Geen gewoon RVS-je; Duplexstaal is een extreem corrosiebestendige staalsoort. Zeer geschikt dus voor het transport van nat aardgas. Enige nadeel: het laat zich nogal moeilijk lassen

Dinsdagavond 25 juni 1985 om kwart voor zeven 's avonds trok de trekbak Balder het duurste stukje gasleiding ooit gemaakt, vanaf de oostpunt van Ameland in een kabbelende Noordzee. De leiding kostte 40 miljoen gulden en hij was gemaakt van duplex-staal staalsoort die zeer corrosiebestendig is.

Het vond allemaal wat later plaats dan gepland was. Eerst was het wachten op hoog water. De sleepboot die de Balder moest assisteren had teveel diepgang. Planningsfoutje. Toen het eindelijk zover was bleek de ankerkabel te zijn verdraaid waaraan de Balder zich voort moest trekken. Enige therapie: ankerkabel kappen, restanten opvissenen van voren af beginnen.

Maar de kapitaalste tegenslag kreeg de samengestroomde pers niet te zien, noch te horen: het herstellen van een fabricagefout in de pijpleiding, waardoor de werkelijke planning geen negen uur, maar weken achter lag op schema. Ruim een maand voor de happening werd de NAM er onaangenaam door verrast. De 2600 meter lange pijpleiding van ruim 15 duizend gulden per meter werd onderworpen aan een routinetest: hij werd onder druk gezet. ''En toen scheurde de hele leiding van voor toter open'', klinkt het na zes jaar in het lascircuit. De NAM diende een schadeclaim van 20 miljoen gulden in bij haar eigen verzekeringsmaatschappij, laat H. Dukker, hoofd van alle offshore-programma's ten tijde van het Amelandproject, desgevraagd weten.

VERUIT DE GROOTSTE

De exploratie van het in 1971 ontdekte Amelander veld was niet zonder slag of stogaan. De bel had een geschatte capaciteit van 50 miljard kubieke meter en was daarmee veruit de grootste onder de categorie 'kleine velden'. Milieubewegingen keerden zich echter fel tegen winning, want de bron lag midden in beschermd natuurgebied. Onder druk van hun acties moest de NAM speciale maatregelen treffen.

Het gevolg was dat het natgas dat op Ameland vanuit het carboon met een druk van 500 bar in de twintigste eeuw belandde, niet meteen worden ontdaan van ongewenste bestanddelen. Het verse gas moest van enkele horizonvriendelijke, verlaagde en zandkle installaties in de duinen eerst naar het produktieplatform bij de tweede centrale winningsplaats worden vervoerd. Pas daar, op twee kilometer uit de eilandkust, werd de rest verwijderd.

Nat gastransport is een heikele aangelegenheid. Water en meegeproduceerde gassen vormen bij hoge drukken een bijtend mengsel.

De problemen beginnen al in de tubing (de verticale opvoerpijp). Vanaf 3000 meter diepte zakt de druk van het omhooggestuwde gas van 500 naar 450 atmosfeer. Tijdens die lift condenseert het water, CO CORPS INFERIEUR KAN NIET KLEINER DAN 5 lost erin op, en het ontstane koolzuur reageert met staal. Resultaat: corrosie.

De NAM trok voor het Amelandproject daarom een speciaal staaltje uit de kast: duplex roestvast staal.

K. Groenewoud, gepensioneerd NAM-medewerker, stond aan de wieg van deze toepassing. Als metaal- en corrosiedeskundige besteedde hij bijna zijn hele carriere aan het tegengaan van corrosie. Bij de meest gebruikte types, de koolstofstalen, is geen loopbaan tegen bestand.

''We hebben in horizontale gasleidingen wel 6 millimeter corrosie per jaar gezien'', vertelt Groenewoud. ''Je bent dus in een mum van tijd door leidingen van 16 millimeter heen. In de verticale opvoerpijp is dat niet zo gevaarlijk, daar worden calamiteiten opgevangen in een stalen mantel die daar weer omheen zit. De meetapparatuur detecteert een lek meteen. Maar als er een gat in een ingegraven, horizontale flowleikomt, kan ie als een zweepstaart uit de grond tevoorschijn komen.''

PITTING

Groenewoud vond de acceptabele oplossing in de familie van de roestvaste stalen. Geen gewoon RVS-je, want dat wordt aangevreten door pitting. Corrosie-ingenieurs huiveren daar van. Maar om dat uit te kunnen leggen moeten we eerst iets over roestvast staal weten. Een ijzerlegering heet roestvast wanneer er meer dan 12 procent chroom in zit. Het metaalmengsel is dan roestvast en niet roestvrij. Chroom oxydeert zelfsler dan ijzer, maar daarin zit 'm juist de bescherming: de chroomoxydehuid op RVS is zeer bestendig. Zuurstof dringt niet door deze 'roestlaag' heen en verdere oxydatie stopt. Bouten en moeren van roestvast staal roesten nooit vast.

''Chroomoxyde is bijna net zo edel als goud'', begint een andere metaalkundige, K. Bekkers van Smitweld in Nijmegen, de corrosiesores van de gas- en olieindustrie uit te leggen. De oxydehuid op RVS beschermt wel tegen koolzuur, maar (chloride) of schurend zand beschadigen de laag - bij olie- en gaswinning heeft men er altijd mee te maken. Er ontstaan peervormige putjes en RVS verandert in een Brosreep.

Bekkers: ''Het zijn gloeilampvormige holtes met de schroefdraad richting oppervlak. Het mechanisme werkt als een batterijtje: het chroomoxyde gedraagt zich als een grote plus met daaronder actief chroom als minpool. Door gebrek aan zuurstof wordt onvoldoende oxydehuid gevormd. Gewoon roestvast staal lost dan snel op en de gaatjes duiken links en rechts onder de oxydehuid weg.''

De firma Creusot Loire in Duinkerken vond de oplossing al begin jaren dertig toen het een RVS maakte dat ook chloride-bestendig was: de voorloper van duplex-stalen. Het materiaal was echter onhandelbaar.

Lassen ging niet en daarmee is staal zo goed als onbruikbaar. Sandvik paste het kort na de eerste wereldoorlog alleen toe in dunwandige pijpen. In de jaren zeventig vroeg Groenewoud (NAM) aan Mannesman endvik dit duplexstaal ook in grotere diameters te produceren.

Duplex dankt zijn bijzondere eigenschappen aan de microstructuur. Kleine eilandjes zogenaamd austenitisch staal liggen in een matrix van ferriet. Bij 1050 graden Celsius zijn deze fases in evenwicht. Door snel afkoelen wordt de half-om-half-structuur gehandhaafd. (Bij andere temperaturen kan het fase-evenwicht van het metaalme juist zeer breekbaar zijn.) In de vakwereld is duplex 1.4462 het best bekend. Het bevat 22 procent chroom, 5 procent nikkel, 3 procent molybdeen en 0.15 procent stikstof. Onder andere Mannesman, Sandvik en Krupp Sudwestfalen brengen het respectievelijk als AF 22, SAF 2205, en FALC 223 op de markt.

Bewerkingen zoals lassen waren nog steeds zeer kritisch. Bij verwarming gaan met de microstructuur ook de bijzondere eigenschappen verloren. Dunwandige pijpen waren nog wel te verbinden, maar voor dikkere wanden bestond jarenlang geen bruikbaar lastoevoegmateriaal.

Toen ers eind zeventiger jaren een hogedrukvat van 16 millimeter dik moest lassen probeerde hij de (duplex) 1.4462-samenstelling. ''Aan dichtmaken kwamen we niet eens toe'', herinnert hij zich. ''Het scheurde al tijdens het lassen.'' Maar later vond zijn ploeg de oplossing en Smitweld kwam als eerste met een laselektrode voor duplex: de Arosta 4462.

Ook de NAM was op Ameland bij het lassen van de 15 millimeter dikke duplex pijpwanden zeer omzichtig te werk gegaan. Voor de rondnaden - om djpen aan elkaar te lassen - werd de duurste methode gebruikt: Dimetrix.

Leverancier Uddeholm (inmiddels opgekocht door Avesta) had de lengtenaden gelast - zo maak je van platen pijpen. Daarna werden de hele pijpen door een oven van 1050 graden Celsius getrokken en meteen razendsnel afgeschrikt met water. Het fabricageproces wordt als het ware herhaald, een procedure die als afdoende bekend staat.

Maar toen de NAM de 2600 meter gelaste pijpleiding afperste, kwam het water dus naar buiten.'Absoluut een miezerig straaltje'', nuanceert J.H. Dukker, ''het ging om haarscheurtjes.'' In de laswereld doet men er nog steeds smakelijk geheimzinnig over. De hele betonnen mantel moest worden afgebikt, de pijp opnieuw gelast en weer ingepakt.

Bij pijpenproducent Uddeholm had indertijd iemand de lasnaden als 'slordig' beoordeeld en had zonder verder iemand te waarschuwen plaatselijk de lassen bijgewerkt. Dukker: ''Cosmetisch behandeld.''

Bij het wegwerken het schoonheidsfoutje was in ieder geval genoeg warmte vrijgekomen om de duplexstructuur te verstoren. En zo het staal te laten scheuren.

Foto: 2600 meter duplexstalen pijp voor nat aardgas op het strand van Ameland, vlak voor die door zee wordt getrokken.