خوردگی به عنوان شایع ترین آسیب دیدگی خطوط لوله
خطوط لوله فلزی همواره در خطر خوردگی و یا به عبارتی زنگ زدگی هستند و احتمال وقوع این پدیده در هنگام در معرض رطوبت قرار گرفتن خطوط لوله دو چندان شده و باعث افزایش نگرانی‌ها از بابت آسیب دیدگی لوله بر اثر این پدیده می‌شوند. اما در این مطلب به طور کامل راهکار جلوگیری از خوردگی خطوط لوله به روش حفاظت کاتدی ارائه می‌شود.
عواملی که باعث خوردگی و یا زنگ زدگی می شوند
شاید بتوان گفت ساده ترین عامل خوردگی و زنگ زدگی در معرض رطوبت قرار گرفتن می باشد. این موضوع زمانی اتفاق می افتد که فلز با آب، اکسیژن و فلزات دیگر تماس پیدا کند. هر کدام از این عناصر ممکن است باعث ایجاد مشکل خوردگی در سطح شوند. اما هر کدام از این عناصر به یک دلیل متفاوت باعث ایجاد خوردگی می شوند.
خوردگی یکی از انواع واکنش های شیمیایی به حساب می آید. مشکل خوردگی زمانی به وجود می آید که فلز الکترون های خود را از دست داده باشد. در این وضعیت فلز سست شده و هنگامی که در تماس با یکی از عناصر آب، اکسیژن و یا فلزهای دیگر قرار می گیرد، در فلز تمایل به واکنش خوردگی و زنگ زدگی ایجاد می شود. بعد از این واکنش، فلز در برابر سایر واکنش های ایجاد شده که حالت مخرب دارند بسیار آسیب پذیر تر می شود. نتیجه این امر می تواند ایجاد ترک، سوراخ و یا غیره باشد. خطوط لوله به خاطر تماس با مایعات بیشتر از سایر قسمت ها در معرض این خرابی قرار دارند. معمولا آسیب دیدگی بعد از اولین ترک بیشتر می شود اما خبر خوب این است که راه هایی برای جلوگیری از آسیب بیشتر لوله ها وجود دارد. در ادامه به معرفی این راهکارها اشاره خواهیم کرد.
پیشنهاد برای مطالعه
انواع خوردگی‌های شایع در خطوط لوله‌ای مدفون
پدیده خوردگی به اشکال مختلف خود را نشان می‌دهد:
- ایجاد حفره در سطح لوله: ایجاد حفره و سوراخ در خطوط لوله بدلیل قرار گرفتن در شرایط جوی بسیار رخ می‌دهد، شرایط آب و هوایی نامطلوب مانند هوای شرجی و با رطوبت بسیار زیاد است.
- خوردگی یکنواخت: خوردگی یکنواخت نمودی از خوردگی است که با نرخ ثابتی در طول زمان رخ می‌دهد، این پدیده در اکثر خطوط لوله قابل مشاهده بوده و نسبت به نمود های دیگر خوردگی خرابی کمتری به بار می‌آورد.
- خوردگی و فرسایش در اثر کاویتاسیون: این پدیده مخصوص سطوح داخلی لوله است، جایی که مایعات جریان داشته و ممکن است همراه با خود حامل آلاینده هایی باشند که سطوح فلزی را تحت تاثیر قرار داده و باعث فرسایش آن شوند، همچنین ایجاد حفرات هوا در سطح داخلی لوله ناشی از تغییرات فشار هیدرولیکی، تمام این موارد خوردگی سطح داخلی لوله را در پی دارند.
- خوردگی ناشی از تنش‌های پسماند و تنش ناشی از بار هیدرولیکی که در لوله‌های حامل سیالات هیدرواستاتیکی رخ می‌دهد.
پیشنهاد برای مطالعه
چرا از خطوط لوله در برابر خوردگی محافظت می‌کنیم؟
دلایل بسیار زیادی در خصوص ضرورت حفاظت از خطوط لوله در برابر خوردگی وجود دارد که تمام هزینه ها و مخارج صرف شده در این مسیر را توجیه می کند، در ادامه به این دلایل اشاره خواهیم کرد.
کاهش در هزینه های تعمیر و نگهداری: معمولا خط لوله هایی که در معرض عناصر مخرب در طبیعت قرار می گیرند، طی گذشت زمان در برابر عواملی که باعث خورندگی و یا زنگ زدگی می شوند تسلیم شده و علائم خوردگی به وضوح در آنها پدیدار می‌شود. قطعا با پیشگیری و کنترل عوامل خوردگی از هزینه‌ها و مخارج بعدی که باید صرف تعمیرات شود جلوگیری می‌شود.
جلوگیری از اختلالات عملیاتی: اختلال در سیستم خطوط لوله، به دلیل خرابی و آسیب به تجهیزات قطعات منجر به توقف در ارائه خدمات می‌شود، خطوط لوله جزو شریان های حیاتی یک کشور هستند و توقف در سیستم خدمت رسانی خطوط لوله منجر به خسارات جبران ناپذیری می‌شود. برای جلوگیری از چنین اتفاقاتی باید از راهکارهای محافظت از خطوط لوله در برابر خوردگی استفاده نمود.
پرهیز از مسائل و مشکلات زیست محیطی: خطوط لوله‌ای آسیب دیده خطر بسیار جدی را برای طبیعت به همراه دارد. به صورتی که احتمال آلودگی برای منطقه‌ای که در آن فرسودگی لوله اتفاق افتاده است بسیار زیاد می باشد. با خطوط لوله ای که به خوبی محافظت می شوند به راحتی می توانید از بروز چنین اتفاقی جلوگیری کنید.
روش های حفاظت از خوردگی خط لوله
بسته به میزان آسیب و ماهیت خطوط لوله روش های حفاظت از آن متفاوت می باشد. با انتخاب بهترین روش در خصوص حفاظت از خط لوله، مالکین می توانند سرمایه گذاری بر روی تجهیزات و وسایل خود را با اطمینان بیشتری به انجام برسانند. بدین ترتیب خطر آسیب دیدگی خطوط لوله نیز کاهش می‌یابد.
برخی از روش های متداول جهت حفاظت از خوردگی خط لوله به شرح ذیل می باشد:
- استفاده از روش حفاظت کاتدی خط لوله
- بازدارنده های خوردگی
- استفاده از پوشش های محافظ
حفاظت کاتدی خطوط لوله؛ روشی ایمن که از خطوط لوله محافظت می کند
حفاظت کاتدی چیست؟ در جواب باید بگوییم حفاظت کاتدی رایج ترین روش الکتروشیمیایی برای جلوگیری از خوردگی در خطوط لوله مدفونی می باشد که پوشش محافظ اولیه خود را از دست داده اند و سطح فلز مستقیما در تماس با خاک قرار دارد. معمولا حفاظت کاتدی با اعمال جریان مستقیم به سطح فلز انجام می شود. در این واکنش، پتانسیل الکتروشیمیایی سازه از حالت خوردگی و زنگ زدگی به حالت قطبیده و غیر خورنده تبدیل می شود.
معمولا حفاظت کاتدی در خطوط لوله‌ای مدفون زیر خاک و یا خطوط لوله‌ای که در زیر آب قرار دارند استفاده می شود.
در حالت کلی دو نوع حفاظت کاتدی خط لوله وجود دارد این دو روش به شرح ذیل می باشد:
- استفاده از منبع تغذیه برای تولید جریان از کاتد به آند
- استفاده از آند فداشونده با جریان طبیعی
حفاظت کاتدی خطوط لوله با استفاده از آند های فدا شونده
همانطور که در بالا نیز اشاره شد یکی از روش های جلوگیری از خوردگی در سطح لوله استفاده از روش آند فداشونده می باشد. آند فداشونده چیست؟ در پاسخ باید گفت آند شامل یک آلیاژ فلزی با یک ولتاژ فعال می‌باشد. آند فداشونده از فلز هدف در برابر خوردگی محافظت می‌کند. این دو فلز دارای دو تفاوت اصلی هستند. پتانسیل کم در آند فداشونده باعث خوردگی سطح ساختار می شود. این مورد به طور موثر واکنش های اکسیداسیون ایجاد شده بر روی فلز هدف را متوقف می‌کند.
برای آنکه آند فداشونده عملکرد مناسب خود را ارائه باید یک محیط الکترولیت برای برقراری جریان و یک فلز پایه به عنوان کاتد موجود باشد. وجود آند و کاتد در فرآیند آند فداشونده الزامی می باشد. همچنین محیط الکترولیت برای برقراری جریان مورد نیاز است. الزام وجود همچنین جریانی وجود مدار برگشت الکترونی از آند به کاتد می باشد.
آندهای فداشونده معمولا در سه جنس وجود دارند. این سه جنس به شرح ذیل می باشند:
معمولا عنصر منیزیم در بین این سه عنصر دارای پتانسیل الکتریکی پایین تری می‌باشد. معمولا از منیزیم در سواحل که میزان مقاومت الکتریکی خاک و یا آب در آن بالاتر باشد استفاده می شود.
مزایای آندهای فداشونده
- عدم نیاز به منبع تغذیه یا باتری
- نصب راحت و آسان
- جریان و ولتاژ بسیار کم میان آند و سطحی که از آن محافظت می شود
- امکان بازرسی و نظارت بسیار آسان می باشد
حفاظت کاتدی خطوط لوله با منبع تغذیه
معمولا برای خطوط لوله وسیع که نیازمند پایش و بازدیدهای مکرر است و به خاطر گستردگی آن کار دشواری است و همچنین استفاده از آند به تنهایی جوابگو نیست از روش برقراری جریان با یک منبع تغذیه استفاده می‌شود. بدین ترتیب نیازی به بازدیدهای مکرر نیست. در این روش با استفاده از یک منبع تغذیه و اتصال کابل برق به ساختار خط لوله مدفون و یک ماده بعه عنوان آند جریان برق در مسیر مستقیم ایجاد می‌شود. ورودی ولتاژ متغیر می باشد و برای تنظیم دقیق جریان محافظ قرار می گیرد.
چرا از حفاظت کاتدی خطوط لوله استفاده کنیم؟
معمولا طولانی ترین خطوط مربوط به خطوط لوله‌ای مدفون می باشند. این لوله ها مواد پتروشیمی نظیر نفت خام، گاز طبیعی، فاضلاب، آب آشامیدنی و دیگر موارد را با خود حمل می کنند. این مسئله به صورت قابل توجهی بر رونق کشور‌های توسعه یافته و یا در حال توسعه تاثیرگذار می باشد.
در خصوص آب مصرفی، خوردگی و زنگ زدگی در سیستم لوله های مدفون شده، می تواند منجر به هدر رفت آب با کیفیت شود.
شرکت افزیر ارائه دهنده انواع خدمات حفاظت کاتدی در کل کشور می باشد.
