Factori care afectează rezistența la coroziune a conductelor de gaz din oțel inoxidabil

Factorii de mediu de service în interiorul conductelor de gaz din oțel inoxidabil

Pentru țevile din oțel inoxidabil care transportă gaz, cele mai dăunătoare scenarii de coroziune încep de obicei atunci când pe peretele conductei se formează o fază lichidă conductoare. Fără un electrolit (de obicei apă), majoritatea mecanismelor de coroziune internă încetinesc dramatic.

Prezența apei și punctul de rouă a gazului

Apa liberă este condiția de activare pentru majoritatea coroziunii interne. Chiar dacă gazul lasă o plantă „uscata”, scăderea temperaturii de-a lungul traseului poate forța apa să se condenseze dacă punctul de rouă al apei nu este controlat corespunzător. Ghidul industriei pune accent pe deshidratare pentru a reduce punctul de rouă a gazului și pentru a elimina condițiile care promovează coroziunea.

• Supărările care introduc gaz umed (sau permit condensul) concentrează riscul în punctele joase, picioarele moarte și în aval de răcire.
• Volumele mici de apă pot fi suficiente dacă stagnează și acumulează săruri, fine de fier sau bacterii.

Gaze acide, oxigen și săruri care „activează” atacul localizat

Odată ce apa este prezentă, speciile dizolvate conduc la modul de severitate și eșec:

• Cloruri (din transferul de apă produsă, apa hidrotest, pătrunderea aerului de coastă sau fluidele de curățare) sunt cel mai frecvent declanșator pentru coroziunea prin pitting/crăpătură și fisurarea coroziunii prin stres cu clorură.
• CO₂ scade pH-ul în apa condensată (acid carbonic) și poate crește riscul general de coroziune în sistemele cu metale mixte; pătrunderea oxigenului poate accelera și mai mult coroziunea în regiunile umede.
• H₂S modifică susceptibilitatea la fisurare și cerințele de calificare a materialului în medii acide; utilizarea materialelor este reglementată în mod obișnuit de MR0175/ISO 15156.

Practic: controlați procesul astfel încât suprafețele interne să vadă gaz uscat și depunere minimă de sare ; atunci când acest lucru nu poate fi garantat (start-up-uri, pigging, hidrotesturi sau gaz nerespectat), selecția materialului și calitatea fabricării devin decisive.

Chimia aliajului și selecția calității: de ce „inoxul” nu este un singur material

Oțelurile inoxidabile rezistă la coroziune deoarece la suprafață se formează o peliculă pasivă subțire de oxid de crom. În umezirea cu clorură, diferența dintre rezistența „adecvată” și „înaltă” este adesea dominată de conținutul de crom (Cr), molibden (Mo) și azot (N), care sunt comparate în mod obișnuit folosind numărul echivalent al rezistenței la pitting (PREN).

Utilizarea PREN pentru a compara rezistența la pitting/crevice

PREN ≈ %Cr (3,3 × %Mo) (16 × %N) . PREN mai mare indică, în general, o rezistență îmbunătățită la coroziune prin sâmburi și fisuri determinate de clor (o problemă cheie atunci când este posibil gazul umed sau condensul sărat).

Practic: dacă umezirea cu cloruri este credibilă (condens, reziduuri de hidrotest, expunere pe coastă, reziduuri de apă produsă), selecția calității ar trebui să se bazeze pe coroziunea localizată și marginea SCC , nu doar „oțel inoxidabil vs carbon”.

Temperatura, clorurile și stresul: „firul de declanșare” SCC pentru conductele de gaz

Cracarea prin coroziune prin tensiuni cu clorură (Cl-SCC) necesită trei condiții în același timp: efortul de tracțiune (tensiunea reziduală de sudură poate fi suficientă), clorurile pe o suprafață umedă și temperatură ridicată. În practică, temperatura este factorul care transformă adesea un risc gestionabil de picking într-un risc de crăpare.

Un prag practic: ghidaj de 60 °C (150 °F).

Când oțelurile inoxidabile sunt complet scufundate, este rar să vezi clorura SCC sub aproximativ 60 °C (150 °F) . Peste acest interval, susceptibilitatea crește brusc și chiar și nivelurile relativ scăzute de clorură pot deveni problematice, în special cu ciclul umed/uscat care concentrează sărurile la suprafață.

Comenzi care funcționează în sistemele de conducte reale

• Mențineți temperaturile metalului sub regimul sensibil la SCC acolo unde este posibil (proiectarea izolației, rutarea și evitarea punctelor fierbinți).
• Reduceți expunerea la clorură în timpul hidrotestului/darii în funcțiune și asigurați o scurgere și uscare completă (filmele reziduale pot iniția gropi care mai târziu evoluează în fisuri).
• Dacă temperatura și clorurile umede nu pot fi evitate în mod fiabil, specificați materiale duplex/super duplex sau aliaje superioare (și calificați-le conform standardelor acide/de serviciu aplicabile, acolo unde este cazul).

Sudarea, nuanța termică și starea suprafeței: cum fabricarea poate șterge rezistența la coroziune

Pentru țevile din oțel inoxidabil pentru gaz, multe probleme de coroziune „misterioase” provin din fabricație: nuanță termică, fier încorporat, purjare slabă pe ID, finisare brută și curățare/pasivare incompletă. Aceste probleme creează puncte slabe în care stratul pasiv este deteriorat sau nu se poate reforma uniform.

Încălziți nuanța și scara de oxid după sudare

Nuanța termică este mai mult decât decolorarea: indică o suprafață oxidată și adesea un strat sărăcit de crom la suprafață. Dacă este lăsat pe loc, poate reduce semnificativ rezistența la coroziune localizată chiar acolo unde tensiunile reziduale sunt cele mai mari (zona afectată de căldură și vârful de sudură).

Decaparea și pasivarea (și de ce ambele contează)

Decaparea îndepărtează depunerile de sudură/nuanța de căldură și stratul de suprafață deteriorat; pasivarea promovează un film pasiv robust. Standarde precum ASTM A380 (practici de curățare/detartrare/pasivare) și ASTM A967 (tratamente de pasivare chimică) sunt utilizate în mod obișnuit pentru a defini procesele și verificarea acceptabile.

• Utilizați purjare adecvată ID pentru a preveni oxidarea internă puternică pe rădăcinile de sudură a țevii (în special critică pentru conductele de gaz unde accesul intern este limitat după asamblare).
• Îndepărtați contaminarea cu fier de pe uneltele de șlefuit sau contactul cu oțelul carbon (capsul de fier poate „rugini” la suprafață și inițiază atacul sub depozit).
• Specificați criteriile de acceptare pentru finisarea sudurii (tranziții netede, fisuri minime) deoarece geometria conduce la chimia fisurilor și reținerea depozitelor.

Detalii de proiectare și instalare care conduc la performanța la coroziune

Chiar și cu gradul potrivit și o sudură bună, detaliile de proiectare determină dacă lichidele corozive și depozitele se acumulează, dacă oxigenul poate pătrunde și dacă cuplurile galvanice accelerează atacul.

Evitați crăpăturile, picioarele moarte și capcanele de lichide

• Liniile de pantă sunt practice și oferă puncte de scurgere în locuri joase pentru a preveni stagnarea condensului.
• Minimizați picioarele moarte și ramurile acoperite; apa stagnantă este un factor obișnuit pentru coroziunea influențată microbiologic (MIC).
• Utilizați modele de garnitură/conexiuni care nu creează fisuri persistente în care se concentrează saramurele bogate în cloruri.

Interacțiuni galvanice și metale amestecate

Dacă oțelul inoxidabil este conectat electric la metale mai puțin nobile (de exemplu, oțel carbon) și este prezent un electrolit, coroziunea galvanică poate accelera atacul asupra componentei mai puțin nobile și poate concentra depozitele la joncțiune - creând un risc de coroziune localizat și pentru inoxidabil. Strategiile de izolare (uniuni dielectrice, proiectare atentă de împământare și evitarea joncțiunilor „umede”) reduc acest risc.

Operațiuni, hidrotestare și MIC: factorii „ascunși” care decid rezistența pe termen lung

Multe defecțiuni de coroziune a conductelor de gaz inoxidabil sunt declanșate nu în timpul funcționării la starea de echilibru, ci în timpul punerii în funcțiune, hidrotestării, opririlor sau tulburărilor de proces care introduc apă și lasă reziduuri în urmă.

Hydrotest calitatea apei și disciplina de uscare

Hidrotestul și apa de spălare pot introduce cloruri și microbi. Îndrumările practice ale industriei recomandă în mod obișnuit apă cu conținut scăzut de clor (adesea ~50 ppm clorura ca un etalon conservator) și pune accent pe curățare, scurgere și uscare, astfel încât apa stagnantă să nu rămână în interiorul conductei.

Risc MIC atunci când apa rămâne stagnantă

Coroziunea influențată microbiologic (MIC) poate apărea în apele stagnante – chiar și la niveluri relativ modeste de clorură – și a fost documentată în sistemele inoxidabile în care conductele au fost lăsate nedrenate după hidrotestare. Controlul imediat este operațional: nu lăsați pelicule de apă stagnată și evitați stagnarea îndelungată fără măsuri de biocid/control acolo unde este permis de procesul și reglementările dumneavoastră.

1. Definiți o secvență de punere în funcțiune care se încheie cu scurgere completă, purjare de gaz uscat (sau echivalent) și verificarea uscăciunii.
2. Controlați pătrunderea oxigenului în timpul nefuncționării (copertare, izolare strânsă și gestionarea scurgerilor), deoarece oxigenul din regiunile umede accelerează atacul.
3. Inspectați mai întâi cele mai vulnerabile locații: puncte joase, picioare moarte, în aval de răcitoare și bobine grele de sudură.

Tabel decizional practic: factor, modul de eșec și ce trebuie făcut în acest sens

Finalizare: țevile de gaz din oțel inoxidabil funcționează cel mai bine atunci când tratați rezistența la coroziune ca pe o proprietate a sistemului - uscăciunea procesului, gestionarea clorurilor, selecția aliajelor (marja PREN/SCC), calitatea fabricării și designul de gestionare a lichidelor trebuie să se alinieze.

Referințe utilizate pentru punctele de date și praguri

• SSINA: Fisurare prin coroziune sub tensiune prin clorură (rar sub ~60 °C când este complet scufundat).
• Aliaje unificate: formula PREN și exemple de game PREN (Ecuația PREN și intervalele tipice pentru notele comune).
• Raport PHMSA: Coroziunea conductei (deshidratarea și controlul punctului de rouă pentru a elimina condițiile care favorizează coroziunea).
• GRI: Evaluarea directă a coroziunii interne a conductelor de gaz (definirea punctului de rouă și mecanismul de condensare a apei).
• TWI: Refacerea proprietăților de coroziune după sudare (înlăturați oxidul de nuanță termică și stratul sărăcit de crom).
• Notă tehnică Nickel Institute: Decapare și pasivare (Referințe și scop ASTM A380/A967).
• Nichel Institute: exemple de caz MIC în inox după hidrotestare (apa stagnantă ca cauză principală).
• NACE MR0175 / ISO 15156-1 (contextul serviciului acru și cadrul de precauții legat de H₂S).