Materialer og korrosion - offshore FMV Temadag 28. januar 2010 Anne Dorthe Hede andh@teknologisk.dk tlf.: 7220 2235 Seniorkonsulent Korrosion & Metallurgi Center for Materialeprøvning, Teknologisk Institut
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
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
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
Korrosionsbeskyttelse - strategier Erfaring Ændring af miljø Design Anodisk & katodisk beskyttelse Valg af materialer Overfladebelægninger
Korrosion? Væske Fast stof Gas Angribende medium Korrosionsprodukter Metalliske materialer, gummi, træ, keramik.
Korrosionsskader? Urenheder Ledningsevne Anvendelighed, udseende, styrke, glans.
Korrosion: Iltrige betingelser - jern Katode: O 2 (g) + 2H 2 O+ 2e - -> 4OH - Anode: Fe -> Fe 2+ + 2e - 2Fe 2+ + 4OH - -> 2Fe(OH) 2 ( rust ) O 2 (g) 4OH - Fe(OH) 2 2OH - 2e - Fe 2+ Fe 0 Metal
Korrosion: Iltfrie betingelser - jern Katode: 2H + + 2e - -> H 2 (g) Anode: Fe -> Fe 2+ + 2 e - Fe 2+ +2 OH - ->Fe(OH) 2 ( rust ) 2H + H 2 Fe(OH) 2 2OH - 2e - Fe 2+ Fe 0 Metal
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
Korrosion af stål
Generel korrosion lokal korrosion Aktiv generel korrosion Passivering Defekt passivlag (lokal korrosion)
Korrosion og svejsninger Knivlinje korrosion Punktkorrosion Spaltekorrosion Spændingskorrosion Interkrystallinsk korrosion Erosion korrosion Galvanisk korrosion Spaltekorrosion Generel korrosion
Korrosion af svejsninger
Pitting og spaltekorrosion Pittingpotentialer Kritisk pitting temperatur (CPT). Temperatur Potentiale Aggressive ioner
Interkrystalinsk korrosion
Korrosion af rustfri flange - bejdseproces ud af kontrol Skanning elektronmikroskopi
Spændingskorrosion (Stress Corrosion Cracking)
Spændingskorrosion (Stress Corrosion Cracking)
Brintskørhed
Maling og korrosion
Galvanisk korrosion Rustfrit stål Ulegeret stål
Galvanisk korrosion
Aluminium også et offshore-materiale?/!
Biokorrosion mikrobielbetinget korrosion DTI Oil&Gas
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 4436 1.4436 3 out of 3 1.1 3 af 3 0.08 Max dybde, mm 904L 1.4539 3 out of 3 1.5 3 af 3 0.03 254 SMO 1.4547 0 out of 3-1 af 15 <0.01
Source: Petroleum Microbiology
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
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
Udtagning af prøver/emner - eksempler Væskeprøver Belægninger Emner Mikrobiologiske IQ Kit Kemiske: Glas /plastisk flasker Ad hoc sampling kits Inert Atmosphere Containers Udsnit
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..
Materialeanalyser (Optisk Emission Spekroskopi - OES) Kemisk sammensætning (vægt%) C Si Mn P S 0.151 0.200 0.770 0.013 0.006 Cr Ni Mo Fe 0.990 0.020 0.141 Balance
Konklusion
Referencer: http://www.hbscc.nl/pdf/52%20breda%20stadsverwarming.pdf Outokumpu Stainless Corrosion Handbook http://www.outokumpu.com/files/group/hr/documents/stainless20.pdf NACE/ISO standards http://www.corrosion.org/images_index/whitepaper.pdf http://ing.dk/artikel/80466-korrosion-er-samfundets-stille-tyv www.corrosion.org/images_index/whitepaper.pdf http://www.outokumpu.com/pages/page 20240.aspx http://aluminium-offshore.com/our-business/standard-helidecks m.fl.