Tingkah laku kakisan keluli tahan karat austentik 316l dan dupleks 2205 terhadap tekanan separa gas h2s dalam larutan-a nace

Abstract

Kehadiran gas H2S yang bertoksik di lapangan minyak dan gas asli bukan sahaja menurunkan kualiti minyak mentah, malah meningkatkan kadar kakisan logam dan menyebabkan kebocoran, pencemaran, serta meningkatkan kos penyelengaraan peralatan. Oleh itu, kajian ini bertujuan untuk menentukan kesan tingkah laku kakisan terhadap keluli tahan karat austenitik 316L dan dupleks 2205 pada tekanan separa gas H2S yang berbeza dengan suhu kawalan pada 60 oC dan pH ≤ 3.5 dalam larutan-A NACE selama 7 hari. Kajian ini dijalankan di makmal industri DNV Singapura berpandukan kepada akta keselamatan dan kesihatan pekerjaan 1994 (Akta 514). Tekanan separa pada 0, 3 dan 15 bar gas H2S telah dipilih berdasarkan piawaian antarabangsa ISO-15156-3. Tekanan separa 0 bar gas H2S digunakan sebagai parameter kawalan, manakala tekanan separa 3 bar gas H2S mewakili kebanyakan persekitaran masam di industri dan tekanan separa 15 bar gas H2S pula mewakili keadaan masam yang ekstrem, iaitu melebihi nilai had piawaian NACE iaitu 10 bar gas H2S. Hasil kajian menunjukkan bahawa kadar kakisan liang bagi keluli 316L meningkat 13 kali ganda dari 0.17 mm/tahun (0 bar gas H2S) kepada 2.44 mm/tahun (3 bar gas H2S) dan berkurang sebanyak 86.7% kepada 0.35 mm/tahun (15 bar gas H2S). Perihal sama berlaku pada keluli 2205 yang mana kadar kakisan liang turut meningkat daripada 0.06 mm/tahun (0 bar gas H2S) kepada 0.47 mm/tahun (3 bar gas H2S) dan berkurang kepada 0.35 mm/tahun (15 bar gas H2S) iaitu sebanyak 26%. Berdasarkan pemerhatian ini, kadar kakisan liang lebih tinggi daripada kadar kakisan seragam di persekitaran yang sama, menunjukkan bahawa berlakunya struktur liang di permukaan kedua-dua keluli berkenaan. Berdasarkan nisbah kadar kakisan liang dan kadar kakisan seragam, faktor penembusan liang tertinggi diperoleh keluli 316L adalah pada 3 bar gas H2S (3.30), diikuti 15 bar gas H2S (1.75) dan 0 bar gas H2S (1.07). Manakala faktor penembusan liang tertinggi bagi keluli 2205 juga pada 3 bar gas H2S (2.94), diikuti 15 bar gas H2S (2.34) dan 0 bar gas H2S (1.57). Morfologi permukaan keluli mengesahkan kakisan liang yang agresif berlaku pada tekanan separa 3 bar gas H2S kerana kehadiran ion sulfida. Walau bagaimanapun, kakisan liang berkurangan kerana kelarutan sulfida tepu dalam larutan ujian telah memberi kesan perencatan kakisan di permukaan keluli pada 15 bar gas H2S. Analisis XPS menunjukkan lapisan permukaan keluli yang diperkaya unsur Cr berlaku pada keluli 316L dan 2205 membentuk oksida logam Cr(OH)3, Cr2O3 dan CrO3. Pada 3 bar gas H2S, tiada lagi oksida logam diperkaya Cr berjaya dikesan tetapi lapisan diperkaya unsur Ni berlaku pada permukaan keluli 316L membentuk oksida logam Ni(OH)2, Ni2O3 dan NiS. Namun, oksida pelindung seperti MoO2, MoO3, Cr2O3 dan CrO3 masih lagi terbentuk pada keluli 2205, menunjukkan bahawa keluli 2205 mempunyai rintangan kakisan yang baik pada 3 bar gas H2S berbanding keluli 316L. Pada 15 bar H2S, lapisan pelindung diperkaya Mo masih terbentuk pada permukaan keluli 316L dan 2205 mewakili oksida logam MoS2, MoO2 dan MoO3. Berdasarkan keseluruhan hasil kajian, dapat disimpulkan bahawa keluli tahan karat dupleks 2205 menunjukkan rintangan kakisan yang lebih baik berbanding keluli tahan karat austenitik 316L di persekitaran masam untuk kegunaan dalam industri minyak dan gas asli.