بخشی از مقاله
چکیده :
خوردگی مخازن و تجهیزات و به ویژه خطوط لوله های انتقال گاز و نفت مدفون که تحت سامانه حفاظت کاتدی هستند همواره یکی از دغدغه های سازمانهای مربوطه - نفت و گاز - می باشد. این خوردگی ها معمولا زیر عایق های متصل به خطوط لوله که تحت سامانه حفاظت کاتدی هستند صورت می گیرد و دقیقا از جایی شروع می شودکه پوشش و عایق از خطوط بنا به هر دلیلی جدا شده . به این عمل جداشدگی - Disbond - می گویند.این تحقیق سعی دارد که در مرحله اول به شناسایی مناطق Disbond شده پرداخته وبه عوامل موثر و تاثیر گذار در این امر بپردازد و در مرحله دوم به راه حل ها ، پیشنهادها و جایگزین هایی جهت جلوگیری از به وجود آمدن این مسئله دارد .
واژه های کلیدی : خطوط لوله ،خوردگی ، حفاظت کاتدی،پوشش،Disbond
-1مقدمه:
امروزه یکی از معضلات جدی که صنایع نفت و گاز و به ویژه مدیریت خطوط لوله حامل انرژی و علی الخصوص واحدهای حفاظت از زنگ و کنترل خوردگی با آن روبرو هستند، بروز خوردگی در لوله های با پوشش های کاملاً جدا شده از سطح لوله می باشد.لوله های فولادی که با سیستم های حفاظتی آلی پوشش داده می شوند بایستی برای تنش های ناشی از حمل و نقل، عملیات کارگذاری و خاک تحمل لازم داشته باشند. در کلیه این مراحل امکان ایجاد نقص در ساختار پوشش می تواند به وجود آید.به منظور اطمینان از حفاظت کامل لوله از خورده شدن، حفاظت کاتدی به عنوان یک روش مکمل به همراه پوشش آلی بر روی لوله های فولادی اعمال می شود.
زمانی که حفاظت کاتدی بر روی یک لوله پوشش شده اجرا می گردد، می تواند به واسطه شرایط و واکنش هایی که ایجاد می کند، باعث جدا شدن پوشش از روی سطح لوله گردد. در تعاریف، به این پدیده، جدا شدن پوشش یا Disbond گفته می شود و به طور معمول از محل عیوب موجود در پوشش شروع و به صورت شعاعی در اطراف محل عیب گسترش می یابد. برای جلوگیری از خوردگی لوله های فولادی در این شرایط باید ابتدا علل آن مورد بررسی قرار گیرد تا با شناخت علمی و کامل ، موارد مربوط به هر نوع پوشش جداگانه مشخص و راهکارهای مناسب را به کار برد .در این مقاله سعی گردیده است باتوجه به علل جدایی پوشش لوله های فولادی و شناسایی انواع واکنشهای صورت پذیرفته ، اثرات و نتایج آن را در محیط های مختلف شیمیایی و شرایط مختلف اقلیمی به دست آوریم . در پایان ضمن بررسی روشهای مختلف جلوگیری از خوردگی و حفاظت کاتدی آن ، پیشنهادهایی را نیز جهت رفع مشکل فوق ارائه خواهیم داد .
-2 بررسی علل جدایی پوشش از سطح لوله های فولادی :
ph یک کمیت لگاریتمی که میزان اسیدی یا بازی بودن را مشخص می کند .علت اصلی جدایی پوشش از سطح لوله های فولادی افزایش PH الکترولیت موجود در فصل مشترک پوشش با لوله است که در اثر واکنش های زیر شکل می گیرد. میزان این افزایش PH در فصل مشترک پوشش با لوله و در قسمت های انتهایی محل جدا شده بسیار بالا بوده و به عواملی همچون سرعت واکنش های کاتدی، سرعت نفوذ کاتیون ها، شکل ناحیه جدا شده و واکنش های دیگر بستگی دارد.مشخصاً تمامی واکنش های ایجاد شده ، باعث افزایش PH و جمع شدن یون های هیدروکسید در زیر پوشش می شود. خوردگی در زیر پوشش های کاملاً جدا شده از روی سطح لوله های تحت حفاظت کاتدی، یک معضل جدی و به نوعی یک پدیده خطرناک و خسارت آور بحساب می آید.
مسئله فوق زمانی حاد می گردد که سامانه حفاظت کاتدی قادر به رساندن و عبور پتاسیل به زیر محدوده ای که جدایش پوشش از سطح لوله / لوله ها اتفاق افتاده نباشد . هنگامی که جدایش عایقی رخ می دهد، چگونگی پتانسیل لوله و خاک در روی سطح مشخص نمی گردد.اصولاً تا زمانی که کیفیت پوشش و عملکرد سامانه حفاظت کاتدی هر دو کامل و بدون عیب باشند، از عملکرد خوب حفاظت و صیانت خطوط از خورده شدن می توان اطمینان حاصل نمود. عدم پایداری مطلوبیت هر دو سیستم در کنار هم به علت پاره ای مشکلات ناشی از شرایط اقلیمی، کیفیت مواد، اجراء، نظارت و کنترل ضعیف یا نادیده گرفتن استاندارد و دستورالعمل ها و مشکلات ایجاد شده در حین بهره برداری و یا به علت طول عمر و قدمت خطوط می باشد. چنانچه پدیده جدا شدن پوشش در خطوطی که تحت سامانه حفاظت کاتدی قرار دارد به وجود آید، عدم رسیدن پتانسیل به منطقه ای که جدایش اتفاق افتاده می تواند مشکل ساز شود.
شدت خوردگی در چنین موارد می تواند به عواملی از قبیل، نوع پوشش، وسعت جداشدن پوشش، نوع الکترولیت و نفوذ آن به زیر پوشش، وضعیت کلی مقاومت اهمی پوشش، ضخامت لایه محافظ پوشش، ضخامت کلی پوشش، نوع لایه محافظ یا Top Coat و زمان بستگی داشته باشد.بارزترین مفهوم در قانون حفاظت از خورده شدن خطوط مدفون، وجود یک سامانه حفاظت کاتدی کارآمد به همراه یک پوشش مطلوب و عاری از عیب است. البته به معنای صد درصد، خوردگی هیچ وقت مهار شدنی نیست و حتی در خطوطی که هر دو عامل موردی نداشته باشند و از کارائی لازم هم برخوردار باشند، امکان بروز خوردگی منتفی نخواهد بود. البته خوردگی با وقوع Disbond شدن پوشش و مستعد شدن شرایط، تشکیل خواهد شد و هزینه های ناشی از خسارت می تواند حسب نوع پوشش و زمان، متفاوت باشد.
از معایب عمده Disbond شدن پوشش از روی سطح لوله، این است که در چنین حالتی، اندازه گیری و قرائت پتانسیل لوله به خاک در سطح زمین، قادر به نشان دادن مقدار واقعی پتانسیل کاتدی در زیر منطقه فوق نبوده که در نتیجه، الکترود مرجع سولفات مس - هافسل - در این حالت ملاک و معیار مناسبی برای تعیین تراز حفاظت کاتدی نمی تواند باشد. در نتیجه به دلیل نبود تراز حفاظت کاتدی که عامل آن به وجود آمدن پدیده مخرب و یا معضل Disbond در پوشش است، شاید باعث شود تا در ابتدا پرسنل واحدهای حفاظت از زنگ نسبت به عملکرد خوب سامانه حفاظت کاتدی و حفاظت مطلوب لوله ها دچار شک شوند که البته در این حالت ممکن است از بروز و تشکیل کانون های خوردگی در زیر مناطق یاد شده به خاطر عدم دسترسی به اطلاعات واقعی حفاظت کاتدی، غافل شوند.
وجود منفذ و عدم چسبندگی از معایب اصلی پوشش ها است، زیرا می تواند باعث قرار گرفتن سطحی از لوله با الکترولیت شود.به وجود آمدن منافذ و جدایش در پوشش ها می تواند از طروق و تحت شرایط مختلفی حاصل گردد. آلودگی های سطح ناشی از باقی ماندن محصولات خوردگی و محبوس شدن مکانی حلال های آب پذیر و علاقمند موجود در پایه برخی از پوشش ها، می تواند باعث به وجود آمدندیدهپ فیزیکی و شیمیایی اُسمز شود که به آن خاطر نیروی جذب کننده آب از طریق پوشش می تواند به سطح لوله هدایت شود.
