فهرست مطالب

عنوان   صفحه

فصل 1-          بررسي علل خوردگي لوله هاي نفت و راه هاي پيشگيري از آن      8

1-1-   مقدمه            8

1-2-   خوردگي         8

1-3-   روش هاي تعيين ميزان خوردگي درون لوله ها    9

1-4-   راه هاي پيشگيري از خوردگي لوله ها     11

1-5-   نتيجه گيري     18

فصل 2-          خوردگي و حفاظت کاتدي         19

2-1-   مقدمه            19

2-2-   خوردگي داخلي 19

2-2-1-          اثر آب و اکسيژن         19

2-2-2-          اثر باکتري ها    20

2-2-3-          راههاي جلوگيري از خوردگي داخلي       20

2-2-4-          مقايسه ضد زنگ آبي و روغني    22

2-2-5-          مقايسه دو روش آب زدايي و تزريق ضد زنگ       23

2-2-6-          معايب آب زدايي نسبت به تزريق ضد زنگ         24

2-2-7-          پوشش داخلي   24

2-3-   خوردگي خارجي لوله و راه هاي جلوگيري از آن   25

2-4-   .پوشش ها       27

2-5-   پوشش ها و حفاظت کاتدي       27

2-5-1-          انواع مواد پوششي        29

2-5-2-          انتخاب پوشش مناسب   35

2-5-3-          عايق کاري      37

2-5-3-1-      عايق کاري پلي پروپيلن  39

2-5-3-2-      مزايا و مضرات             40

2-6-   تئوري اصلي حفاظت کاتدي       40

2-7-   کاربرد عملي حفاظت کاتدي      43

2-7-1-          حفاظت کاتدي با آندهاي فدا شونده       45

2-7-2-          حفاظت کاتدي با جريان اعمالي   45

فصل 3-          حفاظت كاتدي خطوط لوله        47

3-1-   پيشگفتار         47

3-2-   حفاظت کاتدي بوسيله جريان اعمالي      48

3-3-   فاکتو رهاي مورد نظر جهت طراحي سيستم حفاظت کاتدي:        49

3-4-   رابطه مقاومت ، جريان و پتانسيل با يکديگر:        51

3-5-   اندازه گيري پتانسيل و شدت جريان:      54

3-6-   اندازه گيري مقاومت زمين :       57

3-7-   طراحي بستر آندي و نصب ايستگاه حفاظت:        60

3-8-   نظارت بر سيستم حفاظت کاتدي:          65

3-9-   آندهاي فدا شونده :       68

3-10- پوشش كردن خطوط لوله         70

فصل 4-          کاربرد حفاظت کاتديک در پيشگيري از خوردگي خطوط انتقال نفت و گاز   75

4-1-   مقدمه            75

4-2-   مهمترين واکنشهاي اکسيد و احيا          78

4-3-   منابع             80

فصل 5-          پايش خوردگي خطوط لوله نفت و گاز از طريق سيستم هاي مخابراتي       81

5-1-   مقدمه            81

5-2-   روشهاي تبادل اطلاعات در پايش از راه دور         82

5-3-   انتخاب تکنولوژي پايش حفاظت کاتدي    86

5-4-   جمع بندي      87

5-5-   منابع             88

فصل 6-          معرفي روش هاي جديد حفاظت از خوردگي کف مخازن نفت و مايعات گازي         89

6-1-   مقدمه            89

6-2-   مشکلات روش هاي حفاظت کاتدي:       89

6-3-   روش هاي جديد حفاظت خوردگي کف مخازن     91

فصل 7-          کاربرد معيارهاي اطمينان حفاظت کاتديک در پروژه هاي صنايع نفت، گاز و پتروشيمي                      94

7-1-   مقدمه            94

7-2-   معيارهاي اطمينان از حفاظت کاتدي      94

7-3-   جمعبندي       98

7-4-   مراجع            98

مقدمه

هزينه سنگين ايجاد خطوط لوله با توجه به شرايط بد جغرافيايي ايران ايجاب مي کند که از اين خطوط لوله حفاظت و نگهداري به عمل آيد. خطوط لوله اي که محتوي مواد خطرناک و آتش زاست ، در صورت عدم رعايت نکات فني در هنگام طراحي و نصب تجهيزات حفاظت از خوردگي، مي تواند خطرات جانبي و مالي زيادي را بدنبال داشته باشد.

• خوردگي

الف) خوردگي لوله ها در هنگام ساخت : ورق هاي فولادي تحت تاثير نيروي پرس قرار مي گيرند که گاهي تاثير اين نيروها سبب فشردگي و ناهمگني درون شبکه فلزي مي شود. در اين حالت تنش داخلي در ورقه فولادي بوجود مي آيد که به خوردگي آن در محيط الکتروليتي کمک مي کند. قسمت جوشکاري ورقه ها تاثير گرمايي که هنگام عمل جوشکاري روي دو قسمت مجاور جوش  مي گذارد ورقه فولادي را نسبت به خوردگي حساس مي کند.نوع عمل جوشکاري نيز در بوجود آمدن تغيير در ساختمان کريستالي موثر است بطوري که اگر جوشکاري با قوس الکتريکي باشد مدت زيادي گرما روي قسمت مجاور تاثير مي کند ولي اگر جوشکاري موضعي با جرقه الکترود معمولي باشد مدت کمتري گرما در محل باقي مي ماند.آزمايشي که براي اطمينان از بي عيب بودن خطوط لوله به لحاظ جوشکاري در هنگام راه اندازي خطوط لوله انجام مي شود ، آزمايش فشار هيدرواستاتيک مي باشد که فشاري بيشتر از فشار طراحي شده بوسيله آب به خطوط لوله وارد مي کنند تا نقاط جوشکاري شده اي که داراي عيوب هستند بوسيله نشت آب مشخص گردند.

ب) خوردگي لوله ها در هنگام بهره برداري : اين خوردگي ها به دو قسمت عمده تقسيم مي شوند: 1)خوردگي هاي داخل لوله : اين خوردگيها توسط مواد شيميايي خورنده موجود در نفت و گاز بوجود مي آيند. از عمده ترکيبات شيميايي موجود در نفت و گاز که باعث خوردگي هاي داخلي مي شوند مي توان ترکيبات : گوگردي، دي اکسيدکربن، اکسيژن و آب همراه نفت و گاز را نام برد. مقدار گوگرد در نفت بستگي به منطقه اي دارد که در آنجا نفت تشکيل گرديده است. گاز هيدروژن سولفوره به تنهايي باعث خوردگي نمي شود اما زماني که با قطرات آب همراه گردد تشکيل اسيد را مي دهد و باعث خوردگي مي گردد و هنگاميکه با گازهاي               دي اکسيدکربن و اکسيژن همراه باشد خوردگي بسيار شديدتر مي شود.

• روش هاي تعيين ميزان خوردگي درون لوله ها

روش پروب : اين روش بدين صورت است که با توجه به تغييري که در مقاومت عنصر پروب در زمانهاي مختلف ظاهر مي شود مقدار خوردگي را مي توان مشخص کرد. خوردگي با از بين بردن مقداري از عنصر پروب باعث افزايش مقاومت الکتريکي عنصر مي شود و هرچه خوردگي افزايش يابد ، مقاومت الکتريکي نيز افزايش مي يابد. اين تغييرات پس از مدت زماني محاسبه و ميزان خوردگي آن مشخص خواهد شد.

روش کوپن گذاري : کوپن قطعه فلز کوچک با وزن مشخص مي باشد که درمسير جريان سيال قرار مي گيرد تا در يک مدت زمان مشخص خورده شود و سپس آن را از سيستم خارج مي کنند و با توجه به ميزان وزن کاسته شده ، سرعت و ميزان خوردگي را تعيين مي کنند.

2) خوردگي هاي بيرون لوله : اين نوع خوردگي ها بستگي به عوامل طبيعي و شرايط محيطي اطراف لوله دارند که اين عوامل را بطور کامل نمي توان از بين برد اما بايد تلاش نمود تا آنها را به حداقل رساند. اين عوامل عبارتند از :

• خاکي که لوله در آن مدفون است .
• آبرفتها و مرداب ها و زمين هاي سنگ لاخي که لوله ها از ميان آنها مي گذرند.

خاکها از نظر ترکيب شيميايي ، PH، ميزان رطوبت و اندازه دانه ها با هم اختلاف دارند. اختلاف اندازه دانه هاي خاک باعث تفاوت هواگيري و ميزان رطوبت آنها مي شود. هرچه خاک دانه هاي درشت تري داشته باشد ، هوا و رطوبت بيشتري جذب مي کند و خوردگي افزايش مي يابد. خوردگي ميکروبي ، يکي ديگر از عواملي است که در خاکها باعث خوردگي مي شود. اين موجودات به سبب ترشح مواد شيميايي بر روي لوله اثر گذاشته و خوردگي ايجاد مي کنند و اين نوع خوردگي بيشتر در خاکهاي غيرهوازي مشاهده مي شود و معمولا شامل يک نوع باکتري احيا کننده سولفاتي مي باشد که در خاکهاي اسيدي حاوي سولفات يافت مي شوند که يونهاي سولفات را به سولفور احيا مي کنند.بنابراين به پوشش هاي بسيار خوب براي جلوگيري از اين نوع خوردگي نياز مي باشد.

براي لوله هاي کارگذاشته شده در خاک، جريان هاي الکتريکي سرگردان بدترين نوع خوردگي را ايجاد مي کنند. چنين جريانهايي معمولا از سيستم حفاظت کاتدي، سيستم حمل و نقل برقي ، کارگاههاي آبکاري الکتريکي و وسايل جوشکاري ناشي مي شوند.

• راه هاي پيشگيري از خوردگي لوله ها

همانطور که در قبل اشاره شد خوردگي لوله ها به دو قسمت عمده ، داخل و بيرون لوله تقسيم گرديد. ابتدا به راهکار پيشگيري از خوردگي داخل لوله اشاره مي کنيم.

عمده ترين سيستم حفاظت از خوردگي هاي داخل لوله ها که در صنعت نفت و گاز بکار مي روند استفاده از ممانعت کننده ها مي باشد. ممانعت کننده ها موادي هستند که وقتي به مقدار کم به يک محيط خورنده اضافه مي شوند سرعت خوردگي را کاهش مي دهند در واقع ممانعت کننده ها يک کاتاليزور بازدارنده مي باشند. ممانعت کننده ها که مواد آلي مي باشند با تشکيل پوسته نازک و نفوذ ناپذير روي سطح لوله با ايجاد اختلال در يکي از واکنش هاي کاتدي يا آندي مانع از خوردگي مي گردند. ممانعت کننده ها از نظر نوع فلز ، محيط خورنده ، درجه حرارت و غلظت معمولا منحصر به فرد هستند . در صورتيکه غلظت ممانعت کننده کمتر از اندازه کافي باشد ممکن است خوردگي هايي مانند خوردگي موضعي تسريع يابد بنابراين اگر غلظت ممانعت کننده کمتر از مقدار کافي باشد ، خسارت بيشتر از زماني خواهد بود که ممانعت کننده بکاربرده نشده است و براي پرهيز از اين خطر بايستي غلظت بطور متناوب تعيين گردد.

روش هايي که براي حفاظت قسمت بيروني لوله ها بکار برده مي شود پوشش هاي مناسب و سيستم حفاظت کاتدي است . حفاظت کاتدي را مي توان به تنهايي بکار برد اما به جريان زيادي نياز است بنابراين بهترين روش آن است که از يک لايه محافظ مناسب استفاده کرده و بوسيله حفاظت کاتدي آنرا تقويت کنيم. در نواحي آندي از فلز که جريان الکتريسيته از آن به محيط اطراف خارج مي شود خوردگي اتفاق مي افتد و از نقاط کاتدي که جريان از محيط اطراف به لوله مي رسد خوردگي صورت نمي گيرد. بنابراين اگر جريان الکتريسيته از طرف محيط به تمام سطح لوله برسد ديگر خوردگي نخواهيم داشت و بدين ترتيب کل لوله، کاتدي خواهد بود.

حفاظت کاتدي به دو شيوه اعمال مي گردد : 1) جريان اعمالي                      2) آند فداشونده

در اينجا به بررسي حفلظت کاتدي بوسيله جريان اعمالي مي پردازيم. حفاظت کاتدي از اين طريق در حقيقت ساخت و کنترل يک سلول خوردگي بزرگ است .همانطور که در شکل 1 مشاهده مي گردد در اين سلول پايانه منفي جريان مستقيم به خط لوله و پايانه مثبت به يک رساناي مصرف شدني دفن شده وصل مي شود و اين رسانا آند ناميده مي شود. جريان مستقيم معمولا از طريق يک يکسو کننده به لوله وارد مي گردد و در حقيقت يک مدار الکتريکي بوسيله عبور جريان توسط خاک از آند به خط لوله بوجود مي آيد.