Petrol ve Gaz Isı Takip Ekipmanlarının Korozyon Direnci

Petrol ve Gaz Isı Takip Sistemlerinde Korozyon Mekanizmalarını Anlamak

İzolasyon Altındaki Korozyon (CUI) Isı Takibinin Performansını Nasıl Düşürür

CUI veya İzolasyon Altı Korozyon, özellikle su izolasyon katmanına girdiğinde, ısıtma sistemlerinin petrol ve gaz tesislerinde başarısız olmasının başlıca nedenlerinden biridir. Wasim'in Djukic ile birlikte 2022'de yayınladığı araştırmaya göre, kıyı bölgelerine yakın boru hatlarında görülen her 10 korozyon sorunundan yaklaşık 4'ü bu tür gizli hasarlardan kaynaklanmaktadır. Deniz havasında süzülen tuz parçacıkları, izolasyonun oturduğu yüzeyin hemen altında oldukça agresif küçük alanlar oluşturur. Peki bundan sonra ne olur? Isı transfer etme kabiliyetinde mineral izoleli kablolar yaklaşık %22 oranında verim kaybına uğrar. Ayrıca maliyetleri de unutmayalım. Etkilenen her ayak boru başına bakım maliyetleri yıl boyu yaklaşık 180 ABD dolarına kadar sıçrar. Bu bileşenler genellikle ekipmanın içinde gömülü olduğu için çoğu kişi sorunun farkına varıldığında çok geç olur. Bu yüzden rafinerilerde ve açık deniz platformlarında erken teşhisin maliyetli onarımlarla iş sürekliliği arasındaki fark yarattığı yerlerde iyi bir izleme çözümüne sahip olmak hayati derecede önemlidir.

Yaygın Korozyon Türleri: Oyuklanma, Gerilme Çatlama ve Galvanik Etkiler

Isı takibi güvenilirliğini tehdit eden üç temel korozyon mekanizması:

1. Yüzey çöküntü korozyonu : Paslanmaz çelik kaplarda 0,5–3 mm derinliğinde oyuklar oluşturan lokal saldırılar
2. Gerilme Korozyonu Çatlaması (SCC) : Aşındırıcı gaz ortamında ısı bandı arızalarının %19'una neden olur (NACE 2023)
3. Galvanik korozyon : Bakır izlerle (0,34 V) karbon çelik mesnetler (-0,85 V) arasındaki voltaj farklarından kaynaklanır

2023 yılında yapılan bir analiz, özellikle 60–120 °C arasında değişen sıcaklık uygulamalarında, oyuklanma-ÇKG mekanizmalarının birlikte etkimesinin tek başına oluşan formlardan %63 daha fazla duruş süresine yol açtığını göstermiştir.

Vaka Çalışması: Açık Deniz Platformu Isı Takip Hatlarında CUI Arızaları

Kuzey Denizi'ndeki bir platform, kontrolsüz CUI ilerlemesi nedeniyle 18 ay içinde tamamen ısı takibi sistemini kaybetti:

Arızadan sonraki analiz, Inconel ısıtma elemanları ile paslanmaz çelik kelepçeler arasındaki galvanik kuplajın 15 µA/cm²'nin üzerinde akım yoğunluğu oluşturduğunu ve korozyonu yıl başına 1,8 mm'ye, temel malzeme kaybının altı katına kadar hızlandırdığını gösterdi.

Isıtma Kablolama Sistemlerinde Artırılmış Korozyon Direnci için Malzeme Seçimi

Zorlu Ortamlarda Korozyon Dirençli Alaşımların (KDA) Seçim Kriterleri

Korozyon Dirençli Alaşımlar (CRAs) seçerken dikkate alınması gereken birkaç önemli faktör vardır ve bunlara maruz kalacakları kimyasallar, çalışma sıcaklıkları, mekanik gerilmeler ve uzun vadeli maliyet etkileri dahildir. Klorürlerle karşılaşıldığında özellikle pitting ve oyuk korozyon sorunlarıyla mücadelede büyük fark yaratan %18 ile %25 arasında krom ve %2 ile %6 arasında molibden içeriği önemlidir. Örneğin 316 paslanmaz çelik, sülfürik asit ortamında sıcaklık 60 °C'nin üzerine çıkarsa bozulmaya başlar. Buna karşılık nikel bazlı CRAs'lar çok daha zorlu koşullara dayanabilir ve yaklaşık 200 °C'de bile kararlılığını koruyabilir. Petrol gaz işleme tesislerinde hidrojen sülfür seviyeleri veya doğrudan deniz suyu teması gibi kritik konuların ön plana çıktığı durumlarda çoğu mühendis malzemeleri doğru şekilde eşleştirmek için ISO 21457 kurallarına güvenir.

RAFİNE VE YÜKSEK SICAKLIK UYGULAMALARINDA İNCONEL GİBİ NİKEL ESASLI ALAŞIMLARIN AVANTAJLARI

Inconel 625 ve diğer nikel esaslı alaşımlar, yaklaşık 980 derece Celsius'a kadar olan sıcaklıklarda oksidasyona karşı mükemmel dirençleriyle öne çıkar. Ayrıca klorür kaynaklı gerginlik korozyon çatlamasına karşı birçok alternatiften daha iyi dayanıklılık gösterirler. 2022 yılında yapılan saha testleri, açık deniz petrol platformlarında Inconel ile kaplanmış kabloların paslanmaz çelik muadillerine kıyasla önemli ölçüde daha uzun ömürlü olduğunu ve beş yıl boyunca arızaları yaklaşık %70 oranında azalttığını ortaya koymuştur. Bu malzemelerin bu kadar uzun ömürlü olmasının nedeni, nikelin ısı döngülerine maruz kaldığında bir koruyucu oksit tabakası oluşturmasıdır ve bu da çatlakların başlangıcını engeller. Yüksek sıcaklık buhar izleme sistemleriyle çalışan şirketler için nikel alaşımlara geçiş, yalnızca bakım maliyetleri üzerinden yıllık ayda başına yaklaşık on sekiz dolar tasarruf sağlayabilir.

YAŞAM DÖNGÜSÜ MALİYET ANALİZİ: İLK YATIRIM VE UZUN VADELİ DAYANIKLILIK ARASINDA DENGE

Korozyon dirençli alaşımlar (CRAs), karbon çeliğe göre başlangıç maliyetleri 3 ila 5 kat daha yüksek olsa da, 15 yıl boyunca toplam sahiplik maliyetlerini %40-60 oranında düşürür. NACE International (2023), 12 LNG tesisini analiz ederek şunu ortaya koydu:

Nikel alaşımlı malzeme kullanan tesisler, planlanmayan duruşlar ve onarım işçiliğinden kaçınarak her mil başına yıllık 740.000 ABD doları tasarruf etti.

Ekipman Ömrünü Uzatmak için Koruyucu Kaplamalar ve Yüzey İşlemleri

Nem ve Kimyasal Etkilere Karşı Epoksi ve Poliüretan Kaplamalar

Epoksi ve poliüretan kaplamalar, nem, asidik kondens veya kimyasal sıçrama alanlarına maruz kalan petrol ve gaz ısı takip sistemlerinde kritik bariyerler olarak işlev görür. İzole edici katmanlar olarak CUI riskini %68'e kadar azaltırlar. Poliüretan, kıvrımlar gibi esnek bölgelerde üstün performans gösterirken, epoksi uzun süreli hidrokarbon ve tuzlu su etkisine karşı dirençlidir.

Korozyon Başlangıcını Önlemek için Metal Kaplamalar ve Kapsülleme Yöntemleri

Alüminyum-silisyum termal püskürtme gibi gelişmiş kapsülleme teknikleri, yüzeyleri korozyona neden olan ajanlardan izole eden metalürjik bağlar oluşturur. Galvanizleme ve alüminyum kaplama, açık deniz ortamlarında karbon çeliğin kullanım ömrünü 12–15 yıl uzatır. 400°C'yi aşan sıcaklıklarda nikel alaşım kaplama, rafineri buhar hatlarında klorür kaynaklı çatlama (SCC) oluşumunu önler.

Kaplı ve Kaplanmamış Mineral Yalıtımlı (MI) Kabloların Performans Avantajları

Kaplı MI kablolar, tuzlu suya daldırma testlerinde (NACE 2022) kaplanmamış versiyonlara göre dört kat daha uzun ömürlüdür. Ekstrüzyonla şekillendirilmiş polimer ceketler, magnezyum oksit yalıtımına nem girmesini engelleyen sızdırmazlık sağlar ve termal çıktının tutarlı kalmasını korur. Tesisler, bakım kesintilerinde %23 azalma bildirmekte olup yıllık korozyona bağlı onarımlar mil başına 4,2'den 0,9 olaya düşmüştür.

Korozyonu Azaltmaya Yönelik Tasarım ve Bakım Stratejileri

Nem Tutulmasını ve CUI Riskini Azaltmak için Mühendislik Tasarımı

Korozyon sorunları genellikle kimse fark etmeden çok önce başlar, bu yüzden nemin hasara neden olmasını engellemek açısından planlama aşamasında akıllı tasarım kararları her şeyi değiştirebilir. İzolasyon kaplamalarının doğru şekilde eğimlendirilmesi, kaynak dikişlerinin boşluksuz ve sürekli olmasının sağlanması ve aslında nefes alabilen buhar bariyerlerinin kurulması, suyun olması gerekmeyen yerlerde hapsedilmesini önlemeye yardımcı olur. Bileşenler arasındaki küçük yarıkları ortadan kaldırarak ve suyun doğal olarak uzaklaşabileceği şekilde düzenlemeler yaparak, daha sonra kimse uğraşmak istemeyen o kötü lokal korozyon noktalarının önlenmesinde büyük bir adım atılmış olur. Kıyıya yakın tesislerde, yuvarlak destek yapıları tuz birikimi sorunlarını gerçekten önemli ölçüde azaltır. Ayrıca, zamanla gizlenip sorun çıkartma eğiliminde olan korozyonun ortaya çıktığı zor erişilen bölgelere bakım ekiplerinin çok daha kolay ulaşmasını sağlayan modüler inşaat yaklaşımlarını da unutmayalım.

Proaktif Bakım ve Gerçek Zamanlı Korozyon İzleme Teknolojileri

Kablosuz korozyon probları, ultrasonik kalınlık ölçerler ve gelişmiş IoT termal sensörler, sorunlar büyük boyuta ulaşmadan önce tespit edilmesini sağlar. Bu cihazlar, sıcaklık dalgalanmalarını, iletkenlik değişimlerini ve nem seviyesindeki değişiklikleri izleyerek lokal korozyon (pitting) veya cidar incelmesinin erken işaretlerini belirler. Gerçek zamanlı akustik emisyon sensörlerini kullanan tesisler, eski moda manuel kontrollere kıyasla beklenmedik duruş sürelerini yaklaşık %40 oranında azaltmayı başarmıştır. Tüm bu teknolojiler akıllı proaktif analiz yazılımlarıyla birleştirildiğinde sonuçlar gerçekten etkileyicidir. Ekipmanların açık deniz koşullarında ömrü altı ile sekiz yıl kadar uzar ve özellikle yedek parça maliyetlerinin astronomik olabildiği zorlu açık deniz ortamlarında büyük fark yaratır.

Entegre Yaklaşım: Malzemelerin, Tasarımın ve Proaktif Yönetimin Birleştirilmesi

Sistemleri uzun vadede korumak için paslanmaz çelik kaplama gibi korozyona dirençli malzemeleri bir araya getirmemiz, nem karşısında dayanıklı bileşenler tasarlamamız ve tahminlere değil gerçek verilere dayalı bakım uygulamamız gerekiyor. Örneğin endüstriyel tesisleri ele alalım. Inconel izleyici hatlarını hidrofobik aerogel yalıtımıyla birleştirdiklerinde ve altı ayda bir bu tür elektromanyetik kontrolleri programladıklarında, potansiyel birçok başarısızlığa karşı çok katmanlı bir kalkan inşa etmiş oluyorlar. Bu yola giren tesisler, sadece on yıl sonra onarımla ilgili maliyetlerinde yaklaşık %70 oranında düşüş yaşıyorlar. Düşününce oldukça etkileyici. Başlangıçta bu daha iyi malzemelere ve akıllı izleme sistemlerine yapılan harcama, ilerideki üretim kayıplarının azalması ve acil onarımların sıklığının düşmesiyle defalarca geri ödeniyor.

Korozyonun Operasyonel Güvenliğe ve Sistem Verimliliğine Etkisi

Korozyondan Kaynaklı Isıl İletkenlik ve Sistem Tepki Hızında Azalma

Korozyon biriktiğinde, yüzeylerde ısı transferini ciddi şekilde etkileyen izolatif oksit tabakaları oluşur. Etkilenen boru hatlarında ve kablolarında termal iletkenlik yaklaşık %40 ila %60 arasında düşer. Bundan sonra ne olur? İşletmecilerin tipik olarak performans seviyelerini korumak için enerji girişlerini %25 ila %35 oranında artırması gerekir, ancak bu durum doğal olarak sistemin verimliliğini düşürür. Ani sıcaklık değişimleri sırasında sistemler gereğinden çok daha yavaş tepki verir ve özellikle kış koşulları için tasarlanan ekipmanlarda donma sorunlarının riski artar. Mineral izoleli kablolar bozulmaya başladığında, çözülme süreci önemli ölçüde gecikir. Her bir arıza başına potansiyel olarak yaklaşık 8 saat uzayan duruş sürelerinden bahsediyoruz ve bakım ekipleri zaten yoğunken bu süreler hızla birikir.

Bozulan Isıtma Elemanlarından Kaynaklanan Elektrik Güvenliği Riskleri

Oksidasyon ve zayıflamış izolasyon, yaşlanan sistemlerde elektriksel tehlikeleri artırır. 2023 yılı açık deniz güvenlik denetimi, ısı takibi arızalarının %22'sinin korozyona bağlı kısa devreler ve toprak hatalarından kaynaklandığını belirtmiştir. Nem girişi direnç bozulmasını hızlandırır—tuzlu ortamlarda kendini düzenleyen kablolardaki nikrom elemanlar üç kat daha hızlı bozulur.

Maliyet Tasarrufu Paradoksu: Kısa Vadeli Kazançlar karşı Uzun Vadeli Korozyon Riskleri

Şirketler, korozyona dirençli malzemelere yatırım yapmak yerine başlangıç maliyetlerini düşürmeye çok fazla odaklandıklarında, uzun vadede yaklaşık üç ila beş kat daha fazla ödeme yapmak zorunda kalırlar. On yıl önce bir Arktık araştırma istasyonunda neler olduğunu inceleyin. Koruyucu kaplaması olmayan çelik parçalar yaklaşık her iki buçuk yılda bir değiştirilmek zorundaydı. Buna karşılık, aynı bileşenlerin korozyona dayanıklı malzemelerle yapılan versiyonları on iki yılı aşkın süre boyunca herhangi bir bakım gerektirmeden görevlerini yerine getirdi. Durum mali açıdan daha da kötüleşiyor. Bu kısa vadeli stratejiyi benimseyen işletmeler, çok daha yüksek muayene masraflarıyla karşı karşıya kalıyorlar. 2023 yılı Ponemon Enstitüsü verilerine göre, bu tesisler yıpranan ekipmanlardan kaynaklanan sürekli elektrik tehlikeleri riski nedeniyle gerekli olan düzenli kontroller için sadece ek olarak yaklaşık yetmiş dört bin dolar fazladan harcama yapıyor.