لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه :320
بخشی از متن مقاله
چکیده :
نیاز بررسی و تحقیق در زمینه خوردگی در خطوط لوله حمل نفت خام ما را بر این داشت تا به بررسی کوتاه در این زمینه بپردازیم ابتدا با مقدمه ای مختصر در مورد خطوط لوله و نقش آنها در چرخه تأمین سوخت مورد نیاز .و حمل و نقل نفت و گاز و حجم عملیات انجام گرفته و توجیه اقتصادی بررسی های خوردگی و تحقیقات انجام گرفته در این زمینه پرداختیم و سپس انواع خوردگی را مورد بررسی قرار دادیم در یک فصل مجزا به بررسی انواع خوردگی در خطوط لوله پرداختیم.
در ادامه با بررسی انواع جنس های مورد استفاده در ساخت لوله های انتقال نفت خام و ترجمه قسمتی از استانداردها در این زمینه این پخش را تکمیل نمودیم. در پایان مورد عملی را که در طی پروژه انجام داده شده بود. و یک مورد انهدام لوله نفت خام بود را آوردیم که مثال خوبی از یک مورد تحقیقی بود و روش و فرایند این نوع تحقیقات را بیان می کرد و تجربیات و اطلاعات خوبی در زمینه این نوع پروژه ها را در بر دارد و می توان در موارد مشابه از این تجربیات استفاده کرد.
این مورد یک حالت از خوردگی میکروبی را نشان داد و ما با انجام مطالعات در این زمینه روش های را برای پیشگیری ارائه نمودیم.
مقدمه:
خوردگی را تخریب یا فاسد شدن یک ماده در اثر واکنش با محیطی که در آن قرار دارد تعریف می کنند.
خطوط لوله در سراسر جهان به عنوان حمل کننده های گازها و مایعات در ساخت های طولانی از منبع تا محل مصرف نهایی نقش بسیار مهمی را بازی می کنند.
به طور عمومی اطلاعات در مورد شما و خطوط لوله که به طور پیوسته در سرویس هستند. به عنوان بخش عمده ای از سیستم حمل و نقل بدین صورت است:
خطوط لوله در سرویس مدفون زیر خاک به دور از دید هستند به استثناء شهرها، ایستگاه های پمپاژ یا فشار و ترمینال ها.
در حال حاضر حدود Km 460000 خطوط لوله حمل معمولی در حدود 46% تمام نفت خام و محصولات پالایش را حمل و نقل می کنند در ایالت متحده در 1984 بیش از Km 6 10 × 106 خطوط لوله گاز طبیعی در سرویس وجود داشت. حدود 25% کل سوریس های بین ایالتی در حدود Km 280000 بودند که حمل می کردند مایعات را.
سوریس های بین ایالتی در ایالاتی متحده گسترش پیدا کرد برای ایجاد مایل های بیشتری از خطوط لوله در 1986 و Km 9800 از خطوط گاز طبیعی ساخته شده و Km 5740 برای خط لوله نفت خام و Km 2660 از خط لوله برای محصولات پالایش نیز ساخته شد.
با این شبکه پهناور بدون تغییر خط لوله به کار رفته برای استفاده در حمل منابع طبیعی و محصولات نهایی به مکان هایی که آنها مورد استفاده قرار می گیرند. آشکار می گردد که نگهداری آنها در سرویس بوسیله جلوگیری از خوردگی تکنیکی است و بطور اقتصادی با فایده می باشد.
کنترل خوردگی خطوط لوله در سراسر جهان انجام می شود به دلایل زیاد به وسیله استفاده از حفاظت کاتدی همراه با یک پوشش دی الکتریک مناسب. سیستم حفاظت کاتدی با استفاده از جریان محافظ در سطح بیرونی لوله محلی که در معرض خاک مجاور در ناپیوستگی های سیستم پوشش قرار دارد از لوله محافظت می کند. سیستم پوشش به کار می رود برای کاهش مقدار مجموعه زیاد جریان محافظ مورد نیاز در طول عمر عملیاتی لوله.
مبحث کنترل خوردگی در فاز طراحی خط لوله باید شروع شود و ادامه یابد همراه با راه اندازی و تمام عمر اقتصادی لوله.
این نوشته به طور خلاصه انواع خوردگی ها و روش های جلوگیری را به طور عمومی ابتدا بررسی می کند و سپس به طور اختصاصی خوردگی خط لوله حمل نفت و گاز را بررسی و در نهایت یک مورد عملی از پروژه های خوردگی لوله های نفت خام مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
فصل اول:
انواع خوردگی
1-1- خوردگی یکنواخت:
معمول ترین متداول ترین نوع خوردگی است. معمولاً بوسیله یک واکنش شیمیایی یا الکترو شیمیایی به طور یکنواخت در سرتاسر سطحی که در تماس با محلول خورنده قرار دارد، مشخص می شود. فلز نازک و نازکتر شده و نهایتاً از بین می رود یا تجهیزات مورد نظر منهدم می شوند. مثلاً یک قطعه فولاد یا روی در داخل یک محلول رقیق اسید سولفوریک معمولاً با سرعت یکسانی در تمام نقاط قطعه خورده خواهد شد.
خوردگی یکنواخت یا سرتاسری ، از نظر نتاژ مقدار فلز خورده شده بالاترین رقم را دارد، لکن این نوع خوردگی از نقطه نظر فنی اهمیت چندانی ندارد، زیرا عمر تجهیزاتی که تحت این نوع خنوردگی قرار می گیرد را دقیقاًمی توان با آزمایشات ساده ای تخمین زد. برای این منظور، تنها قرار دادن نمونه های آزمایش در داخل محلول مورد نظر غالباً کافی است. خوردگی یکنواخت را بطرق زیر میتوان متوقف نمود یا کم کرد:
(1) انتخاب مواد پوشش صحیح، (2) بوسیله ممانعت کننده، و یا (3) با استفاده از حفاظت کاتدی. روش های مبارزه با این نوع خوردگی را که می توان بتنهایی با یکدیگر بکار برد.
2-1- خوردگی گالوانیکی یا دو فلزی:
موقعی که دو فلز غیر همجنس که در تماس الکتریکی با یکدیگر هستد، در معرض یک محلول خورنده یا هادی قرار بگیرند، اختلاف پتانسیل بین ان دو باعث برقراری جریان الکترون بین انها می شود.
نسبت به موقعی که این دو فلز در تماس الکتریکی با یکدیگر نباشند، خوردگی فلزی که مقاومت خوردگی کمتری دارد، افزایش یافته و بر عکس، خوردگی فلز مقاومتر، تقلیل می یابد. فلزی که مقاومت خوردگی کمتری دارد اندی شده و فلز مقاومتر (از نظر خوردگی) کاتدی می شود. معمولاً کاتد یا فلز کاتد در این نوع خوردگی یا اصلاً خورده نمی شود و یا اگر خورده شود، مقدار خوردگی آن خیلی کم خواهد بود. بعلت وجود جریان های الکتریکی بین فلزات غیر هم جنس این نوع خوردگی، خوردگی گالوانیکی نامیده می شود. این دو نوع خوردگی، خوردگی الکتروشیمیایی بوده، لکن برای سهولت تشخیص، اصطلاح گالوانیکی یا دو فلزی را در این مورد بکار می بریم.
نیروی محرکه برای برقراری جریان و در نتیجه خوردگی، پتانسیلی است که بین این دو فلز وجود دارد. باطری خشک که بطور شماتیکی در شکل 2-1 نشان داده شده است مثلاً خوبی در این مورد است. الکترود کربنی بعنوان یک فلز مقاوم خوردگی – کاتد- عمل نموده و جداره آن که از فلز روی ساخته شده بعنوان آند عمل می کند و خورده می شود. خمیر بین الکترودها هادی الکتریسیته است (و خورنده) و جریان الکتریکی را در داخل باطری هدایت می کند. از منیزیم نیز می توان بعنوان فلز آند یا جداره باطری استفاده نمود.
1-2-1- نیروی الکتروموتوری (EME) و سری گالوانیکی
بطور خلاص، پتانسیل بین فلز در تماس با محلول حاوی تقریباً یک اتم گرم یون فلز مربوطه (اکتیویته واحد)، در یک درجه حرارت قابت بدقت اندازه گیری می شود. جدول 1-1 که غالباً جدول نیرو الکتروموتوری یا جدول emf نامیده می شود، طرز قرار گرفتن فلزات مختلف را نسبت به یکدیگر نشان می دهد. برای سادگی کلیه پتانسیل ها را نسبت به یک الکترود مرجع (H2/H+) که بطور دلخواه صفر فرض شده می سنجند. پتانسیل بین فلزات مختلف را با گرفتن پتانسیل بین الکترودهای رورسیبل مس و نقره 462% ولت است. اختلاف بین مس و روی 1/1 ولت است. برای آلیاژهایی که از دو یا چند جزء فعالی تشکیل شده اند، بدست آوردن پتانسیل رورسیبل عملی نیست، لذا در جدول 2-1 فقط فلزات خالص وجود دارند.
در مسائل عملی خوردگی، تماس گالوانیکی بین فلزات در حال تعادل با یون های خود بندرت اتفاق می افتد. همانطور که در بالا ملاحظه شد قسمت اعظم اثرات خوردگی گالوانیکی در اثر ارتباط الکتریکی با یکدیگر نیز در حال خورده شدن هستند. همچنین چون اکثر مواد مهندسی را آلیاژها تشکیل می دهند، بنابراین اتصال گالوانیکی معمولاً مشتمل بر یک (یا دو) آلیاژ فلزی می باشد. این شرایط جدول گالوانیکی، جدول 2-1 پیش بینی دقیق تری از روابط گالوانیکی می کند تا جدول emf، جدول 2-1 بر اساس اندازه گیری های پتانسیل و آزمایشات خوردگی گالوانیکی در آب دریای آلوده نشده می باشد که بوسیله شرکت بین المللی نیکل انجام شده است. بخاطر اختلاف بین آزمایشات مختلف، تنها موقعیت نسبی فلزات در این جدول مشخص شده است نه پتانسیل آنها. در حالت ایده آل، جداول مشابهی برای فلزات و آلیاژها در تمام محیط ها در درجه حرارت های مختلف مورد نیاز خواهد بود، لکن در این صورت تقریباً بی نهایت آزمایش بایستی انجام شود.
2-2-1 اثرات محیط
ماهیت وخورندگی محیط به میزان زیادی بر شدت خوردگی گالوانیکی تاثیر می گذارد. معمولا فلزی که مقاومت کمتری نسبت به محیط مورد نظر دارد، آند می شود.
بعضی وقت ها پتانسیلیک زوج گالوانیکی در یک محیط دیگر عکس می شود. جدول 3-1 رفتار عمومی فولاد بر روی را در محیط های آبی نشان می دهد. معمولاً هم فولاد و هم روی هر کدام به تنهایی خورده می شوند، لکن موقعی که آنها را به هم متصل می کنیم روی خورده شده و فولاد حفاظت می شود. در موارد خاصی مثل دیگ های آب گرم خانگی در درجه حرارت های بالاتر از f 180 حالت فوق بر عکس شده و فولاد آندی می شود. ظارهراً در این حالت محصولات خوردگی روی باعث نجیب تر شدن این فلز نسبت به فولاد می شوند. Haney نشان داد که در حضور یون های ممانعت کننده نظیر نیترات ها، بی کربنات ها و یا کربنات ها در آب، روی به مقدار کمی نجیب تر می گردد و پتانسیل ها بر عکس خواهد شد.
تانتال از نظر مقاومت در برابر خوردگی فلزی بسیار مقاوم است و نسبت به پلاتین و کربن آند است. لیکن پیل حاصل تنها در درجه حرارت های بالا فعال است. مثلاً در زوج تانتال – پلاتین جریان تا C110 بر قرار نمی شود و C 256 جریان حدود ma/tt 100 وجود دارد. تانتال نسبت به چدن پر سیلیسیم در اسید سولفوریک غلیظ کاتد است، لیکن جریان بین آند و به سرعت به صفر می رشد. در بالاتر از C145 قطبین پین عکس می شود تانتال را نبایستی در تماس با فلزات آندی قرار داد زیرا هیدروژن کاتدی را جذب نموده و ترد می شود.
خوردگی گالوانیکی در اتمسفر نیز واقع می شود. شدت آن بستگی به نوع و مقدار رطوبت موجود در اتمسفر دارد. مثلاً خوردگی نزدیک سواحل دریا بیشتر از اتمسفر خشک می باشد. کندانس بخار در نزدیک ساحل دریا حاوی نمک است و لذا هادی‌تر و خورنده تر است و در رطوبت و درجه حرارت یکسان نسبت به کندانس در یک ناحیه دور از دریا الکترولیت بهتری است. آزمایشات اتمسفری در نقاط مختلف نشان داده اند که روی (zn) در تمام موارد نسبت به فولاد آند است آلومینیم وظعیت مختلف و متغییری داشته و قلع و نیکل همواره کاتد بوده اند. موقعی که فلزات کاملاً خشک باشند خوردگی گالوانیکی اتفاق نخواهد افتاد، زیرا الکترولیتی برای حمل جریان بین سطوح الکترودها وجود دارد.
3-2-1- اثر فاصله دو الکترود:
خوردگی گالوانیکی معمولاً نزدیک محل اتصال دو فلز شدید تر است و با دور شدن از این نقطه خوردگی نیز کم می شود. فاصله ای که تحت تأثیر خوردگی قرار می گیرد بستگی به مقاومت محصول دارد. با در نظر گرفتن مسیر جریان و مقاومت مدار این مسأله واضح است، در آبی با مقاومت بالا و یا کاملاً خوردگی ممکن است به صورت یک شیار باریک ظاهر گردد. خوردگی گالوانیکی از موضعی بوده آن در نزدیکی محل اتصال دو فلز به سهولت تشخیص است.
4-2-1- اثر سطح
یک فاکتور مهم دیگر در خوردگی گالوانیکی اثر سطح، یا نسبت سطح کاتد به سطح آند می باشد. نسبت سطحی نا مناسب مشتمل بر کاتد بزرگ و آند کوچک است. برای یک مقدار معین جریان در پیل، دانسیته جریان برای الکترود کوچک به مراتب بزرگتر از تا دانسیته جریان برای الکترود بزرگتر، هر چه دانسیته جریان در یک منطقه آندی بزرگتر باشد، سرعت خوردگی بیشتر است خوردگی نواحی آندی ممکن است 100 تا 1000 برابر بیشتر از حالتی باشد که سطح آند با کاتد برابرند. شکل 3-1 دو مثال خوب از اثر سطح را نشان می دهد. نمونه ها، صفحات پرچ شده مسی و فولادی هستند که هر دو در یک زمان به مدت 15 ماه در آب دریا قرار گرفته اند. در سمت چپ صفحات فولادی با میخ پرچ های مسی، و در طرف راست صفحات مسی با میخ پرچ های فولادی قرار دارند. مس نسبت به فولاد در آب دریا، فلز نجیب تر یا مقاوم تر در برابر خوردگی است. صفحات فولادی در سمت چپ قدری خورنده شده اند، لیکن اتصال حاصل از میخ پرچ ها هنوز قوی است. نمونه سمت راست دارای نسبت سطحی نا مناسبی است میخ پرچ های فولادی که در تماس با سطح بزرگ کاتدی قرار دارد خیلی بیشتر است.
تخلف از اصل ساده فوق غالباً منجر به خسارات زیادی می گردد. به عنوان مثال در یک کارخانه در طی یک برنامه عظیم توسعه چند صد تانک بزرگ نصب گردید. اگر تانک های قدیمی را از فولاد معمولی می ساختند و با یک رنگ فنلی پخته شده قسمت داخلی را پوشش می دادند. محلولی که در تانک، اثر خوردنگی کمی روی فولاد داشت.
*** متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است ***
دانلود مقاله کامل درباره مطالعه و بررسی دلایل خوردگی در خطوط لوله حمل نفت
