Faktory ovplyvňujúce koróznu odolnosť plynových potrubí z nehrdzavejúcej ocele

Faktory prevádzkového prostredia vo vnútri plynových potrubí z nehrdzavejúcej ocele

V prípade rúr z nehrdzavejúcej ocele prepravujúcich plyn sa najškodlivejšie scenáre korózie zvyčajne začínajú, keď sa na stene rúry vytvorí vodivá kvapalná fáza. Bez elektrolytu (zvyčajne vody) sa väčšina mechanizmov vnútornej korózie dramaticky spomalí.

Prítomnosť vody a rosný bod plynu

Bezplatná voda je podmienkou pre väčšinu vnútornej korózie. Aj keď plyn opustí rastlinu „suchú“, pokles teploty pozdĺž trasy môže spôsobiť kondenzáciu vody, ak nie je dostatočne kontrolovaný rosný bod vody. Priemyselné usmernenia zdôrazňujú dehydratáciu na zníženie rosného bodu plynu a odstránenie podmienok, ktoré podporujú koróziu.

• Poruchy, ktoré zavádzajú mokrý plyn (alebo umožňujú kondenzáciu), sústreďujú riziko v nízkych bodoch, mŕtvych nohách a za chladením.
• Malé objemy vody môžu stačiť, ak stoja a hromadia sa v nich soli, železné nečistoty alebo baktérie.

Kyslé plyny, kyslík a soli, ktoré „aktivujú“ lokalizovaný útok

Akonáhle je prítomná voda, rozpustené druhy riadia závažnosť a poruchový režim:

• Chloridy (z produkovanej vody, vody z hydroskúšok, vniknutia pobrežného vzduchu alebo čistiacich kvapalín) sú najbežnejším spúšťačom jamkovej/štrbinovej korózie a korózneho praskania chloridom.
• CO₂ znižuje pH v kondenzovanej vode (kyselina uhličitá) a môže zvýšiť všeobecné riziko korózie v systémoch so zmiešanými kovmi; prenikanie kyslíka môže ďalej urýchliť koróziu vo vlhkých oblastiach.
• H₂S mení náchylnosť na praskanie a kvalifikačné požiadavky na materiál v kyslom prostredí; použitie materiálu sa bežne riadi normou MR0175/ISO 15156.

Praktické: kontrolujte proces tak, aby vnútorné povrchy videli suchý plyn a minimálne usadzovanie solí ; ak to nie je možné zaručiť (štartovanie, ohrievanie, hydrotesty alebo neštandardný plyn), rozhodujúcimi sú výber materiálu a kvalita výroby.

Chémia zliatin a výber triedy: prečo „nehrdzavejúci“ nie je jeden materiál

Nehrdzavejúce ocele odolávajú korózii, pretože sa na povrchu vytvára tenký chróm-oxidový pasívny film. Pri zmáčaní s obsahom chloridov je rozdiel medzi „adekvátnou“ a „vysokou“ odolnosťou často dominovaný obsahom chrómu (Cr), molybdénu (Mo) a dusíka (N), ktoré sa bežne porovnávajú pomocou ekvivalentného čísla odolnosti proti bodaniu (PREN).

Použitie PREN na porovnanie odolnosti voči jamkám/štrbinám

PREN ≈ %Cr (3,3 × %Mo) (16 × %N) . Vyššie PREN vo všeobecnosti naznačuje zlepšenú odolnosť voči jamkovej a štrbinovej korózii spôsobenej chloridmi (kľúčový problém, keď je možný mokrý plyn alebo slaný kondenzát).

Praktické: ak je zmáčanie chloridmi vierohodné (kondenzát, zvyšok hydrotestu, pobrežná expozícia, vyprodukovaný prenos vody), výber stupňa by mal byť založený na lokalizovaná korózia a okraj SCC nielen „nehrdzavejúca verzus uhlíková oceľ“.

Teplota, chloridy a napätie: SCC „prepínací drôt“ pre plynové potrubie

Chloridové korózne praskanie (Cl-SCC) vyžaduje súčasne tri podmienky: ťahové napätie (môže stačiť zvyškové napätie zvaru), chloridy na mokrom povrchu a zvýšenú teplotu. V praxi je teplota faktorom, ktorý často mení zvládnuteľné riziko vzniku jamiek na riziko prasknutia.

Praktický prah: navádzanie na 60 °C (150 °F).

Keď sú nehrdzavejúce ocele úplne ponorené, je zriedkavé vidieť chloridový SCC pod približne 60 °C (150 °F) . Nad týmto rozsahom náchylnosť prudko stúpa a dokonca aj relatívne nízke hladiny chloridov sa môžu stať problematickými – najmä pri cyklovaní za mokra/sucho, pri ktorom sa koncentrujú soli na povrchu.

Ovládacie prvky, ktoré fungujú v skutočných potrubných systémoch

• Tam, kde je to možné, udržujte teploty kovov pod režimom citlivým na SCC (návrh izolácie, smerovanie a vyhýbanie sa horúcim miestam).
• Znížte vystavenie chloridom počas hydrotestu/uvedenia do prevádzky a zaistite dôkladné odvodnenie a vysušenie (zvyškové filmy môžu spôsobiť jamy, ktoré sa neskôr vyvinú do prasklín).
• Ak sa teplotným a vlhkým chloridom nedá spoľahlivo vyhnúť, špecifikujte duplexné/superduplexné alebo vysokolegované materiály (a ak je to relevantné, kvalifikujte ich podľa príslušných noriem pre kyslosť/službu).

Zváranie, tepelný odtieň a stav povrchu: ako môže výroba vymazať odolnosť proti korózii

V prípade plynových rúr z nehrdzavejúcej ocele sa mnohé „záhadné“ problémy s koróziou spájajú s výrobou: zafarbenie teplom, zabudované železo, slabé čistenie na ID, drsná povrchová úprava a neúplné čistenie/pasivácia. Tieto problémy vytvárajú slabé miesta, kde je pasívna vrstva poškodená alebo sa nemôže jednotne reformovať.

Tepelný odtieň a oxidová stupnica po zváraní

Tepelný odtieň je viac ako len zmena farby: označuje oxidovaný povrch a často vrstvu ochudobnenú o chróm na povrchu. Ak sa ponechá na mieste, môže výrazne znížiť lokálnu koróznu odolnosť práve tam, kde sú zvyškové napätia najvyššie (teplom ovplyvnená oblasť a špička zvaru).

Morenie a pasivácia (a prečo na oboch záleží)

Morenie odstraňuje okuje/teplotu a poškodenú povrchovú vrstvu; pasivácia podporuje robustný pasívny film. Normy ako ASTM A380 (postupy čistenia/odstraňovania vodného kameňa/pasivácie) a ASTM A967 (chemická pasivácia) sa bežne používajú na definovanie prijateľných procesov a overovania.

• Používajte správne vnútorné preplachovanie, aby ste zabránili silnej vnútornej oxidácii na koreňoch zvaru potrubia (obzvlášť kritické pre plynové potrubie, kde je po montáži obmedzený vnútorný prístup).
• Odstráňte železnú kontamináciu z brúsnych nástrojov alebo kontakt s uhlíkovou oceľou (naberač železa môže na povrchu „hrdzaveť“ a iniciovať napadnutie nedostatočným nánosom).
• Špecifikujte akceptačné kritériá pre povrchovú úpravu zvaru (hladké prechody, minimálne štrbiny), pretože geometria riadi chémiu štrbín a zadržiavanie nánosov.

Konštrukčné a inštalačné detaily, ktoré poháňajú korózny výkon

Aj pri správnej triede a dobrom zváraní určujú detaily konštrukcie, či sa hromadia korozívne kvapaliny a usadeniny, či môže prenikať kyslík a či galvanické páry urýchľujú útok.

Vyhnite sa štrbinám, mŕtvym nohám a lapačom tekutín

• Sklonené línie tam, kde je to praktické, a poskytujú odtokové body na nízkych miestach, aby sa zabránilo stagnácii kondenzátu.
• Minimalizujte mŕtve nohy a zaviečkované konáre; stojatá voda je bežnou hnacou silou mikrobiologicky ovplyvnenej korózie (MIC).
• Používajte také tesnenia/spojky, ktoré nevytvárajú trvalé štrbiny, v ktorých sa sústreďuje soľanka bohatá na chloridy.

Galvanické interakcie a zmiešané kovy

Ak je nehrdzavejúca oceľ elektricky spojená s menej ušľachtilými kovmi (napr. uhlíková oceľ) a je prítomný elektrolyt, galvanická korózia môže urýchliť napadnutie menej ušľachtilej zložky a koncentrovať usadeniny na spoji, čo vytvára lokálne riziko korózie aj pre nehrdzavejúcu oceľ. Stratégie izolácie (dielektrické spojenia, starostlivý návrh uzemnenia a vyhýbanie sa „mokrým“ spojom) toto riziko znižujú.

Prevádzka, hydrotestovanie a MIC: „skryté“ faktory, ktoré rozhodujú o dlhodobej odolnosti

Mnoho koróznych porúch nerezového plynového potrubia sa nespúšťa počas prevádzky v ustálenom stave, ale počas uvádzania do prevádzky, hydrotestovania, odstávok alebo porúch procesov, ktoré privádzajú vodu a zanechávajú za sebou zvyšky.

Hydrotest kvality vody a disciplíny sušenia

Hydrotest a splachovacia voda môžu zaviesť chloridy a mikróby. Praktické priemyselné usmernenia bežne odporúčajú vodu s nízkym obsahom chloridov (často ~50 ppm chloridu ako konzervatívny benchmark) a kladie dôraz na čistenie, vypúšťanie a sušenie, aby vo vnútri potrubia nezostávala stojatá voda.

Riziko MIC, keď voda zostane stojaca

Mikrobiologicky ovplyvnená korózia (MIC) sa môže vyskytnúť v stojatých vodách – dokonca aj pri relatívne nízkych hladinách chloridov – a bola zdokumentovaná v nerezových systémoch, kde boli potrubia po hydrotestovaní ponechané bez odvodnenia. Okamžitá kontrola je funkčná: nezanechávajte stojaté vodné filmy a vyhýbajte sa dlhým stagnujúcim miestam bez biocídnych/kontrolných opatrení, ak to váš proces a predpisy umožňujú.

1. Definujte postupnosť uvedenia do prevádzky, ktorá končí úplným vypustením, vypustením suchého plynu (alebo ekvivalentom) a overením suchosti.
2. Kontrolujte prenikanie kyslíka počas prestojov (prikrývka, tesná izolácia a riadenie úniku), pretože kyslík vo vlhkých oblastiach urýchľuje útok.
3. Najprv skontrolujte najzraniteľnejšie miesta: nízke body, mŕtve nohy, za chladičmi a zvarové cievky.

Praktická rozhodovacia tabuľka: faktor, spôsob zlyhania a čo s tým robiť

Záverečné jedlo so sebou: plynové potrubia z nehrdzavejúcej ocele fungujú najlepšie, keď považujete odolnosť proti korózii za vlastnosť systému – suchosť procesu, riadenie chloridov, výber zliatiny (rozpätie PREN/SCC), kvalita výroby a dizajn riadenia kvapalín musia byť v súlade.

Referencie používané pre dátové body a prahové hodnoty

• SSINA: Chloridové stresové korózne praskanie (zriedkavo pod ~60 °C pri úplnom ponorení).
• Unified Alloys: Vzorec PREN a príklady radov PREN (rovnica PREN a typické rozsahy pre bežné ročníky).
• Správa PHMSA: Korózia potrubia (kontrola dehydratácie a rosného bodu na odstránenie podmienok, ktoré podporujú koróziu).
• GRI: Priame hodnotenie vnútornej korózie plynovodov (definícia rosného bodu a mechanizmus kondenzácie vody).
• TWI: Obnovenie koróznych vlastností po zváraní (odstráňte tepelne zafarbený oxid a vrstvu ochudobnenú o chróm).
• Technická poznámka Nickel Institute: Morenie a pasivácia (odkazy a účel ASTM A380/A967).
• Nickel Institute: Príklady prípadu MIC z nehrdzavejúcej ocele po hydrotestovaní (stojatá voda ako hlavná príčina).
• NACE MR0175 / ISO 15156-1 (kyslý kontext služieb a rámec preventívnych opatrení súvisiacich s H₂S).