کاربرد ورق استیل در خطوط لوله زیر دریا
یکی از اولین خطوط لوله زیر دریا بین جزیره بریتانیایی وایت (wight) و ساحل فرانسه در خلال جنگ جهانی دوم ساخته شده و پس از آن کاربرد آن به میزان قابل ملاحظه ای افزایش یافت.
امروزه، لوله های زیر دریا عمدتا به منظور جابجایی نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرند. کمپانی های استخراج نفت هم از سطح اقیانوس نفت استخراج می کنند و هم از لوله برای برای بیرون آوردن سوخت فسیلی به ساحل استفاده می کنند. پس از تصفیه نفت یا گاز، خطوط لوله متفاوت به منظور جابجایی نفت یا گاز طبیعی مایع به مخازن سوخت به کار می روند. یکی از برجسته ترین مثال های خطوط لوله، که میدان نفتی دریای شمال مجاور نروژ را به کارخانه های فرآوری در انگلستان متصل می کند، حدود ۷۵۰ مایل بین دو کشور کشیده می شود. این خط لوله از زمین سخت زیر آب عبور نموده و در عمیق ترین نقطه، حدود ۳۰۰۰ پا از آب با فشار حدود ۱۵۰۰ پوند بر اینچ مربع قرار می‌گیرد.
اما یکی از نکاتی که همواره شرکت فعال در زمینه لوله گذاری در زیر دریا مد نظر قرار می دهند کاهش هزینه این پروسه لوله گذاری است. بدین منظور متریال مورد استفاده در زمینه می بایست قابلیت بکارگیری در محیط های دریایی را داشته باشد. در ادامه با مبحث انتخاب مواد و اینکه چه آلیاژهایی در این بخش مورد استفاده قرار گرفته اند آشنا می شویم.
اهمیت انتخاب مواد در لوله گذاری در زیر دریا
انتخاب مواد همواره یکی از مهمترین پارامترها در طراحی فرایند لوله گذاری در زیر دریاها می باشد. مقاومت به خوردگی یکی از مهمترین فاکتورهایی است که در این بین تعیین کننده متریال مورد استفاده می باشد. یکی از عمده ترین آلیاژهایی که جهت بکارگیری در خطوط انتقال نفت و گاز در زیر دریاها مورد استقاده قرار گرفته اند فولادهای زنگ نزن هستند.
مقاومت در برابر خوردگی های شکافی و حفره ای یکی از مهمترین پارامترهایی است که در پروژه های دریایی همواره مد نظر می باشد. در بین فولادهای زنگ نزن، ورق استیل 316 بنابر دارابودن عنصر مولیدن دارای مقاومت بیشتری در مواجه با خورگی های حفره ای و شکافی دارد به همین جهت این آلیاژ یکی از عمده ترین متریال بکار گرفته شده در خطوط لوله گذاری در دریا می باشد.
استنلس استیل ها معمولا در قالب لوله جهت انتقال نفت و گاز در زیر دریا استفاده می شوند. این لوله ها معمولا به چند صورت تولید می شوند. در یک حالات لوله به شکل فابریک در کارخانه های فولادسازی تولید و به مشتریان جهت بکارگیری تحویل داده می شوند. اما یکسری از این لوله ها از خمکاری و جوشکاری ورق استیل تولید می شوند.
مقاومت به خوردگی در زیر دریا
معمولا دو نوع خوردگی در لوله کشی زیر دریا شناخته شده است که عبارتند از: خوردگی حفره ای و شکافی (شیاری).
خوردگی حفره ای به راحتی قابل تشخیص بوده و ممکن است ناشی از عوامل متعددی باشد اما خوردگی شکافی سخت تر از خوردگی حفره ای شناسائی می شود.
استنلیس استیل دریایی و یا همان ورق استیل ۳۱۶، یکی از محبوب‌ترین آلیاژ‌ها برای لوله‌های زیر دریا می باشد. این گیرد نسبت به اکثریت گریدهای آستنسیتی سری 300 همچون ورق استیل 304 مقاومت به خوردگی بالاتری در محیط های کلریدی داشته و به همین علت از آن با عنوان استنلس استیل دریایی یاد می شود.
خوردگی حفره ای
خوردگی حفره زمانی آغاز می گردد که لایه پسیو روی استیل ۳۱۶ در محیط های پر از کلر (منظور محیط های که حاوی کلر با غلظت بسیار زیادی هستند) دچار آسیب دیدگی شده و شکسته شود. هرچه میزان کلر بیشتر و درجه حرارت بیشتر باشد، احتمال شکسته شدن لایه پسیو بیشتر است. هنگامی که لایه پسیو شکسته شد یک سلول الکتروشیمیایی راه اندازی می شود. آهن به قسمت آندی تر حفره در محلول وارد شده و سپس در جهت بالا پخش می شود و اکسید شده و اکسید آهن تولید می گردد. غلظت محلول آهن کلرید با افزایش عمق حفره بیشتر می شود. این امر افزایش سرعت ایجاد حفره و در نتیجه سوراخ شدن دیواره های لوله را در پی دارد که سبب نشت سیالات داخل لوله ها می شود. حفره ها می توانند تا عمق لوله ها نفوذ کرده که اگر این شرایط به وقوع پیوندد فرایند لوله گذاری با مشکل مواجه هستند.
خوردگی شکافی
شکاف ها (خوردگی شکافی) را می توان بین لوله ها و تکیه گاه های لوله، بین لوله های مجاور و زیر رسوباتی پایین یافت که بر روی سطح لوله جمع می شوند. شکاف های تنگ شکاف‌هایی هستند که خطر بیشتری برای یکپارچگی لوله زیر دریا دارند. خوردگی استاندارد لوله گذاری در یک شکاف تنگ منجر به کاهش غلظت اکسیژن در مایع موجود در شکاف می شود. کاهش غلظت اکسیژن در مایع درون شکاف باعث افزایش احتمال شکسته شدن لایه پسیو روی سطح می شود، و در نتیجه باعث آغاز حفره زایی می شود.
کنترل خوردگی
برخی از شرکت ها بر این نظر هستند که جایگزینی لوله های ساخته شده از جنس ورق استیل ۳۱۶ با دیگر لوله هایی که از فولادهای زنگ نزن دیگری ساخته شده اند افزایش مقاومت به خوردگی را در پی دارد. روش دیگر پوشاندن لوله زیر دریا با مواد مقاوم در مقابل خوردگی می باشد، از جمله پولیورتان پلاستیک حرارتی.
