Erozija{0}}Nerūdijančio plieno vamzdynų korozija: srauto greičio ribos pagal laipsnį

Kas yra erozija{0}}korozija ir kodėl ją kontroliuoja srauto greitis?

Erozija{0}}korozija yra pagreitėjęs metalo praradimas, atsirandantis, kai tekantis skystis mechaniškai suardo apsauginę nerūdijančio plieno pasyviąją plėvelę greičiau, nei plėvelė gali pasikeisti -, o srauto greitis yra vienintelis kintamasis, lemiantis, ar toks sutrikimas įvyksta.

Nerūdijantis plienas ir nikelio lydiniaiatsparus korozijai, nes chromas (ir aukštesnės klasės molibdenas ir nikelis) sudaro ploną, savaime gyjančią chromo-oksido plėvelę ant paviršiaus. Esant statinėms ar mažo{3}}greičio sąlygoms, bet koks vietinis šios plėvelės pažeidimas beveik akimirksniu atsinaujina. Erozija{5}}korozija prasideda tada, kai srauto greitis, turbulencija arba įtraukiamos dalelės pašalina plėvelę mechaniškai greičiau, nei gali ją atstatyti pakartotinio pasisyvavimo reakcija. Pakartotinai apšviestas plikas metalas, lydinys korozuojasi daug greičiau, nei būtų statinis panardinimas -, dažnai lokalizuotas alkūnėse, trišakiuose, reduktoriuose, suvirinimo siūlėse ir pasroviui nuo vožtuvų, kur srautas atsiskiria arba pagreitėja.

Kadangi mechanizmas yra mechaninis-elektrocheminis, o ne grynai cheminis, erozijos-korozijos negalima išvengti vien pasirenkant medžiagą neribotu greičiu. Kiekviena klasė turi slenkstinį greitį, kurį viršijus pasyvioji plėvelė negali neatsilikti nuo mechaninio pašalinimo, ir šis slenkstis -, o ne bendras atsparumas korozijai atliekant kupono bandymą - yra tai, kas lemia vamzdynų konstrukciją esant dideliam- srautui.

Kas lemia, ar vienas klasė lenkia kitą?

Atsparumas erozijai-atsparumas korozijai yra glaudžiai susijęs su atsparumo taškams lygiaverčiu skaičiumi (PREN) lydinyje -. Didesnis chromo, molibdeno ir azoto kiekis sukuria kietesnę, greičiau-gyjančią pasyviąją plėvelę, kuri toleruoja didesnį srauto greitį, kol pažeidimai nepataisomi.

PREN, apskaičiuotas kaip %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N, buvo sukurtas siekiant įvertinti atsparumą įdubimams, tačiau jis stipriai koreliuoja su erozijos-tolerancija korozijai, nes abu gedimo režimai priklauso nuo to paties pasyviojo-plėvelės stabilumo. Aukštesnės PREN vertės markės po mechaninio pažeidimo greičiau pertvarko apsauginį oksido sluoksnį, todėl jie gali atlaikyti didesnį sienos šlyties įtempį ir didesnę dalelių -smūgio energiją, kol grynasis metalo nuostolis tampa reikšmingas.

Mikrostruktūra taip pat svarbi. Dvipusės ir superdupleksinės klasės sujungia austenito ir ferito fazes, todėl joms suteikiama didesnė takumo riba nei panašių PREN - austenitinių kategorijų - mechaninė savybė, padedanti atsispirti paviršiaus -kietėjimui ir mikro-pjaunamam kietųjų dalelių srauto poveikiui, nepriklausomai nuo cheminės pasyvavimo naudos. Štai kodėl dvipusės klasės dažnai nurodomos erozijai, net jei vienfazė austenitinė klasė būtų panaši į bendrą atsparumą korozijai statinio panardinimo metu.

Reprezentatyvios PREN vertybės pagal klasių šeimą

PREN reikšmės yra tipiniai vidurio taškai, apskaičiuoti pagal vardinę chemiją pagal ASTM A240/A276/A182 sudėties diapazonus; patikrinkite pagal konkrečios šilumos malūno bandymo ataskaitą (MTR), skirtą naudoti projekte.

Kokios yra rekomenduojamos srauto greičio ribos įprastoms vamzdynų klasėms?

Eksploatuojant švarias,{0}}be kietų medžiagų, standartinės austenitinės klasės viršija maždaug 3–5 m/s, dupleksas 2205 išplečia šį diapazoną iki maždaug 4–8 m/s, super duplex ir 6Mo klasės pasiekia 8–12 m/s, o nikelio lydiniai, tokie kaip Alloy 625, naudojami tai, kas konkrečiai gali viršyti greitį.

Toliau pateikti diapazonai yra inžinerijos pradžios taškai, o ne fiksuoti leidžiami dydžiai. Jie sintetina API RP 14E C-faktorių metodologiją (kuri priskiria didesnius C-faktorius, taigi ir didesnį leistiną greitį, atsparesnėms erozijai-medžiagoms) atlikdami atskirų klasių erozijos-korozijos tyrimus. Kiekvienas projektas turi patvirtinti ribas, susijusias su skysčio sudėtimi, kietųjų medžiagų apkrova, temperatūra ir specifine vamzdyno geometrija - žr. tolesnius skyrius, kaip kiekvienas kintamasis keičia skaičių.

Diapazonai, sudaryti iš API RP 14E erozijos-greičio C-faktoriaus sistemos (13Cr nerūdijantis C≈300; dvipusis nerūdijantis C≈350, nominaliai -be kietųjų medžiagų), paskelbti erozijos greičio{7}}korozijos bandymo duomenys apie dupleksinį jūros vandenį 2{0 ≈4 m/s), ir standartinė pramonės projektavimo praktika. Prieš užbaigdami linijos dydžio nustatymą, patvirtinkite, kad jie atitinka projekto-konkretaus srauto-ciklo ar lauko duomenis.

Kaip API RP 14E C-faktoriaus metodas taikomas nerūdijančio plieno ir dvipusio plieno gaminiams?

API RP 14E erozijos greičio lygtis Ve=C ÷ √ρm buvo parašyta angliniam plienui, bet dažniausiai taikoma nerūdijančiam ir dvipusiam vamzdynui, pakeičiant didesnį C - koeficientą - maždaug 300 13Cr nerūdijančiam paslauga -, kuri padidina apskaičiuotą leistiną greitį proporcingai didesniam medžiagos erozijos-tolerancijai korozijai.

Pradinėje API RP 14E lygtyje Ve yra erozijos greičio riba ft/s, ρm yra dujų -skysčio mišinio tankis tekančiomis sąlygomis lb/ft³, o C yra empirinė konstanta, susieta su medžiagos ir naudojimo sunkumu. API numatytasis C=100, skirtas nuolatinei anglies-plieno paslaugai, buvo sukurtas konservatyviai, o vėlesniuose lauko tyrimuose buvo įrodyta, kad jis yra pernelyg atsargus daugelyje švarių, nešlifuotų sistemų -, kai kurie operatoriai praneša apie priimtiną našumą, kai C-koeficientai gerokai viršija 200, kai kontroliuojamas korozijos slopinimas ir kietųjų dalelių kiekis.

Nerūdijančio ir dvipusio vamzdyno C-koeficientas gerokai viršija bazinę anglies-plieno liniją, kad atspindėtų aukštesnę erozijos-korozijos slenkstį: 13Cr nerūdijančio plieno ir 350 dvipusio nerūdijančio plieno gaminių vertės paprastai yra nemokamos -. Kadangi API RP 14E pati neapibrėžia nerūdijančio plieno -specifinių C-faktorių, šie skaičiai veikia kaip projektavimo gairės, paimtos iš operatoriaus patirties ir papildomų tyrimų, o ne kaip privalomas kodo reikalavimas -, inžinieriai turėtų juos traktuoti kaip atspirties tašką nustatant dydį, atsižvelgiant į konkrečią paslaugą.

Ar smėlis ar kitos įtrauktos kietosios medžiagos keičia greičio ribą?

Taip, - kietųjų medžiagų kiekis yra vienintelis didžiausias erozijos-korozijos greičio ribų modifikatorius, o paskelbti bandymų duomenys rodo, kad net gerai -pasyvuota klasė, pvz., 2205 dupleksas, nukrenta iki kritinio greičio, beveik 4 m/s, kai smėlis patenka į srautą, palyginti su maždaug dvigubai didesniu greičiu švariame jūros vandenyje.

Erozijos-korozijos tyrimas naudojant 2205 dvipusį nerūdijantį plieną tekančio jūros vandens su smėlio dalelėmis metu nustatė, kad kritinis greitis yra beveik 4 m/s, kurį viršijus erozijos -korozijos pažeidimai smarkiai išauga, nes didėja srauto greitis ir didėja masės praradimas, kai yra smėlio. Žemiau šios slenksčio dalelės patiria mechaninį poveikį, tačiau korozijos pagalba pašalinama pasyvioji plėvelė; virš jo mechanizmas pasislenka link erozijos{6}}dominuojamo susidėvėjimo, kuris gerokai lenkia pakartotinį pasyvumą.

Štai kodėl API RP 14E aiškiai atsisako pasiūlyti fiksuotą C-koeficientą kietųjų medžiagų-apkrautai paslaugai, o vietoj to reikalauja konkretaus projekto-bandymo. Greitis, kuris yra patogiai konservatyvus filtruotame, švariame proceso sraute, gali gerokai viršyti erozijos{5}}korozijos slenkstį nefiltruoto vandens ar srutų linijoje, naudojant identišką vamzdžio rūšį ir sienelės storį. Bet kuri greičio lentelė -, įskaitant pateiktą šiame straipsnyje -, turėtų būti traktuojama kaip netaikoma, kai kietųjų dalelių įkrova viršija kelis svarus tūkstančiui barelių be konkretaus projekto{10}}patvirtinimo.

Kaip greičio ribos turėtų būti koreguojamos atsižvelgiant į konkrečias aptarnavimo sąlygas?

Chlorido koncentracija, temperatūra ir ištirpusių dujų kiekis keičia efektyviojo greičio ribą nepriklausomai nuo kietųjų medžiagų kiekio, todėl ta pati klasė gali turėti skirtingą leistiną greitį įpurškiant jūros vandenį, pagamintą vandenį ir geoterminį sūrymą net esant identiškai dalelių apkrovai.

Jūros vandens ir chloro{0}}turtinga paslauga

Chloridai atakuoja pasyviąją plėvelę tiesiai per duobutes, o tai sumažina erozijos{0}}korozijos slenkstį, nes plėvelė jau susilpnėjusi prieš prasidedant mechaniniams pažeidimams. Viso -stiprumo jūros vandenyje 316 litrų greitis dažnai- yra gerokai mažesnis už švaraus-vandens įvertinimą, ypač siekiant valdyti duobių susidarymo riziką, o dvipusis arba super{6}}dvipusis lygis yra numatytoji specifikacija, kai chlorido kiekis arba temperatūra pakyla.

Padidėjusi temperatūra

Pasyvios -plėvelės pakartotinio pasisyvavimo kinetika sulėtėja, kai agresyvioje terpėje kyla temperatūra, o tai susiaurina ribą tarp greičio, kuris sukelia trikdymą, ir greičio, kuriuo plėvelė gali užgyti. Aukštos-temperatūros erozijos paslauga - geoterminis sūrymas, karšto proceso srautai - paprastai verčia pasirinkti aukštesnio-PREN dvipusio, super-austenitinio- arba nikelio -lydinio vamzdynus net ir esant srauto greičiams, kuriuos žemesnė klasė toleruotų esant aplinkos temperatūrai.

Ištirpęs CO2 ir H2S

Naftos ir dujų surinkimo sistemose ištirpęs CO2 sudaro anglies rūgštį, kuri greičiau nei paprastas vanduo atakuoja bet kokį atidengtą netauriųjų metalų ir padidina erozijos{1}}koroziją, kai pažeidžiama pasyvioji plėvelė. NACE MR0175/ISO 15156 rūgštus -paslaugų reikalavimai nustato papildomus metalurginius apribojimus -, tokius kaip kietumo ribos ir terminio apdorojimo sąlygos -, viršijančios erozijos-korozijos greičio ribą, o du reikalavimų rinkiniai turi būti tenkinami vienu metu.

Kas atsitinka, kai viršijamas greičio limitas?

Viršijus erozijos-korozijos greičio ribą, atsiranda vietinis, spartėjantis sienos-storio sumažėjimas -, paprastai alkūnėse, trišakiuose ir pasroviui apribojimų -, kurie gali pereiti nuo kupono-masto aptikimo iki pralaidos{5}}sienos korozijos nutekėjimo daug greičiau, nei būtų galima numatyti.

Kadangi erozija{0}}korozija savaime-sustiprina, retinimas didelės-turbulencijos vietoje padidina vietinį šiurkštumą ir turbulencijos intensyvumą, o tai dar labiau pagreitina plėvelės pašalinimą tame pačiame taške. Dėl to susidaro būdingas pasagos-formos arba šukuotos sienos-praradimo modelis, aptinkamas ant alkūnių išsidėstymo, trišakių šakų ir reduktoriaus išvadų sugedus vamzdynams - žala, kurios bendras korozijos-apskaičiavimas, pagrįstas vienodais metalo nuostoliais, nenumato.

Praktiškai tai reiškia, kad erozijos{0}}korozijai- linkusių linijų tikrinimo programos turėtų teikti pirmenybę geometriniams netolygumams naudojant ultragarsinį storio kartografavimą, o ne pasikliauti vien vidutinėmis sienos- praradimo tendencijomis.

Kaip inžinieriai turėtų pasirinkti tinkamą didelio{0}}greičio vamzdynų klasę?

Pasirinkite žemiausią -PREN klasę, kuri išvalo tikrąjį projekto greitį, kietąsias medžiagas, chloridą ir temperatūrą, o marža - nėra aukščiausia-PREN klasė -, nes dvipusio, superdupleksinio ir nikelio-lydinio vamzdynai turi reikšmingą kainą, palyginti su standartiniais austenitiniais.

Praktinė pažymių-pasirinkimo seka prasideda nuo 316 l kaip vidutinio greičio, mažo-chlorido, kietųjų medžiagų-nemokamos paslaugos bazinė linija. Kai tikimasi jūros vandens poveikio, smėlio įsiskverbimo arba didesnio nei maždaug 5 m/s greičių, 2205 dupleksas yra standartinis atnaujinimas, suteikiantis didelį šuolį tiek PREN, tiek takumo ribose, o sąnaudos nežymiai padidėja, palyginti su austenitinėmis klasėmis. Super duplex 2507 ir 6Mo super-austenitinės klasės, pvz., 254 SMO, yra skirtos didžiausio-greičio arba didžiausio{13}}sistemos chloro segmentams - dažniausiai trumpiems didelės-turbulencijos ritėms, droseliui ir valdymo vožtuvui, kuris valdo visas galvutes, {{1} arba 6 įpurškimo vožtuvus. išsaugant didžiausius{17}}rizikos taškus.

Nikelio lydiniai, pvz., 625 lydinys, pasirenkami, kai greitis, temperatūra ir chlorido kiekis kartu viršija tai, ką gali patikimai toleruoti bet kuri nerūdijančio plieno šeima, arba kai reikalingas galvaninis suderinamumas su esama nikelio {1}lydinio įranga. Kadangi 625 lydinio ir panašių nikelio lydinių medžiagų sąnaudos šiame palyginime yra didžiausios, jie paprastai naudojami selektyviai - reaktyviniams siurbliams, droseliams ir kitiems taškinio -šaltinio-greičio komponentams -, o ne visam vamzdžiui, kai dvipusis arba superdvipusis vamzdyno linijos balansas yra.

Dažnai užduodami klausimai

Q: Koks yra didžiausias 316 l nerūdijančio plieno vamzdžio greitis?

A: Naudojant švarią,{0}}be kietųjų dalelių, 316 l paprastai ribojamas iki maždaug 3-5 m/s (10–16 pėdų/s). Jūros vandenyje ar kituose skysčiuose, kuriuose yra daug chlorido, praktinė riba paprastai nustatoma mažesnė, kad būtų galima valdyti duobių susidarymo riziką, o ne gryną eroziją, o kai yra chloridų, dažnai nurodomos dvipusės klasės.

Q: Ar dvipusis nerūdijantis plienas yra atsparesnis erozijai-korozijai nei 316 l?

A: Taip. Duplex 2205 PREN yra apytiksliai 35, palyginti su maždaug 24{5}}26 316 l, o jo dviejų-fazių mikrostruktūra padidina takumo stiprumą, kurio trūksta austenitinėms klasėms, o tai kartu padidina erozijos -korozijos greičio slenkstį, gerokai viršijant 316 litrų eksploatavimo ir kietumo lygį.

Q: Ar API RP 14E lygtis tiesiogiai taikoma nerūdijančio plieno vamzdynams?

A: Netiesiogiai - API RP 14E numatytasis C- koeficientas 100 buvo sukurtas angliniam plienui. Nerūdijančiam ir dvipusiam vamzdynui naudojami didesni C-koeficientai (apie 300 13Cr nerūdijančio plieno ir 350 dvipusio kietųjų medžiagų -nemokamai paslaugai), pagrįsti pramonės praktika, nes pati rekomenduojama praktika neskelbia specifinių nerūdijančio plieno -verčių.

Q: Kiek smėlio kiekis sumažina nerūdijančio plieno greičio ribą?

A: Iš esmės. Paskelbti bandymai su 2205 dupleksu smėliu-prikrautame jūros vandenyje nustatė, kad kritinis greitis yra beveik 4 m/s, maždaug pusė greičio, toleruojamo švariomis,-be kietosiomis medžiagomis, o erozijos-korozijos pažeidimai dar labiau įsibėgėja, nes smėlio kiekis didėja viršijant šią ribą.

Q: Kada projekte turėtų būti naudojamas nikelio lydinys, o ne super duplex nerūdijantis plienas?

A: Kai srauto greitis, temperatūra ir chlorido kiekis kartu viršija tai, ką gali patikimai toleruoti superduplekso arba 6Mo klasės, arba kai taikomi rūgščių -aptarnavimo, galvaninio-suderinamumo ar ekstremalių{3}}temperatūrų reikalavimai. Nikelio lydiniai, pvz., 625 lydinys, paprastai naudojami selektyviai esant dideliam -greičiui komponentams, o ne visam vamzdžiui, atsižvelgiant į jų kainą.