جمعه, ۲ مهر , ۱۴۰۰ 17 صفر 1443 Friday, 24 September , 2021 ساعت ×
× کاربر گرامی! قیمت محصولات فولادی بروز رسانی شد مشاهده قیمت ها

خوردگی لوله ها | انواع و روش های محافظت از آن

شناسه : 4525 23 شهریور 1396 - 20:38
در هر محیطی که فلز آهن وجود داشته باشد، اکسیداسیون و زنگ زدگی آن هم اتفاق خواهد افتاد. لوله‌های انتقال نفت و گاز اغلب از فولاد ساخته شده‌اند. آسیب ناشی از خوردگی در صنعت نفت و گاز یک مشکل شایع و پرهزینه برای لوله‌ها است. حفاظت از خوردگی لوله در صنایع نفت و گاز چه اهمیتی دارد؟ با چه روش‌هایی می‌توان حفاظت از خوردگی لوله را افزایش داد؟ برای پاسخ به این سوالات در ادامه با آرتان پرس همراه باشید.
خوردگی لوله ها | انواع و روش های محافظت از آن
پ
پ

خوردگی لوله می‌تواند به منازل مسکونی، ساختمان های اداری و تجاری آسیب جدی وارد کند. اما هیچ یک از این مکان ها را نمی‌توان به طور مستقیم رصد کرد و درصد پیشرفت خوردگی آنها کنترل کرد. با این تفاسیر به نظر شما چه راهکاری برای جلوگیری از خوردگی لوله های آب یا انتقال گاز و یا لوله های فاضلاب وجود دارد؟ آیا آند و کاتد در خوردگی لوله ها چه چیزی هستند؟  خوردگی شکافی و جوی چیست؟ آیا می‌توان این نوع خوردی را در لوله ها مشاهده کرد؟

یک نکته بسیار مهم و اساسی، انتخاب مواد مورد استفاده در لوله های انتقال گاز یا لوله های نفتی برای حفاظت از خوردگی لوله است که خود فاکتورهای زیادی را شامل می‌شود. طراحان باید با این فاکتورها آشنا شده و نقاط قوت و ضعف مواد مختلف مورد استفاده در لوله‌ها و روش های اتصال را شناسایی کنند.

انواع مختلف فلزات در ساخت لوله‌ها استفاده می‌شود، اما دو تا از رایج ترین آنها فولاد و مس هستند. متاسفانه هر دو نوع این فلزات می‌توانند دچار خوردگی شوند که باعث از بین رفتن فلز شده و در نهایت منجر به نشت می‌شود. برای اینکه با روش‌های حفاظت از خوردگی انواع لوله فولادی بهتر آشنا شوید بایستی ابتدا انواع خوردگی در لوله‌ها را بدانید.

*** انواع معروف خوردگی در لوله ها

** خوردگی یکنواخت

خوردگی یکنواخت لوله ها
خوردگی یکنواخت لوله ها

اگر به عنوان مهندس ناظر در خطوط لوله فعالیت می‌کنید، شاید دیده باشید که برخی مواقع در اثر خوردگی ضخامت لوله‌ها به صورت یکنواخت کاهش می یابد. کاهش ضخامت لوله به طور یکنواخت، به طور مستقیم بر روی وزن لوله ها اثرگذار است. بنابراین میتوان با اندازه گیری های دوره ای جلوی پیشرفت این خوردگی را گرفت. عامل پیدایش چنین خوردگی، وجود آند و کاتد در خوردگی و تشکیل پیل های آندی- کاتدی است.

*** پیشگیری از خوردگی یکنواخت

برای پیشگیری این نوع خوردگی، بهتر است از حفاظت کاتدی، برخی بازدارنده ها و پوشش های مخافظ مناسب با جنس لوله استفاده شود.

*** خوردگی گالوانیکی

این نوع خوردگی را اغلب هنگامی مشاهده میکنید که چندین فلز با جنس های مختلف در کنار یکدیگر قرار گرفته باشند. در این حالت، فلزی که از لحاظ پتانسیل شیمیایی فعال تر است، خورده میشود و شما رسوب آن فلز را مشاهده می‌کنید.

** پیشگیری از خوردگی گالوانیک

برای پیشگیری این نوع خوردگی لوله میتوان از عایقی که رسانای الکتریکی نیست، بین فلزات با جنس های مختلف استفاده نمود. اما گاهی ممکن است این نوع خوردگی در یک آلیاژ رخ دهد که در این حالت باید در هنگام سفارش لوله باید دقت کرد که آلیاژهایی استفاده کرد که نزدیک با آلیاژ مورد نظر باشند اما خوردگی گالوانیک در آنها اتفاق نیفتد. راه حل دیگر برای خوردگی لوله ها به صورت گالوانیکی، استفاده از پوشش در مناطق آند و کاتدی است و یا از یک آند قربانی برای محافظت استفاده شود.

*** خوردگی حفره ای

خوردگی حفره ای لوله
خوردگی حفره ای لوله

گاهی بر روی سطح لوله ها حفرات و سوراخ هایی میبینید که شکل نامنظمی و سایزهای مختلفی دارند و در اثر خوردگی به وجود آمده اند، این نوع خوردگی باعث آسیب جدی به لوله میشود و حتی نسبت به دو مورد بالاتر خطرناکتر است.

** پیشگیری از خوردگی حفره ای

راه حل اصلی برای محافظت از خوردگی لوله در خوردگی حفره ای، کم کردن سطح کاتد نسبت به آند است. این کار با اعمال پوشش بر روی سطح کاتد امکان پذیر است. البته فراموش نکنید که اگر این خوردگی بواسطه وجود آند و کاتد در آلیاژ لوله باشد، بایستی از عناصری استفاده کرد که مقاومت در برابر این نوع خوردگی را افزایش می‌دهند. از جمله این عناصر می‌توان به مولیبدن (Mo) اشاره کرد

*** خوردگی شکافی در محل اتصال لوله ها به یکدیگر چیست؟

خوردگی شیاری در اتصال لوله ها به یکدیگر
خوردگی شیاری در اتصال لوله ها به یکدیگر

به خوردگی شکافی (Crevice Corrosion) خوردگی شیاری نیز گفته می‌شود. هنگامی که در شکاف ها و درزها، شرایط محیطی خورده شدن مهیا باشد، خوردگی لوله از نوع شیاری یا شکافی خواهد بود.

** پیشگیری از خوردگی شکافی در لوله ها

یکی از موثر ترین راه حل ها برای کاهش رخ دادن این نوع خوردگی، این است که سعی کنیم شیار و درز کمتری ایجاد کنیم. به عنوان مثال برای اتصالات بجای پیچ و پرچ از جوشکاری استفاده کنیم. در مرحله دوم شرایط محیطی در اطراف شیارها را مراقبت کنیم.

به این ترتیب که در صورت امکان به صورت دوره ای شیارها تمیز شوند و یا طاحی قطعه به گونه ای باشد که در محل درز و شیار تجمع مواد شیمیایی و الکترولیت جهت انجام خوردگی وجود نداشته باشد. و اخرین راه حل استفاده از پرکننده هایی مثل واشرهای پلاستیکی در محل درز یا شیار است.

*** مشکلات و دلایل خوردگی لوله ها

انواع خوردگی را می‌توان به خوردگی داخلی و خوردگی خارجی تقسیم نمود اما در نگاه دقیقتر چهار نوع خوردگی و عواملی که باعث ایجاد آن می‌شوند عبارتند از:

  1. خوردگی در اثر کاهش وزن
  2. خوردگی ناشی از فشار یا ترک خوردگی لوله ها یا خوردگی فرسایشی لوله ها
  3. خستگی ناشی از خوردگی
  4. خوردگی گالوانیک (به دلیل جریان‌های ناشی از مخلوط فلزات)

لذا برای حفاظت از خوردگی فرسایشی در لوله ها و مقابله با این مشکلات معمول خوردگی در تجهیزات صنعت نفت و منازل مسکونی، طراحی، برنامه ریزی و حفاظت مناسب از تجهیزات تولیدی لازم است. تولیدکنندگان صنایع نفت و گاز باید اثرات خوردگی ناشی از CO2 و خوردگی H2S را در تولید نفت و گاز در نظر بگیرند.

خوردگی در لوله ها

*** روش‌های حفاظت از خوردگی لوله در خطوط انتقال نفت و گاز

خوشبختانه، چندین راه برای حفاظت از خوردگی لوله ها در پمپ‌ها و خطوط انتقال وجود دارد.

** روغنکاری برای حفاظت از خوردگی لوله

استفاده از روغن و روغنکاری برای کنترل خوردگی در خطوط لوله نفت و گاز یکی از روش‌هایی است که تاثیر آن اثبات شده است. بسیاری از مواد زاید زدائی که بر پایه روغن هستند برای لاستیک یا پلاستیک نیز بی خطر هستند.

استفاده از مواد زاید زدا مزیتی که دارد این است که دارای نفوذ عمیق در تمام منافذ فلزی لوله است و اگر در این مکان‌ها فقط کمی زنگ زدگی جمع شده باشد، رفع آن آسان است. البته مواردی که زنگ زدگی شدید تر باشد، ممکن است به روش دیگری نیاز داشته باشد.

پس به طور کلی، برای حفاظت از خوردگی لوله در فضای درونی آن می‌توان از روغنکاری استفاده نمود. اگر به عنوان مثال، لوله‌های مورد استفاده در مکان‌هایی با تجمع زیاد استفاده می‌شود، روغن داخل آن به عنوان یک درزگیر و محافظت موثر عمل می‌کند. قبل از استفاده، اطمینان حاصل کنید که روان‌کننده شما با گازی که خط لوله شما حمل می‌کند، ایمن است.

** حفاظت با پوشش اپوکسی

برای جلوگیری از خوردگی اکسیداسیون، می‌توانید لوله‌ها را با یک پوشش اپوکسی رنگ آمیزی کنید. از آنجا که خطوط لوله معمولاً از فولاد با کیفیت بالا تولید می‌شوند، شما باید سطح آن را با محصولی با کیفیت محافظت کنید. اپوکسی یکی از این مواد پوشش دهنده با کیفیت شناخته شده است. این پوشش برای حفاظت از خوردگی لوله گاز ایده آل است. وقتی خطوط لوله در معرض یک محیط طبیعی مانند دمای گرم، خاک یا آب قرار بگیرد، خوردگی ایجاد می‌شود.

اگر بتوانید از تماس مستقیم فولاد با آب یا خاک که عوامل خوردگی هستند، جلوگیری کنید؛ لوله‌های مورد استفاده ماندگاری طولانی‌تری دارند و در طولانی مدت در هزینه‌های شما صرفه‌جویی می‌شود. بهره‌ برداران خطوط لوله انتقال نفت و گاز برای حفاظت از خوردگی لوله از رنگ آمیزی با پوشش اپوکسی استفاده می‌کنند، به ویژه اگر در نواحی مختلفی از زمین این لوله‌ها بکار گرفته شده باشند.

** استفاده از پوشش داخلی برای حفاظت از خوردگی داخلی لوله ها

پوشش داخلی با ایجاد حایل میان سطح درونی لوله و محیط خورنده باعث افزایش حفاظت از خوردگی لوله می‌گردد؛ به علاوه پوشش داخلی سبب کاهش اصطکاک بین سیال و لوله می‌گردد. پس در واقع به محافظت در برابر خوردگی فرسایش لوله ها نیز کمک می‌کند. لذا از دیگر اهداف پوشش دهی را می‌توان جلوگیری از سایش، پیشگیری از رسوب‌گذاری سطحی و پیشگیری از اختلاط محصولات خوردگی با سیال نام برد.

مهم‌ترین پوشش‌های داخلی عبارتند از پوشش‌های پلیمری و لاستیکی. از دیگر پوشش‌های داخلی می‌توان به پوشش‌های فلزی، پوشش سرامیکی، پوشش سیمانی، پوشش شیشه و چینی، پوشش آجر و کاشی و پوشش دیرگداز اشاره کرد. در ادامه انواع پوشش‌های داخلی بررسی می‌شوند.

** پوشش‌های داخلی فلزی

پوشش داخلی لوله ها
پوشش داخلی لوله ها

مهم‌ترین مزیت پوشش‌های فلزی استحکام مکانیکی و مقاومت به خوردگی بالاست. مهم‌ترین روش‌های اعمال پوشش‌های فلزی نورد گرم، روکش انفجاری و روشی ترکیبی از نورد گرم و روکش انفجاری است. نرخ خوردگی کم در محیط‌های مختلف و مقاومت به خوردگی شیاری و خوردگی حفره دار شدن از مزایای این پوشش‌هاست. پوشش فلز روی (Zn) نمونه ای از پوشش‌های فلزی داخلی خطوط لوله نفت می‌باشد.

** پوشش‌های داخلی سرامیکی در مقابل خوردگی لوله فرسایشی

مرسوم‌ترین نوع از این پوشش‌ها، پوشش‌های پایه سیلیس، پایه کاربید، پایه اکسید، پیوند فسفات و پایه فداشونده می‌باشد. وظیفه هرکدام از این پوشش‌ها حفاظت از خوردگی لوله می‌باشد.

  • نوع پایه سیلیس با یا بدون افزودن مواد دیرگداز بیشترین مصرف صنعتی را دارد. این پوشش‌ها برای توربین، مبدل حرارتی و محفظه احتراق به کار می‌رود.
  • نوع پایه کاربیدی بیشتر برای کاربردهای سایش و آب بندی استفاده می‌شود.
  • پوشش پایه فدا شونده جهت حفاظت از فلزات دیرگداز در برابر اکسید شدن به کار می‌رود.

** پوشش‌های داخلی پلیمری

به علت ماهیت خنثی و رسانایی کم پوشش‌های پلیمری می‌توانند گزینه مناسبی جهت حفاظت از خوردگی لوله باشند. امروزه پوشش‌های پلیمری درصد زیادی از پوشش‌های خطوط نفت و گاز را شامل می‌شوند.

– اجزا پوشش پلیمری

هرکدام از اجزا پوشش پلیمری نقش بسزایی در حفاظت از خوردگی لوله ایفا می‌کنند. اجزا اصلی پوشش پلیمری بایندر (رزین طبیعی یا مصنوعی)، رقیق کننده، رنگدانه و منعطف کننده می‌باشد. وظیفه بایندر نگه داری اجزا در کنار هم می‌باشد. رقیق کننده (تینر) باعث پخش پوشش در حین اعمال می‌شود. رنگدانه سبب ایجاد رنگ، سختی و مقاومت به خوردگی پوشش می‌شود و منعطف کننده سبب افزایش انعطاف پذیری، مقاومت به سایش و مقاومت به آب و حلال می‌شود.

انواع پوشش پلیمری

انواع پوشش های پلیمری در حافظت از خوردگی لوله ها
انواع پوشش های پلیمری در حفاظت از خوردگی لوله ها

مهم‌ترین پوشش‌های داخلی پلیمری عبارتند از:

۱٫ فنول‌ها

فنول‌ها اولین رزین‌های سنتز شده در صنعت رنگ‌ و وارنیش می‌باشند. پیشینه این پوشش‌ها به سال ۱۹۱۳ میلادی باز می‌گردد. رزین فنول از بسپارش تراکمی فنول و آلدهید ایجاد می‌شود. خواص این مواد به حلقه فنول، نسبت آلدهید به فنول، نوع آلدهید، دما و زمان واکنش بستگی دارد. این مواد به روش گرما سخت اعمال می‌شوند.

از مهم‌ترین خواص این پوشش‌ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • حداکثر دمای کاری ۲۱۵ سانتیگراد
  • چسبندگی خوب
  • سختی راکول ۸۰ تا ۱۳۰ M
  • مقاومت الکتریکی ۱۰۱۰ تا ۱۰۱۲ Ohm-cm
  • ترد
  • مقاومت به محلول NaCl 3 %، مقاومت به اتیل الکل، مقاومت به بنزین و روغن روان ساز.
۲٫ فوران‌ها

رزین‌های فوران از بسپارش تراکمی فوران تولید می‌شود. واکنش بسپارش در حضور کاتالیزور صورت می‌گیرد و تولید آب می‌کند. استفاده از این نوع پوشش برای حفاظت از خوردگی لوله به شدت توصیه می‌شود.

از مهم‌ترین خواص این پوشش‌ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • حداکثر دمای کاری حدود ۲۰۰ سانتیگراد
  • چسبندگی خوب
  • سختی بالا
  • ترد
  • مقاومت شیمیایی مناسب.
۳٫ نئوپرن‌ها

روش اعمال این پوشش‌ها حل کردن رزین در حلال‌هایی مثل تولوئن و زیلن و اعمال توسط قلم مو یا اسپری اعمال است. پوشش پس از تبخیر حلال ایجاد می‌شود. تبخیر حلال چند ساعت تا چند روز زمان می برد.

۴٫ آلکیدها

آلکیدها از بسپارش تراکمی الکل‌های پلی هیدریک (مثل گلیسرول) و نمک‌های اسیدی (مثل انیدرید فتالیک) تشکیل می‌شوند. افزودنی‌ها (مثل سیلیسیم، رزین‌های آمینی و فنولی) نقش مهمی در ویژگی این پوشش‌ها دارد.

از از مهم‌ترین خواص این پوشش‌ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • دوام عالی
  • چقرمگی
  • چسبندگی
  • حداکثر دمای کاری ۱۱۷ سانتیگراد
  • مقاومت شیمیایی خوب
۵٫ وینیل‌ها

رزین‌های وینیلی دارای گروه عاملی وینیل هستند. معروف‌ترین گروه‌های وینیلی عبارتند از کلرید وینیل، استات وینیل، کلرید وینیلیدین و الکل‌های وینیلی. نوع رزین تعیین کننده اصلی خواص این پوشش‌ها هستند ولی افزودنی‌ها (رنگدانه، منعطف کننده و پایدار کننده) نیز در خواص تاثیر دارند. پلی وینیل کلرید (PVC) و پلی وینیل استات به طور گسترده برای کنترل خوردگی و حفاظت از خوردگی لوله در این پوشش‌ها استفاده می‌شوند.

از مهم‌ترین خواص این پوشش‌ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • حداکثر دمای کاری ۶۵ سانتیگراد
  • نیاز به آماده سازی مناسب
  • سختی مداد ۲ H
  • مقاومت الکتریکی ۱۰۱۴ تا ۱۰۱۵ Ohm-cm
  • چقرمه و منعطف
  • مقاومت خوب به نمک اغلب اسیدها و بازها و نمک‌های اکسنده (فریک، کوپریک و مرکوریک)، مقاومت به الکل ها و آلیفاتیک‌ها، مقاومت به بنزین، نفت دیزل و روغن و سایر هیدروکربن‌های آلیفاتیک.
۶٫ یورتان‌ها

این پوشش‌ها در سال‌های اخیر به علت مقاومت به سایش و انعطاف پذیری مناسب در برخی محل‌ها استفاده شده‌اند اما خواص مناسب پوشش‌هایی مثل اپوکسی اتصال ذوبی مانع رشد این پوشش‌ها در عرصه حفاظت از خوردگی لوله در بازار شده است. این پوشش‌ها به صورت مذاب و گرما سخت اعمال می‌شوند. از مهم‌ترین خواص این پوشش‌ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • حداکثر دمای کاری ۱۰۵ سانتیگراد
  • مقاومت به سایش خوب
  • سختی مداد ۲ H
  • انعطاف پذیری خوب
۷٫ اپوکسی ها

این پوشش‌ها در ساختار خود دارای گروه عاملی هیدروکسیل و اپوکسی هستند. خواص این پوشش‌ها به واکنش بین این گروه‌های عاملی با هم و با سایر مواد شیمیایی (رزین آمینی، فنولیک، روغن‌های گیاهی و اسیدهای چرب) بستگی دارد.

از مهم‌ترین خواص این پوشش‌ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • حداکثر دمای کاری ۱۲۰ سانتیگراد
  • چسبندگی خوب به سطوح فلزی
  • مقاومت به سایش خوب
  • سختی مداد ۴ تا ۹ H
  • مقاومت الکتریکی بیشتر از ۱۰۱۴ Ohm-cm
  • انعطاف پذیری خوب
  • مقاومت خوب به محلول‌های نمکی، الکل‌ها، آروماتیک‌ها و آلیفاتیک‌ها، بنزین، نفت دیزل و روغن و سایر هیدروکربن‌های آلیفاتیک.

امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد و با مطالعه آن اطلاعات خود را درباره علت خوردگی در لوله‌ های انتقال نفت و گاز و همچنین اهمیت حفاظت از خوردگی لوله و روش‌های آن افزایش داده باشید.

این مطلب بدون برچسب می باشد.

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.