تحقیق مقاله پوسیدگی

شناسایی دلایل و کنترل آن

پوسیدگی منشاءهای بسیاری دارد و روشهای بیشتری برای کند کردن روند آن وجود دارد. این بخش به قسمتهای مختلف صنعت می پردازد و مشکلات فرسایش/ پوسیدگی رایج و برخی از راه حل ها را مورد شناسایی قرار می‌دهد.

ساختمان های ساحلی- تجهیزات سطحی، ساده ترین راه حل قرار دادن عایق روی فلز مورد نظر است. تاسیسات ساحلی اغلب با آستر غنی از روی رنگ می شوند که این کار نه تنها یک مانع فیزیکی ایجاد می‌کند، بلکه به عنوان یک آنود قربانی مورد نفوذ قرار می گیرد.

ساختمانهای ساحلی از راههای دیگر هم حفاظت می شوند. منطقه بالای داغ مد/ خط کشند، که آن را منطقه Splash می نامند، مرتباً بیرون و درون آب است. شدیدترین فرسایش/پوسیدگی در این قسمت ایجاد می شود. امواجه هرگونه پوشش محافظ را مکرراً از بین می برند و اکسیژن و آب فراوانی در این حوزه وجود دارد.

شیوه های متداول کنترل پوسیدگی/ فرسایش در این منطقه شامل استفاده از پوش های بیشتر و همچنین افزایش ضخامت فلزات برای جبران آسیب بالای آن است.

بخشی از ساختمانی که در منطقه مد قرار دارد دچار فرسایش/پوسیدگی کمتری نسبت به منطقه Splash می شود و می تواند از سیستم محافظ کاتودی در مد زیاد بهره مند شود. محافظ کاتودی از طریق تبدیل حوزه های آنودی به کاتودها عمل می‌کند. در این روش جریانی مخالف را برای بی اثر کردن جریان پوسیدگی/فرسایش به کار می گریم. این جریان را می توان از طریق یک منبع DC خارجی- محافظت کاتدی تأثیرگذار و یا از طریق آنودهای قربانی ایجاد کرد.

سایر قسمتهای ساختمان- که کمتر در معرض فرسایش/خوردگی با آب دریا است- از طریق محافظت کاتدی حفظ می شود. اگرچه سحت پوستان و علف های دریایی چسبیده به قسمتهای غوطه ور در آب وزن آن قسمتها را افزایش می‌دهد که احتمال فرسایش بیشتر این قسمتها را فراهم می آورد. این مکانیزم زمانی اتفاق می افتاد که مجموع تأثیرات ترک ها یا سوراخ ها، پوسیدگی و فشار شکاف ها را تشدید کرده و افزایش می‌دهد تا به سقوط بنا منتهی شود. اگرچه یک لایه پوشش از رسیدن اکسیژن به فلز جلوگیری کرده و فرسایش را کاهش می‌دهد.

سایر اشکال فشارهای ساختاری نیز مهم هستند. فشار چرخشی با تناوب کم- که ناشی از عواملی چون امواج، جزر و مد و operating load است- می تواند منجر به فرسایش/ایجاد پوسیدگی در شکاف های باز شود. در نتیجه الگوسازی و در نظر گرفتن این فشارها در جلوگیری از فرسایش نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند.

ته یک سکوی حفاری بلند یا یک سکوی تولید نفت در بستر دریا فرو می رود و توسط سولفید هیدروژن تولید شده از طریق سولفات کاهش دهنده باکتری (SRB) آسیب می‌بیند. اگرچه حفاظت کاتدی هم این بخش از سازه را حفظ و نگهداری می‌کند. به دلیل کاهش اکسیژن جریان حفاظت مورد نیاز برای بقیه قسمتهای سکوی حفاری کمتر خواهد بود.

فرسایش لوله حفاری- هنگام حفاری یک چاه نه تنها به سازه سکوی حفاری فشار وارد می شود، بلکه تجهیزات حفاری هم تحت فشار قرار می گیرند. احتمالاً لوله حفاری ابزاری است که بیشتر از سایر تجهیزات در این عملیات تحت فشار است. این وسیله در معرض سیالات شکل دهنده و گل و لای حفاری قرار می گیرد و در برش ها در معرض فشار فرسایش و خوردگی قرار می گیرد. اتصالات لول های حفاری از فولاد سخت با قدرت بالا ساخته شده است و به نظر می رسد که بر اثر بوجود آمدن سوراخهای عمیق پوسیدگی ایجاد شده با اکسیژن و یا گل و لای و یا بر اثر خیس شدن زیاد احتمال از بین رفتن آن هست. گاهی لوله حفاری را از داخل بازرین یا ترکیب گداخته اپوکسی می پوشانند تا با پوسیدگی مبارزه کنند.

با از بین رفتن این پوشش/عایق فرسایش سریع اتفاق می افتد. قسمتهایی که لوله های حفاری در آن قسمتها دچار آسیب دیدگی، نشت می شوند اتصالات حدیده شده یا پیچ داری است که مفصل ابزاری نامیده می شوند.

در معرض اشعه فرابنفش  رسوب/ته نشست نمک تغلیظ/میعان

در معرض اتمسفر دریا (آلاینده ها، گرد و غیار و شن)

بالاترین میزان فرسایش/ پوسیدگی (خیسی و مقدار زیاد آب) فرسایش/پوسیدگی شدید (با خیس شدن و خشک شدن مداوم) بالاترین سطح فرسایش با ایجاد حفره (منطقه جزر و مد، ساییدگی شن و گل و لای)

فرسایش کلی آب دریا (سیستم آلوده کردن، آلاینده های شیمیایی و زیست محیطی)

فرسایش/پوسیدگی جزئی(تعوض ته سازه)

محیطی با قابلیت فرسایشی زیاد که به یک سکوی حفاری ساحلی آسیب وارد می‌کند. (بالای صفحه سمت چپ) آنودهای قربانی از پایه ها و مخزن سکوی حفاری تریدنت چهارم سرکوفورکس (سمت چپ) محافظت کاتدی یکی از روشهای متداول مبارزه با پوسیدگی است: آنودهای قربانی روش دیگری را ایجاد می‌کند.

سیستم فرسایش/ پوسیدگی

پوسیدگی/فرسایشی که در عملیات تولید نفت خام تجربه شده چندین مکانیزم را در بر می گیرد. این مکانیزمها به گروههای زیر تقسیم شده اند. فرسایش/ پوسیدگی الکتروشیمیایی، شیمیایی ومکانیکی و تأثیرات فرسایشی/مکانیکی.

فرسایش/پوسیدگی الکتروشیمیایی

پوسیدگی گالوانیک (دو فلز)- دو فلز غیر متشابه در یک محیط رسانا دارای اختلاف پتانسیل خواهند شد. یکی از آنها آنودی و دیگری کاتودی خواهد شد. آنود یونهای فلزی را برای متوازن کردن جریان الکترونها از دست می‌دهد. زیرا فلزات از کریستال ساخته شده اند، که بسیاری از این هسته های تشکیل شده سبب پوسیدگی بین گرانولها می شوند. با افزایش نسبت منطقه کاتد به آنود مشکلات شدیدتر می شود.

پوسیدگی/ فرسایش ترک- بیشتر آسیب های فلزات در حوزه نفتی از طریق پوسیدگی ترکها ایجاد می شود. این شکل از پوسیدگی که مربوط به این منطقه است تقریباً به طور انحصاری در سیستم های حاوی اکسیژن به چشم می خورد و با وجود گلرایه شدیدتر می شود. در ترک، فلز با الکترولیت در تماس است، اما به اکسیژن دسترسی آسان ندارد.

در آغاز واکنس، فلز در قسمتهای آنودی وارد محلول می شود و اکسیژن در قسمتهای کاتدی به هیدروکسیل تقلیل می یابد. پوسیدگی در ابتدا همه منطقه را در بر می گیرد که شامل ترک نیز می شود. با تداوم پوسیدگی در ترک اکسیژن تمام شده و کاهش کاتدی اکسیژن متوقف می شود. حل شدن یونهای فلز در آنود در قسمت ترک خورده ادامه می یابد که در انحلال بار مثبت زیادی تولید می‌کند.

حالا کلراید دارای بار منفی (یا سایر آنیون ها) به آنودهای رو به افزایش انتقال پیدا می‌کنند تا خنثی بودن الکترونها را حفظ کنند. آنها نقش کاتالیزور را با تسریع پوسیدگی ایفا می کنند. در این مرحله پوسیدگی ترک به طور کامل انجام شده و واکنش آنودی با یونهای [Fe++]errous ادامه می یابد که فوراً وارد محلول می شود.

پوسیدگی حفره ای یکی دیگر از اشکال پوسیدگی شکاف/ترک که در این مورد خراشیدگی های جزئی، نقص و آلودگی می تواند روند پوسیدگی را آغاز کند. در این مورد نیز تراکم بارهای مثبت در یک حفره کوچک روی سطح فلز اتفاق می افتد. یونهای کلرین از یک محلول شور به حفره انتقال می یابند. این یونها، که به شکل یونهای هیدروژن جفت شده اند، نقش کاتالیزور را در پوسیدگی و فساد بیشتر فلز بر عهده دارند.

جریان پراکنده پوسیدگی- جریانهای اضافی AC و DC در رسیدن به زمین در یک رسانا، نقطه رسیدن رسانا به زمین را به یک کاتود تبدیل می‌کند.

جایی که جریان جدا می شود تبدیل به آنود خواهد شد، که سبب پوسیدگی در آن نقطه می گردد. یک جریان DC100 برابر مخرب تر از جریان AC مساوی با آن است. فقط یک تقویت کننده جریان پراکنده DC در سال می تواند Lbm20 ]9 کیلوگرک[ فولاد را از بین ببرد. در سیستم های تولید سیستم های حفاظتی کاتودی منابع جریان‌های پراکنده DC به شمار می آیند.

پوسیدگی شیمیایی

سولفید هیدروژن، پلی سولفیدها و سولفور- هنگامی که سولفید هیدروژن در آب حل شود اسید ضعیفی بوجود می آید که منبع یونهای هیدروژن بوده و مخرب خواهد بود. (تأثیرات آن در چاههای نفت عمیق بیشتر است زیرا PH تحت تأثیر فشار خیلی بیشتر تقلیل می یابد.) نتیجه فرسایش/ پوسیدگی سولفید آهن [Fesx] و هیدروژن است. سولفید آهن رسوبی تولید می‌کند که در دمای کم می تواند مانند مانعی برای پوسیدگیهایی با روند کند باشد. نبودن کلرید نمک این وضعیت را به طور چشمگیری ارتقاء می‌دهد و نبودن اکسیژن ضروری می‌باشد. در دمای بالاتر رسوب در ارتباط با آغاز پوسیدگی گالوانیک کاتدی است. با وجود یونهای کلرید و دمای بالای 300 درجه فارنهایت (150 درجه سلسیوس) پوسیدگی/ فرسایش بارناکل صورت می پذیرد، که می‌تواند زیر رسوبات ضخیم اما متخلخل سولفیدآهن تداوم یابد.(بالای صفحه سمت راست). کلرید لایه ای از کلرید آهن [FeCl2] تشکیل می‌دهد که اسید بوده و از تشکیل لایه Fes به طور مستقیم بر روی فولاد در حال فرسایش جلوگیری می کند، و واکنش آنودی را قادر به تداوم می نماید. هیدروژن تولید شده در واکنش ممکن است به embrittlement هیدروژن شود.