Materialer og korrosion - offshore

Transkript

1 Materialer og korrosion - offshore FMV Temadag 28. januar 2010 Anne Dorthe Hede andh@teknologisk.dk tlf.: Seniorkonsulent Korrosion & Metallurgi Center for Materialeprøvning, Teknologisk Institut

2 Anno 2010 korrosionsudfordringer i OFFSHORE sammenhæng - set med metallurg -briller Galvanisk korrosion - Respekter materialernes forskellige ædelhed når de sammenkobles - Fokuser på svejsekvalitet Aluminium som offshore-materiale?/! -Lettere konstruktioner muligt men der er behov for øget viden Biokorrosion/mikrobielbetinget korrosion - En negligeret men seriøs udfordring Overfladebehandlinger/overfladebelægninger - En central spiller i offshore-sammenhæng

3 Korrosion nedbrydning af materialer Korrosion er: Samfundets stille tyv Dyrt og irriterende Tværfagligt Den røde plage Korrosion koster menneskeliv og typisk 3-4% af et industrilands BNP (Brutto national produkt) hvert år 25-30% af udgifter kan SPARRES - hvis erfaringer anvendes fornuftigt

4 Korrosion også fremtidens udfordring Nye materialer nye legeringer øget økonomisk bevidsthed Øget forurening og flere mennesker verden rundt Mindre produkter - lettere konstruktioner øget behov for genanvendelse Og vore forventninger til levetid er meget forskellige

5 Korrosionsbeskyttelse - strategier Erfaring Ændring af miljø Design Anodisk & katodisk beskyttelse Valg af materialer Overfladebelægninger

6 Korrosion? Væske Fast stof Gas Angribende medium Korrosionsprodukter Metalliske materialer, gummi, træ, keramik.

7 Korrosionsskader? Urenheder Ledningsevne Anvendelighed, udseende, styrke, glans.

8 Korrosion: Iltrige betingelser - jern Katode: O 2 (g) + 2H 2 O+ 2e - -> 4OH - Anode: Fe -> Fe e - 2Fe OH - -> 2Fe(OH) 2 ( rust ) O 2 (g) 4OH - Fe(OH) 2 2OH - 2e - Fe 2+ Fe 0 Metal

9 Korrosion: Iltfrie betingelser - jern Katode: 2H + + 2e - -> H 2 (g) Anode: Fe -> Fe e - Fe OH - ->Fe(OH) 2 ( rust ) 2H + H 2 Fe(OH) 2 2OH - 2e - Fe 2+ Fe 0 Metal

10 Katode: Ox + z e - Red Reduktion, Forbrug af elektroner Katodisk reaktion Reduktion af vand Reduktion af hydrogen ioner eller Elektrolytisk udfældning af metal Anode: Red Ox + z e - Oxidation Frigørelse af elektroner Anodisk reaktion Opløsning af metal Korrosion

11

12 Korrosion af stål

13 Generel korrosion lokal korrosion Aktiv generel korrosion Passivering Defekt passivlag (lokal korrosion)

14 Korrosion og svejsninger Knivlinje korrosion Punktkorrosion Spaltekorrosion Spændingskorrosion Interkrystallinsk korrosion Erosion korrosion Galvanisk korrosion Spaltekorrosion Generel korrosion

15 Korrosion af svejsninger

16 Pitting og spaltekorrosion Pittingpotentialer Kritisk pitting temperatur (CPT). Temperatur Potentiale Aggressive ioner

17 Interkrystalinsk korrosion

18 Korrosion af rustfri flange - bejdseproces ud af kontrol Skanning elektronmikroskopi

19 Spændingskorrosion (Stress Corrosion Cracking)

20 Spændingskorrosion (Stress Corrosion Cracking)

21 Brintskørhed

22 Maling og korrosion

23 Galvanisk korrosion Rustfrit stål Ulegeret stål

24 Galvanisk korrosion

25 Aluminium også et offshore-materiale?/!

26 Biokorrosion mikrobielbetinget korrosion DTI Oil&Gas

27 Havvand test med MCA washers Legering 25 º C, 3 måneder 70 º C, 6 måneder Outokumpu EN Antal angrebne emner Max dybde, mm Antal angrebne emner out of af Max dybde, mm 904L out of af SMO out of 3-1 af 15 <0.01

28 Source: Petroleum Microbiology

29 Korrosion Olie & Gas produktion Væskesammensætning: H 2 O, CO 2, H 2 S, O 2, ioner (klorider.), ph, partikler (i.e. Sand) Temperatur og tryk Flowhastighed Valgt materiale Mikrobiologisk aktivitet Belægninger Stål (lavt legeret stål) Rustfrit stål

30 Bakterier i vandsystemer - håndtering Rent system/rene overflader undgå belægninger Fjern næringsstoffer (organisk materiale, N, P) Anvend biocid (tid, koncentration) Systemovervågning SYSTEM SAMPLING LOGISTICS ANALYSIS PROBLEM SOLUTION / CORRECTIVE ACTION ASSESMENT

31 Udtagning af prøver/emner - eksempler Væskeprøver Belægninger Emner Mikrobiologiske IQ Kit Kemiske: Glas /plastisk flasker Ad hoc sampling kits Inert Atmosphere Containers Udsnit

32 Center for Materialeprøvning Kompetancecenter Skades- og havariundersøgelser Korrosion, materialer, overfladebehandlinger, svejsninger.. Testlaboratorium: Metallurgiske undersøgelser Materialeanalyser Korrosionstest & korrosionsovervågning (elektrokemiske..) Skanning elektronmikroskopi Hårdhed, trækprøvning, udmattelsestest, kærvslaghedstest Bredt samarbejde med øvrige servicepartnere og universiteter i kombination med stærkt fokus på innovation, forskning og udvikling. Fokus-eksempel: Functional surface coatings..

33 Materialeanalyser (Optisk Emission Spekroskopi - OES) Kemisk sammensætning (vægt%) C Si Mn P S Cr Ni Mo Fe Balance

34 Konklusion

35 Referencer: Outokumpu Stainless Corrosion Handbook NACE/ISO standards aspx m.fl.