عوامل مؤثر بر خوردگی

در تأسیسات تولید نفت و گاز اغلب باید با محیط های خورنده مقابله کنند. هنگامی که امکانات در شرایط حاد و دورافتاده دریایی قرار دارند، مشکلات محافظت از تاسیسات حادتر می شود. ارزیابی خوردگی بالقوه برای تأسیسات جدید ممکن است منجر به انتخاب استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی یا استفاده از فولادهای کربنی با ضد خوردگی شود. برای تاسیسات نفت و گاز، استفاده از مواد شیمیایی ضد خوردگی اغلب تنها گزینه ممکن است.
مکانیسم های اصلی برای خوردگی داخلی خطوط لوله، خوردگی آبی ناشی از گازهای خورنده محلول مانند دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن یا اکسیژن و خوردگی تحت تأثیر میکروارگانیسم ها است. این آب می تواند بخشی از محصولات اصلی مخزن (آب تشکیل دهنده) یا از تزریق آب باشد که برای افزایش فشار استفاده می شود. ضد خوردگی ها با تشکیل یک فیلم محافظ بر روی فلز از عناصر خورنده در تماس با سطوح فلزی جلوگیری می کنند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

فیلم محافظ خوردگی

ضد خوردگی ها ترکیبات شیمیایی هستند که برای کاهش سرعت خوردگی در مواد در تماس با سیال مایعات اضافه می شوند. بعنوان مثال، یک ضد خوردگی به جریان هیدروکربن ها (نفت یا گاز) در نزدیکی چاه تزریق می شود تا خوردگی در فولاد خط لوله کاهش یابد. ترکیب جریان از چاه می تواند بسیار متفاوت باشد، به طور مثال محتوای آب بین ۱ تا ۹۹ درصد متغیر است و این تأثیر قابل توجهی در پتانسیل خوردگی طبیعی در سیستم استخراجی دارد. عوامل دیگر مانند دما و فشار نیز بر میزان خوردگی تأثیر می گذارد.
در حالی که مهارکننده های خوردگی در برابر CO2 و H2S مؤثر هستند، در صورت وجود اکسیژن، آنها ناکارآمد هستند یا برای دستیابی به میزان خوردگی مهار شده مورد نیاز به غلظت های بسیار بالایی دارند. در این شرایط از اکسیژن زدا برای از بین بردن اکسیژن استفاده می شود. همچنین، هر آب تزریق شده در چاه برای از بین بردن اکسیژن قبل از تزریق باید اکسیژن زدایی شود.

عوامل مؤثر بر سرعت خوردگی و کارایی ضد خوردگی

هدف بررسی تاثیر عوامل مؤثر بر سرعت خوردگی بدون ضد خوردگی و کارایی ضد خوردگی است. تحقیقات زیادی در زمینه ضد خوردگی ها انجام شده است. عوامل زیر به عنوان عوامل مؤثر بر سرعن خوردگی و بازده ضد خوردگی شناخته شده اند:
• سرعت جریان و نوع جریان؛
• مقدار آب؛
• وجود اکسیژن، دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن.
• درجه حرارت؛
• خوردگی های پیشین موجود در سیستم

پارامترهای موثر بر سرعت خوردگی

• در صورت وجود آب، خوردگی به دلیل دی اکسید کربن با درجه حرارت افزایش می یابد تا جایی که لایه محصول خوردگی به صورت لایه ای ایجاد می شود.
• هرچه فشار جزئی دی اکسید کربن بیشتر باشد، میزان خوردگی بیشتر خواهد بود.
• افزایش سرعت مایع باعث افزایش سرعت خوردگی در اثر حمل و نقل سریع واکنش دهنده ها و گونه های محصول می شود.
• سرعت مایع بالاتر باعث تلاطم بیشتر می شود و استرس برشی دیواره را افزایش می دهد. این می تواند باعث افزایش خوردگی به دلیل آسیب در پوشش محصول بازدارنده خوردگی روی دیواره لوله، می شود.

خوردگی های پیشین

به نظر می رسد اثر ضد خوردگی ها روی سطوح دارای خوردگی از قبل، مخلوط شده است. برخی از بازرسان دریافتند که برخی از بازدارنده ها قادر به نفوذ به اعماق لایه های زنگ زده بودند.
• به طور کلی عملکرد ضد خوردگی تحت شرایط معین دچار اختلال می شود.
• مهار ضعیف منجر به حملات خوردگی موضعی با شکاف های کروی عمیق می شود.
• اثر مخرب ضد خوردگی توسط خواص فولاد و ترکیب بازدارنده مشخص می شود. اثر ضد خوردگی به حضور یک لایه سیمانیت در سطح فولاد مربوط می شود.
• با انتخاب دقیق ضد خوردگی ها می توان مشکل را برطرف کرد. بنابراین ، هنگام انتخاب ضد خوردگی ها، آزمایش هایی باید بر روی فولادها انجام شود در شرایطی که احتمالاً نمایانگر آنهایی است که در حین عملیات مواجه می شوند.

ویژگی های جریان

متغیرهای زیادی در جریان در خطوط لوله وجود دارد، از جمله جریان چند لایه یا تلاطم، جداسازی فاز مداوم یا آشفته. اینها می توانند مشکلات خاصی برای مهار خوردگی ایجاد کنند. به عنوان مثال، در خطوط لوله گاز طبیعی چند ضلعی، خوردگی بالای خط (TLC) می تواند به دلیل مشکل در استفاده از ضد خوردگی در بالای لوله ای که فاز مایع با آن ارتباط برقرار نمی کند، ایجاد شود که در شکل زیر نشان داده شده است.
غلظت ضد خوردگی بهینه ممکن است با توجه به شرایط جریان متفاوت باشد، با غلظت های بالاتر به طور کلی برای شرایط سخت تر، مانند جریان تنش برشی بالا مورد نیاز است.

دما

در دماهای کمتر از ۵۰ درجه سانتیگراد خوردگی لکه دار به دلیل رسوبات کربنات آهن نرمتر چند لایه رخ می دهد، با افزایش درجه حرارت تا حدود ۷۰ درجه سانتیگراد افزایش محافظت صورت می پذیرد. در دماهای بالاتر ، خوردگی موضعی مشاهده می شود زیرا فیلم ها از بین می روند و پایدار می شوند و در نتیجه حمله گالوانیک (mesa) به وجود می آید. در مواردی ممکن است رکود در میزان خوردگی در بالاتر از حدود ۸۰ درجه سانتیگراد مشاهده شود.