تحقیق مقاله بررسی خوردگی میکروبی (S.R.B.)در شبکه آب آتش نشانی پالایشگاه گاز سرخون و قشم

بررسی خوردگی میکروبی (S.R.B.)در شبکه آب آتش نشانی پالایشگاه گاز سرخون و قشم

محیط های آبی،یکی از مکان های مناسب فعالیت باکتری های S.R.B می باشد. خطوط آب آتش نشانی بدلیل عدم امکان نفوذ اکسیژن بداخل آن و عدم وجود نور و عدم استفاده از آب که در بعضی از اوقات ماهها،آب موجود تعویض و جایگزین نمی گردد محیطی مناسب جهت رشد و تکثیر و فعالیت این باکتری است.رشد و تکثیر باکتری ها در چنین محیطی باعث بروز خوردگی میکروبی می گردد که عمدتاً Corrosion Monitoring در این لوله ها بدلیل Under Ground بودن آنها فراموش می گردد.

به منظور کنترل این خوردگی،راههای مبارزه فیزیکی و شیمیائی و یا تواماَ پیشنهاد می گردد.بدلیل رشد باکتری ها و تشکیل Biofilm در جداره داخلی مخازن و لوله ها در سیستم آب آتش نشانی این پالایشگاه،مخازن ذخیره آب بوسیله روش فیزیکی و لوله ها بوسیله روش شیمیائی از طریق شوک بایوسایدی سعی در باکتری زدائی و کنترل خوردگی سیستم گردید.این روش بدلیل تأثیر مؤثر Biocide در غلظت های مورد نیاز بطریق شوک به همراه اندازه گیری های دقیق استفاده می گردد.لازم به ذکر است که در طول این عملیات تلاش گردیده است تا کلیه آزمایشها بر اساس استانداردهای موجود صورت پذیرد.لذا بررسی تأثیر باکتری احیا کننده سولفات بر خوردگی درون لوله ها و مخازن به منظور مبارزه با آنها و کاهش و کنترل صدمات ناشی از آن در پالایشگاه گاز سرخون و قشم بصورت عملی انجام گرفته است.

یکی از انواع مواد خوردگی،خوردگی میکروبی می باشد.این نوع خوردگی حاصل فعل و انفعالات موجودات میکروسکوپی(از جمله باکتری)است.یکی از انواع رایج این نوع خوردگی،بوسیله باکتری احیا کننده سولفات یا SULFIDE REDUCTIONFG BACTERIA ایجاد می گردد.این باکتری بی هوازی (Anaerobic)بوده که می تواند از خاک یا هوا وارد آب FEEDING سیستم شود.باکتری S.R.B که شرایط فیزیکی رشد و زیست آن در جدول شماره 1 موجود است از مواد آلی غوطه ور موجود در آب تغذیه می نمایند البته در تحقیقات جدید اثبات شده است که در محیط های دارای اکسیژن محدود نیز بدلیل کمک این عنصر در تأمین مواد آلی برای تغذیه باکتری احیا کننده سولفات این باکتری مشاهده شده است.

باکتری های احیا کننده سولفات به باکتری هایی اطلاق می شود که قادرند سولفاتهای معدنی را در محیط خود احیا نموده به سولفید تبدیل نمایند.از مهمترین باکتری های احیا کننده سولفات معدنی می توان باکتری دیسولفوویکانز (Desulfovicons)و دیسولفوویبرو(Desulfovibrio)نام برد.مکانیزهای مختلفی برای خوردگی ناشی از باکتری احیا کننده سولفات پیشنهاد گردیده استکه از مهمترین آنها تشکیل زوج گالوانیکی سولفید با آهن و مکانیزم دی پلاریزاسیون کاتدی می باشد.

بطور اختصار مکانیزم دی پلاریزاسیون کاتدی در خوردگی باکتری احیا کننده سولفات در توضیح داده می شود.در این مکانیزم،بدلیل تولید هیدروژن ناشی از تجزیه مولکول آب،سطح فلز پلاریزه می گردد.باکتری های احیا کننده با مصرف این هیدروژنها دی پلاریزه نمودن سطح را انجام داده و سولفات معدنی موجود در محیط را به سولفید تبدیل می نمایند.

Fe                                           ( Fe ++   )  + 2e Anodic   React

H2O                                        ( OH - )  + ( H+)  Cathodic  Reaction   

H2                                           2 ( H+) + 2e

(SO4 ) --    +  4H2     S.R.B     ( S2- ) + 4 H2O   Corrosion     Product

Fe ++   +   S2 -                                  Fes      Corrosion     Product

Fe + 4 H2O + (SO4 ) --                        3 Fe ( OH)  + Fes  + 2 (  OH  )-

همانگونه که در واکنشها مشخص است محصول خوردگی از سه قسمت هیدرولیز آهن و یک قسمت سولفید آهن تشکیل می باشد در صورت عدم وجود باکتری S.R.B در محیط،واکنش تا مرحله 3 پیش رفته و متوقف خواهد شد.در مخازن ذخیره آب آتش نشانی و شبکه خطوط تحت فشار آن(RING)عموماً مصرف آب کم می باشد و آب MAKE UP مجدداً و صرفاً جهت جبران نشتی ها و تبخیر احتمالی از مخازن و مصارف در مانورهای (بصورت محدود)تزریق می گردد.

در این پالایشگاه دو دستگاه تانک ذخیره به ظرفیت های 4000 , 5000 متر مکعب موجود است طول کل شبکه 2500 متر با اقطار 8 , 6 اینچ می باشد که حدود 100 متر مکعب نیز ظرفیت تحت فشار آن می باشد.با توجه به اینکه جداره خارجی این شبکه تحت حفاظت کاتدیک است.واحد بررسی فنی شرکت بعد از باز نمودن چندین نقطه از مسیر این شبکه جهت بازدید،آثار خوردگی میکروبی از قبیل تاولهای رسوبی که دارای مایع سیاه رنگ ناشی از وجود FES و PITTING با رنگ نقره ای را مشاهده نمود.با توجه به احتمال پیشروی و سوراخ شدن خطوط شبکه و اهمیت حفظ آن در پالایشگاه نقاط مورد بازرسی افزایش یافت.سطح آب مخازن نیز کاهش داده شد و تا حد امکان سطوح داخلی آنها مورد بازرسی چشمی قرار گرفت.در نقاط زیادی روی جداره داخلی مخازن رسوبات به شکل تاول بصورت متجمع مشاهده شد که بعد از شکستن پوسته نسبتاً سخت آنها مایع لجنی سیاه رنگ که در زیر آن جمع گردیده بود مشاهده گردید که خوردگی در زیر این تاولها بصورت PITTING تا عمق 3mm نیز مشاهده شد نکته جالب آنکه این حفره ها بصورت طولی در جهت ارتفاع مخزن بود(شکل 1)سطح فلز در داخل حفره ها بلافاصله بعد از تمیزکاری به رنگ قهوه ای براق بود.

در لوله ها نیز این آثار بصورت قندیل و به تعداد زیاد مشاهده شد(شکل 2 و 3)که بعضاً در زیر این تاولها فلز که از جنس CARBON STEEL با مشخصات API 5 L GR B  است دچار خوردگی حفره ای شده بودوبا توجه به آثار محصولات خوردگی ادامات مطالعاتی و پیشگیرانه بر روی فعالیت باکتری S.R.B متمرکز گردید.از مسیر در چندین نقطه نمونه برداری گردید و در محیط آزمایشگاه بر اساس API-RP- و همچنین NACE-TM-01-7 و استاندارد آمریکائی EPA کشت گردید و همزمان رسوبات(زیر پوسته تاول ها یا Biofilm) موجود در تانک خطوط شبکه جهت انجام آنالیز آن مورد آزمایش قرار گرفت.

نتایج آزمایش ها که شامل وجود یا عدم وجود باکتری های تولید کننده اسید A.P.B و باکتری های احیا کننده سولفات S.R.B و تعداد کل باکتری ها T.B.C (TOTAL COUNT BACTERIA)بر اساس روش Heterotrophic Plate Count می باشد در جدول شماره 2 منعکش شده است.

با توجه به تأیید وجود باکتری های احیا کننده سولفات در سیستم آب آتش نشانی بوسیله آزمایش های کشت باکتری و آنالیز رسوب(نتایج در جدول شماره 2)و همچنین بازرسی های چشمی،فعالیت بر روی راههای مبارزه و کنترل این خوردگی متمرکز شد.

لازم به یادآوری است که اگر در سیستمی تاولهای میکروبی و رسوبات متعاقب آن تشکیل نشده باشد عموماً می توان با استفاده از BIOCIDE های موجود راحتر فعالیت باکتری را کنترل نمود در این شرایط اگر از کلر آزاد FREE CLORINE جهت مبارزه استفاده گردد حداکثر P.P.M.0.8 مناسب می باشد.ولی اگر باکتری شروع به فعالیت کرد و تولید محصولات خوردگی(تاول)نمود با چنین غلظتی بدلیل عدم امکان نفوذ کافی BIOCIDE از دیواره سخت رسوبات تاولی وجود نداشته احتمال از بین برده باکتری ها کم است.

در چنین وضعیتی دو راه حل عملی جهت از بین بردن باکتری ها و کنترل خوردگی ناشی از آن پیشنهاد می گردد:

(الف)روش فیزیکی - (ب)روش شیمیائی

الف – روش فیزیکی:

این روش شامل توپک رانی در خطوط (PIPING) و سند یا شات بلاستینگ (Shut Blasting)در مخازن و بطور عموم در صفحات فلزی است.

Pigging که یکی از روشهای تمیز نمودن جداره داخلی لوله ها جهت خارج نمودن رسوبات است ولی استفاده از روش در سیستم آب آتش نشانی بدلیل وجود انشعابات متعدد با قطره های متفاوت در مسیر RING امکان پذیر نمی باشد.

جداره داخلی مخازن به منظور از بین بردن تاولهای رسوبی و سلهای میکروبی بوسیله عملیات SHUT BLASTING به میزان مورد نظر استاندارد سوئدی
SA 2.5 تمیز و بوسیله سیستم رنگ مناسب پوشش داده می شوند که با مخازن ذخیره آب در این پالایشگاه نیز بر اساس این روش عمل گردید.

روش شیمیائی:

در این روش با استفاده از یک یا چند BIOCIDE (میکروب کش)و با یک برنامه دقیق که شامل نوع و میزان(غلظت)میکروب کش و تعداد دفعات اعمال آن است باکتری ها مورد تهاجم قرار می گیرند.

در یک برنامه کنترل شیمیائی،انتخاب نوع BIOCIDE و غلظت مورد نظر از اهمیت بسزائی برخوردار است.جهت رعابت موارد ایمنی و سلامت افراد و کاهش هزینه نگهداری از آن،هیپوکلریت سدیم NaCIO (آب ژاول)به عنوان BIOCODE مورد استفاده قرار گرفت.

این مادره در آب واکنش زیر را انجام می دهد:

NaClo   +   H2O                  ( NA + ) + ( OH - ) + HCLO

HCLO                                   ( CLO - )    + ( H + )

Log  ( clo - / HCLO ) = LOG (Ka) – LOG ( 1/H + )  = -7.49 + PH

میزان اسید هیپوکلرو تولید شده قدرت میکروب کشی و تأثیر محلول BIOCIDE را در هنگام استفاده از هیپوکلریت سدیم تعیین می کند.قدرت اسید هیپوکلرو به عنوان یک ماده میکروب کش تقریباً بیست مرتبه از یون هیپوکلرو فعالتر و مؤثرتر است.این اسید بدلیل قدرت اکسید کنندگی قوی خود با پروتئین سیتوپلاسیم یاخته (باکتری)واکنش برگشت ناپذیر داده و سپس توقف فعالیت آنزیم و نهایتاً مرگ سریع یاخته را موجب می گردد.

میزان تجزیه اسید هیپوکلرو متناسب با افزایش PH در محیط است که طبق نمودار شماره 1با افزایش قلیائیت از مقدار 5/5 واکنش دوم پیش رفته و مقدار یونی محصولات واکنش به مقدار اسید بیشتر خواهد شد لذا بیشترین مقدار اسید در PH=4 – 505 است.

در مواردی که پدیده فولینگ و تاولهای رسوبی در محیط وجود نداشته باشد معمولاً حضور 0.8 ppm تا 0.2 از اسید هیپوکلرو جهت حذف S.R.B در سیستم پیشنهاد می گردد.در سیستم مورد بحث بدلیل وجود رسوبات و تاولهای نسبتاً سخت این غلظت از BIOCIDE قادر به از بین بردن باکتری هائی که در زیر این پوسته ها متمرکز شده اند نیست.

در این وضعیت به نظر می رسید که استفاده از “شوکهای کلری” می تواند تأمین کننده کلر آزاد کافی به منظور از بین بردن کلیه باکتری های موجود با توجه به وجود پدیده فولینگ و رسوبات حاصل از فعالیت باکتری ها باشد.

اسیدینه محیط آبی ارتباط مستقیمی با میزان تزریق آب ژاول دارد.مبنای میزان تزریق آب ژاول بر اساس کاهش PH محیط تا 7 – 6 قرار داده شده است که افزایش بیش از حد این مقدار ممکن است سبب ایجاد خوردگی شدید از نوع خوردگی اسیدی گردد.غلظت کلر آزاد جهت شوک کلری 3.5-4 ppm در نظر گرفته شد.بر اساس demond کلری محیط که متناسب با میزان یونهای مختلف موجود می باشد و با توجه به آنالیز آب Feeding سیستم آب آتش نشانی(جدول 3)مقدار KG6  از NaCLOبصورت خالص جهت حصول مورد فوق نیاز می باشد.که با در نظر گرفتن میزان خلوص آب پاول های تولیدی(حدود 10 درصد)مقدار کل قابل محاسبه می باشد.

برنامه پیش بینی شده در عملیات تزریق آب ژاول بصورت شوک کلری بصورت زیر تنظیم و اجرا گردید:

1.کاهش سطح آب یکی از مخازن (TK - 861) در حدی که حجم آب تأمین کننده حدود سه برابر حجم سیستن شبکه (RING) آب آتش نشانی.

2.تخلیه آب ژاول با خلوص 10 درصد به مخزنی که حجم آن در مرحله یک کاهش داده شده باشد.

3.پمپ های Feeding آب از مخازن به شبکه در سرویس قرار داده شود.

4.باز نمودن شیرهای تخلیه آب از شبکه به منظور رسیدن غلظت کلر آزاد در دورترین نقاط از شبکه.

5.نمونه گیری در هر 15 دقیقه از دورترین نقاط در زمان تخلیه آب از شیرهای در دورترین نقاط جهت اطمینان از تأمین غلظت 3.5-4 ppm

6.بعد از تأمین غلظت یاد شده در دورترین نقاط شبکه تخلیه کلیه آب مخزن دارای کلر آزاد و تزریق آب از مخزن شماره 2 جهت کاهش غلظت تا کمتر از 0.8ppm و افزایش PH محیط.

7.انجام تستهای T.B.C و S.R.B بعد از آزمایش در سه نوبت به فاصله دو روز.

نتایج آزمایش ها بعد از انجام عملیات فوق که باعث از بین بردن باکتری های S.R.B در شبکه گردید در جدول شماره 4 منعکس گردیده است.

با توجه به عملیات موفق عاری نمودن سیستم از باکتری S.R.B که نتیجه آزمایشگاه نیز موثد آن بود برنامه ذیل جهت جلوگیری از آلودگی مجدد پیشنهاد گردید:

1.با توجه به اینکه تجهیرات لازم جهت تزریق BICIDE در این شبکه موجود نیست ضروریست پیش بینی سیستن مناسب جهت تزریق BIOCIDE متناسب با نیاز شبکه (گاز کلر یا هیپوکلریتها)گردد.

در ابتدای برنامه تزریق BIOCODE با غلظت 0.2-0.8PPM در هر دو روز و انجام آنالیز و کشتهای لازمه تنظین غلظت دقیق مور نیاز از میکروب کش برحسب نتایج بند 2.

مطالعه و تعیین Inhibitor مناسب جهت جلوگیری ازخوردگی های احتمالی دیگر در محیط آبی.

اثر MED در ایجا پدیده خوردگی تنشی S.C.C روی مخزن کربن فیلتر واحد آمونیاک پتروشیمی

در واحد آمونیاک M.W(HABER BOSH PROCESS)جهت پیدا و جداسازی گاز CO2 از گازهای سنتر از MEA (منواتانول آمین)استفاده می شود.آیلین در شرایط ویژه مانند تماس با هوا(اکسیژن)،وجود نمکهای پایدار در برابر حرارت HEAT STABLE غلظت نامناسب آمین،آلودگی ناشی از وجود اسیده های آلی و روغنها و افزایش درجه حرارت و سرعت سیال باعث ایجاد خوردگی و در صورت تنش در سیستم،خوردگی تنشی(CRACKIN STRESS CORRPSION)در اطراف خطوط جوش (منطقه HAZ)دستگاهها و لاینهای از جنس فولاد کربنی می گردد و با تنش زدائی نمودن کلیه جوشها،ایجاد سیستم(GAS BLANKET) تحت پوشش گاز خنثی جهت جلوگیری از تماس با اکسیژن در مخازن ذخیره،فیلتراسیون دقیق و مداوم آن و کنترل دما و سرعت می توان اثر این نوع خوردگی را کاهش داد.