสะอาด/ทู่ที่ไม่สมบูรณ์ ปัญหาเหล่านี้สร้างจุดอ่อนที่ชั้นพาสซีฟเสียหายหรือไม่สามารถปฏิรูปได้อย่างสม่ำเสมอ

โทนสีความร้อนและระดับออกไซด์หลังการเชื่อม

โทนสีความร้อนเป็นมากกว่าการเปลี่ยนสี: มันบ่งบอกถึงพื้นผิวที่ถูกออกซิไดซ์และมักมีชั้นโครเมียมหมดสิ้นลงที่พื้นผิว หากปล่อยทิ้งไว้ จะสามารถลดความต้านทานการกัดกร่อนเฉพาะจุดได้อย่างชัดเจนในบริเวณที่มีความเค้นตกค้างสูงที่สุด (โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและส่วนเชื่อม)

การดองและการทู่ (และเหตุใดทั้งสองจึงมีความสำคัญ)

การดองจะขจัดคราบเชื่อม/สีความร้อนและชั้นพื้นผิวที่เสียหาย ทู่ส่งเสริมฟิล์มพาสซีฟที่แข็งแกร่ง มาตรฐาน เช่น ASTM A380 (แนวทางปฏิบัติในการทำความสะอาด/ขจัดตะกรัน/ทู่) และ ASTM A967 (การบำบัดทู่ด้วยสารเคมี) มักใช้เพื่อกำหนดกระบวนการและการตรวจสอบที่ยอมรับได้

• ใช้การล้าง ID ที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันภายในอย่างหนักบนรากเชื่อมท่อ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำคัญสำหรับท่อก๊าซที่การเข้าถึงภายในถูกจำกัดหลังการประกอบ)
• กำจัดการปนเปื้อนของเหล็กออกจากเครื่องมือเจียรหรือสัมผัสกับเหล็กกล้าคาร์บอน (ปิ๊กอัพเหล็กสามารถ "เป็นสนิม" บนพื้นผิวและทำให้เกิดการโจมตีภายใต้การสะสม)
• ระบุเกณฑ์การยอมรับสำหรับการตกแต่งผิวงานเชื่อม (การเปลี่ยนที่ราบรื่น รอยแยกน้อยที่สุด) เนื่องจากรูปทรงจะขับเคลื่อนเคมีของรอยแยกและการเก็บรักษาคราบสะสม

รายละเอียดการออกแบบและการติดตั้งที่ขับเคลื่อนประสิทธิภาพการกัดกร่อน

แม้จะมีเกรดที่เหมาะสมและการเชื่อมที่ดี รายละเอียดการออกแบบจะเป็นตัวกำหนดว่าของเหลวและคราบสะสมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสะสมอยู่ ออกซิเจนสามารถซึมเข้าไปได้หรือไม่ และคู่กัลวานิกเร่งการโจมตีหรือไม่

หลีกเลี่ยงรอยแยก ขาที่ตายแล้ว และกับดักของเหลว

• เส้นลาดเอียงที่ใช้งานได้จริงและจัดให้มีจุดระบายน้ำที่จุดต่ำเพื่อป้องกันการควบแน่นนิ่ง
• ลดขนาดขาที่ตายแล้วและกิ่งก้านที่ปกคลุม น้ำนิ่งเป็นตัวขับเคลื่อนที่พบบ่อยสำหรับการกัดกร่อนจากอิทธิพลทางจุลชีววิทยา (MIC)
• ใช้การออกแบบปะเก็น/ข้อต่อที่ไม่สร้างรอยแยกถาวรซึ่งมีน้ำเกลือที่มีคลอไรด์เข้มข้น

ปฏิกิริยากัลวานิกและโลหะผสม

หากสแตนเลสเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับโลหะมีตระกูลน้อยกว่า (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน) และมีอิเล็กโทรไลต์อยู่ การกัดกร่อนด้วยกัลวานิกสามารถเร่งการโจมตีส่วนประกอบที่มีตระกูลน้อยกว่าและสะสมตัวสะสมที่จุดเชื่อมต่อ ซึ่งสร้างความเสี่ยงในการกัดกร่อนเฉพาะจุดสำหรับสเตนเลสด้วยเช่นกัน กลยุทธ์การแยก (การเชื่อมต่ออิเล็กทริก การออกแบบการต่อสายดินอย่างระมัดระวัง และการหลีกเลี่ยงจุดเชื่อมต่อ "เปียก") ช่วยลดความเสี่ยงนี้

การดำเนินการ การทดสอบไฮโดรเทส และ MIC: ปัจจัย "ที่ซ่อนอยู่" ที่ตัดสินความต้านทานในระยะยาว

ความล้มเหลวในการกัดกร่อนของท่อก๊าซสเตนเลสจำนวนมากไม่ได้เกิดขึ้นระหว่างการทำงานในสภาวะคงตัว แต่เกิดขึ้นระหว่างการทดสอบการเดินเครื่อง การทดสอบไฮโดรเทส การปิดระบบ หรือกระบวนการพลิกผันที่นำน้ำเข้ามาและทิ้งสารตกค้างไว้เบื้องหลัง

คุณภาพน้ำแบบ Hydrotest และระเบียบวินัยในการทำให้แห้ง

ไฮโดรทดสอบและน้ำล้างสามารถแนะนำคลอไรด์และจุลินทรีย์ได้ คำแนะนำเชิงปฏิบัติของอุตสาหกรรมมักแนะนำน้ำที่มีคลอไรด์ต่ำ (บ่อยครั้ง ~50 ppm คลอไรด์ เป็นเกณฑ์มาตรฐานอนุรักษ์นิยม) และเน้นการทำความสะอาด การระบายน้ำ และการทำให้แห้ง เพื่อไม่ให้น้ำนิ่งค้างอยู่ภายในท่อ

MIC มีความเสี่ยงเมื่อน้ำนิ่ง

การกัดกร่อนที่ได้รับอิทธิพลจากจุลชีววิทยา (MIC) สามารถเกิดขึ้นได้ในน้ำนิ่ง—แม้ในระดับคลอไรด์ที่ค่อนข้างต่ำ—และได้รับการบันทึกไว้ในระบบสเตนเลสซึ่งมีเส้นปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ระบายออกหลังจากการทดสอบไฮโดรเทสต์ การควบคุมทันทีใช้งานได้: อย่าทิ้งฟิล์มน้ำนิ่ง และหลีกเลี่ยงการกักขังเป็นเวลานานโดยไม่มีมาตรการกำจัดไบโอไซด์/ควบคุม ตามที่กระบวนการและข้อบังคับของคุณอนุญาต

1. กำหนดลำดับการทดสอบการใช้งานซึ่งลงท้ายด้วยการถ่ายเทออกจนหมด ก๊าซแห้งแห้ง (หรือเทียบเท่า) และการตรวจสอบความแห้ง
2. ควบคุมการซึมของออกซิเจนในระหว่างการหยุดทำงาน (การคลุม การแยกอย่างแน่นหนา และการจัดการการรั่วไหล) เนื่องจากออกซิเจนในพื้นที่เปียกจะเร่งการโจมตี
3. ตรวจสอบสถานที่ที่มีความเสี่ยงมากที่สุดก่อน: จุดต่ำ ขาตาย ปลายน้ำของเครื่องทำความเย็น และแกนที่มีการเชื่อมหนัก

ตารางการตัดสินใจเชิงปฏิบัติ: ปัจจัย โหมดความล้มเหลว และสิ่งที่ต้องดำเนินการ

ประเด็นสุดท้าย: ท่อก๊าซสแตนเลสจะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อคุณถือว่าความต้านทานการกัดกร่อนเป็นคุณสมบัติของระบบ เช่น ความแห้งของกระบวนการ การจัดการคลอไรด์ การเลือกโลหะผสม (ส่วนต่างของ PREN/SCC) คุณภาพการผลิต และการออกแบบการจัดการของเหลว จะต้องสอดคล้องกันทั้งหมด

การอ้างอิงที่ใช้สำหรับจุดข้อมูลและเกณฑ์

• SSINA: การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดจากคลอไรด์ (พบได้น้อยมากที่อุณหภูมิต่ำกว่า ~60 °C เมื่อแช่จนเต็มที่)
• Unified Alloys: สูตร PREN และตัวอย่างช่วง PREN (สมการ PREN และช่วงทั่วไปสำหรับเกรดทั่วไป)
• รายงาน PHMSA: การกัดกร่อนของท่อ (การควบคุมการคายน้ำและจุดน้ำค้างเพื่อขจัดสภาวะที่ส่งเสริมการกัดกร่อน)
• GRI: การประเมินการกัดกร่อนภายในโดยตรงของท่อส่งก๊าซ (คำจำกัดความจุดน้ำค้างและกลไกการควบแน่นของน้ำ)
• TWI: คืนคุณสมบัติการกัดกร่อนหลังการเชื่อม (ขจัดคราบความร้อนออกไซด์และชั้นโครเมียมที่หมดไป)
• หมายเหตุทางเทคนิคของสถาบันนิกเกิล: การดองและการทู่ (ข้อมูลอ้างอิงและวัตถุประสงค์ของ ASTM A380/A967)
• สถาบันนิกเกิล: ตัวอย่างเคส MIC ที่เป็นสเตนเลสหลังการทดสอบไฮโดรเทสต์ (น้ำนิ่งเป็นสาเหตุ)
• NACE MR0175 / ISO 15156-1 (บริบทของบริการที่มีรสเปรี้ยวและกรอบข้อควรระวังที่เกี่ยวข้องกับ H₂S)