دانلود گزارش کارآموزی واحد مهندسی خوردگی خطوط لوله و مخابرات نفت تهران

خوردگی تأسیسات صنعتی یکی از زمینه‌هایی است که مورد توجه خاص دانش‌پژوهان قرار دارد.

در گزارش حاضر سعی شده که اطلاعاتی در مورد روشها، تجربیات دستگاهها و لوازم مورد نیاز همراه با تئوریهای اصول خوردگی چگونگی آزمایشها، اندازه‌گیریها، ذکر شود.

ابتدا بهتر است که مفهوم نسبتاً صریحی از خوردگی داشته باشیم تا بتوانیم با روشی بیشتری در مرد طرق مبارزه با آن بحث نمائیم ، خوردگی تعاریف مختلفی دارد.

این تعاریف هر کدام در مواردی صحت دارند و هر کدام فقط گوشه‌ای از مطلب را بیان می‌کند ما برای هدفی که در پیش داریم، در مورد یک لوله مدفون شده در خاک، خوردگی را یک پدیده الکتروشیمیایی تعریف کرده و وجود اکسیژن را برای ادامه خوردگی ضروری محسوب می‌نماییم.

با قبول این مزیت به بیان شرایطی می‌پردازیم که با واقع شدن آنها یک سل خوردگی می‌تواند فعالیت داشته باشد:
1- یک کاتد و یک آند باید وجود داشته باشد.

2- بین آند و کاتد اختلاف پتانسیل برقرار باشد.

3- یک رابط فلزی بین آند و کاتد وجود داشته باشد.

4- آند و کاتد در یک الکترولیت هادی باشند ، بدین معنی که مقداری از مولکولهای آب به صورت یون درآمده باشد،
حال برای یک لوله مدفون شده، کاتد که خود لوله است و آند بیشتر سیلیکون آیرن (silicon Iron) استفاده می‌شود.

(شرط 1).

برای برقراری اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد از قوانین و یکسوکننده استفاده می‌شود.

(شرط 1 (شرط 2) برای رابط فلزی خود لوله به صورت رابط فلزی عمل می‌کند و شرط چهارم با توجه به رطوبت خاک فراهم می‌شود.

اختلاف پتانسیل موجود بین آند و کاتد باعث بوجود آمدن جریان الکترونی از طرف آند به کاتد در مدار فلزی بین آند و کاتد خواهد گردید.

در آند فلز با از دست دادن الکترون، تولید یون آهن با بار مثبت خواهد کرد که با OH موجود در آن حوالی تولید هیدروکسید دو ظرفیتی آهن به فرمول خواهد کرد.

که با یک مرحله اکسید شدن به صورت زنگ آهن در خواهد آمد.

در ناحیه کاتدی تعداد الکترون اضافی از طرف آند تأمین شده است، این الکترونها با یونهای مثبت هیدروژن محیط، تولید گاز می‌کنند که به صورت لایه در اطراف کاتد در خواهد آمد و به قشر پلاریزاسیون موسوم است، با این تبدیل هیدروژن اتمی به هیدروژن گازی مقداری یون اضافی در ناحیه کاتدی بوجود خواهد آمد که سبب افزایش خاصیت بازی ناحیه کاتدی می‌شود
در ناحیه کاتدی تعداد الکترون اضافی از طرف آند تأمین شده است، این الکترونها با یونهای مثبت هیدروژن محیط، تولید گاز می‌کنند که به صورت لایه در اطراف کاتد در خواهد آمد و به قشر پلاریزاسیون موسوم است، با این تبدیل هیدروژن اتمی به هیدروژن گازی مقداری یون اضافی در ناحیه کاتدی بوجود خواهد آمد که سبب افزایش خاصیت بازی ناحیه کاتدی می‌شود.

چند نکته: 1- جهت جریان الکتریسیته (خلاف جهت حرکت الکترونها) در مدار فلزی از کاتد به آند خواهد بود.

2- جهت جریان در داخل الکترولیت از آند به کاتد خواهد بود.

3- خوردگی فلز در آند یعنی قطبی که جریان از آن به طرف الکترولیت خارج می‌شود اتفاق می‌افتد.

4- فلزی که جریان از محیط اطراف دریافت می‌کند خورده نمی‌شود.

مقدار کاهش وزن فلز با شدت جریان خوردگی متناسب خواهد بود.

یک آمپر جریان مستقیم که از فولاد به طرف خاک خارج می‌شود، می‌تواند سالانه حدود بیست پوند فولاد را بخورد.

البته در مسائل مربوط به خوردگی خط لوله به ندرت با شدت جریان‌های بالا روبرو خواهیم شد و معمولاً شدت جریانها در حدود چند میلی آمپر خواهند بود.

ولی باید توجه کرد که حتی یک میلی آمپر در طول سال اگر فقط از هفت نقطه لوله خارج شود، می‌تواند باعث ایجاد هفت عدد سوراخ به قطر اینچ روی یک لوله دو اینچی با ضخامت استاندارد گردد.

البته این نکته که تعداد نقاط خروج جریان به چند نقطه محدود نگردد، بسیار حائز اهمیت است و بهتر آن است که جریان در سطح بیشتری توزیع شود تا آنکه قدرت نفوذی آن در لوله کاهش یابد.

تأثیر مقاومت در شدت جریان خوردگی: مقاومت ظاهری مدار شامل دو قسمت خواهد بود: مقاومت اهلی اجزاء مدار و مقاومت ناشی از لایه پلاریزاسیون در کاتد.

هر چه مقاومت کمتر باشد، شدت جریان بیشتر بوده و در نتیجه کاهش وزن زیادتری حاصل خواهد.

مقاومت الکترولیت عبارت خواهد بود از مقاومت الکتریکی خاک یا آب که می‌تواند بشدت متغیر باشد.

برای یک الکترولیت با مقاومت الکتریکی معین سطح آند و کاتد فاکتور مهمی خواهد بود.

هر چه این سطح کوچکتر باشد، مقاومت زیادی در مدار ایجاد می‌شود.

بعضی مواقع محصولات خوردگی نیز می‌تواند مقاومت قابل ملاحظه‌ای در مدار ایجاد کنند ولی این مقاومت در مورد فولاد چندان نخواهد بود.

لایه پلاریزاسیون در کنترل مقدار جریان خوردگی نقش اسامی دارد به طوری که این لایه به صورت یک لایه‌ عایق عمل کرده و ممکن است افت ولتاژ در این لایه با اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد برابر گشته و جریان خوردگی را به سمت صفر سوق دهد.

از گفته‌های بالا می‌توان به این نکته پی برد که این لایه پلاریزاسیون می‌تواند بخوبی از خورده شدن لوله جلوگیری نماید اما اغلب مواردی وجود دارند که سبب از بین رفتن این لایه می‌شوند مانند لوله ای که در درون آب قرار داشته باشد که در این مورد جریان آب سبب از بین رفتن این لایه هیدروژنی می‌گردد.

یا می‌توانند عامل شیمیایی باشد همانند حضور اکسیژن در الکترولیت که با هیدروژن ترکیب شده سبب از بین رفتن لایه پلاریزاسیون می‌گردد و با همچنین در خاکهای میکروبی ، باکتریهای بخصوصی می‌توانند باشند که سبب از رفتن این لایه گردند.

حال در اینجا سؤالی مطرح می شود که نقاط آندی و کاتدی در یک لوله زیرزمینی چگونه بوجود می‌آیند.

شرایطی وجود دارد که به تشکیل نقاط آندی و کاتدی منجر می‌شوند که با آگاهی یافتن از این شرایط می‌توان در مرحله طراحی و نصب این لوله‌ها اقداماتی را انجام داد که منجر به خنثی کردن این شرایط و نگهداری بیشتر لوله شود.

هر فلزی که داخل الکترولیتی قرار دارد، پتانسیلی نسبت به آن الکترولیت پیدا خواهد کرد که با الکترود مرجع به سادگی می‌توان اختلاف پتانسیل را مورد محاسبه قرار داد.

در عمل ما بیشتر از الکترود مرجع مس- سولفات مس استفاده می‌کنیم، که در جدول زیر پتانسیل بعضی از فلزات در خاک خنثی یا آب در مقایسه با الکترود و مرجع مس- سولفات مس آورده شده که در این جدول از بالا به پایین بر خاصیت کاتدی فلزات افزوده می‌شود.

در بعضی مواقع ممکن است خوردگی در اثر تغییر در ترکیب شیمیایی خاک رخ دهد چون در عمل در بعضی موارد ممکن است که ترکیب شیمیایی خاک از نقطه‌ای به نقطه‌ دیگر تغییر کند که این علل نیز سبب خوردگی خواهد شد.

چرا که اختلاف پتانسیل پین دو قسمت لوله واقع در این دو محیط مختلف حاصل شده و سبب تشکیل یک پیل می‌شود.

که در این حالت قسمتی از لوله کاتد و قسمت دیگری از همان لوله آند خواهد شد که آند خورده شده و عمر کوتاه‌تری خواهد داشت.

یک نوع پیل دیگر ممکن است در اثر تفاوت غلظت هوای موجود در اطراف لوله بوجود آید که این نوع خوردگی در گروه مهمترین پیلها و خوردگی‌ها قرار داشته باشد.

بعنوان مثال برای این مورد می‌توان لوله‌ای را ذکر کرد که قسمتی از آن در خاک و قسمت دیگران از زیر یک جاده آسفالت عبور کرده باشد که در این صورت نواحی از لوله که از زیر جاده ‌آسفالت عبور کرده باشد که در این صورت نواحی از لوله که در زیر جاده آسفالت قرار دارد، نفوذ اکسیژن به محیط اطراف لوله مشکل تر است لذا بین این منطقه از لوله و مناطق دورتر یک پیل غلظتی هوایی تشکیل می‌شود و منجر به خوردگی شدید لوله زیر ناحیه‌ آسفالت می‌گردد.

همچنین است در مورد لوله‌ای که از زیر نهری عبور کرده باشد که در آن صورت درباره قسمت از لوله که در زیر نهر قرار دارد آندی شده و خوردگی بیشتری خواهد داشت.

یک نوع دیگری از خوردگی زمانی می‌تواند اتفاق افتد که یک لوله فولادی کهنه با قسمت جدیدی تعویض شود.

در این صورت پتانسیل دو لوله نسبت به هم متفاوت خواهد شد، (به علت وجود محصولات خوردگی بر روی نقاط لوله‌ کهنه)، در نتیجه یک پیل خوردگی تشکیل شده و منطقه لوله جدید نسبت به لوله کهنه و قدیمی خوردگی بیشتری خواهد داشت و زودتر از لوله‌قدیمی سوراخ می‌گردد.

به همین علت باید دقت شود تا در حین عملیات کندن زمین ، نوک ابزار به لوله برخورد نکند، زیرا اگر این برخورد اتفاق افتد، سبب خراشیده شدن لوله شده و در نتیجه سطح تازه‌ فولاد را در تماس با هوا و سطح قدیمی لوله قرار می‌دهد و سبب خوردگی شدید سطح خراشیده شده و سوراخ شدن آن قسمت خواهد شد.

همچنین است در مورد پوسته‌های اکسیدی ناشی از نورد لوله‌های فولادی که هر گاه یک لوله فولادی به همراه پوسته‌های اکسیدی حاصله از عملیات فورد در خاک دفن شود نقاط مربوط به پوسته های اکسیدی کاتد و نقاط فولاد بدون پوسته آند خواهند شد و در نقاط لوله که عاری از پوسته‌های اکسیدی هستند خورندگی شدیدی اتفاق خواهد افتاد .

همان‌طور که قبلاً نیز اشاره شده نسبت سطوح آندی و کاتدی در تعیین میزان خوردگی بسیار مؤثر است.

اگر سطح قسمت آندی ما نسبت به قسمت کاتدی کم باشد شدت جریان خروجی در واحد سطح از آند زیاد بوده و باعث خوردگی شدید آند شده و چون شدت جریان دریافت شده توسط کاتد که دارای سطح بزرگی است، کم است، عمل پلاریزاسیون خیلی به کندی صورت می‌گیرد و نتیجتاً پیل خوردگی به صورت فعال ادامه خواهد داشت.

در حالیکه در شرایطی که سطح آند بزرگ است شدت جریان خروجی آن در واحد سطح کم بوده و سرعت خوردگی نسبتاً کم خواهد بود و چون سطح کاتد کوچک است ، شدت جریان دریافتی آن زیاد بوده و بزودی پلاریزه شده و باعث کم شدن شدت جریان خوردگی می‌شود.

حال با توجه به نکاتی که در قبل ذکر شد و همچنین با شناخت عواملی که منجر به خوردگی یک لوله می‌شوند می‌توان روشهای مقابله را تعیین نمود.

که روشهای اصلی مقابله با خوردگی لوله عبارتند از: 1- استفاده از پوششها 2- حفاظت کاتدی از پوشش انتظار می‌رود که به صورت یک قشر پیوسته و عایق الکتریکی سطح لوله را پوشانیده و نتیجتاً مقاومت زیادی در مدار خوردگی ایجاد نماید به طوری که شدت جریان خوردگی کاهش داده شود.

سیستم حفاظت کاتدی هم به طور ساده عبارتست از اعمال یک جریان مستقیم از یک منبع خارجی که در جهت مخالف خروج جریان از نواحی آندی عمل می‌کند.

با اعمال این جریان تمام ساختمان فلزی از محیط اطراف جریان دریافت کرده و به یک کاتد بزرگ تبدیل خواهد شد.

که حال به توضیح این روشها پرداخته می‌شود: پوششها: این تصور منطقی است که با پوشش کردن لوله می‌توان از خوردگی آن جلوگیری کرد ولی این نوع حفاظت وقتی کامل می‌شود که : 1- پوشش مصرفی عایق الکتریکی خوبی باشد.

2- در هنگام پوشش کردن بدون پاره شدن بتواند روی لوله اعمال شده و با مرور زمان نیز مقاوم و پا بر جا باشد.

3- در هنگام نصب، محلی بدون پوشش روی لوله باقی نماند.

اما حقیقت این است که ما هیچگاه پوشش بدون عیب نخواهیم داشت و ایرادهایی که پوششها می‌توانند داشته باشند به طور مختصر عبارتند از: 1- در رفتن قسمتی از لوله از زیر ماشین پوشش دهنده.

2- ترک خوردن پوشش ناشی از نشتهای حرارتی یا مکانیکی بیش از تحمل 3- خراش ناشی از حمل و نقل لوله پوشش داده شده.

4- نفوذ سنگهای تیز در هنگام پر کردن کانال لوله.

5- تأثیر حلالهای موجود در محیط لوله که از نشتیها و غیره بوجود آمده‌اند.

6- نفوذ ریشه‌های گیاهی موجود در خاک در اطراف لوله.

7- تأثیر بعضی از باکتریهای موجود در خاک یک مثال که اهمیت سالم بودن پوشش را نشان می‌دهد: یک لوله پوشش داده شده دارای خراشی در پوشش خود در منطقه‌ای که از زیر یک نهر عبور می‌کند می‌‌باشد.

در این نقطه سطح عاری از پوشش لوله به یک آند کوچک و بقیه لوله به یک کاتد بزرگ تبدیل خواهد شد، که در نتیجه آن خوردگی شدید می‌تواند در آن نقطه اتفاق افتاده و منجر به سوراخ شدن لوله شود، حتی زودتر از موعدی که لوله اصلاً پوشش نداشت.

البته این مثال نباید به این صورت تلقی شود که گذاشتن لوله بدون پوشش در زمین بهتر از لوله‌ پوشش شده است زیرا که جریان کل خوردگی در صورت وجود پوشش کاهش پیدا خواهد کرد و از مقدار خوردگی به مراتب کاسته خواهد شد و بدین ترتیب فقط نقاط محدودی باقی خواهند ماند که باید از آنها حفاظت نمود و همین بهترین تأئید و توجیه برای اعمال حفاظت کاتدی می‌باشد.

پس بهترین حالت عبارتست از بهترین پوشش توام با حفاظت کاتدی که به عنوان مهمترین و اساسی‌ترین دفاع در برابر خوردگی استفاده می‌گردد.

در انتخاب پوشش باید دقت کافی به عمل آید که هر گاه مقاومت الکتریکی پوشش در بدو امر خوب بوده و با مرور زمان از مقاومت آن کاسته شود ممکن است سیستم حفاظت اولیه اگر چه قبلاً کافی بود، دیگر جوابگو نباشد و اعمال حفاظت کاتدی مجدد مستلزم هزینه بوده و هدف اصلی را که اعمال اقتصادی‌ترین سیستم حفاظتی است، از بین خواهد برد.

اعمال پوشش: روشهای مناسب برای اعمال پوشش حائز اهمیت است چرا که ممکن است یک پوشش خوب و مرغوب در نتیجه نصب نامناسب دارای خواص مطلوب نشده و مشکلات زیادی را برای نگهداری لوله پدید آورد.

به همین دلیل به طور مختصر به شرح روشهای استاندارد اعمال پوشش می‌پردازیم: 1- سطح لوله خوب تمیز شود، روغن، چربی و گریس موجود در سطح لوله با حلالهای مناسبی پاک شده و سپس مورد سندبلاست قرار گیرد.

2- اعمال زیر پوشش (primer) .

که برای ایجاد یک چسبندگی قوی بین لوله و پوشش اصلی لازم است که زیر پوشش مناسبی روی سطح لوله تمیز و خشک شده اعمال گردد.

کارکردن در شرایط بارانی و در هوای یخبندان غلط است زیرا حتی یک قشر بسیار نازک از رطوبت هم، باعث تخریب پوشش در مراحل بعدی می‌شود.

پوشش را باید بعد از خشک شدن زیر پوشش اعمال نمود به خصوص در پوششهایی که توام با حرارت اعمال می شوند، در غیر اینصورت عمل حرارت موجب تبخیر حلالهای موجود در زیر پوشش شده و باعث ایجاد حفره‌های گاز بین زیر پوشش و پوشش اصلی می‌شوند که نتیجه یک پوشش نامرغوب و کم مقاومت است.

3- اعمال پوشش: سطح تمیز و زیر پوشش داده شده لوله مطابق توصیه سازنده پوشش داده می شود.

4- نگهداری مناسب مواد پوشش و دقت در حمل و نقل آنها.

5- دقت در محل لوله به کانال و دقتی در نصب و در مرحله پر کردن خاک اطراف اگر چه بعد از قرار گرفتن لوله در کانال بازرسی انجام گرفته و ایرادات پوشش تعمیر خواهند شد، ولی یک پوشش پیوسته بهتر و مقاوم‌تر از یک پوشش وصله و پینه شده خواهد بود.

معمولاً در نقاطی از بستر لوله خاک نرم یا ماسه عاری از سنگهای تیز ریخته شده و لوله با احتیاط در بستر پایین آورده می‌شود.

6- پیروی کامل از مشخصات اعمال پوشش و کنترل دقیق در تمام مراحل 7- بازرسی از انجام مناسب کارها بعد از اتمام هر مرحله و در طول هر مرحله.

همان طور که در بالا شرح داده، ابتدا برای اعمال پوشش باید روی لوله پرایمر (Primer) اعمال شود که این primer رزین است که متناسب با نوع پوشش سرد ما خواهد بود و همچنین حاوی مقداری پودر فلزات اکتیواست که به عنوان محافظ کاتدی عمل می‌کنند سپس بعد از خشک شدن primer یک نوار اولیه‌ مشکی رنگ بر روی primer اعمال می‌شود که این نوار چسبندگی خوبی دارد و می‌تواند خیلی خوب به لوله بچسبد، به همین دلیل است که این نوار اعمال می‌شود و سپس بر روی آن یک لایه نوار سفید رنگ اعمال خواهد شد که این نوارهای سفید رنگ مقاومت به ضربه خوبی دارند و در اثر تماس با سنگها تیزه و غیره دیرتر دچار تخریب خواهند شد و در حقیقت این نوار سفید رنگ به عنوان حفاظی برای نوار مشکی عمل می‌کند و سبب طولانی شدن عمر پوشش می گردد.

ذکر این نکته ضروری است که معمولاً Primer و پوشش اصلی باید از یک کارخانه خریداری شوند که از همه جهات با هم مطابقت داشته باشند.

همچنین باید ذکر شود که در لوله‌های نفتی مدفون در خاک بیشتر از %90 خوردگی لوله‌ها مربوط به خوردگی خارجی است که با انتخاب یک پوشش و روش اعمال مناسب آن، می توان بیش‌ از 90% کار حفاظت را انجام داد.

Datector : این روش برای ایراد یابی ‌پوشش مورد استفاده قرار می‌گیرد، بدین صورت که در این روش بین لوله و یک الکترود ولتاژ زیادی اعمال می‌شود هر گاه نقطه‌ای از پوشش خراشیده شده باشد، جریانی بین الکترود و لوله در آن نقطه بوجود خواهد آمد.

این جرقه یک سیستم خبر دهنده را تحریک نموده و به اپراتور می‌فهماند که ایرادی در پوشش حاصل شده است.

در این روش تجربه و دقت اپراتور بسیار مهم است و ولتاژ مناسبی باید بسته به نوع پوشش انتخاب شود.

انواع پوششها: 1- Enamel که به دو صورت عمده Asphalt, Coal Tar و در حالت گرم اعمال می‌شوند به همین سبب به آنها پوششهای گرم می‌گویند.

با این نوع پوششها یک پوشش بیرونی جهت اعمال مقاومت مکانیکی با کار گرفته می شود ضخامت یک لایه از این پوشش حدود اینچ می‌‌باشد.

این پوششها از قطران زغال سنگ و ذوب آهن بدست می‌آمدند و این پوششها به علت دارا بودن گوگرد سمی هستند و مدتهاست که از رده خارج شده‌اند و مورد استفاده قرار نمی‌گیرند نحوه اعمال این پوشش‌ها به صورت زیر بود: نوار فایبر گلاس ( قیر ( نوار ترموپلاست ( قیر 2- انواع مواد مومی که شبیه پوشش اول با یک پوشش بیرونی جهت افزایش مقاومت مکانیکی اعمال می شود.

3- گریسها معمولاً به طور دستی و با دستکش روی لوله مالیده می‌شوند و سپس توسط یک لایه پوشش بیرونی مجهز به یک ورقه عایق پوشیده می‌شود.

4- پوششهای مایع که به طور سرد اعمال می‌شوند این نوع پوششها با تبخیر حلال و یا توسط یک ماده‌ شیمیایی سفت می‌شوند، این نوع پوشش از یک حلال باضافه آسفالت که ممکن است مشتق نفتی و یا آسفالت طبیعی باشد، که خاصیت عایق بودنش بیشتر است و یا حلال باضافه قیر زغال تشکیل شده است.

به این نوع نیز پوشش بیرونی جهت افزایش مقاومت مکانیکی اعمال می گردد.

معمولاً عمل در چند لایه توام با پوشش بیرونی در هر مرحله و با رعایت فاصله زمانی معین بین دو لایه اجرا می گردد.

ضخامت این نوع پوششها حدود 20 هزارم اینچ می‌باشد.

5- انواع نوارهای محافظ از قبیل پلی وینیل کلراید، پلی اتیلن، که در قسمت پشت دارای چسب هستند و مستقیماً روی لوله زیر پوشش زده شده اعمال می شوند (همان طور که قبلاً توضیح داده شد).

ضخامت آنها حدود 10 الی 30 هزارم اینچ می باشد.

نصب این پوششها چون خیلی ساده بوده و به حرارت احتیاج ندارد ارزان تر تمام می‌شوند و به خصوص برای تعمیرات پوشش بسیار مفید است.

همچنین نوارهای مخصوصی هستند که دارای یک زیرسازی آسفالتی می‌‌باشند که توسط شعله نرم شده و حالت چسبناک به خود گرفته و روی لوله پیچیده می شوند.

امروزه این نوع پوششها وسیع‌ترین کاربرد را در لوله های نفتی دارند.

6- پوششهای پلاستیکی در اینکه به صورت نوار نیستند با پوششهای قبلی متفاوت هستند، و بیشتر روی لوله‌های کم قطر، در مرحله ساخت لوله به توسط اکستروژن روی لوله اعمال می شوند (نظیر کابلهای برق که پوشش پلاستیکی به طور پیوسته سیمهای مسی را پوشانیده است).

7- پوششهای مکانیکی بیرونی: این نوع پوششها بیشتر از آزبست یا الیاف شیشه‌ای اشباع با قیر تشکیل شده‌اند که علاوه بر استحکام مکانیکی، خاصیت عایق خوبی هم دارند.

8- پوششهای وزنی: وقتی که لوله‌ها قرار است زیر آب باشند باید وزن آنها را سنگین‌تر نمود تا تمایل غوطه‌ور شدن در سطح آنها از بین برود.

بعضی مواقع این سنگینی را توسط افزودن وزنه‌هایی در فواصلی از لوله از چدن یا بتن تأمین می‌کند و در مواردی مثل پیریت آهن اعمال می‌گردد.

این نوع پوششها معمولاً با مفتولهای فولادی تقویت می‌گردند ضخامت لازم بازای وزن مورد نیاز در واحد طول لوله محاسبه می شود و این نوع پوششها از صدمات مکانیکی پوشش اصلی لوله جلوگیری می‌کنند.

استفاده از این پوششها در مناطقی که احتمال صدمه خوردن وجود دارد با توجه به مشکلات زیاد تعمیرکاری، ضروری است.

9- پوشش‌های بتنی: اگر چه این پوششها روی لوله چندان معمول نیستند ولی اگر افزودنیهای به خصوصی به این پوشش (سیمان ) اضافه شود، این پوشش برای جلوگیری از خوردگی بسیار مفید خواهد بود.

با پوشش دادن سیمانی لوله لخت، فولاد پتانسیل کاتدی به خود می‌گیرد و ضمناً به خوبی پلاریزه شده و از دریافت یا خروج جلوگیری می کند.

این پوشش در صورت مرغوب بودن، می‌تواند بدون اعمال حفاظت کاتدی به کار رود.

کمترین ضخامت برای این پوشش 2 اینچ می‌باشد.

با در نظر گرفته همه جوانب باید اقتصادی‌ترین و مناسب‌ترین پوشش انتخاب شود.

نکات عمده‌ای که در انتخاب پوشش مؤثر است به صورت زیر است: 1- آیا خاکی که لوله در آن دفن خواهد شد، عاری از سنگ یا عوامل مکانیکی که ممکن است به پوشش صدمه بزنند میباشد یا خیر ؟

2- آیا خاک از نوعی است که نشتهای ناشی از انبساط و انقباض مزاحم پوشش خواهند بود یا نه، 3- آیا لوله در مسیر خود از قسمتهایی عبور می‌کند که دسترسی به آنها نظیر تقاطع رودخانه‌ها زیر دریا و سایر تأسیسات مشکل باشد؟

4- آیا درجه حرارت سرویس لوله از محیط اطراف یعنی خاک، بسیار بالاتر خواهد بود یا نه، 5- دمای محیط و شرایط جوی در هنگام اعمال پوشش چگونه خواهد بود؟

6- آیا محدودیتی وجود خواهد داشت که جریان کاتدی را به حداقل مقدار کاهش دهیم؟

ذکر این نکته خالی از لطف نخواهد بود که در نواحی که لوله آندی است ، اگر آنرا پوشش کنیم، سبب خوردگی شدید لوله در نواحی که پوشش ضعیف است خواهد شد، به طوری که هر گاه پوشش وجود نداشت عمر لوله بیشتر می‌بود.

در این موارد بهتر است که نواحی کاتدی پوشش شوند که جریان کلی خوردگی کاهش یابد.

(همان طور که قبلاً توضیح داده شد).

پس برای انتخاب مناسب‌ترین پوشش چه از نظر بهره‌‌وری و چه از نظر اقتصادی دو عامل بسیار مهم می‌باشد: 1- اطلاعات گسترده از تمام خواص پوشش و محدودیتهای کاربرد آن برای یک پروژه معین 2- خلاصه کاملی از شرایط کارکرد لوله و شرایط مسیر.

حال با توجه به اتمام پوشش کاری لوله و قرار دادن لوله در بستر زمین برای کنترل بیشتر خوردگی بحث حفاظت کاتدی مطرح خواهد شد، که با این حفاظت و همچنین با وجود پوشش خوردگی لوله له حداقل ممکن خواهد رسید.

حفاظت کاتدی: همان طور که قبلاً نیز ذکر شد، جریان الکتریکی که در نواحی آندی از فلز به سمت محیط اطراف خارجی می‌شوند، سبب خوردگی خواهند شد و در نقاط کاتدی که جریان از محیط اطراف به کاتد وارد می‌شوند خوردگی اتفاق نخواه افتاد، پس در حقیقت اگر جریان الکتریکی از طرف محیط به تمام سطح لوله برسد دیگر خوردگی نخواهیم داشت و بدین ترتیب کل لوله کاتدی خواهد بود.

که این کار دقیقاً عملی است که یک سیستم حفاظت کاتدی انجام می‌دهد.

یعنی جریان مستقیم به تمام سطح لوله می رسد و در این صورت است که تمام سطح لوله به کاتد تبدیل شده و حفاظت به طور کامل انجام می گردد.

بدین ترتیب جریان خروجی از نقاط آندی توسط جریان حفاظتی خنثی می‌شوند.

خروج جریان فقط از بستر آند طراحی شده اتفاق افتاده و موجبات خوردگی این آندها فراهم خواهد شد.

معمولاً سعی می‌شود که به عنوان آند از موادی استفاده شود که طول عمر نسبتاً زیادی داشته باشند.

پس نتیجه می‌شود که سیستم حفاظت کاتدی خوردگی را حذف نکرده بلکه آنرا از یک سیستم لوله مورد حفاظت به یک بستر آند طرح شده منتقل می‌نماید.

در حفاظت کاتدی می‌آیند یک پیل الکتروشیمیایی تشکیل می‌‌دهند بدین ترتیب که یک فلز بسیار آندی را با لوله‌ای که حفاظت آن مدنظر است در تماس الکتریکی قرار می‌دهند.

با این عمل جریان از محیط اطراف به لوله می رسد.

به طور کلی دو نوع سیستم حفاظت کاتدی داریم: 1- حفاظت کاتدی با جریان اعمالی 2- حفاظت کاتدی بدون جریان اعمالی (حفاظت با آند فداشونده).

در حفاظت با جریان اعمالی ولتاژ از یک منبع خارجی در مدار لوله‌ تحت حفاظت و بستر آند اعمال می‌گردد.

که به عنوان منبع جریان از یک مبدل یکسو کننده استفاده می شود.

(Trans Rectifier) .

این دستگاه علاوه بر پایین آوردن ولتاژ جریان متناوب، عمل یکسوکنندگی را نیز انجام می‌دهد.

اما در روش حفاظت با آند فداشونده از یک آند خیلی فعال استفاده می‌شوند (مثل منیزیم یا روی) و آند مستقیماً و بدون هیچ ترانسی در تماس با لوله قرار می‌گیرد و از لوله حفاظت می کند.

حال این بحث مطرح می شود که مقدار جریان لازم برای حفاظت لوله چقدر باید باشد؟

روشن است که با توجه به شرایط خاک از نظر مقاومت الکتریکی و درجه عایقی پوشش مصرفی و سطح لوله مقدار این جریان مورد نیاز متفاوت خواهد بود.

لذا مقدار جریان را نمی توان برای ارزیابی اینکه سیستم تحت حفاظت کاتدی کامل قرار دارد یا نه به عنوان معیار در نظر گرفت.

پس می‌آیند به عنوان معیار، پتانسیل جدیدی را که لوله بعد از اعمال جریان حفاظتی بدست می‌آورد، استفاده می کند که این پتانسیل در مقایسه با الکترود مرجع مس- سولفات مس باید 85/0- تا 27/1- باشد، تا لوله مورد حفاظت قرار گیرد.

2/1- حال برای طراحی سیستم حفاظت کاتدی سؤالاتی مطرح هستند از قبیل: برای حفاظت چه روشی انتخاب می‌شود؟

(جریان اعمالی یا بدون جریان) - شدت جریان مورد نیاز فاصله بسترهای آندی و جریان مورد نیاز از آنها: پیش‌بینیهای لازم از نظر نقاط تست (Test Point) نقاط ویژه‌ای که باید در طرح در نظر داشت.

برای جواب این سئوالات باید اطلاعات زیر در دارا بود: آیا لوله پوشش دارد یا خیر؟

جنس فلز مورد حفاظت.

اندازه لوله از نظر قطر و طول تداخل سایر تأسیسات فلزی همجوار نوع خاک وجود جریانهای نامطلوب در محیط همان‌طور که قبلاً نیز گفته شد، پوشش روی لوله اگر مرغوب باشد و نیز به روش مناسب و طبق استاندارد بر روی لوله اعمال شده باشد، می‌تواند %90 لوله را از خوردگی مصون دارد.

که اگر حال بر روی لوله پوشش‌دار، حفاظت نیز اعمال شود سبب می‌شود تا در این حالت جریان از بستر آند به طرف محیط اطراف سرازیری گشته و از نقاط لخت لوله بدان وارد خواهد شد و به این ترتیب جریان خوردگی که قبلاً از نقاط لخت خارج می‌شد، متوقف خواهد شد.

مقداری از جریانی که به لوله می رسد از پوشش عبور می کند (زیرا هیچ پوششی کاملاً عایق نیست) و مقدار این جریان عبوری به ضریب هدایت یا مقاومت الکتریکی عایق به کار رفته بستگی خواهد داشت و به طور کلی مقدار آن نسبت به جریان دریافت شده توسط نقاط لخت ناچیز خواهد بود.

برای درک بهتر در زیر جدولی آورده شده که در این جدول جریان حفاظتی لازم برای یک لوله فولادی به قطر 36 اینچ و به طول 10 مایل در خاکی با مقاومت الکترونیکی 1000 اهم – سانتیمتر، برای شرایط مختلف پوشش آورده شده است.

این جریانها قادرند پتانسیل لوله را 3/0 ولت در جهت منفی افزایش دهند.

مشاهده می‌شود که با اعمال یک پوشش نسبتاً خوب با مقاومت 000/500 اهم شدت جریان مورد نیاز حفاظت از 500 آمپر برای لوله بدن پوشش به 2982/0 آمپر کاهش می‌یابد.

با یک پوشش خوب می‌توان حدود 50 مایل لوله را فقط از یک ایستگاه حفاظتی کنترل نمود.

حفاظت لوله‌ای با قطر بیشتر بخاطر مقاومت الکتریکی کمتر آن آسان‌تر از حفاظت لوله‌ای با قطر کمتر خواهد بود.

در بعضی مواد شدت جریان زیاد می‌تواند باعث خسارت دیدن پوشش‌ها بشود، بدین ترتیب که جریان زیاد باعث تولید هیدروژن زیاد در نقاط لخت پوشش می‌شود.

این هیدروژن می‌تواند فشار بیش از حدی تولید کند که بین پوشش و لوله نفوذ کرده و باعث پوسته شدن پوشش می‌گردد و در نتیجه فلز زیادی بدون پوشش در معرض محیط قرار می‌‌گیرد.

همان طور که در قبل بیان شد، پتانسیل لوله نسبت به زمین باید در محدوده 85/0- تا 2/1- ولت باشد که اگر از 85/0- کمتر باشد لوله حفاظت نخواهد شد و اگر از 2/1- بیشتر باشد، سبب جدایی پوشش از روی لوله می‌شود.

این ایراد جدایی پوشش از لوله با تنظیم نامناسب جریان حفاظتی پیش می‌آید.

هر گاه سیستم حفاظت کاتدی خوب طراحی شده و به طور مناسب نگهداری شود می تواند به طور کاملاً مؤثری از خوردگی خط لوله جلوگیری به عمل آورد.

دلیل این کارایی به خصوص وقتی به وضوح قابل مشاهده است که یک خط لوله کهنه که با سرعت روز افزونی ایجاد نشتی می نماید، سیستم حفاظت کاتدی نصب گردد، ملاحظه خواهد شده که به طور شگرفی ایجاد نشتی‌ها متوقف می‌گردند.

اما نکته‌ای که در اینجا خیلی مهم و حائز اهمیت است، وجود جریانهای سرگردان (علاوه بر جریان سیستم حفاظتی، جریانهای مستقیم دیگری نیز در زمین موجود باشند).

می‌باشد که این نوع جریانها می‌توانند به طور قابل توجهی سبب افزایش خوردگی گردند.

همچنین است برای یک سیستم حفاظت کاتدی، که ممکن است لوله‌ مورد نظر را به خوبی از نظر خوردگی کنترل نماید، ولی روی سایر لوله‌های زیرزمینی که تحت حفاظت نیستند، خوردگی شدیدی بوجود آورد.

این نوع تأثیر بیشتر در مورد سیستم‌های حفاظتی با جریان اعمالی مشاهده می‌شود و در مورد آندهای فداشونده بدلیل ولتاژ کم آنها، به ندرت ممکن است این تأثیر را داشته باشند.

حال برای درک بهتر این موضوع به ذکر مثال می‌پردازیم: نصب بستر آندی سیستم حفاظتی در نزدیکی خط لوله بیگانه می‌تواند بسیار مضر باشد.

مثلاً یک لوله‌ بیگانه‌ای را در نظر می‌گیریم که از ناحیه نفوذی بستر آندی عبور می کند و در مسیر خود در فاصله قابل توجهی از بستر آندی لوله تحت حفاظت را قطع می نماید.

در این حالت لوله‌ بیگانه در منطقه نفوذی بستر آندی جریان زیادی دریافت می‌کند و این جریان را به هر حال باید در نقطه‌ای به طرف زمین تخلیه کند تا مدار کامل گردد.

بهترین نقطه برای تخلیه این جریان از لوله‌بیگانه، در محل تقاطع لوله بیگانه به لوله‌ حفاظتی است که در این نقطه جریان لوله بیگانه را ترک کرده و از طریق زمین به لوله مورد حفاظت رسیده و به منبع جریان کاتدی برمی‌گردد.

بدین ترتیب است که خوردگی شدید و زودرسی در آن نقطه لوله بیگانه زیاد باشد، آنوقت ایجاد اتصال بین دو لوله سبب خواهد شد که مقدار عمده جریان حفاظتی به لوله بیگانه برسد و مقدار کمتری از جریان به لوله اصلی برسد که حتی نتواند آنرا حفاظت کند.

در این صورت باید محل بستر آندی را تغییر داد.

همچنین یک مثال دیگر اینکه لوله بیگانه در نزدیکی بستر آندی و به موازات لوله تحت حفاظت باشد، در این حالت نیز لوله بیگانه جریان زیادی دریافت خواهد کرد، این جریان در دو سوی خط لوله پیش خواهند رفت و در فاصله دورتر جایی که مقاومت زمین کم باشد، لوله را ترک کرده و از طریق زمین به لوله تحت حفاظت رسیده و به منبع جریان حفاظتی برمی‌گردند تا به این ترتیب مدار تکمیل شده باشد.

در این حالت خوردگی در مناطق مختلفی که جریان خط لوله بیگانه را ترک می‌کند پیش خواهد آمد، و برخلاف حالت قبل خوردگی در نقطه تقاطع متمرکز نخواهد بود.

در این مورد برای پیشگیری می‌توان دو لوله را بهم اتصال داد یا اینکه سیستم حفاظتی جداگانه‌ای برای لوله بیگانه در نظر گرفت.