آزمایش عملکرد سیستم حفاظت کاتدی چه ضرورتی دارد؟

سیستم های لوله کشی زیرزمینی و مخازن پروپان بدون نگهداری مناسب دچار خوردگی شدید می‌شوند. مانند هر چیزی که در تمام ساعات روز کاری را انجام می دهد ، اجزای مختلف سیستم حفاظت کاتدی به طور پیوسته به کار گرفته می‌شوند.  بنابراین به منظور جلوگیری از خوردگی ساختار زیرزمینی باید اطمینان حاصل شود که همه عناصر سیستم حفاظت کاتدی فعال هستند. انجام آزمایش های معمول جهت اطمینان از عملکرد صحیح سیستم حفاظت کاتدی و بررسی های تعمیر و نگهداری، سازه های زیرزمینی را از خطر خوردگی محافظت می کند.

آزمایش سیستم نسبتاً ساده است و تجهیزات خاصی برای انجام آزمایش لازم است. در هر سیستم حفاظت کاتدی تست باکس هایی نصب می‌شود تا بررسی سیستم را تسهیل کند. مشکلاتی که به احتمال زیاد در یک سیستم رخ می دهد ، خراب شدن سیم ، اتصالات نامناسب سیم یا جوش خراب و یا اتمام طول عمر آند است. آندهای فداشونده با تامین جریان مورد نیاز سازه جهت حفاظت، به مرور خورده شده و از کار می افتند. ضروری است با انجام آزمایشات دوره ای از فعال بودن آند مطمئن شده و در صورت از کار افتادن آندها اقدام به تعویض آنها نمود.

در مواردی که از سیستم تزریق جریان جهت حفاظت استفاده می شود، تعمیر و نگهداری منبع تغذیه حائز اهمیت است.

هر چند وقت یکبار باید سیستم حفاظت کاتدی را بررسی نمود؟

سیستم های حفاظت کاتدی باید حداقل هر دو تا چهار سال یکبار بررسی شوند تا از عملکرد آنها اطمینان حاصل شود. اطمینان از سلامت مطلوب آند در حفاظت از طول عمر سیستم حفاظت کاتدی زیرزمینی بسیار مهم است.

چهار آزمایشی که معمولاً برای بررسی عملکرد سیستم استفاده می شود عبارتند از:

• پتانسیل ولتاژ خاک به لوله

هافسل مس/ سولفات مس نیمی از سلول باتری است که وقتی در تماس با زمین قرار گیرد و از طریق ولت متر به فلز در تماس با زمین متصل شود ، ولتاژ نسبی فلز به خاک ایجاد می کند. ولتاژ قرائت شده برای یک لوله فلزی تحت حافظت باید ۰.۸۵ ولت یا بیشتر باشد. اندازه گیری کمتر از ۰.۸۰ به این معنی است که احتمالاً لوله در حال خوردگی است.

• آزمایش پیوستگی لوله

 لوله باید از شروع تا آخرین نقطه اتصال مانند یک سیم بزرگ دفن شده عمل کند به طوری که جریان ایجاد شده توسط آندها  در طول کل لوله جریان داشته و از آن محافظت کند. مطمئن شوید که ولت‌ متر شما روی OHMS تنظیم شده است. دو سرولت متر خود را به آندهای جداگانه وصل کنید. مدار ایجاد شده کل سیستم لوله کشی زیرزمینی شما را آزمایش می کند و (۱) تأیید می کند که لوله جریان مستمر موفقیت آمیزی دارد و (۲) نشان می دهد که سیم های بین جعبه آزمایش و لوله خراب شده اند یا اتصال بدی به لوله دارند.

• آزمایش خروجی ولتاژ آند

با استفاده از هافسل مس/ سولفات مس، ولتاژ آند اندازه گیری می‌شود. محدوده اندازه گیری معمولی بین ۱.۴-۱.۶ ولت است. محدوده ۰ -۰.۳ نشان دهنده خرابی سیم یا اتصال بین جعبه تست مبدا و آند است.

• اندازه گیری جریان خروجی از آند به لوله

ولت متر خود را روی خوانش میلی آمپر تنظیم کنید و اتصالی بین لوله و آند ایجاد نمایید. میزان جریان قرائت شده ممکن است از۵ma (0.005آمپر) تا ۳۰۰ma (0.3 آمپر) متغیر باشد. مراقب جریانهای بزرگتر از جریان طراحی باشید. در صورت عدم توجه ، عمر آند کوتاه می شود. اگر اندازه گیری ها بیش از ۱.۳ برابر جریان طراحی باشد ، باید مقاومت هایی ایجاد شود تا طول عمر آندها افزایش یابد. این کار با قراردادن سیمی با مقاومت بالا در بین اتصالات داخل تست باکس انجام می‌شود.

روش آندهای فداشونده و کاربردهای آن

همانطور که می دانید کاربردهای سیستم آندهای فداشونده در صنعت بسیار با اهمیت می باشد لذا برای معرفی کاربرد سیستم آندهای فداشنونده در ادامه متن را بیان شده است. در روش آندهای فداشونده، جریان لازم جهت مقابله با خوردگی سازه توسط فلزی دیگر که معمولا از جنس روی، آلومینیوم و منیزیم می‌باشد، تأمین می‌گردد. از آنجا که این آندهای فداشونده توانایی تأمین جریان زیاد را ندارند بنابراین در جاهایی که به جریان کمی جهت حفاظت از خوردگی نیاز باشد از آندهای فداشونده استفاده می‌شود.

از موارد کاربرد آندهای فداشونده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جایی که سازه تحت حفاظت کوچک باشد.
• مواردی که دسترسی به برق نیست مانند سکوهای دریایی یا خطوط لوله.
• مواردی که استفاده از برق خطرناک است مانند داخل مخازن ذخیره سازی نفتی.
• جاهایی که مقاومت ویژه خاک پایین است. استفاده از آندهای فداشونده در خاک با مقاومت بالا به دلیل پایین آمدن جریان خروجی، توصیه نمی‌گردد.
• برای رفع جریانات سرگردان.

شما می توانید با توجه موارد فوق الذکر در خصوص کاربردهای سیستم آندهای فداشونده از واحد فروش و توسعه شرکت کیمیاکاران کاوشگر کیهان کارون اطلاعات لازم در خصوص حفاظت کاتدی را دریافت نمایید و سایر سوالات در مورد کاربردهای سیستم آندهای فداشونده را از بخش پشتیبانی فروش پیگیری نمایید.

در این راستا شماره تماس های واحد فروش و توسعه را می توانید از بخش مربوطه دریافت نمایید یا از طریق ایمیل سوالات مربوط به حفاظت کاتدی یا آندهای فداشونده را ارسال نمایید.

نگهداری مخازن آب گرم با استفاده از آند فداشونده

استفاده از مخازن آب گرم در صنعت و همچنین در منازل در ابعاد و اشکال مختلف امری ضروری است. بنابراین نگهداری از آن بسیار پر اهمیت می‌باشد. مخزن آب گرم ممکن است با گذشت زمان و جمع شدن رسوب در داخل آن، با صدای زیاد کار کند. این رسوب ممکن است به دلیل مواد معدنی طبیعی موجود در آب و یا موادی که در نتیجه خوردگی آند فداشونده یا خود مخزن ایجاد می‌شود، در مخزن به وجود آید.

در یک مخزن آب گرم، آند فداشونده به صورت میله‌ای در معرض دید است که با گذشت زمان به آرامی خورده می‌شود. آند فداشونده از جنس منیزیم، آلومینیوم و یا ترکیبی از روی و آلومینیوم ساخته می‌شود. آب موجود در مخزن با ایجاد واکنش الکترولیتی منجر به خوردگی فولاد داخلی مخزن می‌شود. جهت محافظت از فولاد، یک آند میله‌ای منیزیم و یا آلومینیوم در محل مناسب قرار می‌گیرد. پس از خوردگی آند، فولاد مخزن شروع به خوردگی می‌کند و مخزن از کار می‌افتد.

زمان تعویض آندهای فداشونده‌ی مخزن

برای محافظت فولاد مخزن در برابر خوردگی، بسته به نوع مخزن باید هر ۳ تا ۵ سال آند فداشونده مخزن تعویض گردد. برای مشخص کردن زمان تعویض آندها می‌توان از عمر گارانتی مخزن استفاده کرد. چنانچه تعویض آندها به موقع انجام نشود، مخزن به کار خود ادامه می‌دهد اما به مرور فولاد مخزن دچار خوردگی می‌شود و تعویض مخزن اجتناب ناپذیر می‌شود که خسارات زیادی را در پی دارد.

  نحوه قرارگیری آند فداشونده در مخزن

آندهای فداشونده برای دسترسی آسانتر معمولا در قسمت بالایی مخزن پیچ می‌شوند. توجه داشته باشید که گاهی طول این میله ها بلند است و برای خارج کردن آنها باید فضای کافی داشته باشید. بنابراین گاهی نیاز است که برای تعویض آند فداشونده، مخزن را از جای خود خارج نمایید.

چه نوع آند فداشونده ای در مخزن به کار برده می‌شود؟

نوع آند فداشونده معمولا توسط سازنده، توصیه می‌شود. آند فداشونده آلومینیوم اگرچه ممکن است هزینه کمتری داشته باشد، اما سرعت خوردگی بالاتری نسبت به آند منیزیم دارد. همچنین آلومینیوم ریخته شده در مخزن علاوه بر ایجاد سروصدا باعث آلودگی آب مخزن می‌شود. بنابراین دقت کنید که از آب گرم مخزن برای آشامیدن یا پخت و پز هرگز استفاده نشود. متداولترین آند فداشونده در مخازن آب گرم، آند فداشونده منیزیم می‌باشد.

 

نقش حفاظت کاتدی خطوط لوله در صنعت نفت و گاز

یکی از مشکلات اساسی و بسیار هزینه ساز در صنایع بزرگی مانند صنعت گاز، نفت، پتروشیمی، کشتیرانی و …، خوردگی سازه های فلزی می باشد.

در صنعت نفت و گاز از خط لوله های فولادی کربن برای انتقال هیدروکربن از جکتها به سکوهای تولیدی و مخازن ذخیره سازی استفاده می شود و از طریق خطوط لوله وارد پالایشگاه  ها می شود. خط لوله های فولادی کربن، ایمن ترین و کم هزینه ترین وسیله جهت انتقال هیدروکربنها در حجم زیاد و مسیرهای طولانی هستند.

خطوط لوله انتقال سوخت و آب و دیگر سازه های مدفون در خاک و یا غوطه ور در آب، با توجه به شرایط متالوژیکی خود در شرایط خوردگی قرار گرفته و پس از مدتی عملکرد سازه را دچار اختلال می کند.

 خوردگی در صنعت نفت و گاز به دلیل تعویض تجهیزات فرسایش یافته و صدمه دیدن به تجهیزات مجاور، هزینه های سربار عملیات لوله کشی را به طرز چشمگیری افزایش می دهد. بنابراین استفاده از یک سیستم حفاظتی مناسب جهت پیشگیری از خوردگی امری ضروری است.

مکانیزم کنترل خوردگی در حفاظت کاتدی خطوط لوله

مکانیزم کنترل خوردگی در خطوط لوله نفت و گاز، راهکارهای کاهش دهنده ای برای از بین بردن یا کاهش خوردگی برای جلوگیری از خرابی خطوط لوله و پیامدهای مرتبط با آن مانند از بین رفتن محصول ، آلودگی محیط زیست و حوادث احتمالی است.

پنج مکانیزم کنترلی برای به حداقل رساندن خوردگی خطوط لوله و حفاظت کاتدی خطوط لوله که در طول طراحی و ساخت خطوط لوله باید در نظر گرفته شود شامل طراحی ، انتخاب مواد ، پوشش ، حافظت کاتدی و محافظت شیمیایی است.

طراحی

یکی از فاکتورهای مهم در کنترل خوردگی، طراحی است. طراحی مناسب یک لوله فولادی، طول عمر سازه را افزایش می دهد. شکافها، هندسه فولادی ، لبه های تیز، اتصالات جوش داده شده و اتصالات خط لوله مانند فلنج ها ، دریچه ها و تکیه گاه های لوله اغلب به دلیل نفوذ و حل شدن سیال در معرض خوردگی موضعی می باشند.

علاوه بر این ، این محیط ها به دلیل غیرقابل دسترسی بودن یا حساسیت به عدم موفقیت در پوشش ، دارای پوشش ضعیفی هستند. این موارد در ایجاد خوردگی نقش دارند و جهت محدود نمودن خوردگی، در فاز طراحی باید به دقت مورد بررسی قرار گیرند.

انتخاب مواد

انتخاب مواد از نظر طراحی مهندسی برای کاهش خوردگی بسیار اساسی است. انتخاب مواد به شرایط محیطی از قبیل مایع مورد انتقال، دما، فشار و الکترولیتی که لوله در ان قرار میگیرد (آب یا خاک) بستگی دارد. همچنین در اتصالات فلنجی، لوله کشی و اتصالات کلی که امکان جفت شدن فلزات از جنس متفاوت وجود دارد، جهت جلوگیری از خوردگی گالوانیک باید در تعیین جنس مواد دقت شود.

فولاد کربن به دلیل خاصیت مکانیکی مناسب ، در دسترس بودن و کم هزینه بودن، علی رغم مقاومت پایین در برابر خوردگی در مقایسه با سایر آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی، ماده اصلی را برای انتقال خط لوله تشکیل داده است.

پوشش

یکی از اصلی ترین و ساده ترین روشهای محفاظت خطوط لوله، پوشش می باشد. یک پوشش مناسب، مانع از تماس مستقیم سطح خارجی لوله با محیط اطراف می شود و در نتیجه مانع جریان یون ها از طریق الکترولیت می شود ، و در نتیجه خوردگی را محدود می کند.

روشها و انواع مختلفی از پوشش وجود دارد و انتخاب نوع آن به نوع مواد انتخاب شده بستگی دارد:

• Painting

از رنگ آمیزی در محیط هایی که تجهیز فقط در معرض هوا قرار دارد و الکترولیتی موجود نیست، استفاده می شود.

• Coating

عمده ترین نوع پوشش جهت پوشش سازه هایی که در معرض الکترولیت قرار دارند، پوشش های مقاوم و محکمی مانند پلی اتیلن ها، قیرو پلی پروپیلین هستند.

• Lining

آستر کردن سطح سازه با ورقه های لاستیکی که رابر گفته میشود.

• Cladding

پوشش یک فلز با فلزی دیگر.

حافظت کاتدی

استفاده از سیستم حفاظت کاتدی در کنار پوشش یک راه موثر جهت پیشگیری از خوردگی خطوط لوله می باشد.

دو روش کلی برای حفاظت کاتدی خطوط لوله وجود دارد:

• سیستم آندهای فداشونده
• سیستم اندهای تزریق جریان

در مواردی که طول خط لوله بسیار زیاد باشد و در صورت وجود جریانهای سرگردان از سیستم تزریق جریان جهت حفاظت از خط لوله استفاده می شود.

محافظت شیمیایی

محافظت شیمیایی شامل مهارکننده های خوردگی، سیستم پاک کننده اکسیژن و بیوکسید (biocide)  است که در یک فرایند شیمیایی انجام میشود.

در فرایند شیمیایی بیوکسید به سیستم، مایع یا آب تزریق می شوند تا میکروارگانیسم هایی مانند باکتری های کاهش یافته که باعث افزایش خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژیکی می شوند با سولفید از بین بروند. مواد شیمیایی پاک کننده اکسیژن برای دفع اکسیژن رسانی به آب تزریق می شوند تا شدت خوردگی را کاهش دهند و در نهایت بتوان یه حفاظت کاتدی خطوط لوله مناسبی دست یافت.

خوردگی مخازن ذخیره سازی زیرزمینی

مخازن ذخیره سازی زیرزمینی (Underground Storage Tank) به طور کلی در تماس با موادی چون خاک، شن و ماسه قرار دارند. واکنش الکتروشیمیایی بین مخزن و خاک اطراف آن (الکترولیت) منجر به خوردگی مخزن می شود. اختلاف ولتاژ کمی که در سطح فولاد وجود دارد منجر به ایجاد جریان از یک قسمت مخزن به قسمت دیگر آن می شود. جایی که جریان از آن به درون خاک (الکترولیت) می رود خوردگی رخ می دهد. این قسمت در پیل گالوانیک، آند نامیده می شود. جایی که جریان از خاک به مخزن وارد می شود کاتد می باشد و خوردگی رخ نمی دهد.

جلوگیری از خوردگی مخزن (حفاظت کاتدی مخازن ذخیره سازی زیرزمینی)

جهت محافظت از مخازن زیرزمینی از خوردگی، از یک پوشش خارجی و همچنین یک سیستم حافظت کاتدی استفاده می شود. یک پوشش خارجی مناسب می تواند بیش از ۹۹٪ از سطح مخزن را محافظت کند. اما از آنجا که ، هیچ پوششی کامل نیست علاوه بر پوشش خارجی باید از یک سیستم حافظت کاتدی جهت محافظت از خوردگی مخزن استفاده کرد. سیستم حفاظت کاتدی با اعمال جریان خارجی، مخزن را به کاتد تبدیل کرده و از خوردگی آن محافظت می کند. در مواردی که مقدار جریان مورد نیاز برای حفاظت سازه اندک باشد، از آندهای فداشونده استفاده می شود. برای سازه های بزرگ مانند خطوط لوله با قطر زیاد از سیستم تزریق جریان استفاده می شود.

آند فداشونده منیزیم جهت حفاظت کاتدی مخازن ذخیره سازی زیرزمینی

آند فداشونده منیزیم متداولترین آند فداشونده ای است که در حفاظت کاتدی مخازن زیرزمینی به کار گرفته می شود. آند منیزیم از مخازن زیرزمینی در هر خاکی می تواند محافظت کند. به منظور کاهش مقاومت الکتریکی آند نسبت به خاک، آند منیزیم معمولا به همراه یک پشت بند که ترکیبی از گچ گیپسوم، بنتونیت و سدیم سولفات است، در داخل کیسه کتانی به کار گرفته می شود. آند منیزیم در دو نوع استاندارد و پتانسیل بالا تولید می شود. در خاکهایی با مقاومت حدود ۱۰۰۰۰اهم – سانتی متر از آند منیزیم پتانسیل بالا استفاده می شود. براساس ابعاد مخزن و مقاومت خاکی که مخزن در آن قرار دارد، تعداد و ابعاد آند های مورد نیاز مشخص می شود. دو اندازه رایج آندهای منیزیم برای محافظت مخازن زیرزمینی،آندهای ۱۷ پوندی و ۳۲ پوندی می باشد. آندها در فاصله و عمق مناسب نسبت به مخزن نصب می شوند. سیم آند به قسمت بالایی مخزن با یک اتصال الکتریکی با مقاومت پایین، متصل می شود. کلیه اتصالات با عایق رطوبتی پوشیده می شود.

در راستای حفاظت کاتدی مخازن ذخیره سازی زیرزمینی دپارتمان فنی و مهندسی شرکت کیهان کارون آماده ی ارایه خدمات مشاوره ای می باشد که بدین منظور می توانید با ما در تماس باشید.