چهارشنبه, ۱۸ تیر , ۱۳۹۹ 18 ذو القعدة 1441 Wednesday, 8 July , 2020 ساعت ×

پوشش اپوکسی اتصال ذوبی در خطوط لوله نفت و گاز

شناسه : 4559 ۲۴ شهریور ۱۳۹۶ - ۲۲:۰۸

پوشش داخلی اپوکسی اتصال ذوبی یکی از مهم‌ترین پوشش‌های استفاده شده در خط لوله گاز ترش و شیرین است.

پ
پ

پوشش FBE از سال ۱۹۶۰ میلادی جهت حفاظت لوله از خوردگی معرفی شد. اولین کاربرد این پوشش در خطوط لوله در سال ۱۹۶۷ میلادی و در نیومکزیکو صورت گرفت. از ابتدای دهه پایانی قرن بیستم تاکنون استفاده از این پوشش شتاب فزاینده‌ای یافته است. امروزه پوشش‌های اپوکسی اتصال ذوبی در گستره وسیعی از صنایع، اقلیم‌ها و شرایط محیطی ویژه استفاده می‌شوند. تخمین زده شده بیش از ۸۰۰۰۰ کیلومتر از لوله‌های پوشش داده شده با FBE در سرتاسر دنیا نصب شده است. این پوشش ۱۰۰% جامد و فاقد حلال بوده و در زمره پوشش‌های گرما سخت طبقه بندی می‌شود. اعمال حرارت سبب ذوب این مواد و چسبندگی آن به زیرلایه می‌شود. از مهم‌ترین ویژگی‌های این پوشش چقرمگی، شبکه اتصال عرضی بسیار محکم، چسبندگی عالی، مقاومت دمایی بالا و مقاومت شیمیایی می‌باشد.
اجزا
رزین
مهم‌ترین رزین‌ اپوکسی در پوشش‌های FBE بر پایه دی گلیسیدیل اتر بیسفنول آ (DGEBA) و یا دی گلیسیدیل نوولاک می باشد. نوع اول چسبندگی، خواص محلیکی و الکتریکی و مقاومت شیمیایی مناسبی دارد. نوع دوم به علت اتصال عرضی قوی دمای کاری و مقاومت شیمیایی بالاتری دارد اما انعطاف پذیری آن کمتر می‌باشد.
سخت کننده (عامل پخت )
سه نوع سخت کننده اصلی عبارتند از:
– سخت کننده بازی
– سخت کننده اسیدی
– سخت کننده کاتالیستی
سخت کننده بازی شامل آمین‌های آروماتیک، آمین‌های آلیفاتیک، آمیدها و دی هیدرازیدها می‌باشد. سخت کننده اسیدی شامل آنیدریدهای آلی، اسیدهای آلی و فنول‌ها می‌باشد. سخت کننده کاتالیستی شامل موادی مانند اسیدهای لوویس و آمین‌های چهارتایی می‌باشد و سبب بسپارش یکنواخت می‌شود.
هرکدارم از سخت کننده‌ها خواص منحصر به فردی به رزین اپوکسی می‌افزایند؛ برای مثال سخت کننده‌ اسیدی سبب مقاومت به اسیدها می‌شود و نوع بازی سبب مقاومت به محیط‌های بازی می‌شود. لازم است سخت کننده در دمای محیط فعالیت بالایی داشته باشد.
کاتالیزور
وظیفه اصلی کاتالیزور (شتاب دهنده) شتاب بخشیدن به سرعت پخت و کنترل سرعت آن می‌باشد. کاتالیزور نیز روی خواص رزین نهایی موثر است. کاتالیزور‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:
– اسیدهای لوویس
– باز لوویس
اغلب عامل های پخت می‌توانند نقش کاتالیزور را نیز ایفا کنند. موادی مانند ایمیدازول‌ها، کمپلکس‌های BF3 ترکیبات آمونیوم‌های چهارتایی، نمک فلزات غیر آلی، فنول‌ها و سولفون‌ها نیز می‌توانند به عنوان کاتالیزور عمل کنند.
رنگدانه و پر کننده
رنگدانه‌ها می‌توانند کربنات‌ها، سولفات‌ها و سیلیکات‌ها باشند. مهم‌ترین اهداف رنگدانه عبارت است از:
– ایجاد رنگ
– ارتقا در سیلان
– بهبود مقاومت شیمیایی
– کاهش هزینه
کنترل نسبت اجزا می‌تواند سبب ایجاد خواص منحصر به فردی در پوشش شود.
روش اعمال
تمیز کردن سطح
استاندارد NACE No. 1/SSPC-SP راهنمای مناسبی در این زمینه است. تمیز کردن سطح توسط توسط دانه‌های فولاد سخت شده و یا ذرات ساینده معدنی انجام می‌شود. قبل از استفاده عملیات اصلی پوشش دهی، ذرات قابل مشاهده روغن و گریس حذف می‌شود. سپس ناهمواری‌های سطح حذف می‌شوند. در نهایت لازم است سطح عاری از روغن، گریس، پوسته اکسیدی و محصولات خوردگی به دست آید. در محیط‌های خورنده نیاز است در ابتدا اسیدشویی حرارتی در دمای ̊C 385 نجام شود. برای این منظور می‌توان از اسید فسفریک به همراه ممانعت کننده استفاده کرد.
در صورتی که خط لوله نصب شده باشد می‌توان به وسیله عبور پیگ از درون لوله و به وسیله تمهیدات خاص سطح داخلی لوله را پوشش داد. در این روش در دو سر خط لوله یک ورودی و خروجی برای پیگ‌ها تعبیه می‌شود. در طول خط لوله نیز چندین دریچه نیز جهت ورود و خروج هوا و رزین تعبیه می‌شود. در هر سر خط لوله یک کمپرسور هوا قرار داده می‌شود.
در این حالت می‌توان به روش پیگ رانی خط لوله را تمیز نمود تا آماده اعمال پوشش شود. پیگ‌های استفاده شده بسیار متنوع هستند و از پیگ‌های بسیار ساده (پیگ کروی) تا پیگ‌های بسیار پیشرفته (ربات‌های توسعه یافته) را در بر می‌گیرند.
اعمال آستر
آستر لایه‌ای است که قبل از پوشش اصلی اعمال می‌شود و لازم است چسبندگی خوبی به زیرلایه داشته باشد، مقاوم به خوردگی باشد و با پوشش اصلی نیز چسبندگی مناسبی داشته باشد. آسترها به دو دسته کلی افزاینده چسبندگی و پرکننده تخلخل دشته بندی می‌شوند. اعمال آستر در صورتی که سیال خورندگی بالایی داشته باشد، در حضور دی اکسید کربن و یا سولفید هیدروژن و در شرایط محیطی حاد (فشارهای زیاد و یا دماهای زیاد) ضروری است. دو سیستم آستر معروف برای پوشش اپوکسی اتصال مایع آستر فنولی و آستر پایه آبی می‌باشد. در این سیستم‌های آستری، اعمال آستر قبل از مرحله پیش گرم کردن انجام می‌شود. در آسترهای فنولی پیش گرم کردن سبب تبخیر اجزای فرار شده و پخت ناقص آستر و در نتیجه عدم چسبندگی خوب پوشش اپوکسی اتصال ذوبی را سبب می‌شود. کنترل پخت آستر نقش مهمی در عملکرد نهایی پوشش دارد. اگر آستر خیلی داغ اعمال شود و یا به آن اجازه پخت کامل داده شود چسبندگی پوشش به آستری نامناسب خواهد بود. در آسترهای پایه آبی نیاز است دمای کاری کمتر از دمای جوش آب باشد. با پیش گرم کردن لوله و خشک کردن توسط هوای فشرده بلافاصله پس از اعمال پوشش می‌توان نتایج خوبی گرفت. در صورت استفاده از حلقه‌های القایی جهت حرارت دهی آستر می‌بایست قبل از ورود به حلقه‌ها کاملا خشک باشد. یک گزینه مناسب در محیط گاز ترش یک لایه نازک آستر پایه فنول است که علاوه بر تقویت چسبندگی پوشش سبب بهبود مقاومت در برابر تاول زدگی می‌شود. ضخامت این لایه حدود μm25 می‌باشد.
پیش گرم کردن
در این مرحله لوله تا دمای پیشنهادی تامین کننده پوشش حرارت دهی می‌شود (تقریبا ̊C177) . این مرحله در تعیین کیفیت محصول نهایی بسیار حائز اهمیت است. لازم است دما در تمام سطح قطعه یکنواخت باشد و سطح دچار آلودگی نشود.
اعمال
اعمال در کارخانه
اعمال پوشش متناسب با ابعاد و شکل لوله به سه روش اصلی صورت می‌گیرد:
– پاشش : در این روش پودر پوشش توسط هوای فشرده و تجهیزات مناسب به سطح داخلی لوله پاشیده می‌شود. جهت پاشش پودر بر سطح داخلی از یک میله تو خالی که در نوک آن چندین نازل تعبیه شده استفاده می‌شود. میله تو خالی به لوله وارد می‌شود و پوشش توسط نازل‌ها به سطح داخلی لوله اعمال می شود. حرکت یکنواخت و با سرعت مشخص میله تو خالی در خط لوله سبب اعمال پوششی یکنواخت در جداره داخلی لوله می‌گردد.
– پاشش الکترواستاتیک : در این روش پودر به صورت الکترواستاتیکی باردار شده و توسط هوای فشرده به لوله اعمال می‌شود. از مزایای این روش چسبندگی بیشتر پوشش نسبت به روش پاشش معمولی است. در این روش نیز مانند روش فوق از یک میله تو خالی که در نوک آن چندین نازل تعبیه شده استفاده می‌شود و میله توخالی درون لوله در حال چرخش، با سرعت یکنواخت به حرکت در آورده می‌شود تا پوششی یکنواخت حاصل شود.
– بستر سیال : در این روش پودر پوشش توسط جریان هوا در درون لوله معلق می‌شود و با قرار گیری بر سطح داخلی لوله سبب ایجاد پوشش داخلی می‌شود.
اعمال در جا
انتخاب روش پوشش دهی در محل بستگی به موقعیت لوله‌ها دارد؛ در صورتی که لوله‌ها نصب نشده باشند می‌توان از روش‌های اعمال در کارخانه استفاده نمود. در این روش‌ها معمولا از حرارت دهی القایی استفاده می‌شود. جهت بهترین عملکرد نیاز است تا ضخامت این پوشش‌ها μm 400 یا بیشتر باشد.
در صورتی که خط لوله نصب شده باشد می‌توان به وسیله عبور پیگ از درون لوله و به وسیله تمهیدات خاص سطح داخلی لوله را پوشش داد. در این روش در دو سر خط لوله یک ورودی و خروجی برای پیگ‌ها تعبیه می‌شود. در طول خط لوله نیز چندین دریچه نیز جهت ورود و خروج هوا و رزین تعبیه می‌شود. در هر سر خط لوله یک کمپرسور هوا قرار داده می‌شود.
در این حالت می‌توان به روش پیگ رانی خط لوله را تمیز نمود تا آماده اعمال پوشش شود. پیگ‌های استفاده شده بسیار متنوع هستند و از پیگ‌های بسیار ساده (پیگ کروی) تا پیگ‌های بسیار پیشرفته (ربات‌های توسعه یافته) را در بر می‌گیرند.
کمپرسور واقع در قسمت ورودی نقش هدایت کننده پیگ را ایفا می‌کند و کمپرسور واقع در قسمت خروجی یک فشار پشتی در حین پوشش دهی اعمال می کند تا حرکت پیگ با سرعت مشخص انجام شود. در ابتدا سیال درون لوله توسط آب جایگزین می‌شود. مرحله بعد شامل تمیز کردن سطح داخلی لوله است؛ در این مرحله سطح داخلی لوله توسط عبور چندباره پیگ‌های تمیز کننده بروسی و به کمک محلول‌های شوینده و یا قلیایی تمیز می‌گردد. سپس سطح درونی لوله با آب شسته شده و در ادامه به وسیله اسید فسفریک دارای ممانعت کننده‌های خوردگی تمیز می گردد. در ادامه به کمک پیگ‌های لاستیکی، خط لوله تمیز می‌شود.
جهت بررسی فرآییند تمیز کزدن می‌توان از پیگ‌های هوشمندی که در قسمت های قبل توضیح داده شد استفاده کرد. این پیگ های هوشمند درون خط لوله را پایش می‌کنند و پس از خارج کردن پیگ، آنالیزها انجام می‌شود.
در مرحله بعد ماده آستر اعمال می‌شود. این کار با قرار دادن ماده آستر در جلوی یک پیگ لاستیکی و یا با قرار دادن ماده آستر بین دو پیگ که با سرعت مشخص حرکت می‌کنند اعمال می شود. مقدار اضافی ماده آستر در انتهای خط لوله بیرون ریخته می‌شود. پس از خشک شدن آستر پوشش دهی انجام می‌شود. اعمال پوشش به کمک یک یا دو پیگ (به طریق مشابه اعمال آستر) به سطح داخلی لوله اعمال می‌شود. بسته به ضخامت ممکن است نیاز به بیش از یک بار حرکت پیگ در خط لوله باشد. به کمک این روش می توان مسافت km 32 را در یک مرحله پوشش اپوکسی داد.
این روش برای اولین بار در سال ۱۹۴۸ میلادی بر روی خط لوله آلومینیومی km 8 ایالت آرکانزاس آمریکا انجام شد.
پخت
اغلب سیستم‌هایی با آستر فنولی نیازمند عملیات پخت اند تا واکنش شیمیایی آستر کامل شود. برای سیستم‌هایی با آستر پایه آبی نوع اپوکسی اتصال ذوبی تعیین کننده عملیات پخت است. دمای عملیات پخت به ویژگی های سیستم پوشش بستگی دارد و این دما اغلب در محدوده دمای اعمال پوشش قرار دارد. برای قلزاتی مثل چدن نیاز است دمای پخت کمتر از دمای اعمال پوشش باشد. برای مثال ممکن است دمای اعمال پوشش ̊C 204 باشد اما دمای پخت ̊C 177 باشد. جهت تعیین میزان بهینه پخت پوشش می‌توان از آنالیز گرماسنجی پیمایشی تفاضلی استفاده نمود.
سرمایش
سرمایش می‌تواند با پاشش آب درون لوله و یا با زمان دادن و خنک شدن در هوا صورت بگیرد.

تدوین: محمد امین رزمجو، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی شریف

این مطلب بدون برچسب می باشد.

این خبرها را نیز از دست ندهید

ثبت دیدگاه

  • دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط تیم مدیریت در وب منتشر خواهد شد.
  • پیام هایی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • پیام هایی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط باشد منتشر نخواهد شد.