ضد خوردگی خط لوله به اقداماتی برای کاهش سرعت یا جلوگیری از فرسایش و تخریب خطوط لوله توسط اثرات شیمیایی و الکتروشیمیایی محیط داخلی و خارجی یا فعالیت های متابولیکی میکروارگانیسم ها اشاره دارد. عملکرد ضد خوردگی خطوط لوله جلوگیری از ایجاد خوردگی در واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی در خطوط لوله است.
دو روش اصلی ضد خوردگی وجود دارد که معمولاً برای لوله های فولادی نفت استفاده می شود: پوشش ضد خوردگی و حفاظت الکتریکی.
1. پوشش ضد خوردگی
استفاده از رنگ به طور یکنواخت و متراکم بر روی سطح لوله های فلزی زنگ زده برای جداسازی آنها از محیط های خورنده مختلف یکی از اساسی ترین روش های ضد خوردگی خط لوله است. از دهه 1970، اجرای خطوط لوله در محیط های خشن مانند مناطق قطبی و اقیانوس ها، و همچنین گرمایش و حمل و نقل فرآورده های نفتی که دمای خطوط لوله را افزایش می دهد، الزامات بیشتری را برای عملکرد پوشش مطرح کرده است. بنابراین، پوشش های ضد خوردگی خطوط لوله به طور فزاینده ای از مواد کامپوزیتی یا سازه های کامپوزیتی استفاده می کنند.
نکاتی که در هنگام پوشش و ضد خوردگی خطوط لوله باید به آنها توجه کرد:
هنگام پوشش دادن لایه ضد خوردگی پوشش فولادی، باید به عوامل محیطی مانند دما و رطوبت در محل پوشش توجه شود که به طور مستقیم بر اثر پوشش تأثیر می گذارد. هنگامی که پوشش فولادی با پوشش ضد خوردگی در داخل خانه پوشانده می شود، دما باید در 20-25 درجه سانتیگراد کنترل شود. رطوبت نسبی بسته به جنس بدنه متفاوت است، معمولاً حدود 65٪.
در طول ساخت و ساز در فضای باز، نباید باد، ماسه یا نم نم باران وجود داشته باشد. دما نباید کمتر از 5 درجه سانتیگراد باشد و رطوبت نسبی نیز نباید بیشتر از 85 درصد باشد. دمای خشک شدن و پخت انواع پوشش های ضد خوردگی مورد استفاده در پوشش فولادی بسیار متفاوت است. به طور کلی، پوشش های رزین اپوکسی در دمای زیر 10 درجه سانتیگراد بسیار کند عمل می کنند و برای ساخت و ساز در زمستان مناسب نیستند.
انواع مواد پوشش لوله و شرایط استفاده:
پوشش ضد خوردگی دیواره داخلی:
لایه نازکی که روی دیواره داخلی لوله پوشانده شده است تا از خوردگی داخل لوله جلوگیری کند، مقاومت اصطکاک را کاهش دهد و خروجی را افزایش دهد. پوشش‌های رایج شامل رزین اپوکسی با آمین پخت و رزین اپوکسی پلی آمید با ضخامت پوشش 0.038 تا 0.2 میلی‌متر است. برای اطمینان از اتصال محکم پوشش به دیواره لوله، دیواره داخلی لوله باید سطحی شود. از دهه 1970 تمایل به استفاده از مواد مشابه برای پوشش دیوارهای داخلی و خارجی لوله ها وجود داشت تا پوشش دیواره های داخلی و خارجی لوله به طور همزمان انجام شود.
پوشش ضد خوردگی و عایق حرارتی:
به منظور کاهش اتلاف حرارت خط لوله به خاک در خطوط لوله حرارتی با قطر متوسط و کوچک که نفت خام یا نفت کوره را حمل می کنند، یک لایه مرکب از عایق و ضد خوردگی اضافه می شود. به خارج از خط لوله. مواد عایق معمولاً مورد استفاده فوم پلی اورتان سفت و سخت با دمای مناسب 185- تا 95 درجه سانتیگراد است. این ماده دارای بافت نرمی است. به منظور افزایش استحکام آن، یک لایه پلی اتیلن با چگالی بالا در خارج از لایه عایق اعمال می شود تا یک ساختار مواد مرکب ایجاد کند تا از نفوذ آب های زیرزمینی به لایه عایق جلوگیری شود.
حفاظت الکتریکی
حفاظت الکتریکی به روشی برای تغییر پتانسیل الکترود فلز نسبت به محیط اطراف برای محافظت از فلز در برابر خوردگی اشاره دارد. حفاظت الکتریکی خطوط لوله از راه دور فقط به روش های حفاظت کاتدی و جلوگیری از خوردگی الکتریکی اشاره دارد.
حفاظت کاتد
روشی برای جلوگیری از خوردگی فلز با پلاریزه کردن فلز محافظت شده به کاتد. این روش برای بیش از 150 سال برای ضد خوردگی کشتی استفاده شده است. این برای اولین بار در خطوط لوله در سال 1928 استفاده شد. این اصل را اعمال کرد که کاتد در یک باتری خوردگی فلز خورده نمی شود، اما آند به فناوری ضد خوردگی فلز خورده می شود. با استفاده از جریان خارجی برای وادار کردن تمام پلاریزاسیون کاتدی سطح فلز محافظت شده در الکترولیت، خوردگی رخ نخواهد داد.
دو شاخص برای تعیین اینکه آیا خط لوله به حفاظت کاتدی دست یافته است وجود دارد. یکی حداقل پتانسیل حفاظتی است که پتانسیل زمانی است که فلز به صورت کاتدی در الکترولیت پلاریزه شده و فرآیند خوردگی متوقف شود. مقدار آن به عوامل محیطی و عوامل دیگر مربوط می شود و مقدار رایج مورد استفاده 850- میلی ولت است (نسبت به اندازه گیری الکترود مرجع سولفات مس- مس، همان زیر). مورد دوم حداکثر پتانسیل حفاظتی است که بالاترین مقدار پتانسیلی است که سطح فلز محافظت شده مجاز است به آن برسد.
هنگامی که پلاریزاسیون کاتدی بیش از حد قوی باشد، گاز هیدروژن بین سطح لوله و پوشش رسوب می کند و باعث لایه برداری کاتدی پوشش می شود. بنابراین پتانسیل نقطه تلاقی باید در محدوده مجاز کنترل شود تا از آسیب دیدن پوشش جلوگیری شود. این مقدار مربوط به خواص پوشش است، معمولا بین 1.20- و 2.0- ولت. دو راه برای دستیابی به حفاظت کاتدی خطوط لوله زیرزمینی وجود دارد: روش جریان تحت تاثیر و روش آند قربانی.
روش تحت تاثیر جریان
روش جریان تحت تاثیر از یک منبع تغذیه DC استفاده می کند که الکترود منفی به خط لوله محافظت شده و الکترود مثبت به بستر زمین آند متصل است. پس از اتصال مدار، لوله به صورت کاتدی پلاریزه می شود. هنگامی که پتانسیل خط لوله به زمین به حداقل پتانسیل حفاظتی برسد، حفاظت کاتدی کامل حاصل می شود. سیم کشی در شکل 3 نشان داده شده است. می توان از منابع تغذیه DC معمولی استفاده کرد، به ویژه یکسو کننده ها.
خروجی DC به طور کلی زیر 60 ولت و 30 آمپر است. منابع تغذیه DC جدید شامل ژنراتورهای ترموالکتریک، سلول های خورشیدی و غیره است که بیشتر در مناطقی که برق ندارند استفاده می شود. بستر زمین آند رسانایی است که به قطب مثبت منبع تغذیه DC متصل می شود و تماس الکتریکی خوبی با زمین برقرار می کند یا به آن دستگاه زمین آند می گویند. مواد متداول مورد استفاده شامل فولاد کربنی، فرو سیلیسیم بالا، گرافیت، اکسید آهن مغناطیسی و غیره است. بستر زمین آند در مکانی قرار می گیرد که مقاومت خاک پایین باشد، جریان محافظ به راحتی توزیع شود و با زیرزمین مجاور تداخل نداشته باشد.
سازه های. آند مربوط به موقعیت مدفون خط لوله است و دو نوع وجود دارد: آند کم عمق مدفون در مسافت طولانی و آند عمیق. به منظور اندازه گیری پارامترهای حفاظت کاتدی و شناسایی اثر حفاظت کاتدی خطوط لوله، نقاط تشخیص و برگه های بازرسی باید در طول خط لوله تنظیم شود.
ابزار تشخیص پشتیبان شامل ولت متر، آمپرمتر، الکترود سولفات مس و غیره است. از دهه 1970، سیستم های تله متری پارامتر حفاظت کاتدی همراه با بازرسی های هوایی خط لوله، مجهز به رایانه های الکترونیکی برای پردازش داده های اندازه گیری شده استفاده شده است. فاصله حفاظتی یک ایستگاه حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر عموماً می تواند به ده ها کیلومتر برسد و این روش اغلب برای حفاظت کاتدی خطوط لوله در فواصل طولانی استفاده می شود.
روش آند قربانی
روش آند قربانی از فلزی با پتانسیل منفی بیشتر از الکترود فلزی محافظت شده برای اتصال به فلز محافظت شده استفاده می کند و این دو یک باتری اولیه را در الکترولیت تشکیل می دهند. فلزات با پتانسیل نسبتاً منفی (مانند منیزیم، روی، آلومینیوم و آلیاژهای آنها) به آند تبدیل شده و به تدریج در جریان خروجی از بین می روند. فلز خط لوله محافظت شده برای جلوگیری از خوردگی به کاتد تبدیل می شود، بنابراین فلزات با پتانسیل نسبتا منفی را قربانی می نامند.
آند خطوط لوله زیرزمینی توسط آندهای قربانی محافظت می شود. عوامل تعیین کننده جریان تولید شده توسط آندها، تعداد آندها و طول حفاظت هستند. پس از تعیین نوع آند، عواملی که بر پارامترهای فوق تأثیر می گذارند، مقاومت به زمین آند و مقاومت نشتی بین قسمت لوله محافظ آند است. اولی به مقاومت خاک بستگی دارد و دومی به مقاومت پوشش لوله و کیفیت ساخت پوشش بستگی دارد.
طول عمر آند قربانی به وزن آن بستگی دارد و بسته به نیاز می توان از چندین سال تا چند دهه استفاده کرد. آندهای فداکاری دارای مزایای سرمایه گذاری کم، مدیریت ساده، عدم نیاز به منبع تغذیه خارجی و تاثیر خوب در جلوگیری از تداخل و خوردگی هستند، بنابراین در ضد خوردگی خطوط لوله فلزی زیرزمینی کاربرد فراوانی دارند.
روش جلوگیری از خوردگی الکتریکی
اولین مورد، اتخاذ تدابیری در مورد تأسیسات مربوط به منابع جریان سرگردان برای کاهش جریان نشتی به حداقل است. دوم تلاش برای جلوگیری از نواحی جریان سرگردان هنگام گذاشتن خطوط لوله، یا بهبود کیفیت لایه های عایق و ضد خوردگی بخش های لوله مختل، با استفاده از محافظ، نصب فلنج های عایق و سایر اقدامات. سوم، ایجاد حفاظت زهکشی برای خطوط لوله تداخلی، یعنی تخلیه جریان سرگردان از خط لوله تداخلی به شبکه برقی که جریان نشتی ایجاد می کند، تا از خوردگی خطوط لوله توسط جریان سرگردان حذف شود.
سخن آخر :
با توجه به دامنه کاربرد و عملکرد متفاوت تجهیزات زهکشی، می توان آن را به سه نوع زهکشی مستقیم، زهکشی قطبی و زهکشی اجباری تقسیم کرد. بسیاری از کشورها مقررات فنی را برای حفاظت از ولتاژ تداخل متناوب تنظیم کرده اند که عمدتاً از دو روش استفاده می کنند: فاصله ایمنی و نشت خط لوله برای محافظت از خطوط لوله در برابر آسیب.
اقدامات متقابل ضد خوردگی برای لوله های پوشش فولادی نفت در برنامه های واقعی پروژه:
1. ابتدا اطمینان حاصل کنید که کیفیت آب با استانداردها مطابقت دارد و کیفیت آب را به شدت کنترل و مدیریت کنید. اجرای تمیز کردن و تزریق جداگانه، تقویت کار تمیز کردن خطوط لوله اصلی آب، اطمینان از مطابقت کیفیت آب در ایستگاه و پایین چاه با استانداردها و کاهش ورود منابع خوردگی به فضای حلقوی.
2. برای چاه های تزریق آب که به تازگی وارد تولید شده اند، از مایع محافظ حلقوی عمدتاً برای استریل کردن استفاده کنید و یک سیستم برای اضافه کردن منظم آن تشکیل دهید.
3. با توجه به اثر تسریع خراش های مکانیکی بر خوردگی پوسته روغن، توصیه می شود برای جلوگیری از خراشیدگی لوله روغن، یک حلقه لاستیکی به کوپلینگ لوله نفت و یا یک متمرکز کننده به انحراف شدید چاه اضافه شود. پوشش و در طول فرآیند تزریق آب. یک طرف با پوشش تماس می گیرد.
4. با توجه به خوردگی شدید باکتریایی در زیر مقیاس و رشد آهسته و از بین رفتن SRB در دماهای بالا، آب با دمای بالا یا بخار آب 100 درجه سانتیگراد را می توان به طور منظم به حلق تزریق کرد تا SRB زیر مقیاس را از بین ببرد.
5. قبل از اینکه خوردگی در پوشش چاه تزریق آب به طور موثر کنترل شود، استفاده از محافظ کاتدی و پوشش پوشش داده شده توصیه نمی شود.
مقاله های پیشنهادی: