بخشی از مقاله
خوردگي در صنايع نفت و پتروشيمي
خوردگي هميشه قسمتي اجتناب ناپذير در تصفيه نفت و عمليات پتروشيمي بوده است. هر چند قسمت عمده اي از اين مشكلات به عوامل ديگري نسبت داده مي شوند كه يك تعداد بيشماري از آنها به جنبه هاي مختلف خوردگي بستگي دارد. در واقع مشكلات خوردگي هزينه هاي عملياتي و نگهداري نفت را بالا مي برد. وقفه هاي برنامه ريزي شده به منظور تعمير خرابي هاي خوردگي موجود در لوله كشي و تجهيزات مي تواند هزنيه هاي بالايي را به همراه داشته باشد. و هر عملي كه بتواند ايمني روند كار را بالا ببرد بسيار مفيد واقع خواهد شد. نسبت بالاي مشكلات خوردگي به اين وقفه ها بستگي دارد. هنگاميكه دستگاهها به منظور نظارت و تعمير در فضاي آزاد باز مي‌شود به سطح فلزي آن در هوا و رطوبت دچار خوردگي مي‌شود. اين مسئله باعث وجود حفره و شكستگي در سطح آن مي‌شود مگر اينكه از بروز چنين مسائلي جلوگيري كنيم. هنگاميكه قطعات دستگاه در طي اين وقفه ها شكسته مي شوند، سطح آن با فرورفتگي آب دچار خوردگي مي شود.
در بيشتر مواقع، تصفيه نفت و عمليات پتروشيمي با سوختن جريانات هيدروكربن، گازهاي قابل اشتعال و بسيار سمي، اسيدهاي بسيار قوي كه اغلب در فشار و دماي بالا هستند؛ همراه مي باشد. با وجود فلزات و آلياژهاي بسيار زياد، تنها تعداد بسيار كمي از آنها مي توانند در ساختمان دستگاه و لوله كشي آن بكار روند. اين فلزات شامل فولادهاي كربني، چدنهاي ريخته گري - فولادهاي كم آلياژ- فولادهاي زنگ نزن،آلومينيوم، مس، نيكل، تيتانيوم و آلياژهايشان مي باشد. اين مواد بايد در روند آماده سازي تصفيه و عمليات پتروشيمي مورد بررسي و انتخاب و استعمال قرار بگيرند. بعلاوه، اطلاعات خاص در خصوص خواص مكانيكي، ترك‌هاي خوردگي، كنترل خوردگي فراهم خواهد شد.
«انتخاب مواد»
انتخاب مواد در اين ساختار نقش مهمي را در زمينه هاي اقتصادي و اعتبار و تضمين بخش هاي تصفيه و عمليات پتروشيمي ايفا مي كند. به همين دليل، انتخاب مواد بايد بسيار دقيق صورت گيرد. يك ماده بايد چندين مورد اخطاري را قبل از مردود شدن در انتخاب فراهم آورد. از بكار بردن موادي كه خود به خود شكسته شوند يا موادي كه تحت خوردگي SCC قرار مي‌گيرند مي بايست اجتناب شود. همچنين موادي كه دچارخوردگي يكپارچه مي شوند با موادي كه دچار خوردگي حفره‌اي مي شوند. تأثير محيط در خواص مكانيكي يك ماده مي تواند مهم واقع شود. شرايط موجود مي‌تواند يك فلز مفتول شدني را به يك فلز شكننده كه در اثر گرما از بين مي‌رود تبديل كند.
يك ماده نبايد تنها براي شرايط عادي مناسب باشد. بلكه بايد در شرايط ناپايدار و در مواجهه با شروع كار، قطع كار و شرايط اضطراري مفيد واقع شود. اغلب در مواجهه با چنين شرايطي است كه زوال و خرابي روبرو مي‌شويم.
از نگراني هاي موجود، رويارويي و چگونگي عملكرد دستگاهها در مقابل احتراق مي باشد. مواجهه غيرقابل انتظار در مقابل دماهاي بسيار بالا مي تواند باعث وجود ويژگي هاي مكانيكي شود كه مي تواند مسائل زيانبخش را به همراه داشته باشد. هرچند تمام موارد احتياطي و ايمني مي تواند احتراق را به حداقل برساند، مهندسين مسئول انتخاب موادي مي باشند كه بتوانند در مواجهه با احتراق به درستي عمل نمايند. اين مورد كاربرد فلزاتي را كه نقطه ذوب پاييني دارند يا ممكن است بر اثر احتراق از بين بروند را محدود مي‌كند. در خصوص لوله
كشي و مجهزسازي پالايشگاهها مجبور به استفاده از جريانات هيدروكربن مي باشيم، از سوي ديگر نياز به مقاومت در برابر احتراق در آب سرد و سيستم هوايي در آنجا درنظر گرفته نشده است، هرچند عمليات پتروشيمي ممكن است شامل برخي از مراحل باشند كه اصلاً خطرات و اشتعال زا نمي‌باشد ولي بايد تمام تجهيزات در مقابل احتراق مقاوم باشند. فقدان قوانين مقاومت در برابر احتراق استفاده از تركيبات پلاستيكي را رد مي كند با اين حال كه اين مواد در مقابل خوردگي بسيار مقاوم مي باشند. بعلاوه تركيبات پلاستيكي ممكن است در حين وقفه ها خراب شوند: اين ماده به منظور تركيبات آزاد باقيمانده هيدروكربن و بخار قبل از عمليات نگهداري و بررسي مورد نياز واقع مي شود. آخرين مرحله در انتخاب مواد يك مرور تكنيكهاي كنترل خوردگي كه انتخاب شده، مي باشد. يك تضمين كلي كه يك دستگاه براي ايجاد اعتبار فراهم مي كند، بايد وجود داشته باشد. اين شرايط شامل شروع كار، وقفه در انجام كار، حالت تعليق و حالت اضطراري در كار مي باشد.
«مواد اصلي»
معيار انتخاب مواد براي يك تعداد از تركيبات آهني و آلياژهاي غيرآهني در تصفيه نفت و كاربردهاي پتروشيمي مورد استفاده واقع مي شود.
فولادهاي كربني و كم آلياژ:
فولادهاي كربني دست كم در 80 درصد از تركيبات مصرفي در تصفيه ها و تجهيزات پتروشيمي، مورد استفاده واقع مي شود، زيرا كه بسيار كم هزينه، قابل دسترس و قابل ساخت مي باشد. اگر شرايط تغيير كند بعنوان مثال روند دمايي مي‌تواند كاهش يابد، جريانات هيدروكربن خاموش شده اند. تزريق مواد اضافي به منظور كم كردن مشكلات خوردگي با فولادهاي كربني بكار مي روند. در تصفيه‌ها، برج‌هاي جزء به جزء استوانه جداكننده، لايه هاي مبادله گرما، مخازن انباري و لوله كشي ها بكار مي رود. تمام ساختارها از فولاد كربني، ساخته شده اند. فولادهاي كربن- موليبدن مثلاً C-0.5MO مي‌تواند در برخي كاربردها مثلاً در دماي بين 425 و 540 درجه سانتيگراد جايگزين فولادهاي كربني باشند. و اين مسئله به دليل اينكه فلز C-0.5MO داراي مقاومت بهتري نسبت به فولاد كربني در دماي بالا است، اتفاق مي افتد. اين مورد در مخازن راكتوري، استوانه هاي جداكننده و لوله كشي در مراحل شامل
هيدروژن در دماي بالاي 260 درجه سانتيگراد استفاده مي شود. اخيراً، سؤالاتي راجع به تأثير طولاني مدت هيدروژن در معرض فلز C-0.5MO مطرح مي شود. در نتيجه فولادهاي كم آلياژ، در مراحل ساخت ترجيح داده مي شوند.
فولادهاي كم آلياژ براي صنايع نفتي فولادهاي MO-Cr دار حاوي كمتر از 10 درصد Cr مي‌باشد. اين فلزات داراي مقاومت خوبي نسبت به انواع خوردگي در دماي بالا و حمله هيدروژنها مي باشد. به منظور بالا بردن مقاومت در برابر شكستگي، فلزاتي با آلياژ كم مورد استفاده واقع مي شوند. در مخازن راكتور تصفيه كه در فشار و دماي بالا عمل مي كند، فلز 2.25Cr MO مورد استفاده واقع مي‌شود. به منظور بالا بردن مقاومت در برابر خوردگي، اغلب با فولادهاي ضدزنگ پوشيده مي شوند. يكي ديگر از كاربردهاي فولادهاي كم آلياژ در تونل ها كوره، پوسته‌هاي مبادله گرما، لوله كشي و استوانه جداكننده مي باشد.
فولادهاي ضدزنگ در عمليات پتروشيمي بكار مي روند و دليل انتخاب آنها خاصيت طبيعي خوردگي كاتاليزورها و حلال هايي است كه اغلب مورد استفاده واقع مي شوند. در پالايشگاه، فلزات ضد زنگ كاربرد محدودي دارند، اين فلزات حاوي خوردگي سولفيدك در دماي بالا و ديگر انواع خطرات احتمالي در دماي بالا مي باشد. بيشتر فلزات ضد زنگ در حضور كلريدها حفر مي شوند. فلزات ضد زنگ و سخت مثل نوع(s41000) 410 مي‌باشند بايد بعد از ذوب شدن گرم نگه داشته شوند. اين كار براي جلوگيري از شكستگي در اثر فشار هيدروژن و درنتيجه فشار سولفيد هيدروژن در محيط انجام مي گيرد.
كاربرد معمولي آن در تركيبات پمپي، سريع كننده ها، تميز كرردن سوپاپ، پره‌هاي توربين و سوپاپ كوره و ديگرتركيبات كوره اي در برج هاي تفكيك كننده مي باشد. وجود تنوع كربن پايين در نوع 410 فلز باعث مي شود كه در لوله كشي از آن استفاده شود. اغلب در تركيبات آهن دار مثل نوع 405 در فشارهاي هيدروژني استفاده مي شوند و بهتر است از نوع 410 در لوله كشي استفاده شود. فولاد ضدزنگ استنيت مثل نوع 304 يا 316 بسيار مقاوم هستند اما در معرض كلريدها قرار مي گيرند. اين مورد در لوله كشي و تركيبات كوره‌اي در برج‌هاي تفكيك كننده بكار مي روند كه شامل: لوله كشي، لوله‌هاي مبادله گرما، پوشش راكتوري لوله‌ها؛ تركيبات متنوع در كمپرسور، توربين ها، پمپ ها، سوپاپ ها مي باشند.
چدن ريخته گري:
چدن ريخته گري به علت استحكام پايين و تردبودن معمولاً در مخازن تحت فشار براي نگهداري هيدروكربن قابل اشتعال بكار نمي رود. نكته مهم در آن، پمپ و تركيبات سوپاپي، دفع كننده‌ها، جريانات سريع و ثابت كننده ها كه باعث سختي آهن و پايين آوردن سرعت خوردگي مي باشد. چدن ريخته گري با سيليكون بالا(14% Si) مقاوم در برابر خوردگي مي باشد زيرا وجود يك لايه از اكسيد سيليكون مانع بروز آن مي شود. حفاري هاي معمولي و عمليات پتروشيمي شامل سوپاپ و تركيبات پمپ مي باشند. چدن ريخته‌گري نيكل بالا (36%-13% Ni و 6%> Cr)داراي مقاومت خوردگي و مقاومت به دماي بالاي عالي مي‌باشد زيرا علت آن وجود محتويات آلياژي مي باشد. استفاده هاي معمولي آن در تركيبات سوپاپي. پمپي، عايق‌هاي تعديل و فشرده كننده‌ها مي باشد.
مس و آلياژ هاي آلومينيم:
كاربرد مس و آلياژ آلومينيم بدليل استحكام كم آن در دماي پايين 0C260 محدود شده است تيپهاي آلياژ مس (44300 C) بطور گسترده اي در سردكننده هاي بسيار قوي در حفر استفاده مي شوند. در اين شرايط تراكم سولفيد هيدروژن و آمونياك موجود مي باشد. ممكن است خوردگي حفره‌اي و يا SCC صورت پذيرد. كه پيشنهاد مي شود در اين صورت از فولادهاي كربني به همراه (44300 C) در مبدلهاي حرارتي استفاده شود. معلوم شده لوله‌هاي آلومينيم در مقابل خوردگي سولفيد آبي بسيار مقاوم است. خوردگي در لوله‌كشي و سوخت هميشه يك مشكل جدي بوده است و به جز اين كاربرد محدود در بسياري از پالايشگاه ها از لوله هاي آلومينيم استفاده مي شود. آلومينيم در برج هاي خلاء نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. آلومينيم در برابر خوردگي اسيد نفتنيك نيز مقاوم مي باشد.
آلومينيم در پوشش هاي آلومينايزينگ نيز مورد استفاده واقع مي شود و از فولادهاي كم آلياژ در مقابل خوردگي سولفيدي در دماي بالا محافظت مي كند.
آلياژهاي نيكل:
آلياژهاي نيكل در برابر اسيدهاي سولفوريك و اسيد هيدروكلريك، اسيد هيدروفلدريك و حلال هاي بسيار قوي مقاوم مي باشد. وجود اين اسيدها در حفاري موجب ايجاد خوردگي و مشكل جدي مي شده است.
در صورتيكه مقدار نيكل به 30 درصد افزايش يابد، آلياژها بسيار سخت مي‌شوند.و مقاوم به خوردگي كلرايدي وSCC مي گردد. نيكل همچنين به بسياري از آلياژها شكل مي دهد اما آلياژ نيكل در مجاورت گازهاي محتوي سولفور در دماهاي بسيار بالا آسيب مي‌بيند. آلياژ نوع 400 (4400No) در تجهيزات فلزي براي جلوگيري از خوردگي مورد استفاده واقع مي شود. به همين دليل لوله هايي با اين نوع آلياژ در مواردي كه ممكن است شكننده باشند بكار مي رود. آلياژ نوع (4400No) 400 همچنين به منظور مقابله با خوردگي اسيد هيدروفلوريك مورد استفاده واقع مي شود. آلياژ منحني شده نيكل حاوي آلياژ نوع(6625No) 625 و 825 مي باشد كه در پايين آوردن خوردگي اسيد فنرنينويك در رأس توده مشتعل بكار مي‌رود.
آلياژ(10665N) B-2 در استفاده از اسيد هيدروكلريك در غلظت و دماي بالا مورد استفاده واقع مي‌شود. اما وجود نمكهاي اسيد، باعث آسيب به آن مي شود. آلياژ نوع (10665N) B-2 و (10002N) C-4 و آلياژ C-278 (10276N) در برابر اسيد سولفوريك C دماي 0C95 مقاوم مي باشد. هرچند اين آلياژها در مصارف خاص براي مقابله با خوردگي استفاده مي‌شوند.
