انتخاب پوشش در خوردگی

اولین کوشش ها برای کنترل خوردگی خطوط لوله بر تلاش برای جلوگیری از خوردگی مبتنی بر قطع تماس خطوط لوله از خاک اطراف بوده و به این ترتیب پوشش ها به کار گرفته شدند. این تصور در مورد پوشش ها در جهت قطع خوردگی کاملاً مؤثر است اگر :1) ماده پوششی یک عایق الکتریکی مؤثر باشد.2) بدون پارگی اعمال شود و روی سطوح و در هنگام پر کردن کانال سالم باقی بماند.3) فیلم کامل اولیه تشکیل دهد و همینطور با گذشت زمان باقی بماند.با وجود این که پوشش ها به تنهایی جوابگوی کنترل خوردگی نمی باشند، لیکن چنانچه درست اعمال شوند نقش مؤثری ایفا می کنند. از این رو پوشش ها را بعنوان برنامه ای معمول برای خطوط مهم در نظر می گیرند. پوشش صحیح انتخاب شده و درست به کار رفته بیش از 99 درصد حفاظت لازم را بر روی سطوح لوله فراهم می کند.هنگام استفاده از پوشش ها بهترین تکنیک و اقتصادی ترین پوشش ها ضمن توجه به دیگر مسائل خوردگی لوله که از اهمیت زیادی بر خوردارند، باید انتخاب شود، چرا که اشتباه در انتخاب مواد پوششی می تواند باعث خسارات زیادی در طول عمر مفید خط لوله شود. بعبارت دیگر کاربرد صحیح مواد پوششی جنبه های دیگر کنترل خوردگی را نسبتاً آسان می کند. پوشش ها و حفاظت کاتدی با وجود پوشش، از جریان خوردگی به مقدار زیادی کاسته خواهد و کل اتلاف فلز خیلی کمتر خواهد بود. با توجه به این که نواقص در پوشش، باعث خوردگی می شود، پس حفاظت با پوشش ها تنها کافی نبوده و بنابراین همراه با پوشش از حفاظت کاتدی نیز استفاده می شود تا منطقه کوچکی از فولاد آشکار شده در معرض محیط خورنده را محافظ نماید. انرژی الکتریکی مورد نیاز جهت حفاظت کاتدی ساختار عریان ممکن است هزار بار بیشتر از انرژی باشد که برای همان ساختار اما پوشش شده نیاز است.بهترین روش در کنترل مدرن خوردگی خطوط لوله، استفاده از پوشش های مناسب همراه با حفاظت کاتدی بوده، برای اطمینان بیشتر تدابیر تکمیلی مانند استفاده از اتصالات عایق، کنترل محیطی و غیره نیز ممکن است به کار گرفته شود.در انتخاب سیستم پوشش برای هر پروژه خط لوله، مهمترین مشخصه برای طراحی، پایداری بوده به طوری که دارای 1 ) مقاومت الکتریکی بالایی پس از نصب و استقرار در جای خود باشد و 2) حداقل کاهش در مقاومت الکتریکی را با گذشت زمان داشته باشد. این موضوع در صورت استفاده از حفاظت کاتدی همراه با پوشش دارای اهمیت زیادی است. در صورت استفاده از پوشش ناپایدار، سیستم حفاظت کاتدی کاملاً مناسب ممکن است با از بین رفتن تدریجی پوشش، حفاظت کامل را فراهم نکرده، نیاز به جریان اضافی باشد که از نظر اقتصادی قابل توجیه نباشد. 1- انواع مواد پوششی طی سال ها و از زمان شروع استفاده از خطوط بزرگ لوله، مواد و سیستم های پوششی توسعه زیادی یاقته اند. هدف یافتن موادی است که دارای بهترین مقاومت الکتریکی و مکانیکی بوده، دارای کاربرد ساده و استحکام زیاد و نیز از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد. در زیر بعضی از مواد موجود به طور خلاصه توضیح داده می شود. 1 - لعاب ها یا انامل ها : این واژه معمولاً برای پوشش های قیر قطران زغال سنگ یا قیر نفت که استعمال آنها به صورت داغ انجام می شود، بکار می رود .این مواد همراه با نوارهای تقویت کننده و محافظ به کار می روند. برای افزایش سرعت و کیفیت کار عمدتاً کاربرد این مواد بوسیله ماشین های پوشش دهنده صورت می گیرد. ضخامت یک لایه معمولاً 32/3 اینچ (94 میلی متر) می باشد.انامل ها برای شرایط مختلف خط لوله فراهم شده اند. بعنوان مثال بعضی از درجات آن برای استفاده در لوله ها در دمای پایین مناسب می باشند. همچنین در جایی که خطوط لوله در معرض دمای نسبتاً بالا قرار دارد (مانند خروجی کمپروسور گاز ) از نوعی باید استفاده شود که نرم نشده و از لوله جدا نگردد. 2 - واکس ها :بعضی از سازنده های پوشش های گرم با استفاده از پایه واکس میکرو کریستالی تولید می کنند. این پوشش ها در کارایی عموماً شبیه به آسفالت و انامل قیر قطران بوده و معمولاً به صورت پوشش های نازک تر از انامل ها استفاده شده و با نوار برای افزایش نیروی مکانیکی و بهبودی قدرت الکتریکی پوشش به کار می روند. 3 - ماستیک ها :این واژه معمولاً به پبوند انوع ماسه و مواد دیگر طلاق می گردد که دارای خاصیت عایق بوده و معمولاً شامل آسفالت می باشد. این مواد معمولاً به صورت داغ استعمال شده و عموماً ضخیم تر از پوشش های معمولی دیگر می باشد. ضخامت معمولی آنها 2/1 تا 8/5 اینچ می باشد. نوارهای حفاظتی یا نوارهای عایق برق بعلت ضخامت و سختی در شرایط نرمال خط لوله مورد نیاز می باشند. انواع دیگر آنها با نقاط ذوب مختلف متناسب با دمای عملکرد خط لوله در دسترس می باشد. 4 - گریس ها :از گریس های بازدارنده نیز بعنوان پوشش حفاظتی در بعضی قسمت ها و بخصوص در لوله های توزیع استفاده می شود.گرچه از گریس ها گاهی اوقات بعنوان تنها حفاظ استفاده می شود، لیکن اغلب برای برخورداری از نیروی مکانیکی و الکتریکی بیشتر با نوارهای عایق برق به کار می روند. 5 - پوشش های مایع با استعمال سرد :این دسته از پوشش ها شامل موادی هستند که به صورت مایع سرد به کار برده می شوند و با بخار شدن حلال شیمیایی سخت می گردند. با کم کردن حلال، زمان خشک شدن قیر زغال سنگی تغییر می کند. پوشش های تقویت کننده شیمیایی شامل موادی مانند ترکیبلت رزین های اپوکسی و قیر قطران یا ترکیبات شیمیایی دیگری با طبیعت مشابه می باشند. چنین موادی معمولاً دو جزئی بوده و یکی از آنها ماده شیمیایی سخت کننده است، بعد از مخلوط کردن باید به سرعت بر روی لوله اعمال گردد. چه در مدت زمان محدوددی سخت می شود. مدت زمان استعمال با توجه مواد به مورد مصرف و دما تغییر خواهد کرد ( در دمای بالاتر زمان کمتری نیاز است ).بعضی از این مواد کاملاً سخت بوده و بدون نوار حفاظتی استفاده شده و دارای قدرت الکترکی خوبی هستند. ضخامت پوشش با توجه به مواد مصرفی ممکن است تا به 20 میلیمتر هم برسد. البته ضخامت بیشتر مقدور است اما مقرون به صرفه نمی باشد. 6 - نوارها :در سالهای اخیر استفاده از نوار بعنوان پوشش خط لوله بسیار معمول شده است. این پوشش ها بعنوان یکی سیستم کامل پوشش دهنده شامل فیلم پلاستیکی ( مانند پلی اتیلن و کلرید وینیل) و چسب همراه به سطح لوله آستر شده اعمال می گردند. فیلم پلاستیکی با لاستیک برای سطح استر شده به کار می رود و فیلم های پلاستیکی با انواع قیر زغال سنگی یا ترکیباتی از مواد قیری و رزین ها نیز معمول است. از مزایای سیستم های نوار پوششی قابل استفاده بودن آن در محل بوده و در مقایسه با سیستم های گرم وسائل و کار گر کمتری مورد نیاز است و هزینه نصب نیز کمتر می باشد. 7 - پوشش های پلاستیکی :گرچه نوارها خود جزء پوشش پلاستیکی اند، اما این دسته از فیلم ها ی پلاستیکی که اخیراً کاربرد زیادی یافته اند و بیشترین کاربرد را در لوله های قطر پایین و در سیستم توزیع دارند با نوارهای پلاستیکی تفاوت دارند . پلاستیک ها به وسیله تزریق عملیات ذوب بستری یا دیگر روش ها و به صورت فیلم پیوسته و ضخامت یکسان پوشش داده می شوند. 8 – لفاف و محافظ :لفاف ها به منظور افزایش قدرت مکانیکی یا الکتریکی پوشش لوله و نیز بعنوان سدی خارجی در برابر صدمات مواد موجود در پشت بند به پوشش لوله به کار می روند. لفاف مورد مصرف برای بهبود قدرت مکانیکی عبارتند از :1) آز بست اشباع شده به وسیله قیر زغال سنگی یا آسفالت 2) پارچه های اشباع شده3) الیاف شیشه ای و نمد اشباع شده از قیرآز بست و نمد در بین لایه های انامل داغ استفاده می شود. نمد شیشه ای با یک لایه از پوشش داغ انامل استفاده می شود و در موقع استفاده با کشش کافی به داخل انامل پیچیده به طوری که بعنوان یک لایه تقویت شده در انامل عمل می کند. الیاف شیشه ای در پروسه سرد برای استحکام بیشتر به کار می رود. 9 – پوشش های سنگین وزن :چنانچه خطوط لوله در زیر آب یا در کانال نا استوار باشد، باید از شناوری آن روی سطح جلوگیری شود. پوشش مورد نظر به صورت وزنه های چدنی یا بتونی به خط لوله و در فواصل معینی اعمال می گردد. در مواردی وزنه های اضافی به شکل پوشش پیوسته از مواد سنگین بر روی پوشش محافظ خوردگی اولیه افزوده می شود. این پوشش عموماً از بتن متراکم با استفاده از مخلوط سنگینی مانند پیریت ساخته شده و با تور سیمی یا یک سیم بصورت مارپیچ مسلح می شود. ضخامت آن تابعی از وزن به ازاء هر فوت از طول خط می باشد که درجه شناوری منفی مورد نظر را به دست می دهد.از مزایای ویژه پوشش های پیوسته وزین، حفاظت مکانیکی آن نسبت به پوشش محافظ خوردگی زیرین است به خصوص وقتی که خط لوله در نقاط باتلاقی و یا در آب ، جایی که یافتن مکان و تعمیر نقاط ضعف پوشش با دشواری مواجه می شود بر پا می شود. 10- پوشش های بتنی : با وجودی که پوشش بتنی به طور عمده بعنوان پوشش خط لوله به کار گرفته نشده است، لیکن ترکیبات مناسب آن قادر به حفاظت مؤثر فولاد در قبال خوردگی می باشند. قالب ریزی بتنی یا ساروج بر روی فولاد موجب خاصیت بتنی قوی آن می شود. علاوه بر آن فولاد با بتن خوب پولاریزه شده و در مقابل جمع شدن یا خارج شدن جریان مقاومت می کند. بتن با توجه به خواص آن بدون حفاظت کاتدی مؤثر می باشد. بتن بدون تردید ماده حفاظت عالی بر روی خطوط توزیع بوده و در خطوط انتقال و در کاربرد محدود و در موانعی که حفاظت کاتدی به طور مؤثر قابل استفاده نیست دارای اهمیت است. گو اینکه این نوع پوشش نسبتاً گران است ولی پوشش قوی با عمر طولانی در کاربرد های خاص می باشد .بتن باید از مرغوبیت خوبی برخوردار باشد و به طور مستقیم بر روی فولاد لخت به کار رود. به مخلوط بتن نباید مواد دیگری اضافه شود. کلرید ها مخصوصاً پولاریزه شدن را که بخش عمده کیفیت حفاظتی بتن بر روی فولاد است از بین می برند. چنانچه بعنوان تنها راه حفاظت استفاده می شود، خطر خوردگی همچنان باقی است. اگر قسمتی از بتن از سطح لوله جدا شود، در غیر این صورت لوله فولادی با خاک یا آب در تماس بوده و بعنوان آند ظاهر خواهد شد . البته ترک هایی مویی یا سوراخ های سوزنی با مواد قلیایی بتن ترمیم می شود. فولاد در بتن مناسب به سهولت قابل حفاظت کاتدی است زیرا به آسانی پولاریزه می شود. 2- انتخاب پوشش مناسب هر پوششی حداقل باید هزینه کاربرد به ازاء هر فوت لوله را داشته و نیز دارای قدرت الکتریکی و مکانیکی خوب در شرایط محیطی باشد. بعضی از عومل مؤثر در انتخاب پوشش به شرح زیر است : 1) آیا خط لوله در خاکی که عاری از سنگ و دیگر عوامل صدمات مکانیکی است کار گذاشته می شود یا حفاظت در مقابل احتمال چنین صدماتی باید در نظر گرفته شود.2) آیا نوع خاک دارای تنش زیانبخش بر سطح پوشش است.3) تعیین دمای عملیات برای خط لوله در صورتی که بیش از دمای معمول خاک است.4) آیا نیاز خاصی برای محدودیت جریان حفاظت کاتدی در حداقل خود وجود دارد.5) آیا تمام یا قسمتی از خط به دشواری در دسترس است ؟با وجود علم کاربرد پوشش در دستورالعمل های مربوطه، ممکن است در شرایطی قابل توجیه از آن به عنوان تنها راه کنترل خوردگی استفاده شود.اگر در شرایطی محل های آندی و کاتدی شناخته شده باشند، منطق چنین حکم می کند که پوشش در محل های در معرض خوردگی یعنی در نقاط آندی به کار برده شود، اما این کار درست نیست. چرا که اگر فقط محل های آندی پوشش شوند، خوردگی کاملاً از بین نمی رود و تخلیه جریان با شدت زیاد در نقاط معیوب پوشش متمرکز خواهد شد تا در محل های آندی که قبلاً بدون پوشش بودند و اگر فقط محل های کاتدی پوشش داده شوند، جریان باقیمانده بر روی کل سطح آندی توزیع و لذا میزان خوردگی کاهش می یابد. چنانچه کاتد دارای پوشش خوب باشد جریان وارده به محل های معیوب در اثر پولاریزه شدن سطح کاهش فاحشی می یابد. اندازه نسبی مناطق کاتدی و آندی بر روی درجه پولاریزاسیون به وجود آمده تأثیر دارد. بنابراین پوشش دادن کاتد بسیار مؤثر تر از پوشش دادن آند در مواردی است که پوشش انتخابی باشد. یک نمونه از فعالیت های مربوط به پوشش خطوط لوله در تصویر 7- 1 نشان داده شده است. مراحل به صورت زیر می باشد : تصویر شماره 7- 1 یک نمونه از مراحل پوشش خط لولهلوله بدون پوششتمیز کردن و خشک کردنتمیز کردن با فشار هواگرم کردنپوشش پودرتمیز کردن مواد اضافی چسبندهخنک کاریآماده سازی لبه های انتهایی لوله ها ، بازرسی و کشف سوراخ هاتمیز کردن داخل لوله با فشار هوا اسپری رنگ اپوکسی داخل لوله پرداخت سطح بازرسی نهایی ( داخلی و خارجی ) ذخیره در انبارها 3- عایق کاری عایق کاری حرارتی در دمای بالا در خط لوله هایی به کار می رود که سطح فولاد را در مقابل یک خورنده و خط لوله ها را در مقابل حرارت محافظت کند. قبل از انتخاب عایق کاری مورد نظر به این نکات باید توجه کرد :- محیط اطراف لوله - دمای عملکرد خط لوله- سهولت عملکرد- روش های بازرسی و سهولت تعمیر عیوب و اتصالات لوله ها- بهای نسبی سیستم- ضروریات محیط و سلامتی- درجه عایق گذاری حرارتی مورد نیاز- عمر طراحی خط لوله- سهولت دستیابی به میدانبعد از نکات آورده شده انتخاب مواد مناسب جهت عایق کاری برای وضعیت های مورد نظر باید انجام شود. از آنجا که برای هر نوع مواد عایق کاری محدودیت هایی وجود دارد یک سیستم عایق کاری ایده آل باید خصوصیات زیر را دارا باشد :- سهولت اجرا- عایق کاری باید توانایی اجرا در کارخانه با یک سرعت معقول را داشته باشد. باید امکان حمل لوله ها به سرعت و بدون خسارت وجود داشته باشد.- عایق کاری باید قابلیت پیوستگی با جداره فولاد بدون نیاز به یک بتونه مناسب را داشته باشد. در سیستم های چند لایه ای باید به خوبی اتصال بین دو لایه متفاوت عایق کاری بر قرار شود.- عایق کاری باید توانایی مقاومت در مقابل فشار و ضربات را بدون ایجاد ترک و شکاف و یا جدا شدن را داشته باشد. ممکن است لایه خارجی دچار شکاف شود پس لایه های درونی باید ضد آب و یا جاذب آب باشند.- عایق کاری باید به حد کافی انعطاف پذیر باشد تا در مقابل هرگونه تغییر شکل بعلت نیروهای مربوط به نصب لوله ها به روش S-Lay و روش قرقره ای و یا هرگونه انبساط و انقباظ حاصل از تغییر دما توانایی مقاومت داشته باشد.- عایق کاری باید توانایی مقاومت در مقابل تنش های تحمیل شده بعلت تنش های بین لوله / خاک را داشته باشد.- عایق کاری باید زبری کافی داشته باشد و یا توانایی اینکه بتوان سطح آن را بدون خسارت دیدن عایق استحکام زبری بخشید تا از لغزش عایق وزنی بتنی جلوگیری شود.- عایق کاری نباید هیچگونه تمایلی به خزش ( تغییر شکل تدریجی و کند ولی پیوسته یک ماده تحت تأثیرنیروی ثابت با تنش مداوم) تحت شرایط محیطی داشته باشد و باید مقاومت کافی جهت عدم خزش در زیر لوله های قطور را داشته باشد.- عایق کاری باید به میزان اندکی آب جذب کند و باید در مقابل آب و انتقال بخار آب کاملاً نشت ناپذیر باشد.- عایق کاری باید در مقابل فعالیت باکتری های خاک مقاوم باشد. 4- عایق کاری پلی پروپیلن با استخراج مایعات داغ با دمای افزاینده چه در ساحل یا دریا پلی پروپیلن (PP) بعنوان یک ماده عایق به وفور استفاده می شود. عایق کاری با (PP) به دو روش انجام می شود.قرار دادن در اطراف و محکم کردنبه صورت حلقوی به دور لولهپلی پروپیلن معمولاً در اتصال بین بتونه و یا بدون یک ماده چسبنده میانی در دو یا سه لایه به کار می رود. کاربران در آمریکا بیشتر متمایل به استفاده از سیستم (PP) با ضخامت 400- 500 میکرون و اندود کردن آن با یک ماده مشابه (PP) اصلاح شده هستند. ارزیابی ها در عایق کاری به استفاده از سه لایه (PP) شامل لایه های بتونی با ضخامت 70-150 میکرون به دنبال یک Co – Polymer چسبنده با ضخامت 230-400 میکرون و (PP) اصلاح شده از نظر شیمیایی که می تواند با ضخامت 1-3 میلیمتر متغیر باشد. 5- مزایا و مضرات (PP) یک سیستم حفاظتی محکم و خشن با مقاومت عالی برای خط لوله ها در مقابل تخریب در هنگام حمل و نقل و نصب ایجاد می کند. این یک مزیت بسیار مهم در مقابل دیگر عایق های نرم تر مثل FBE و CTE است. اگر چه یک عایق (PP) سه لایه ممکن است بتواند در مقابل تست 40 ژول بدون تخریب خارجی بدون ملاحظه مقاومت کند. چسبندگی بین لایه ها در لایه های زیرین ممکن است تحت تاثیر قرار بگیرد. 6- تئوری اصلی حفاظت کاتدی وجود مناطق آندی و کاتدی اجتناب ناپذیر است. آن چه که مورد توجه است این است که در جایی که لوله خورده می شود، جریان از فلز (لوله) به الکترولیت (خاک یا آب) جاری می شود و در جایی که جریان از الکترولیت به طرف لوله جاری می شود سطح لوله کاتدی شده و خورده نمی شود.بنابراین می توان دریافت که هر قسمتی از سطح لخت لوله می تواند جریانی جذب کند اما خورنده نشود زیرا در این صورت کلیه سطوح لوله کاتدی است. این عمل دقیقاً همان چیزی است که حفاظت کاتدی انجام می دهد. جریان مستقیم از یک منبع خارجی به سطوح خارجی خط لوله اعمال می شود. زمانی که این جریان به مقدار مناسب تنظیم گردد با جریان خروجی از کلیه نقاط آندی روی لوله مقابله کرده و بر سطح لوله و به کلیه نقاط جریان می یابد. در این صورت سطح لوله کاتدی شده و حفاظت کامل شود. این مفهوم در تصویر شماره 7-2 نشان داده شده است. همان طوری که در تصویر 7-2 نشان داده شده جریان به سوی لوله و در سطحی که به مثابه آند عمل می کند جاری شده است. ولتاژ سیستم حفاظت کاتدی باید از ولتاژ پیل های خوردگی سطح لوله بیشتر باشد تا بتواند برآن غلبه کند. نقاط اولیه کاتدی بر روی لوله، جریان را از نقاط آندی دریافت می کنند. در شرایط جدید این نقاط معمولاً جریان بیشتری از سیستم حفاظت کاتدی دریافت می کنند.برای این که سیستم حفاظت کاتدی کار کند، جریان از بستر آندی خارج می شود. در این صورت آندها خورده می شوند. از آنجایی که تنها هدف از بستر آندی خروج جریان از آن است. لذا باید از موادی که سرعت خورندگی کند تر ی از مواد تشکیل دهنده لوله دارند استفاده گردد.بنابراین حفاظت کاتدی لزوماً خوردگی را بر طرف نمی کند، بلکه خوردگی را از سازه مورد حفاظت به نقطه معین دیگری منتقل می نماید که در آن می توان بستر آندی را برای بلند مدت طراحی کرد به طوری که به آسانی قابل آزمایش و قابل جایگزینی در پایان عمر مفید خود باشد بی آن که به خط لوله حفاظت شده آسیبی برسد.گاهی اوقات حفاظت کاتدی لوله را برای تمام طول خط لوله انجام نمی دهند، زیرا تمام طول خط لوله از نظر خوردگی در وضع بحرانی نبوده و تنها برخی نقاط در معرض خوردگی شدید می باشند. بعلاوه گاهی عدم نیازمندی به بهره برداری از خط لوله در مدت طولانی ایجاب نمی کند سرمایه گذاری و هزینه های جاری فوق العاده به منظور حفاظت کاتدی کامل، در سراسر طول خط انجام گردد. این نوع حفاظت را حفاظت کاتدی نقاط بحرانی می نامند. به طور کلی تصمیم درباره انتخاب سیستم حفاظت کاتدی یک خط لوله به دو عامل زیر بستگی دارد :- میزان خورندگی خاک ، معمولاً مقاومت مخصوص زمین را معرف میزان خورندگی خاک انتخاب می کنند.- مدت بهره برداری انتظاری از خط لوله که برابر یا کمتر از عمر مؤثر خط لوله است. از جدول 1 می توان سیستم حفاظت کاتدی مناسب را بدست آورد. که در آن :جدول7- 1 پوشش و حفاظت کاتدی برای حفاظت سطح خارجی لوله متوسط لگاریتمی مقاومت مخصوص خاک، اهم- سانتیمتر مدت بهره برداری انتظاری از خط لوله ، سال 1 2 5 10 20 50 30 C C C C C C 100 B H H C C C 300 B B H C C C 1000 B B H H C C 3000 B B B H C C 10000 B B B B C C 30000 B B B B B C B : خط لوله برهنه و بدون پوشش و بدون حفاظت کاتدیH : خط لوله برهنه و حفاظت کاتدی فقط در نقاط بحرانیC : خط لوله با پوشش و حفاظت کاتدی چنانچه ملاحظه می شود برای لوله ای که مدت بهره برداری انتظاری از آن فقط یک سال است، در صورتی که خورندگی خاک بسیار شدید بوده و مقاومت مخصوص خاک در حدود 30 اهم سانتیمتر باشد، انتخاب پوشش توأم با حفاظت کاتدی ( که در جدول با C نشان داده شده است ) منطقی بوده و در صورتی که خورندگی خاک کمتر بوده و مقاومت مخصوص آن از 100 اهم سانتیمتر بیشتر باشد، اقتصادی است که خط را لخت و بدون هیچگونه حفاظت کاتدی در زمین قرار دهیم ( این حالت در جدول با B نشان داده شده است ) .هرگاه مدت بهره برداری انتظاری دو سال بوده و میزان خورندگی خاک نظیر مقاومت مخصوص خاک معادل 30 اهم سانتیمتر باشد، انتخاب پوشش توأم با حفاظت کاتدی به صلاح است ولی اگر وضع خاک بهتر بوده و نظیر مقاومت مخصوص 100 اهم سانتیمتر باشد، لوله را برهنه در زمین قرار داده و فقط در نقاط بحرانی، حفاظت کاتدی انجام می شود ( این حالت در جدول با H نشان داده شده است). به همین ترتیب می توان برای مدت بهره برداری بیشتر از جدول فوق استفاده نمود.از جدول شماره 7-1 نتیجه می شود که هیچ گاه پوشش خارجی لوله بدون حفاظت کاتدی اقتصادی نیست، مگر در مواردی که امکان کاربرد حفاظت کاتدی وجود نداشته باشد. 7 کاربرد عملی حفاظت کاتدی همان طور که گفته شد، علت اساسی خوردگی خط لوله پیدایش جریان های گالوانیک بین لوله و محیط اطراف می باشد. در واکنش های الکترو شیمیایی لوله به صورت آند عمل می نماید. حال اگر با وسائلی لوله را با ایجاد جریان های مصنوعی به صورت کاتد در آوریم، در این صورت واکنش های نامبرده خنثی گردیده و از خوردگی خط لوله جلوگیری بعمل خواهد آمد. برای مبدل کردن لوله به قطب کاتد لازم است قطب مثبتی به طور مصنوعی در زمین تأسیس نموده و آن را به وسیله یک سیم هادی به لوله متصل نماییم.اولین مرحله خوردگی سطح لوله تولید یون های مثبت آهن در سطح خارجی لوله می باشد. حال اگر با وسائلی یونهای منفی به سطح خارجی لوله، به میزانی مناسب با تولید یون های مثبت بفرستیم، یون های ناهمنام یکدیگر را خنثی نموده و در نتیجه از خوردگی خط لوله جلوگیری بعمل خواهد آمد. بدین منظور لازم است به طریق طبیعی یا مصنوعی جریانی به سوی لوله از راه سیم هادی ارسال نماییم. در روش طبیعی از اختلاف سطح بین فلز ی که نسبت به آهن مثبت است استفاده می شود و در روش مصنوعی علاوه بر اختلاف سطح موجود بین فلز و لوله جریانی مستقیم درجهت مناسب وارد سیم هادی می گردد. برای تأسیس قطب مثبت در زمین نکات زیر باید مورد توجه قرار گیرد :اول اینکه قطب مثبت باید از فلزی ساخته شود که نسبت به فولاد سازنده لوله مثبت باشد. در حال حاضر عناصر و آلیاژهای زیر به عنوان آند در حفاظت کاتدی خطوط لوله بکار می روند: منیزیم ، روی ، گرافیت ، سیلیسیوم و دوربرون که آلیاژی است از سیلیسیم ، کربن ، منیزیم و آهن و دوم این که به حسب نیازمندی می توان از یکی از دو روش زیر برای تأسیس آند استفاده نمود : 8- حفاظت کاتدی با آندهای فدا شونده این روش زمانی به کار می رود که خورندگی محیط خط لوله قابل ملاحظه نبوده و جریان مورد نیاز برای جلوگیری از اثر آن اندک است، به طوری که می توان شدت جریان لازم را از اختلاف سطح طبیعی حاصل بین آند مدفون در زمین و لوله تأمین نمود. در این صورت گاهی مانند تصویر شماره 7-3 با تأسیس یک آند و اتصال آن به لوله و تکرار این وضعیت در فواصل معینی از خط لوله شدت جریان مورد نیاز برای جلوگیری از خوردگی لوله تأمین می گردد.و گاهی مانند تصویر شماره 7- 4 چند آند را به طور موازی به هم اتصال داده و به وسیله یک سیم آن ها را به لوله متصل می کنند، به این ترتیب شدت جریان حاصل چند برابر می گردد. 9- حفاظت کاتدی با جریان اعمالی این روش هنگامی بکار می رود که محیط اطراف لوله بسیار خورنده است و شدت جریان مورد نیاز زیاد می باشد. در این صورت اختلاف سطح طبیعی بین آند یا سیستم های آند، مدفون در زمین و خط لوله کافی نبوده و باید از منبع خارجی نیز استفاده نمود. در این صورت لازم است جریان مستقیمی در جهت مناسب یعنی از آند به طرف لوله وارد سیم هادی نمود. ( تصویر شماره 7- 5)ممکن است جریان متناوب در دسترس باشد، در این صورت به وسیله یک دستگاه یک سو کننده جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کنند. و نیز ممکن است از یک مولد جریان دائم استفاده شود و یا بالاخره ممکن است در مناطق بادخیز مولد هایی را که از نیروی باد استفاده می کنند به کار برد.معمولاً در این روش چند آند مدفون در زمین را به طور موازی به هم اتصال داده و دو سر یک سو کننده را از یک طرف به آندها و از طرف دیگر به لوله متصل می کنند. در این صورت سیستم آندها را بستر زمینی می گویند.مزایای روش دوم نسبت به روش نخست به قرار زیر می باشد :- عمر طولانی سیستم حفاظت کاتدی- کارایی بیشتر سیستم- ضریب اطمینان زیاد در کارکرد سیستم حفاظت. به این معنی که در روش نخست ممکن است جریان های طبیعی آند - لوله همواره و در همه شرایط برای حفاظت کاتدی لوله کافی نباشد ولی در روش دوم برق به میزان کافی همواره در دسترس یوده و لذا اطمینان بیشتر درکارکرد سیستم حفاظت وجود دارد. 10- انواع حفاظت کاتدی در تصویر شماره 7-6 انواع حفاظت کاتدی خط لوله ارائه گردیده است. در نوع A آند عبارت است از یک نوار منیزیم که به موازات خط لوله قرار گرفته و فاصله به فاصله بوسیله سیم هادی به لوله متصل گردیده است.در نوع B آند های مختلف جداگانه به لوله متصل گردیده اند.در نوع C چندین آند به طور موازی به هم متصل شده و به وسیله یک سیم هادی به لوله اتصال می یابد. در سه نوع پیشین حفاظت به روش آندهای فدا شونده انجام می گیرد.در نوع D حفاظت کاتدی لوله به روش جریانی اعمالی انجام می شود. به این معنی که بوسیله یکسو کننده از یک سو به سیستم آندها که بطور موازی در زمین مدفون شده اند و از سوی دیگر به لوله متصل می گردد.در نوع E انواع C و D ترکیب شده اند.و در نوع F جریان مورد نیاز بوسیله مولد بادی و با دینامو تولید می گردد. 11- تأثیر پوشش ها در حفاظت کاتدی همانطور که اشاره شد، پوشش مناسب و خوب می تواند بیش از 99 درصد از سطح لوله را حفاظت کند، بنابراین نقش حفاظت کاتدی نسبتاً ساده است چرا که فقط مناطق کوچکی از لوله باید حفاظت گردد.در شکل 7-2 ایده ای از حفاظت کاتدی و الگوئی از پخش جریان به یک قسمت از خط لوله لخت نشان داده شده است. حال در تصویر شماره 7-7 سدی از مقاومت پوشش بین خط لوله و محیط نشان داده شده است که تصویر متفاوتی است از آنچه گذشت.در شکل جریان از بستر آندی به تمام نقاطی که فلز لوله عریان است جاری شده است. در نتیجه جریان های خروجی خوردگی از نقاط آندی بطور مؤثر متوفق شده اند. علاوه بر جاری شدن جریان به مناطق دارای نقض یا زدگی، جریان از میان مواد پوششی نیز عبور می کند. هیچ ماده پوششی عایق کامل نبوده و مقداری از جریان را عبور می دهد . به طوری که مقدار آن به مقاومت الکتریکی ماده (اهم ، سانتیمتر) و ضخامت آن بستگی دارد. در صورتی که از پوششی با مقاومت بالا استفاده شود ، جریانی که از پوشش عبور می کند در مقایسه با جریان رد شده از زدگی و نقاط معیوب ناچیز خواهد بود مگر اینکه تعداد و اندازه زدگی ها خیلی کوچک باشد.

انتخاب پوشش در خوردگی

مطالب مشابه :

حفاظت کاتدیک؟

اند آلومینیوم

تاریخ چه ومعیارهای حفاظت کاتدی(مهندسی خوردگی)

دانلود مقاله تولید نرم افزار عمومی حفاظت کاتدی تاسیسات زیر دریا

ساخت میله ی کاتدیک به منظور جلوگیری از خوردگی مخازن آهنی

انتخاب پوشش در خوردگی

شناسایی و مقابله با پدیده خوردگی در لوله های فولادی صنعت پتروشیمی

برگزاری دوره تکمیلی 4 روزه حفاظت کاتدیک در پالایشگاه شازند

خوردگی شیمیایی فلزات-حفاظت کاتدی

آندهاي MMO و آندهاي سيليكوني HSCI