Duplex Çelik Boru Rafının Hizmet Ömrünü Tahmin Etmek İçin Korozyon Simülasyon Yazılımı Kullanımı

Duplex Çelik Boru Rafının Hizmet Ömrünü Tahmin Etmek İçin Korozyon Simülasyon Yazılımı Kullanımı

Varlık bütünlüğü yöneticileri ve korozyon mühendisleri için yüksek değerli alaşımlı boru hatlarını destekleyen boru rijitleri önemli sermaye yatırımlarını temsil eder. Bu borular klorürler, asitler veya asidik ortam sıvıları taşıdığında, destekleyici çift fazlı çelik (örneğin, 2205, 2507) boru rijitlerinin kendisinin hizmet ömrünü tahmin etmek kritik ancak karmaşık bir görev haline gelir. Geleneksel yöntemler genellikle aşırı muhafazakâr varsayımlara veya tepkisel muayenelere dayanır. Bugün korozyon simülasyon yazılımı tahminden çok sayısal öngörüye geçiş yapmak için güçlü, fiziksel temelli bir yaklaşım sunmaktadır.

Boru Rijitleri Neden Eşsiz Bir Korozyon Zorluğu Oluşturur

Boru rijitleri sadece yapısal çelikten ibaret değildir. Kıyı bölgelerindeki tesisler, kimyasal işleme tesisleri, açık deniz platformları gibi agresif ortamlarda şu zorluklarla karşılaşırlar:

• Atmosferik Korozyon: Klorür içeren deniz sisleri, asidik kirleticiler ve nem.

• Sıçrama ve Sızıntı: Üstteki borulardan kasıtsız ya da kronik sızıntılar.

• Aralık Koşulları: Cıvata bağlantılarında, taban plakalarında ve bölümlerin kaynaklandığı yerlerde, nem ve kirleticiler için tuzaklar oluşturur.

• Stres: Sabit yük taşıma, statik çekme gerilmeleri yaratır ve bu da Gerilme Korozyonu Çatlaması (SCC) .

Çift fazlı çelik, klorür direnci açısından mükemmel olmasından dolayı tercih edilse de, bulaşmaya karşı bağışık değildir. Ne zaman ve nerede başarısız olabileceğini tahmin etmek, çevre, geometri ve malzeme özellikleri arasındaki karmaşık etkileşimi analiz etmeyi gerektirir.

Korozyon Simülasyon Yazılımının Çalışma Prensibi: Basit Korozyon Hızlarının Ötesine Geçmek

Bu araçlar, genel bir milimetre/yıl (mm/y) hızı uygulamaktan daha fazlasını yapar. Bozulmaya neden olan spesifik elektrokimyasal ve fiziksel süreçleri modellemektedir.

1. Çevresel Giriş Modelleme:
Yazılım, çevreyi dijital bir ikiz olarak oluşturur. Bir boru rafı için bu, aşağıdakilerin haritalanmasını içerir:

• Yerel İklim Verileri: Sıcaklık, bağıl nem, yağmur sıklığı ve rüzgar yönleri.

• Kirletici Birikim: Klorür birikimi hızları (deniz sisinden) veya kükürt bileşiklerin birikimi hızları (endüstriyel atmosferlerden).

• Mikro İklimler: Korunaklı alanların (kılcal aralıklar) nemi daha uzun süre tutarken, güneşli ve rüzgarlı alanların daha çabuk kuruduğunu tanımlamak.

2. Malzeme Tepkisi Kalibrasyonu:
Model, duplex çelik sınıfınızın (örneğin 2205) özel elektrokimyasal özellikleriyle kalibre edilir.

• Pitting Potansiyeli ve Kritik Pitting Sıcaklığı (CPT): Yazılım, duplex çelik üzerinde kararlı pitting'in hangi koşullarda başlayacağını tahmin etmek için laboratuvardan elde edilmiş verileri kullanır.

• Fissür Korozyon Modeli: Raf sistemlerinde kritik hata noktasına sahip olan fissürler içindeki asitleşmeyi ve klorür konsantrasyonunu simüle eder.

• Çatlama Korozyonuna Yatkınlık Parametreleri: Malzemenin uygulanan çekme gerilimi altında klorite dayalı çatlama korozyonuna karşı direncini dikkate alır.

3. Geometrik ve Detaya Özel Analiz:
Bu, simülasyonun öne çıktığı noktadır. Boru raf yapısının 3D modeli, yazılımın analiz yapmasına olanak tanır:

• Aralık Şiddeti: Her flanş bağlantısı, cıvata deliği ve kaynaklı takviye elemanı potansiyel bir aralık oluşturur. Yazılım, geometri faktörlerini (açıklık, derinlik) hesaplayarak şiddetlerini sıralar.

• Boşaltım ve Korunma: Su, yoğuşma veya kirleticilerin biriktiği ya da yağmurla yıkanmadan korunduğu 'sıcak noktaları' belirler.

• Gerilme Yoğunlaşması: Sonlu eleman analizi (FEA) verileriyle entegre çalışarak yüksek artık veya uygulanan gerilme bölgelerini tanımlar ve bunu çevresel şiddetle birleştirerek SCC risk bölgelerini tahmin eder.

4. Olasılıksal Ömür Tahmini:
Çıktı tek bir "arızalanma tarihi" değil, farklı bileşenler için (örneğin kiriş uçları, bağlantı plakaları) zamana bağlı arızlanma olasılığıdır farklı bileşenler için (örneğin kiriş uçları, bağlantı plakaları)

• Başlangıç Aşaması: Stabil bir oyuk veya çatlak oluşana kadar geçen süreyi tahmin eder.

• Yayılma Aşaması: SCC için kırılma mekaniği prensiplerini kullanarak bu oyuğun kritik bir çatlağa büyüme oranını modeller.

• Kalan Yararlı Ömür (RUL): Zamanla kritik hata boyutunun aşılma olasılığının arttığını gösteren bir eğri verir.

Pratik Bir Uygulama İş Akışı

1. "Korozyon Döngüsünü" Tanımlayın: Boru rafını bölgelere ayırın (örneğin, denize bakan taraf, sızdıran vanaların altı, korunaklı iç alan).

2. Girdi Setini Oluşturun:

   • Çevre: Yerel hava verilerini 1-5 yıl boyunca toplayın; mevcut yapılarda yüzey klorür konsantrasyonlarını mümkünse ölçün.

   • Geometri: Yapısal çizimleri veya lazer taramayı kullanarak basitleştirilmiş bir 3D model oluşturun.

   • Malzeme: Tam sınıfı (UNS S32205/S31803) ve ilgili pitlenme direnç eşdeğer sayısı (PREN), CPT ve SCC eşik verilerini girin.

3. Senaryoya Dayalı Simülasyonları Çalıştırın:

   • Temel Hat: Mevcut koşullar.

   • Olumsuz Senaryolar: Sızıntı sıklığının artması, süreç sıvısının değişmesi veya ortalama sıcaklığın yükselmesi.

   • Azaltma Senaryoları: Koruyucu kaplamaların uygulanması, damlalık tepsilerin montajı veya temellere katodik koruma uygulanmasının etkisini modelleyin.

4. Çıktı ve Eyleme Dönüştürülebilir İçgörüler:

   • Risk-Based Inspection Haritası: Yazılım, yüksek olasılıklı arızalara yol açabilecek bölgeleri belirleyen yapı için renkli bir harita oluşturur. Bu sayede yaygın ultrasonik testlerden (UT) ziyade hedefe yönelik ve verimli muayenelere geçiş yapmanızı sağlar.

   • Bakım Optimizasyonu: Farklı azaltma stratejilerinin sağladığı ömür uzatma miktarını nicelendirerek maliyet açısından etkin karar alma imkanı sunar (örneğin: "Kiriş Uçlarının Kaplanması tahmini hizmet ömrünü 15 yıl uzatır ve sermaye harcamasını haklı kılar").

   • Yeni Yapılar İçin Tasarım Geri Bildirimi: Sorunlu detay geometrilerini erken aşamada belirler ve mühendislerin bağlantı detayları gibi unsurları değiştirmesini sağlayarak çatlakların en aza indirilmesini mümkün kılar.

Sınırlamalar ve Kritik Başarı Faktörleri

• Girdi Zayıfsa, Çıktı da Zayıf Olur: Tahmin doğruluğu, girdi olarak kullanılan çevresel verilerin kalitesine ve malzeme kalibrasyon eğrilerinin doğruluğuna doğrudan bağlıdır.

• Kehanet Aleti Değildir: Olasılıkları tahmin eder, kesinlikleri değil. Tüm muayenelerin yerini almayan bilinçli risk yönetimi için bir araçtır.

• Uzmanlık Gerektirir: Sonuçların yorumlanması hem korozyon mühendisliği hem de malzeme bilimi bilgisi gerektirir. Yazılım uzman için bir araçtır, özerk bir kehanet makinesi değil.

• Model Doğrulama: İlk versiyon, benzer mevcut yapılardan alınan gerçek muayene geçmişiyle doğrulanmalıdır.

Yazılım Seçim Kriterleri

Platformları değerlendirirken (örneğin COMSOL ile Korozyon Modülü, DNV'nin özel araçları veya diğer sektöre özgü yazılımlar), aşağıdakileri göz önünde bulundurun:

• Malzeme Kütüphanesi: Çift fazlı paslanmaz çelikler için kalibre edilmiş modeller içeriyor mu?

• Yarık ve ÇKK Modellemesi: Bu özel modüller ne kadar gelişmiş?

• 3D Entegrasyon: Karmaşık yapısal geometriyi içe aktarma ve ağ oluşturma yeteneği.

• Olasılıksal Çıktılar: Sadece belirleyici yanıtlar değil, arızaya kadar olan süre dağılımlarını da sağlıyor mu?

Sonuç: Reaktif Yaklaşımdan Proaktif Bütünlük Yönetimine

Çift duvarlı çelik boru hatları gibi kritik altyapılarda, korozyon simülasyon yazılımı, bakım anlayışını programlı bakımdan duruma dayalı bakıma ve nihayetinde tahmine dayalı bakıma dönüştürür.

Gözlemlenen korozyonun "nedenini" ve gelecekteki arızaların "ne zaman" olacağını nicel olarak belirlemenizi sağlar. Bu şunlara çevrilir:

• Plansız Durma Sürelerinde Azalma: Yüksek riskli alanlara proaktif şekilde müdahale ederek.

• Optimize Edilmiş CAPEX/OPEX: Varlık ömrünü uzatmada en yüksek etkiye sahip olduğu yerlerde bakım harcamalarını gerekçelendirme ve hedefleme.

• Gelişmiş güvenlik: Kritik seviyeye ulaşmadan önce görünmeyen, yüksek sonuçlu SCC risklerini belirleme.

Bu teknolojiyi uygulamak, atmosferik korozyonun yarattığı büyük zorluğun modellenmiş, yönetilmiş ve azaltılmış bir değişkene dönüştürülmesi açısından varlık yönetiminde köklü bir değişim temsil eder.