Мұнай мен газдың жылулық изоляциялық жабдықтарының коррозияға төзімділігі

Мұнай және газды жылыту жүйелеріндегі коррозия механизмдерін түсіну

Изоляция астындағы коррозия (CUI) жылу сақтандыру жұмысының сапасын қалай төмендетеді

Изоляция астындағы коррозия (CUI) мұнай және газ кәсіпшілігінде жылу беру жүйелерінің істен шығуының негізгі себептерінің бірі болып табылады, әсіресе су изоляциялық қабатқа түскен кезде. 2022 жылы Васим мен Джукич жариялаған зерттеулерге сәйкес, жағалау жақындарындағы құбырлардағы коррозиялық мәселелердің ондағы төртеуі осы көрінбейтін зақымданулардан туындайды. Теңіз ауасындағы тұз бөлшектері изоляцияның астында өте қатты әсер ететін кішкентай аймақтарды пайда етеді. Кейін не болады? Жылу алмасудың тиімділігі күрт төмендейді. Минералдық изоляциялы кабельдер жылуды жеткізу қабілетінің шамамен 22% жоғалтады. Сонымен қатар, қаржылық жағынан да ойланайық. Әрбір метр құбыр үшін жөндеу шығындары әр жыл сайын шамамен 180 АҚШ долларына өседі. Бұл компоненттер жабдықтың ішіне орналасқандықтан, көпшілік адамдар мәселе болып жатқанын кешігіп біледі. Сондықтан мұнай өңдеу зауыттарында және теңізден тыс платформаларда ерте сақтандыру маңызды рөл атқарады, себебі мәселені уақытылы анықтау қымбат жөндеу жұмыстары мен бизнес жалғастығы арасындағы айырмашылықты жасайды.

Коррозияның жиі кездесетін түрлері: шұңқырлы коррозия, қажу трещинкалары және гальваникалық әсерлер

Жылулық трассаның сенімділігін бұзатын үш негізгі коррозия механизмі:

1. Құралық коррозия : «Питтинг» — айырып-жабдықтағы 0,5–3 мм тереңдіктегі қуыстар түзетін жергілікті бұзылу
2. Қажу коррозиясы (SCC) : Қышқыл газ ортасындағы жылу лентасының 19%-ының бұзылуына әкеп соғады (NACE 2023)
3. Гальваникалық коррозия : Мыс изоляторлары (0,34 В) мен көміртегі болатынан (-0,85 В) пайда болатын кернеу айырмасынан туындайды

2023 жылғы талдау көрсеткенінше, циклді температуралық режимде (60–120°C) шұңқырлы коррозия мен SCC механизмдерінің қосылуы жеке түрлерге қарағанда 63% артық тоқтап қалуға әкеп соғады.

Зерттеу мысалы: Теңіз мұнарасындағы жылулық трасса желілеріндегі CUI бұзылулары

Солтүстік теңіздегі платформада бақылаусыз CUI дамуы нәтижесінде 18 ай ішінде жылулық трассаның толық бұзылуы байқалды:

Соңында талдау Inconel қыздыру элементтері мен болат қысқыштар арасындағы гальваникалық байланыстың 15 ¼A/cm²-ден астам ток тығыздығын туғызғанын және коррозияны жылына 1,8 мм дейін, яғни базалық материал шығынынан алты есе тезірек үдеткенін көрсетті.

Жылу берудегі коррозияға төзімділікті арттыру үшін материалды таңдау

Қатаң орталарда коррозияға төзімді қорытпаларды (КТҚ) таңдау критерийлері

Коррозияға төзімді құймаларды (CRAs) таңдаған кезде, олар қандай химикаттарға ұшырайтыны, жұмыс температуралары, механикалық кернеулер және ұзақ мерзімді шығындар сияқты бірнеше негізгі факторларды ескеру қажет. Хромның 18%-дан 25%-ға дейінгі мөлшері мен 2%-дан 6%-ға дейінгі молибденнің болуы хлоридтермен жұмыс істеген кезде шұңқырлы және саңылаулардағы коррозияның алдын алу үшін үлкен айырмашылық жасайды. Мысалы, 316 маркалы болат күкірт қышқылы ортасында температура 60 градус Цельсийден асқан кезде ыдырауға бастайды. Осыны сутегі сульфидінің деңгейі немесе теңіз суымен тікелей контакт сияқты факторлар маңызды мәселелер болып табылатын көмірсутек өңдеу қондырғыларында материалдарды дұрыс таңдау үшін көбінесе ISO 21457 нұсқаулықтарына сүйенеді.

Инконель сияқты никель негізіндегі құймалардың мұнай қайта өңдеу және жоғары температура қолданылуының артықшылықтары

Инконель 625 және басқа да никель негізіндегі құймалар 980 градус Цельсийге дейінгі температурада тотығуға қарсы өте жақсы төзімділігімен ерекшеленеді. Ол сонымен қатар хлоридтің әсерінен пайда болатын коррозиялық трещинадан көптеген басқа материалдарға қарағанда анағұрлым жақсы қорғайды. 2022 жылы теңіз мұнай платформаларында өткізілген сынақтар Инконельмен қапталған кабельдердің еңбекті болат аналогтарына қарағанда бестік жыл ішінде 70% шамасында азырақ істен шығатынын көрсетті. Бұл материалдардың ұзақ уақыт қызмет етуінің себебі — жылу циклдеріне ұшыраған кезде никель трещиналардың пайда болуын тоқтататын қорғанышты тотық қабатын түзеді. Жоғары температуралы будың жылуын бақылау жүйелерімен айналысатын компаниялар үшін никель құймаларына ауысу жөндеу шығындары бойынша жылына футына шаққанда шамамен он сегіз доллар үнемдеуге мүмкіндік береді.

Қызмет ету өмірінің құнын талдау: Алғашқы инвестиция мен ұзақ мерзімді беріктікті тепе-теңдікте ұстау

CRAlar бастапқы құны жоғары болғанымен – көміртегі болатынан 3–5 есе жоғары – олар 15 жыл ішінде жалпы иелік құнын 40–60% төмендетеді. NACE International (2023) 12 LNG қондырғысын талдау арқылы мынаны анықтады:

Никель қорытпаларын пайдаланатын қондырғылар күтпеген тоқтап қалулар мен жөндеу жұмыстарын болдырмау арқылы шағында әрбір шақырымға жылына $740 мың үнемдеді.

Жабдықтардың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін қорғаныштық жабындар мен беттік өңдеулер

Ылғалдылық пен химиялық заттарға төзімділік үшін эпоксидті және полиуретанды жабындар

Ылғалдылыққа, қышқыл конденсатына немесе химиялық брызг аймақтарына ұшырайтын мұнай және газ қыздыру жүйелерінде эпоксидті және полиуретанды жабындар маңызды бөгет ретінде қызмет етеді. Ток өткізбейтін қабат ретінде олар CUI қаупін 68%-ға дейін азайтады. Бүгілу сияқты икемді аймақтарда полиуретан жақсы жұмыс істейді, ал эпоксид ұзақ уақыттық көмірсутек пен тұзды су әсеріне төзімді.

Коррозияның пайда болуын болдырмау үшін металдық жабындар мен инкапсуляция әдістері

Алюминий-кремнийді термиялық шашу сияқты дамыған инкапсуляция әдістері коррозиялық агенттерден беттерді бөлетін металлургиялық байланыстар құрады. Гальванизациялау мен алюминийлендіру теңізден тыс ортада көміртегілі болаттың қызмет ету мерзімін 12–15 жылға созады. 400°C-тан жоғары температуралар үшін никельді қоспалар қайта өңдеу зауыттарының будың желілеріндегі хлоридтің әсерінен пайда болатын ССҚ-дан сақтайды.

Минералды изоляциялы (MI) кабельдердің жабындалған және жабындалмаған нұсқаларының өнімділік артықшылықтары

Қапталған MI кабельдері тұзды суға батыру тестерінде (NACE 2022) қаптама жоқ нұсқаларына қарағанда төрт есе ұзақ қызмет етеді. Экструзияланған полимер қаптамалар герметикалық жабынын қамтамасыз етеді, магний оксиді изоляциясына ылғалдың түсуін болдырмау арқылы тұрақты жылу шығысын сақтайды. Нысандар жылына шаққанда 23% азырақ техникалық қызмет көрсету үзілістері туралы хабарлайды, ал коррозияға байланысты жөндеулер шақырымда 4,2-ден 0,9 оқиғаға дейін төмендеді.

Коррозияны болдырмау үшін конструкциялау мен техникалық қызмет көрсету стратегиялары

Ылғалдың жиналуын және CUI қаупін азайту үшін инженерлік конструкциялау

Коррозия мәселелері көбінесе оны ешкім байқағаннан көп бұрын басталады, сондықтан жоспарлау кезеңіндегі ақылды дизайн шешімдері ылғалдың зақым келтіруін болдырмау үшін маңызды рөл атқарады. Мысалы, осындай оқшаулау қаптамаларын дұрыс еңістеу, пісіру жіктері саңылаусыз болуын қамтамасыз ету немесе шынымен тыныс алатын будың тосқауылдарын орнату су қажет емес жерлерде тұмсықтап қалуын болдырмауға көмектеседі. Компоненттер арасындағы саңылауларды жою және судың табиғи түрде ағып кетуі үшін конструкцияларды дұрыс орналастыру кейінірек қатты қажет болатын жергілікті коррозиялық дақтардың алдын алуға үлкен үлес қосады. Жағалауға жақын орнатылған жағдайларда дөңгелек опора конструкциялары тұз жиналу мәселелерін нақты төмендетеді. Сонымен қатар, модульді құрылыс тәсілдерін ұмытпау керек, олар техникалық қызмет көрсету бригадаларына коррозия жасырынып, уақыт өте келе қиындық туғызатын қиын қол жетпейтін орындарға қол жеткізуді анағұрлым оңайлатады.

Болжауыш сақтандыру және нақты уақытта коррозияны бақылау технологиялары

Сымсыз коррозиялық зондтар, ультрадыбыстық өлшеуіштер және IoT жылулық датчиктері мәселелер күрделі проблемаларға айналмас бұрын оларды анықтауға көмектеседі. Бұл құрылғылар температураның тербелісін, өткізгіштіктің өзгеруін және ылғалдылық деңгейіндегі өзгерістерді бақылау арқылы шұңқырлардың немесе қабырғаның жұқаруының алғашқы белгілерін анықтайды. Нақты уақыттағы акустикалық эмиссия датчиктерін қолданған зауыттар ескі, қолжетімсіз қолмен тексерулерге салыстырғанда күтпеген тоқтап қалуларды шамамен 40% -ға дейін азайтқаны туралы хабарлайды. Барлық осы технологияларды ақылды болжауыш талдау бағдарламасымен қосып қарастырсаңыз, нәтижелер өте елеулі болады. Теңізде жабдықтардың жұмыс істеу мерзімі 6-8 жылға дейін ұзарып, ауыспалы жабдықтардың құны астрономиялық шамаларға жетуі мүмкін болатын қатаң теңізден тыс жағдайларда үлкен айырмашылық жасайды.

Интеграцияланған тәсіл: Материалдарды, конструкцияны және белсенді басқаруды үйлестіру

Ұзақ мерзімді жүйелерді қорғау үшін коррозияға төзімді болаттың пайдаланылуы сияқты материалдарды, ылғалға төзімді компоненттерді біріктіру мен болжамдарға емес, нақты деректерге негізделген техникалық қызмет көрсетуді ұйымдастыру қажет. Мысалы, өнеркәсіптік қондырғыларды алайық. Олар Inconel трассерлерін гидрофобты аэрогельді изоляциямен біріктіріп, электромагниттік тексеруді алты ай сайын жоспарлаған кезде, олар мүмкін болатын әртүрлі істен шығуларға қарсы көп қабатты қорғаныс жасайды. Осындай жолмен барған кәсіпорындар он жылдан кейін жөндеу шығындарын шамамен 70% дейін төмендеткендігін байқады. Бұл ойланған кезде өте елеулі нәтиже. Бастапқыда осы жақсырақ материалдар мен ақылды бақылауға кеткен ақша кейіннен тоқтаулардың азаюы мен авариялық жөндеулердің санының кемуі арқылы бірнеше есе өзін-өзі қайтарып береді.

Коррозияның жұмыс қауіпсіздігі мен жүйенің тиімділігіне әсері

Коррозия салдарынан жылу өткізгіштіктің және жүйенің реакциялық қабілетінің төмендеуі

Коррозия жиналған кезде бетінде жылу алмасуды қатты бұзатын изоляциялық тотық қабаттары пайда болады. Трубопроводтар мен сымдарда жылу өткізгіштік әлсіреуі 40-60 пайызға дейін жетеді. Келесі кезеңде не болады? Операторлар жұмыс істеу деңгейін сақтау үшін энергия кірісін әдетте 25%-дан 35%-ға дейін арттыруға мәжбүр болады, бірақ бұл тұтас жүйенің тиімділігін азайтады. Кенеттен температура өзгерген кезде жүйелер қажетінше баяу жауап береді, әсіресе қысқы жағдайларға арналған жабдықтарда тоңазу проблемаларының қаупі артады. Минералдық изоляциялы сымдар бүлінуіне бастама берген кезде еріту процесі әлдеқайда кешігеді. Бір оқиғаға шаққанда тоқтап қалу уақыты шамамен 8 сағатқа созылуы мүмкін, ал бұл қызмет көрсету топтары басынан-ақ жұмыспен қамтылған кезде тез көбейіп кетеді.

Бүлінген жылу беру элементтерінен туындайтын электр қауіпсіздігінің қаупі

Жылжыту және изоляцияның бұзылуы ескірген жүйелердегі электр қауіп-қатерін арттырады. 2023 жылғы офшорлық қауіпсіздік тексеруі жылу берудің 22% сәтсіздігін коррозиялық қысқа тұйықталулар мен жерге тұйықталулармен байланыстырды. Ылғалдың түсуі кедергінің бұзылуын үдетеді – тұзды ортада өзін-өзі реттейтін кабельдердегі нихром элементтері үш есе тезірек бұзылады.

Құнын үнемдеу парадоксы: Қысқа мерзімді пайда мен ұзақ мерзімді коррозия қаупі

Компаниялар коррозияға төзімді материалдарға инвестиция салу орнына бастапқы шығындарды қысқартуға тым көп көңіл бөлгенде, олар ұзақ мерзімді тұрғыдан алғанда одан да көбірек, жалпы алғанда шамамен үштен бес есе қымбатқа түседі. Он жыл бұрын Арктика зертханасында болған жағдайды қарастырайық. Қорғаныс қабаты жоқ болат бөлшектері шамамен әрбір екі жарым жылда ауыстырылуы қажет болды. Ал коррозияға төзімді материалдардан жасалған дәл осы компоненттер талап етілетін уақыттан едәуір бұрын, он екі жылдан астам уақыт бойы қызмет етті. Сонымен қатар, қаржылық тұрғыдан жағдай одан сайын нашарлайды. Бұл қысқа көзді стратегияны қабылдаған компаниялар тексерістерге әлдеқайда көбірек ақша төлейді. 2023 жылғы Понемон институтының деректеріне сәйкес, бұл объектілерде құрылғылардың бұзылуынан туындайтын электр қауіпінің тұрақты қаупіне байланысты ретті тексерістерге қосымша жеті жүз қырық мың доллар шығындалады.