Materialauswahl für Offshore-Flüssigkeitssysteme optimieren: Sicherheit erhöhen und Kosten senken

Warum optimierte Flüssigkeitssystem-Materialauswahl die Offshore-Sicherheit verbessern und Kosten reduzieren kann

Natalie Hagan, Product Manager, Swagelok

Kostenoptimierung ist eines der wichtigsten Ziele für Eigentümer von Offshore-Öl- und Gasplattformen und schwimmenden Schiffen – nur übertroffen von der Gewährleistung eines sicheren und konformen Betriebs über die Lebensdauer der Plattform.

Beide Ziele können durch die Spezifizierung geeigneter Materialien erreicht werden, die in einer Vielzahl von Flüssigkeitssystemen und Komponenten auf der gesamten Plattform verwendet werden können. Zum Beispiel bieten 316 Edelstahlrohre und -verschraubungen gute Korrosionsbeständigkeit und sind in vielen Plattformanwendungen eine wirtschaftliche Wahl. Einige anspruchsvollere Anwendungen erfordern jedoch die verbesserte Korrosionsbeständigkeit, die robustere Legierungen wie superaustenitische 6-Moly oder superduplex 2507 bieten, die mit höheren Vorabkosten verbunden sind.

Offshore-Umgebungen stellen anspruchsvolle Betriebsbedingungen dar – und es kann verlockend sein, diese robusteren Legierungen für alle Rohre und Verschraubungen auf der gesamten Plattform zu spezifizieren. Angesichts der Meilen von Rohren und Tausenden von Verschraubungen, die erforderlich sind, kann diese Wahl die Kosten erheblich erhöhen, während sie in Anwendungen, die unter milderen Bedingungen arbeiten, wenig bis keinen Nutzen bietet. Es ist auch eine gängige Annahme, dass Materialien für Rohre und Rohrverschraubungen übereinstimmen müssen, aber das ist nicht immer wahr, wenn zwei verschiedene, kompatible Materialien verwendet werden, die galvanische Korrosion widerstehen können.

Stattdessen kann die Spezifizierung konstruierter Kombinationen von 316 SS und robusteren Legierungen über die gesamte Plattform zu hohen Sicherheitsniveaus führen und gleichzeitig die Kosten handhabbar halten. Hier ist, was Eigentümer über die Korrosionstypen wissen sollten, die in verschiedenen Offshore-Umgebungen auftreten können, und wie man etwas Materialwissenschaftswissen anwendet, um die richtige Auswahl für ihre spezifische Plattform zu treffen:

Die Korrosionsbedrohung verstehen

Die Rohre und Rohrverschraubungen, die verschiedene Plattformanwendungen ausmachen – chemische Injektionsskids, hydraulische Leistungseinheiten, Topside-Nabelschnurendungen, Bohrlochsteuerungspanels und mehr – sind jeweils anfällig für verschiedene Korrosionsformen. Rohre können Lochfraß- und Spaltkorrosion erleiden, und Rohrverschraubungen können durch Spannungsrisskorrosion bedroht sein. Jeder dieser Typen kann zu Rohr- oder Verschraubungsausfall und letztlich zu einem Leck führen, das eine erhebliche Sicherheitsbedrohung für Ihr Personal darstellen kann.

Lochfraß- und Spaltkorrosion in Rohren

Lochfraß- und Spaltkorrosion treten auf der Rohroberfläche in konzentrierten Bereichen auf, in denen die schützende, chromreiche Oxidschicht des Metalls aufgrund der Exposition gegenüber Chloriden, die häufig in Salzwasser vorkommen, zusammenbricht.

Lochfraßkorrosion zeigt sich als kleine Kavitäten oder Gruben in der Metalloberfläche. Spaltkorrosion ist im Wesentlichen das gleiche Phänomen, konzentriert sich aber in engen Spalten – am häufigsten zwischen Rohr und Rohrklemmen, unter Schmutz und Ablagerungen auf Rohroberflächen oder zwischen benachbarten Rohrsträngen.

Robuste Materialien mit höheren kritischen Lochfraßtemperaturen (CPT) und kritischen Spaltkorrosionstemperaturen (CCCT) wie 6-Moly-Legierungen 254 oder 6HN (UNS N08367), Superduplex-Legierung 2507 oder Nickel-Legierungen 825, 625, C-276 oder 400 sind eine gute Verteidigung gegen diese Korrosionsbedrohungen. Kunststoffklemmen können ebenfalls verwendet werden, um Spaltkorrosion zu mildern. Einige neue Kunststoffklemmen, die Flüssigkeitsabfluss ermöglichen, können ebenfalls eingesetzt werden.

Chlorid-Spannungsrisskorrosion (SCC)

SCC kann in hochchloridhaltigen Umgebungen ein vorherrschendes Problem werden, wenn Rohrverschraubungen unter Zugspannung stehen, insbesondere wenn niedrigere Güte Rohrverschraubungen verwendet werden. Verschraubungsmontage und Systemdruck können einen Spannungsriss an der Verschraubungsmutter verursachen. Chloride können dann bewirken, dass diese Risse sich verzweigen und vermehren. Schließlich kann die Mutter durch Aufreißen versagen, manchmal plötzlich.

Die gleichen robusteren Legierungen, die die Wahrscheinlichkeit von Lochfraß- und Spaltkorrosion verringern können, können auch helfen, das Risiko von CSCC zu reduzieren. Allerdings kann hochwertiger 316 SS, der mit erhöhtem Nickel (mindestens 12 %) und Chrom (mindestens 17 %) formuliert ist, was die Mindestanforderungen der geltenden ASTM-Standards übertrifft, in mild und mäßig korrosiven Umgebungen genauso effektiv sein und bietet Eigentümern eine Möglichkeit, Kosten zu optimieren, während sichere Systeme aufrechterhalten werden.

Ihre Spezifikation optimieren

Da bekannt ist, wie verschiedene Korrosionstypen Rohre und Rohrverschraubungen jeweils beeinflussen und welche Materialtypen jeden Korrosionstyp zuverlässig widerstehen können, wird eine Lösung klar: Robuste Legierungsrohre in Kombination mit hochwertigen 316 SS Rohrverschraubungen können zuverlässige, kostenoptimierte Korrosionskontrolle und erhöhte Systemsicherheit liefern.

Es gibt noch einige andere Eigenschaften, die bei der Auswahl von Rohrverschraubungen zu berücksichtigen sind. Neben erhöhtem Nickel- und Chromgehalt in 316 SS sollten Eigentümer nach Rohrverschraubungen mit gehärteten Ferrulen suchen, die einen robusten, zuverlässigen Rohrgriff erzeugen. Dies hilft, eine leckdichte Dichtung zu schaffen und ausgezeichnete Vibrationsbeständigkeit zu liefern. Um die Leistung zu überprüfen, bitten Sie Ihren Lieferanten, Testberichte dieser Verschraubungs- und Rohrkombination bereitzustellen. Es kann auch ratsam sein, sich über Qualitätskontrollen zu erkundigen, die während der Fertigung vorhanden sind, um Qualität und Leistung zu gewährleisten.

Schließlich beachten Sie die Bedeutung ordnungsgemäßer Installationsmethoden. Auch wenn Ihre Materialien optimiert wurden, kann eine schlechte Installation die Leistung negativ beeinflussen. Stellen Sie sicher, dass Plattformtechniker wissen, wie man Rohre ordnungsgemäß handhabt und Rohrverschraubungen montiert, um zuverlässigen, leckdichten Betrieb zu gewährleisten. Ihr Lieferant kann möglicherweise Schulungsmöglichkeiten anbieten, um das Wissen Ihres Personals zu erweitern.

Letztendlich hängt die Auswahl einer konstruierten Materialkombination für Plattform-Flüssigkeitssysteme von Ihren Betriebs- und Umweltbedingungen, Ihren Präferenzen, Risikotoleranz und Ihrem Budget ab. Aber es gibt eine Vielzahl von Betriebsumgebungen, in denen die Möglichkeit besteht, Kosten bei Ihren Verbindungen sicher mit dem richtigen Lieferanten einzusparen.

Interessiert an mehr Informationen über die richtige Materialauswahl und -kombinationen für Ihre Offshore-Flüssigkeitssysteme? Nehmen Sie Kontakt auf, um herauszufinden, wie Swagelok Ihnen heute helfen kann, Materialien zu optimieren.