پوشش حفاظتی سکوهای دریایی فلزی

خوردگی، رسوب کردن و سوراخ شدن سطح فلزات و سازه‌های دریایی، یکی از بزرگترین مشکلات پروژه‌های عظیم سازه‌های دریایی هستند. رسوب کردن سطح به وسیله میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها و جلبک‌ها شروع می‌شود و می‌تواند آثار خرابی زیان باری داشته باشد. لزوم اجرای پوشش حفاظتی سکوهای دریایی مانند دیگر سازه هایی از این قبیل آشکار است. خوردگی اصطلاحی است که برای تبادل فلزات و تبدیل آن‌ها به ماده‌ای غیر فلزی به کار برده می‌شود. به همین دلیل می‌توان خوردگی را تخریب فلزات به وسیله واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی با محیط اطراف دانست.

انرژی آزاد +اکسید یا هیدروکسید یا سولفید فلزات → محیط +فلز

فلز موجود در این معادله می‌تواند Fe (آهن یا فولاد) یا Zn (روی ی زینک) باشد. منظور از محیط، وجود آب یا رطوبت، اسیدها و نمک‌ها است. بناربراین در صورتی که Fe در مجاورت یکی از عوامل تخریب‌گر محیط مانند آب یا اسیدها باشند، فولاد دچار خوردگی و زنگ زدگی می‌شود و عملکرد آن در سازه زیر سوال می‌رود. در صورتی که روی یا Zn در مجاورت عوامل خورنده باشد، روی دچار خوردگی یا زنگ زدگی می‌شود. به همین دلیل در صورتی که بر روی سطح فولاد از پوششی استفاده شود که درون آن ترکیبات روی باشد، به جای فولاد، روی دچار خوردگی و زنگ زدگی می‌شود. محصولاتی که در آن‌ها از ترکیبات روی استفاده شده است عبارتند از: اپوکسی‌های غنی شده با روی، اپوکسی‌های زینک فسفات، اپوکسی‌های زینک کرومات، اپوکسی‌های زینک اتیل سیلیکات و اپوکسی‌های سرنجی (لطفا به محصولات مورد نظر لینک شود)

بهتر است پرایمر و رنگ میانی از اپوکسی‌های دارای ترکیبات روی استفاده شود. ضعف اپوکسی‌های دارای ترکیبات روی، مقاومت کم آن‌ها در مقابل اشعه ماروا بنفش یا UV است. بنابراین توصیه می‌شود برای رنگ رویه از اپوکسی‌های مقاوم به اشعه UV استفاده گردد. این اپوکسی‌ها شامل اپوکسی‌ پلی آمید و اپوکسی پلی آمین هستند. همچنین می‌توان از رنگ‌های آکریلیکی یا پلی اورتان نیز برای این منظور استفاده نمود.

 یکی دیگر از راه حل های موجود برای سازه های آبی، روش حفاظت کاتدیک می باشد. جزء اصلی سیستم حفاظت کاتدیک یک مش اکسید تیتانیوم یا روی به عنوان آند فداشونده است. این  مش  مانع از خوردگی های احتمالی آتی در فولاد می‌شود. هدف از استفاده از آند آن است که به جای فولاد مسلح کننده، خورده شود. لذا با این مکانیزم ، فولاد مسلح کننده به عنوان کاتد در سلول الکتروشیمیایی از خوردگی محافظت می شود. این روش می‌تواند برای نگهداری و محافظت المان های سازه های دریایی، سازه‌های فولادی و بتن مسلح که تجربه خورده شدن دارند و همچنین برای اهداف پیشگیرانه در ساخت و ساز جدید مورد استفاده قرار گیرند.

 

تاریخچه سکوهای دریایی

سکوهای دریایی دور از ساحل یا Offshore برای استخراج نفت یا گاز از زیر بستر دریا به کار می‌روند. این سازه‌های پییدگی‌های خاص خود را دارند. عملیات طراحی، ساخت و نصب آن‌ها هریک دارای پیچیدگی‌های مهندسی فراوانی است و بنابراین باید کلیه مراحل ساخت سکوهای دریایی دور از ساحل توسط مهندسین مجرب صورت گیرد. اولین سکوی دریایی ساخته شده در سال 1947 میلادی در لوئیزیانا آمریکا ساخته و به بهره‌برداری رسید. امروزه بیش از 7000 سکوی دریایی در نقاط مختلف دنیا وجود دارد.

 

علل خرابی سکوهای دریایی فلزی

وجود نمک در آب دریا یکی از اصلی ترین علل خردگی در سازه‌های بتنی و فولادی موجود در دریا است. در صورتی که سازه دریایی به منظور استخراج نفت و گاز مورد استفاده قرار گیرد، وجود آلاینده‌هایی مانند سولفات‌ها نیز می‌تواند فرایند خوردگی و خرابی سازه و سکوهای دریایی را سرعت بخشد. این عوامل می‌توانند با فولاد موجود در بتن یا سازه فولادی واکنش داده و آن را تخریب نمایند.

دمای پایین آب دریا در اعماق آن نیز می‌تواند فرایند خوردگی را به شدت تسریع بخشد. در دمای پایین فولاد ترد شده و می‌تواند سریع تر دچار گسیختگی و شکست شود. به همین دلیل باید برای سازه‌های دریایی که در معرض دمای پایین قرار می‌گیرند تمهیدات بیشتری را برای حفاظت از آن‌ها به کار برد.

بیشترین نوع خوردگی در سازه‌های دریایی در نقاط حداکثر و حداقل ارتفاع موج اتفاق می‌افتد. این دو نقطه علاوه بر اینکه تواما در مجاورت آب و هوا قرار دارند، بیشترین نیروی وارده از طرف موج را نیز تحمل می‌کنند. همین مسئله می‌تواند موجب ایجاد بیشترین آثار خرابی و خوردگی در این نقاط شود. در صورتی که سکوهای دریایی برای استخراج نفت یا گاز مورد استفاده قرار گیرد وجود گازهای آلاینده در فرایند استخراج و نمونه‌گیری نفت و گاز نیز موجب تشدید و تسریع فرایند خرابی می‌گردد.

پوشش حفاظتی سکوهای دریایی

برای تعیین بهینه نوع پوشش حفاظتی سازه‌های دریایی، سه پارامتر دخیل است. مکانیزم خرابی، نوع سازه دریایی، مشخصات پوشش حفاظتی. مکانیزم خرابی سازه‌های دریایی مفصلا در قسمت قبل توضیح داده شد. برای مشاهده مشخصات پوشش حفاظتی باید به قسمت محصولات شرکت افزیر مراجعه نمود. سازه‌های دریایی را می‌توان برحسب نوع به انواع زیر تقسیم نمود:

سازه‌های دریایی ساحلی

سازه‌های دریایی ساحلی (Onshore Structures)، سازه‌هایی هستند که در ساحل قرار دارند. این سازه‌ها را می‌توان به سه دسته دیگر تقسیم نمود:

• سازه‌های حفاظت از ساحل: سازه‌های بر اساس دو مکانیزم جلوگیری از ورود موج و یا تثبیت ساحل ساخته می‌شوند. سازه‌های جلوگیری از ورود موج خود شامل موج شکن‌ها (break waters)، آب شکن‌ها (groins)، تپه‌های ماسه‌ای (dikes)، اسکله‌های عمودی (jetties) و موج شکن‌های دور از ساحل (detached break water) تقسیم بندی می‌شوند. انواع موج شکن‌ها شامل موارد زیر است:
  1. موج شکن شیب دار
  2. موج شکن ستگی
  3. موج شکن با آؤماتور بتنی
  4. موج شکن کیسونی
  5. موج شکن بلوکی
  6. موج شکن بلوکی با سلول‌های تو خالی
  7. موج شکن مجوف
  8. موج شکن سپر فولادی
  9. موج شکن های مرکب
  10. موج شکن‌های انعطاف پذیر
  11. موج شکن پایه دار
  12. موج شکن شناور
  13. موج شکن هیدرولیکی
  14. موج شکن هوایی

آب شکن ها نیز به موارد زیر تقسیم می‌شوند:

1. سنگی
2. سپری
3. سپری و شمع

تپه‌های ماسه‌ای نیز دارای دو نوع روکش بتنی و روکش قیری هستند. اسکله‌های عمودی نیز داراری انواع زیر هستند:

1. سنگریزه‌ای
2. سپر فولادی
3. صندوقه‌ای
4. شمع و عرشه

سازه‌های تثبیت کننده نوار ساحلی یا کنترل نوار ساحلی خود شامل موارد زیر می‌شوند:

1. سازه‌های تثبیت شیب: روش‌های تثبیت شیب شامل روش استفاده از بتن درج یا صلب، پوشش سنگی یا Rip Rap، بلوک‌های بتنی و پوشش سفالت است.
2. دیوارهای دریایی: اجرای این روش با کمک دیوارهای دریایی بتنی وزنی، سپر فولادی با مهار عرضی، کیسون‌ها، صندوقه‌ای فلزی، شمع قائم و دیواره و همچنین گابیونها صورت می‌پذیرد.
3. دیوارهای ساحلی: اجرای این روش با کمک دیوارهای دریایی بتنی وزنی، سپر فولادی با مهار عرضی، کیسون‌ها، صندوقه‌ای فلزی، شمع قائم و دیواره و همچنین گابیونها صورت می‌پذیرد.

• سازه‌های پهلوگیری کشتی با اسکله: این سازه‌ها که در اصطلاح لاتین به آن‌ها Pier گفته می‌شود، با کمک اسکله بلوک بتنی، دیوار با مقطع L، صندوقه بتنی، سپر فولادی، شمع و عرشه بتنی، کشتی بند (Dolphin) و پانتون شناور (Floating Docks) اجرا می‌گردند.
• سازه صنایع دریایی: این سازه‌ها برای صنعت تجارت با کشتی‌ها ساخته می‌شوند. اصلی‌ترین انواع این سازه‌ها عبارتند از:
  1. کارگاه صنایع دریایی (Ship Yards)
  2. حوض خشک (Dry Docks)
  3. حوضچه تر (Wet Docks)
  4. حوضچه شناور (Floating Dry Docks)
  5. سرسره‌ها (Slip Ways)
  6. بالابرها (Ship lifts)

سازه‌های دور از ساحل یا فراساحل

سازه‌های دریایی دور از ساحل یا فراساحل (Offshore Structures)، سازه‌هایی هستند که غالبا، برای توربین‌های بادی و استخراج نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سازه‌ها نیز خود به دو دسته کلی تقسیم می‌گردند.

• سکو ثابت واقع در آب‌های متوسط: این سکوها به گونه‌ای است در سر جای خود ثابت هستند. مهم‌ترین پی سازه‌های فراساحل ثابت عبارت است از:
  1. ژاکت‌ها
  2. سکوهای خود بالابر یا جک آپ
  3. پی‌های وزنی (GBF)
  4. پی منوپاد و تری پاد
• سازه واقع در آب‌های عمیق: این نوع سازه‌ها که جدیدتر از انواع دیگر سازه‌های دریایی هستند، دارای پی‌های معلق هستند. مهم‌ترین انواع پی سازه‌های دریایی فراساحل عمیق عبارت است از:
  1. سکوهای شناور
  2. سکوهای تطبیقی
  3. سازه‌های مبدل حرارتی در اقیانوس‌ها
  4. سازه‌های ردیابی امواج فضایی

سازه‌های نزدیک ساحل

سازه‌های نزدیک ساحل (Near Shore Structures)، سازه‌های دریایی هستند که در اعماق بسیار کم آب و در نزدیکی سواحل ساخته می‌شوند. مهمترین این سازه‌ها عبارتند از:

• آبگیرها (Intakes)
• آبریزها (Outfalls)
• پایانه‌های دریایی (Offshore Terminals) مانند پایانه‌های شمع و عرشه، پایانه با سازه ژاکت، پایانه شناور، سازه ارتباطی پایانه شناور و سازه ارتباطی پایانه به ساحل است.
• توربین‌های بادی (Offshore Turbines)
• پل‌های دریایی مانند پایه کیسون، پایه شمعی با قطر بالا، پایه فولادی حفاری یا کوبیده شده و پایه‌های بتنی با قطر بالا است.
• سدهای صندوقه‌ای (Coffer Dams)
• تونل‌های دریایی که از دو نوع مقطع مرکب پیش ساخته و مقطع بتنی پیش تنیده پیش ساخته، ساخته می‌شوند.
• طوفان بندها (Storm Suge Barriers)
• لوله گذاری در دریا

انتخاب نوع پوشش سطحی

سازه‌های فولادی دریایی، سازه‌هایی هستند که بسیار در معرض خوردگی در محیط دریا قرار دارند. اشکال خوردگی در زیرساخت های فولادی به هشت شکل خوردگی متداول است که متناسب با شرایط و محیطی که در آن قرار می گیرند، ایجاد می شوند :

1- خوردگی یکنواخت

2- خوردگی گالوانیکی

3- خوردگی شکافی

4- خوردگی حفره ای

5- خوردگی بین دانه ای

6- خوردگی انتخابی یا آلیاژ زدایی

7- خوردگی فرسایشی و

8- خوردگی تنشی.

 

این سازه‌ها باید مانند دیگر سازه‌های فولادی باید یا کمک محصولات اپوکسی یا پلی یورتان غنی شده با روی یا مشتقات آن در سه لایه پرایمر، رنگ میانی و روکش نهایی تقویت نموده و از آن‌ها در مقابل خوردگی محافظت نمود. البته در شرایط بحرانی‌تر می‌توان از تعداد لایه‌های بالاتری برای پوشش‌دهی استفاده نمود.

در شرایط بسیار ویژه می‌توان از روکش FRP به همراه رزین‌های مخصوص استفاده نمود. در این حالت علاوه بر حفظ مقاطع فولادی از خوردگی، مقاطع فولای که قبلا خورده شده اند نیز تقویت می‌شوند.

 

عمر مفید

به طور معمول عمر مفید پوشش‌های حفاظتی کمتر از عمر مفید سازه دریایی است. بنابراین باید در دوره بهره‌برداری سازه دریایی حداقل یک بار پوشش حفاظتی آن را بازسازی نمود.

قیمت اجرا

برای اطلاع از قیمت محصولات و قیمت اجرای پوشش حفاظتی سکوهای دریایی با متخصصین شرکت مقاوم‌سازی افزیر تماس بگیرید.