خوردگی در صنایع نفت و پتروشیمی
خوردگی همیشه قسمتی اجتناب ناپذیر در تصفیه نفت و عملیات پتروشیمی بوده است. هر چند قسمت عمده ای از این مشکلات به عوامل دیگری نسبت داده می شوند که یک تعداد بیشماری از آنها به جنبه های مختلف خوردگی بستگی دارد. در واقع مشکلات خوردگی هزینه های عملیاتی و نگهداری نفت را بالا می برد. وقفه های برنامه ریزی شده به منظور تعمیر خرابی های خوردگی موجود در لوله کشی و تجهیزات می تواند هزنیه های بالایی را به همراه داشته باشد. و هر عملی که بتواند ایمنی روند کار را بالا ببرد بسیار مفید واقع خواهد شد. نسبت بالای مشکلات خوردگی به این وقفه ها بستگی دارد. هنگامیکه دستگاهها به منظور نظارت و تعمیر در فضای آزاد باز می‌شود به سطح فلزی آن در هوا و رطوبت دچار خوردگی می‌شود. این مسئله باعث وجود حفره و شکستگی در سطح آن می‌شود مگر اینکه از بروز چنین مسائلی جلوگیری کنیم. هنگامیکه قطعات دستگاه در طی این وقفه ها شکسته می شوند، سطح آن با فرورفتگی آب دچار خوردگی می شود.
در بیشتر مواقع، تصفیه نفت و عملیات پتروشیمی با سوختن جریانات هیدروکربن، گازهای قابل اشتعال و بسیار سمی، اسیدهای بسیار قوی که اغلب در فشار و دمای بالا هستند؛ همراه می باشد. با وجود فلزات و آلیاژهای بسیار زیاد، تنها تعداد بسیار کمی از آنها می توانند در ساختمان دستگاه و لوله کشی آن بکار روند. این فلزات شامل فولادهای کربنی، چدنهای ریخته گری - فولادهای کم آلیاژ- فولادهای زنگ نزن،آلومینیوم، مس، نیکل، تیتانیوم و آلیاژهایشان می باشد. این مواد باید در روند آماده سازی تصفیه و عملیات پتروشیمی مورد بررسی و انتخاب و استعمال قرار بگیرند. بعلاوه، اطلاعات خاص در خصوص خواص مکانیکی، ترک‌های خوردگی، کنترل خوردگی فراهم خواهد شد.
«انتخاب مواد»
انتخاب مواد در این ساختار نقش مهمی را در زمینه های اقتصادی و اعتبار و تضمین بخش های تصفیه و عملیات پتروشیمی ایفا می کند. به همین دلیل، انتخاب مواد باید بسیار دقیق صورت گیرد. یک ماده باید چندین مورد اخطاری را قبل از مردود شدن در انتخاب فراهم آورد. از بکار بردن موادی که خود به خود شکسته شوند یا موادی که تحت خوردگی SCC قرار می‌گیرند می بایست اجتناب شود. همچنین موادی که دچارخوردگی یکپارچه می شوند با موادی که دچار خوردگی حفره‌ای می شوند. تأثیر محیط در خواص مکانیکی یک ماده می تواند مهم واقع شود. شرایط موجود می‌تواند یک فلز مفتول شدنی را به یک فلز شکننده که در اثر گرما از بین می‌رود تبدیل کند.
یک ماده نباید تنها برای شرایط عادی مناسب باشد. بلکه باید در شرایط ناپایدار و در مواجهه با شروع کار، قطع کار و شرایط اضطراری مفید واقع شود. اغلب در مواجهه با چنین شرایطی است که زوال و خرابی روبرو می‌شویم.
از نگرانی های موجود، رویارویی و چگونگی عملکرد دستگاهها در مقابل احتراق می باشد. مواجهه غیرقابل انتظار در مقابل دماهای بسیار بالا می تواند باعث وجود ویژگی های مکانیکی شود که می تواند مسائل زیانبخش را به همراه داشته باشد. هرچند تمام موارد احتیاطی و ایمنی می تواند احتراق را به حداقل برساند، مهندسین مسئول انتخاب موادی می باشند که بتوانند در مواجهه با احتراق به درستی عمل نمایند. این مورد کاربرد فلزاتی را که نقطه ذوب پایینی دارند یا ممکن است بر اثر احتراق از بین بروند را محدود می‌کند. در خصوص لوله کشی و مجهزسازی پالایشگاهها مجبور به استفاده از جریانات هیدروکربن می باشیم، از سوی دیگر نیاز به مقاومت در برابر احتراق در آب سرد و سیستم هوایی در آنجا درنظر گرفته نشده است، هرچند عملیات پتروشیمی ممکن است شامل برخی از مراحل باشند که اصلاً خطرات و اشتعال زا نمی‌باشد ولی باید تمام تجهیزات در مقابل احتراق مقاوم باشند. فقدان قوانین مقاومت در برابر احتراق استفاده از ترکیبات پلاستیکی را رد می کند با این حال که این مواد در مقابل خوردگی بسیار مقاوم می باشند. بعلاوه ترکیبات پلاستیکی ممکن است در حین وقفه ها خراب شوند: این ماده به منظور ترکیبات آزاد باقیمانده هیدروکربن و بخار قبل از عملیات نگهداری و بررسی مورد نیاز واقع می شود. آخرین مرحله در انتخاب مواد یک مرور تکنیکهای کنترل خوردگی که انتخاب شده، می باشد. یک تضمین کلی که یک دستگاه برای ایجاد اعتبار فراهم می کند، باید وجود داشته باشد. این شرایط شامل شروع کار، وقفه در انجام کار، حالت تعلیق و حالت اضطراری در کار می باشد.
«مواد اصلی»
معیار انتخاب مواد برای یک تعداد از ترکیبات آهنی و آلیاژهای غیرآهنی در تصفیه نفت و کاربردهای پتروشیمی مورد استفاده واقع می شود.
فولادهای کربنی و کم آلیاژ:
فولادهای کربنی دست کم در 80 درصد از ترکیبات مصرفی در تصفیه ها و تجهیزات پتروشیمی، مورد استفاده واقع می شود، زیرا که بسیار کم هزینه، قابل دسترس و قابل ساخت می باشد. اگر شرایط تغییر کند بعنوان مثال روند دمایی می‌تواند کاهش یابد، جریانات هیدروکربن خاموش شده اند. تزریق مواد اضافی به منظور کم کردن مشکلات خوردگی با فولادهای کربنی بکار می روند. در تصفیه‌ها، برج‌های جزء به جزء استوانه جداکننده، لایه های مبادله گرما، مخازن انباری و لوله کشی ها بکار می رود. تمام ساختارها از فولاد کربنی، ساخته شده اند. فولاد های کربن- مولیبدن مثلاً C-0.5MO می‌تواند در برخی کاربردها مثلاً در دمای بین 425 و 540 درجه سانتیگراد جایگزین فولادهای کربنی باشند. و این مسئله به دلیل اینکه فلز C-0.5MO دارای مقاومت بهتری نسبت به فولاد کربنی در دمای بالا است، اتفاق می افتد. این مورد در مخازن راکتوری، استوانه های جداکننده و لوله کشی در مراحل شامل هیدروژن در دمای بالای 260 درجه سانتیگراد استفاده می شود. اخیراً، سؤالاتی راجع به تأثیر طولانی مدت هیدروژن در معرض فلز C-0.5MO مطرح می شود. در نتیجه فولادهای کم آلیاژ، در مراحل ساخت ترجیح داده می شوند.
فولادهای کم آلیاژ برای صنایع نفتی فولادهای MO-Cr دار حاوی کمتر از 10 درصد Cr می‌باشد. این فلزات دارای مقاومت خوبی نسبت به انواع خوردگی در دمای بالا و حمله هیدروژنها می باشد. به منظور بالا بردن مقاومت در برابر شکستگی، فلزاتی با آلیاژ کم مورد استفاده واقع می شوند. در مخازن راکتور تصفیه که در فشار و دمای بالا عمل می کند، فلز 2.25Cr MO مورد استفاده واقع می‌شود. به منظور بالا بردن مقاومت در برابر خوردگی، اغلب با فولادهای ضدزنگ پوشیده می شوند. یکی دیگر از کاربردهای فولادهای کم آلیاژ در تونل ها کوره، پوسته‌های مبادله گرما، لوله کشی و استوانه جداکننده می باشد.
فولاد های ضد زنگ در عملیات پتروشیمی بکار می روند و دلیل انتخاب آنها خاصیت طبیعی خوردگی کاتالیزورها و حلال هایی است که اغلب مورد استفاده واقع می شوند. در پالایشگاه، فلزات ضد زنگ کاربرد محدودی دارند، این فلزات حاوی خوردگی سولفیدک در دمای بالا و دیگر انواع خطرات احتمالی در دمای بالا می باشد. بیشتر فلزات ضد زنگ در حضور کلریدها حفر می شوند. فلزات ضد زنگ و سخت مثل نوع(s41000) 410 می‌باشند باید بعد از ذوب شدن گرم نگه داشته شوند. این کار برای جلوگیری از شکستگی در اثر فشار هیدروژن و درنتیجه فشار سولفید هیدروژن در محیط انجام می گیرد.
کاربرد معمولی آن در ترکیبات پمپی، سریع کننده ها، تمیز کرردن سوپاپ، پره‌های توربین و سوپاپ کوره و دیگرترکیبات کوره ای در برج های تفکیک کننده می باشد. وجود تنوع کربن پایین در نوع 410 فلز باعث می شود که در لوله کشی از آن استفاده شود. اغلب در ترکیبات آهن دار مثل نوع 405 در فشارهای هیدروژنی استفاده می شوند و بهتر است از نوع 410 در لوله کشی استفاده شود. فولاد ضدزنگ استنیت مثل نوع 304 یا 316 بسیار مقاوم هستند اما در معرض کلریدها قرار می گیرند. این مورد در لوله کشی و ترکیبات کوره‌ای در برج‌های تفکیک کننده بکار می روند که شامل: لوله کشی، لوله‌های مبادله گرما، پوشش راکتوری لوله‌ها؛ ترکیبات متنوع در کمپرسور، توربین ها، پمپ ها، سوپاپ ها می باشند.