خوردگی لوله فولادی و راه های جلوگیری از آن

خوردگی لوله فولادی سالانه هزینه زیادی را به شریان های اقتصادی هر کشور وارد می کند. خوردگی در خطوط لوله را می توان با انتخاب سیستم ها و مواد مناسب در مرحله طراحی به حداقل رساند. شرکت پردیس فولاد با چندین دهه سابقه در صنعت نفت و گاز کشور، قادر به تامین کلیه تجهیزات مورد نیاز، اعم از انواع لوله و اتصالات، در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی برای مشتریان عزیز است.

 

خوردگی خط لوله و اهمیت پیشگیری از آن

تصور کشوری در جهان بدون وجود شبکه بزرگ و پیچیده ای از خطوط لوله مانند تصور بدن انسان بدون رگهای خون رسانی است. خطوط لوله ای که نفت، گاز، مواد شیمیایی، آب، بخار، فرآورده های نفتی و سایر مواد را حمل و توزیع می کنند، نبض اقتصادی هر کشور هستند. خوردگی می تواند سلامت خطوط لوله را به خطر بیاندازد.

خوردگی خط لوله عبارت است از تخریب شدن مواد و بدنه لوله به دلیل تعامل آن با محیط یا سیالی که با آن در تماس است. خوردگی خط لوله و خرابی های فاجعه بار ناشی از آن، میلیاردها دلار هزینه در پی دارد. در سال 2016، هزینه های مستقیم و غیرمستقیم، ناشی از خوردگی در امریکا بیش از 1.1 تریلیون دلار برآورد شده است.

 

فرآیند خوردگی لوله فولادی

خوردگی لوله فولادی به دلیل ایجاد واکنشی الکتروشیمیایی در حضور الکترولیت رخ می دهد. میزان خوردگی لوله فولادی به عوامل خارجی و داخلی بستگی دارد. عوامل خارجی شامل محیط کار لوله، شرایط شیمیایی خاک و رطوبت برای لوله های مدفون در زمین یا شرایط شیمیایی آب در مورد لوله های غوطه ور درون آب عوامل داخلی که به خوردگی لوله فولادی سرعت می دهند، عبارتند از:

• درصد اکسیژن یا واکنش پذیری مایعات و گازهای محیط
• استفاده از فلزات غیر مشابه در سیستم لوله کشی
• دما، سرعت جریان و فشار سیالات و گازها

 

انواع خوردگی خط لوله فولادی

انواع مختلفی از خوردگی لوله فولادی وجود دارد. در ادامه به آنها اشاره می کنیم.

خوردگی یکنواخت لوله فولادی (Uniform Pipe Corrosion)

همانطور که از نام آن پیدا است، خوردگی یکنواخت لوله باعث از دست رفتن یکنواخت مواد در امتداد سطح لوله می شود. در نتیجه بدنه لوله نازک تر شده یا از بین می رود. سرعت واکنش با عمق نفوذ سطح بر حسب میلی متر در سال اندازه گیری می شود. با انتخاب مواد مناسب و استفاده از ترکیبی از روش های حفاظت در برابر خوردگی مانند حفاظت کاتدی و همچنین پوشش های سطحی می توان از این نوع خوردگی جلوگیری کرد.

خوردگی حفره ای (Pitting Corrosion)

خوردگی حفره ای، تخریب شدید و موضعی یک سطح محدود است که منجر به تشکیل حفره بر سطح لوله می شود. حفره ها از نظر شکل و عمق متفاوت هستند. دلایل خوردگی حفره ای عبارتند از:

• عیوب سطحی لوله
• آسیب مکانیکی به پوشش غیرفعال محافظ
• نفوذ یک ماده شیمیایی تهاجمی مانند کلریدها

این نوع خوردگی در آلیاژهای فلزی و فلزاتی مانند آلومینیوم و فولاد زنگ نزن یافت می شود.

با استفاده از روش های زیر می توان از این نوع خوردگی جلوگیری کرد:

• انتخاب مواد لوله بر اساس شرایط خاص سرویس دهی، مانند دما و غلظت شیمیایی یک واکنش دهنده
• حفاظت کاتدی یا آندی

 

لیچینگ انتخابی (Selective Leaching)

لیچینگ انتخابی یا خوردگی گرافیتی زمانی اتفاق می افتد که یک فلز نجیب و یک عنصر واکنش پذیرتر آلیاژی را تشکیل دهند. بدین ترتیب عنصر فعال تر در سطح لوله خورده می شود و باعث از بین رفتن استحکام و شکست زودرس لوله شود. نمونه بارز آن حذف نیکل، کبالت یا روی از آلیاژهای مس است. این خوردگی منجر به تغییر رنگ یا تغییر چگالی در قسمت آسیب دیده می شود. افزودن آلومینیوم یا قلع در برخی موارد می تواند به محافظت در برابر لیچینگ کمک کند.

خوردگی گالوانیکی (Galvanic Corrosion)

خوردگی گالوانیکی زمانی اتفاق می افتد که آلیاژها یا فلزات غیرمشابه با پتانسیل های خوردگی مختلف به صورت الکتریکی به هم متصل شوند. در این حالت فقط فلزی که به عنوان آند عمل می کند خورده می شود. با استفاده از ترکیبی از فلزاتی که در سری گالوانیکی بهم نزدیکتر هستند و با قرار دادن عایق بین این دو می توان از این واکنش جلوگیری کرد. پوشش سطحی کاتدی نیز کمک خواهد کرد.

خوردگی شکافی (Crevice Corrosion)

خوردگی شکافی در اثر واکنش تسریع شده در اتصالات و سایر شکاف های خط لوله به دلیل وجود اکسیژن ایجاد می شود. سطوح فاقد اکسیژن در یک واکنش الکتروشیمیایی به آند تبدیل می شوند. جایگزینی اتصالات پرچ شده با اتصالات جوشی می تواند به غلبه بر چنین مشکلاتی کمک کند.

خوردگی بین دانه ای (Intergranular Deterioration)

خوردگی بین دانه ای به خوردگی انتخابی در مرز دانه های سطح (به دلیل دمای بالا) اشاره دارد. عملیات حرارتی و جوشکاری می تواند باعث تغییر شکل دانه ها و نهایتا منجر به خوردگی شود. با انتخاب لوله فولاد زنگ نزن با درصد کربن بسیار می توان از این مشکل جلوگیری کرد.

کاویتاسیون و خوردگی فرسایشی (Cavitation and Erosive Corrosion)

پدیده کاویتاسیون در خط لوله زمانی رخ می دهد که فشار کاری سیال از فشار بخار آن پایین تر می آید و منجر به تشکیل حباب های بخار می شود که در سطح داخلی خط لوله می ترکند. این فرایند می تواند منجر به خوردگی فرسایشی شود. بخش هایی از خطوط لوله مانند پمپ مکش، لوله های تخلیه، زانویی ها، سه راهی ها یا اتصالات در مبدل های حرارتی ممکن است تحت شرایط عملیاتی خاص به شدت مستعد این آسیب باشند.

با کاهش فشار سیال و اطمینان از عدم ورود هوا می توان از ایجاد کاویتاسیون جلوگیری کرد. استفاده از پوشش ها نیز میزان از بین رفتن دیواره لوله را کاهش می دهد.

خوردگی فرسایشی ناشی از حرکت نسبی سیال در سطح داخلی لوله است. تلاطم سیال منجر به افزایش سریع نرخ فرسایش می شود. ترکیبی از کاویتاسیون، فرسایش و خوردگی – در دمای بالا یا فشار بالا – می تواند منجر به خوردگی حفره ای بسیار شدید شود. افزودن کروم یا مولیبدن به فولاد می تواند حفاظت در برابر این خوردگی را بهبود بخشد.

خوردگی جریان سرگردان (Stray Current Corrosion)

خوردگی جریان سرگردان در اثر عبور جریان های سرگردان در خطوط لوله ایجاد می شود. این نوع خوردگی باعث ایجاد حفره های موضعی و سوراخ هایی روی سطوحی می شود که جریان های سرگردان از آن عبور می کنند.

منابع ایجاد جریان های سرگردان عبارتند از:

• ولتاژ بالا در خطوط لوله
• ریل های برقی
• دستگاه های جوش برقی
• منبع DC ارت شده
• حفاظت کاتدی

این آسیب را می توان با کنترل نشت برق، دور زدن جریان سرگردان به ایستگاه ارت یا استفاده از یک سیستم حفاظتی اضافی کاهش داد.

 

ترک خوردگی تنشی (SCC)

ترک خوردگی تنشی ناشی از رشد ترک در شرایط خورنده است. این نوع هوردگی می تواند منجر به شکست ناگهانی لوله های فلزی تحت تنش کششی، به ویژه در دماهای بالا شود. ترک ها در آلیاژها به سرعت رشد می کنند، اما شکست تنها زمانی رخ می دهد که میزان تنش از یک سطح خاص فراتر رود. بنابراین، اقدامات پیشگیرانه برای ترک خوردگی تنشی شامل محدود کردن بارهای اعمالی برای اطمینان از پایین بودن سطح تنش آستانه است.

 

انواع پوشش خط لوله فولادی

انواع گوناگونی از پوشش ها برای کاهش خوردگی طراحی شده اند که شامل پوشش های کارخانه ای و همچنین نوارهایی هستند که در یک سایت خط لوله اعمال می شوند. در ادامه با برخی از پوشش های خط لوله آشنا می شویم. قبل از آن میتوانید مقاله عایق کاری لوله های صنعتی را بخوانید.

 

پوشش های لعابی قطران زغال سنگ

• مزایا: چسبندگی مناسبی به فولاد دارند
• معایب: نگرانی های شدیدی پیرامون سلامت استفاده از آن ها وجود دارد

پوشش های نواری گیاهی

• مزایا: چسبندگی خوبی به فولاد دارند
• معایب: ممکن است تحت تنش، تاول بزنند

پلی الفین کراس هد (Polyolefin Crosshead Extruded) با چسب بوتیل

• مزایا: این پوشش بدون آلودگی است
• معایب: دارای قدرت چسبندگی کم به لوله های فولادی است. ممکن است به دلیل حفاظت کاتدی دچار از هم گسیختگی شود

پلی الفین اکسترود دو طرفه (Polyolefin Dual-Side Extruded) با چسب بوتیل

• مزایا: این پوشش چسبندگی خوبی به فولاد دارد. به دلیل حفاظت کاتدی می تواند در برابر گسستگی مقاومت کند
• معایب: نمی توان آن را برای تعمیر لوله برداشت

اپوکسی (پیوند فیوژن)

• مزایا: این پوشش دارای چسبندگی عالی به فولاد است و می تواند در برابر گسستگی مقاومت کند
• معایب: برای کاربرد در دمای بالا مناسب است. مقاومت سایشی ضعیفی دارد

سیستم اکسترود چند لایه پلی اولفین یا سیستم های اپوکسی چند لایه

• مزایا: این پوشش دارای چسبندگی عالی به فولاد است. به دلیل حفاظت کاتدی در برابر گسستگی مقاومت می کند. مقاومت سایشی بالایی دارد. در برابر هیدروکربن ها مقاومت دارد
• معایب: هزینه اولیه بالایی دارد. پارامترهای دقیقی باید رعایت شود

پوشش های اسپری فلزی

استفاده از پوشش های اسپری حرارتی، مانند روی و آلومینیوم، در سیستم های لوله کشی غوطه ور مزیت دارد. این پوشش ها در شرایط مختلف محیطی با هزینه کم محافظت در برابر خوردگی خوبی را ارائه می دهند. برای لوله های با دمای بسیار بالا از آسترهای نسوز، پوشش های پلی اورتان، پوشش های فلزی و پوشش های بتنی – ملات استفاده می شود.

 

حفاظت کاتدی (CP)

حفاظت کاتدی یک روش الکتریکی برای کاهش نرخ خوردگی سطح فلزی لوله با تبدیل آن به کاتد یک سلول الکتروشیمیایی است. این روش با انتقال پتانسیل فلز لوله به قطب منفی و استفاده از ولتاژ لازم به وسیله یک منبع تغذیه خارجی اجرا می شود.

در این شرایط آند قربانی، یک فلز مانند روی است که نقش حمایتی از فلز لوله را ایفا می کند. آندهای قربانی از آلیاژهای مختلف آلومینیوم، روی یا منیزیم ساخته می شوند. البته برای خطوط لوله بسیار بزرگ، آندهای قربانی نمی توانند جریان حفاظتی کافی برای اطمینان از حفاظت کامل لوله ایجاد کنند.

 

سخن آخر

مجموعه پردیس فولاد با نزدیک به چهار دهه حضور تاثیر گذار در صنایع فولاد کشور، امکان خرید انواع لوله API 5L، استنلس استیل، آلیاژی، حرارتی، برودتی، آتشخوار و مانیسمان برای مشتریان فراهم کرده است. همچنین انواع ولوها و اتصالات صنعتی نیز در سبد محصولات پردیس فولاد وجود دارد. اگر قصد مشاوره یا خرید انواع لوله را دارید با ما تماس بگیرید. مهندسان و کارشناسان مجموعه آماده پاسخ گویی به کلیه سوالات و دادن مشاوره رایگان به شما مشتریان عزیز هستند. همچنین شما را در جریان قیمت روز انواع لوله ها قرار می دهند.