خوردگی در صنایع نفت و گاز
خوردگی در صنعت نفت و گاز هرساله باعث ازبین‌رفتن میلیاردها دلار می‌شود. موارد زیادی از خوردگی گسترده در لوله‌های تولید، شیرها و در خطوط جریان از چاه به تجهیزات پردازش، رخ‌داده است. دلیل این امر این است که نفت و گاز حاصل از چاه حاوی مقادیر مختلفی از آب است که می‌تواند به‌عنوان یک مرحله جداگانه در تماس با سطح ماده، رسوب شود و اینکه این آب حاوی گازهایی مانند CO2 و احتمالاً H2S و همچنین نمک است.
شرکت مواد شیمیایی دکتر کمیکال تأمین‌کننده انواع مواد شیمیایی نفت و گاز می‌باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه فروش مواد اولیه شیمیایی و قیمت با کارشناسان بخش فروش در تماس باشید. در صورت نیاز می‌توانید از مشاوره‌های تخصصی ما بهره‌مند شوید.
خوردگی در صنعت نفت و گاز
در بیشتر موارد خوردگی شدید، CO2 نقش عمده‌ای دارد. خوردگی یکنواخت ۳۰٪ و ۷۰٪ دیگر در اثر خوردگی موضعی ایجاد می‌شود. روش‌های مختلف کنترل خوردگی باعث حفاظت از تأسیسات و کاهش هزینه‌ها می‌گردد.
هر صنعت، هر سیستم پالایشگاهی مشکلات خاص خود را از پدیده‌های خوردگی با فرکانس‌های مختلف دارد. حدود ۷۵٪ از کل خوردگی به دلیل عدم اطلاع و دانش کافی و همچنین تعامل ناکافی بین گروه‌های مختلف مسئولیت‌پذیر و تصویب تصمیمات ضد خوردگی اتفاق می‌افتد. عامل انسانی یکی از دلایل اصلی خوردگی‌هاست.
مشکلات خوردگی در صنعت نفت در سه حوزه اصلی رخ می‌دهد:
- تولید
- حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی
- عملیات پالایشگاه
بسیاری از پالایشگاه‌ها حاوی بیش از پانزده واحد فرایند مختلف هستند که هر یک ترکیبی خاص از جریان‌های فرایند خورنده و دمای و فشار دارند.
خوردگی معمولاً بسیار آهسته اتفاق می‌افتد، مگر اینکه در ابتدا مواد نادرست یا ناقصی نصب شده باشند. خوردگی پالایشگاه را نیز می‌توان دسته‌بندی کرد:
- خوردگی در دمای پایین که در دمای کمتر از ۲۶۰ درجه سانتیگراد و در حضور آب رخ می‌دهد.
- خوردگی در دمای بالا: در دماهای بالاتر از ۲۶۰ درجه سانتیگراد رخ می‌دهد، بدون اینکه آب موجود باشد.
صنعت نفت شامل فرایندهای جهانی اکتشاف، استخراج، پالایش، حمل‌ونقل (اغلب توسط تانکرهای نفتی و خطوط لوله) و بازاریابی فراورده‌های نفتی است. بیشترین حجم تولیدات این صنعت، بنزین و گازوئیل است.
نفت همچنین ماده اولیه بسیاری از محصولات شیمیایی از جمله داروهای دارویی، حلال، کودها، سموم دفع آفات، رایحه‌های مصنوعی و پلاستیک‌ها است. این صنعت معمولاً به سه مؤلفه اصلی تقسیم می‌شود: بالادست، میان‌رده و پایین‌دست. عملیات میانی معمولاً در رده پایین‌دست قرار می‌گیرد.
نفت برای بسیاری از صنایع بسیار حیاتی است و از نظر حفظ تمدن صنعتی در پیکربندی فعلی آن از اهمیت زیادی برخوردار است و بنابراین نگرانی اساسی بسیاری از ملل محسوب می‌شود. نفت درصد زیادی از مصرف انرژی جهان را شامل می‌شود، ۳۲٪ برای اروپا و آسیا، بالاتر از ۵۳٪ برای خاورمیانه که کشورهای توسعه‌یافته بزرگترین مصرف‌کننده آن هستند. تولید، توزیع، پالایش و خرده‌فروشی فرآورده‌های نفتی به‌عنوان یک کل، بزرگترین صنعت جهان را از نظر ارزش دلار نشان می‌دهد.
خوردگی در تولیدات
خوردگی در تولید
میادین نفت و گاز مقدار زیادی لوله آهن، فولاد، لوله، پمپ، شیر و میله مکنده مصرف می‌کنند. نشت باعث ازبین‌رفتن روغن و گاز و همچنین نفوذ آب و لجن می‌شود و در نتیجه باعث افزایش خسارت خوردگی می‌شود. آب‌شور و سولفیدهای غالباً در چاه‌های نفت و گاز وجود دارند. خوردگی در چاه‌ها در داخل و خارج از پوشش رخ می‌دهد. تجهیزات سطح در معرض خوردگی جو هستند. در عملیات ریکاوری ثانویه، آب را به داخل چاه پمپ می‌کنند.
چاه های نفت شیرین
به نظر می‌رسد که خوردگی در چاه‌های پرفشار در خط لوله تولید نفت، در بسیاری از مناطق تقریباً به یک مشکل معمول تبدیل شده است. سه روش برای مقابله با خوردگی لوله‌ها استفاده می‌شود – پوشش لوله‌ها، بازدارنده‌ها یا ضد خوردگی و آلیاژها استفاده می‌شود. لوله‌های روکش شده بیشترین کارایی را پیدا کرده‌اند و تا همین اواخر تقریباً در تمام تأسیسات روکش از فنل‌های محافظت‌کننده استفاده شده است. رزین‌های اپوکسی خشک شده اکنون در مقادیر فزاینده‌ای مورداستفاده قرار می‌گیرند.
بیشتر بخوانید: بازدارنده های خوردگی
چاه نفت ترش
این چاه‌ها نفت را با مقدار بیشتری گوگرد نسبت به چاه‌های شیرین کنترل می‌کنند و محیطی خورنده‌تر را نشان می‌دهند. در چاه‌های حاوی H2S بالا ممکن است در قسمت بالای چاه که در آن فضای با گاز پر شده است، حمله‌ای شدید به پوشش داده شود. بخار آب در این منطقه متراکم می‌شود و H2S و CO2 را جذب می‌کند.
خوردگی در حمل و نقل و ذخیره سازی
فراورده‌های نفتی توسط تانکرها، خطوط لوله، مخازن راه‌آهن و کامیون‌های تانکر دار حمل می‌شوند. شدیدترین مشکل خوردگی داخلی در مخازن رخ می‌دهد. تانکرهای حاوی گازوئیل مشکل خوردگی داخلی شدیدتری نسبت به مخازن نفت دارند؛ زیرا بنزین فلز را بیش از حد تمیز نگه می‌دارد. نفت لایه یا فیلمی را ایجاد می‌کند که در برخی موارد باعث حفاظت می‌شود. تانک‌های اتومبیل و کامیون‌های تانکر دار برای خوردگی جوی در قسمت بیرونی پوشیده شده‌اند. دلیل اصلی خوردگی داخلی مخازن ذخیره آب، وجود آب است.
تشکیل زنگ در دیواره‌های داخلی خطوط لوله ناشی از حضور آب است که باعث کاهش جریان در خطوط لوله شود و همچنین می‌تواند باعث آلودگی محصول شود. با تزریق بازدارنده‌های خوردگی (چند قسمت در میلیون) مانند آمین ها و نیتریت‌ها در جریان محصول از تشکیل زنگ در لوله‌ها جلوگیری می‌شود.
خوردگی دیواره‌های خارجی خطوط لوله باتوجه‌به ماهیت خاک یا آب، دما، دسترسی اکسیژن و عوامل دیگر بسیار متفاوت است. برای جلوگیری از خوردگی خاک از پوشش و محافظت کاتدی استفاده می‌شود. امروزه به‌طورکلی مشخص شده است که ترکیبات پوشش خوب و محافظت کاتدی بهترین روش برای اطمینان از عمر طولانی و بدون نشت در لوله‌های مدفون است.
خوردگی در پالایشگاه
خوردگی در واحدهای پالایشگاه
نفت خام همیشه حاوی ناخالصی‌هایی است که اغلب منجر به مشکلات شدید خوردگی در پردازش می‌شوند. محصولات چگال شده از فرایندهای تقطیر غالباً با موادی مانند اسید سولفوریک، اسید نفتنیک، سولفید هیدروژن و کلرید هیدروژن آلوده می‌شوند. ازاین‌رو خوردگی قابل‌توجهی وجود دارد، بنابراین می‌تواند به‌عنوان محصول جانبی لوله‌های تقطیر و خنک‌کننده رخ دهد.
خوردگی به‌طورکلی به‌صورت ضایعات عمومی ناهموار صورت می‌گیرد و محصولات خوردگی نامحلول مانند سولفید مس اغلب تولید می‌شود. شکاف ممکن است به‌سرعت در زیر این رسوبات غیر محافظ انجام شود. پرکاربردترین مواد لوله‌ای، برنج‌هایی با مقدار بالای روی هستند. هنگامی که از آب دریا یا آب شفاف برای خنک‌کننده استفاده می‌شود، در تجهیزات تبادل گرما احتمال خوردگی در کنار آب وجود دارد.
در لوله تبادل گرما، با تزریق قلیایی یا آمونیاک می‌توان خوردگی را به حداقل رساند تا pH در یک‌شکل کنترل شده با همراهی یک یا سایر مهارکننده‌های آمین تشکیل‌دهنده فیلم حفظ شود. از طرف آب خنک‌کننده، با استفاده از سیستم‌های مناسب محافظت کاتدی در کانال‌های بخاری و خنک‌کننده، می‌توان مزایای آن را به دست آورد. از Zn یا Mg می‌توان به‌عنوان آند قربانی استفاده کرد.
خنک‌کردن آب دریا با پمپ‌های گردشی در پالایشگاه‌ها یک مشکل اساسی در کنترل خوردگی است. هنگام خنک‌کردن آب از طریق لوله‌های فولادی، ترکیبی از پوشش‌های ضخیم بر اساس قیر زغال‌سنگ به‌علاوه محافظ کاتدی مؤثر است. پمپ‌های گردشی آب خنک‌کننده از برنز و چدن ساخته شده‌اند که دارای حفاظت کاتدی از منبع خارجی جریان تحت‌تأثیر هستند.
برای لوله در استوانه‌ها و لوله‌های ترک گاز از فولادهای ضدزنگ استفاده می‌شود. در بعضی موارد، یک برج واحد با دو یا سه ماده مختلف روکش شده است تا از تغییر خوردگی در بالا و پایین برج مراقبت کند. خوردگی توسط خوردگی ترش با درجه حرارت و با افزایش مقدار گوگرد افزایش می‌یابد. کروم مفیدترین عنصر آلیاژی در فولاد برای مقاومت در برابر ترکیبات گوگرد است؛ بنابراین، با افزایش گوگرد و دمای شروع به میزان کم ۱ درصد از کروم، محتوای کروم فولاد افزایش می‌یابد.
مواد غیرفلزی در برابر خوردگی شیمیایی مقاوم بوده و از آلودگی محصول عاری هستند. این ویژگی آنها را برای صنایع پالایشگاه و صنایع پتروشیمی بسیار جذاب می‌کند. از لاستیک طبیعی به‌عنوان یک ماده سازه‌ای و به‌عنوان روکش کشتی برای جلوگیری از آلودگی و خوردگی استفاده شده است. لوله‌های انعطاف‌پذیر به طور گسترده‌ای به‌عنوان اتصالات موقتی در ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل مواد مورداستفاده قرار می‌گیرند. گرافیت از رسانایی حرارتی بسیار خوبی برخوردار است و این خاصیت در ترکیب با مقاومت در برابر بخار و مایعات بسیار خورنده علاوه بر استفاده در کشتی‌ها، دریچه‌ها، پمپ‌ها و لوله‌کشی، زمینه کاربردهای تبادل گرما را نیز باز می‌کند.
پیشنهاد دکتر کمیکال برای مطالعه بیشتر: 6 راهکار برای کنترل خوردگی
خوردگی در زیر عایق
تشخیص این نوع خوردگی دشوار است؛ زیرا باید عایق را برای بازرسی از سطح برداشته و از این‌رو یکی از بزرگترین و گران‌ترین و خطرناک‌ترین مشکلات برای صنایع مختلف به‌حساب می‌آید. این خوردگی در ناحیه تماس بین فلز و عایق رخ می‌دهد. به‌طورکلی در لوله‌ها، مخازن و تجهیزات مشاهده می‌شود و به دلیل نوع عایق مورداستفاده است. خوردگی در زیر عایق با وجود اکسیژن و آب رخ می‌دهد. هنگامی که آب و اکسیژن در سطح فلز وجود دارد، خوردگی به دلیل انحلال فلز (اثر آندی) رخ می‌دهد.
این فرایند شیمیایی با کاهش اکسیژن متعادل می‌شود. میزان خوردگی در زیر عایق بستگی به نوع عایق، در دسترس‌بودن اکسیژن، ناخالصی آب، دما و گرما، خاصیت انتقال سطح فلز و وضعیت سطح فلز از نظر خشک یا مرطوب، دارد. در صورت عدم وجود اکسیژن، خوردگی ناچیز است، اگرچه فولادهای کربنی و آلیاژ کم، کمترین میزان خوردگی را در محیط قلیایی دارند، اما یون‌های کلرید موجود در زیرپوشش باعث ایجاد شکاف موضعی و چاله‌های موضعی می‌شوند.
اگر اکسیدهای گوگرد و نیتروژن که اسیدی هستند از درون ناخالصی‌های داخل آب یا هوای داخل عایق نفوذ کنند، یا اگر آب اسیدی باشد خوردگی رخ می‌دهد. بعضی اوقات ناخالصی‌های آب یا هوا، به‌ویژه یون‌های نیترات باعث می‌شوند که پوسته‌پوسته‌شدن بیرونی SCC در زیر پوشش در فولادهای کربنی یا آلیاژ کم باشد.
مشکل از این واقعیت ناشی می‌شود که به دلیل شرایط عایق، لوله‌ها، مخازن و سایر تجهیزات از خوردگی در زیر عایق رنج می‌برند. صرف‌نظر از اینکه چقدر عایق پیچیده شده در اطراف لوله‌ها قرار گرفته یا به آن تحمیل شده است، در فضای بین این دو، اختلاف درجه حرارت زیادی وجود دارد؛ زیرا در این قسمت درجه حرارت بالا به طور ناگهانی با سطح پایین قرار می‌گیرد؛ بنابراین تراکم حاصل می‌شود.
هوای گرم رطوبت بیشتری نسبت به هوای سرد دارد. هنگامی که هوای گرم به‌سرعت در تماس با عایق خنک شود، سرعت انتقال حرارت کاهش می‌یابد و رطوبت آزاد می‌شود یا به‌عبارتی، تراکم ایجاد می‌شود؛ بنابراین با ظهور رطوبت و اکسیژن موجود در هوا، زنگ‌زدگی و خوردگی رخ می‌دهد. عایق‌کاری روی سطح فلز از تبخیر رطوبت جلوگیری می‌کند و در این حالت عایق به‌عنوان حامل عمل می‌کند و بیشتر رطوبت انباشته شده در یک منطقه به مناطق دیگر را موجب می‌شود و باعث می‌شود که خوردگی ایجاد شده در یک منطقه به‌جای دیگر منتقل شود. سطح پوشانده شده از عایق‌های سنتی مانند فایبرگلاس و پشم سنگ رطوبت را به دام می‌اندازد و از تبخیر جلوگیری می‌کند.
عایق سنتی حاوی کلرید است و اگر این در معرض رطوبت باشد، ممکن است کلرید با رطوبت روی سطح فلزاتی مانند نفت و خط لوله گاز ظاهر شود و به دلیل خوردگی، می‌تواند سوراخ و یا ترک‌هایی روی سطح ایجاد کند.
خوردگی خطوط لوله نفت
خوردگی CO2 و H2S در خطوط لوله نفت
خوردگی فولاد توسط CO2 و CO2 / H2S یکی از مهم‌ترین مشکلات صنعت نفت است. وجود دی‌اکسیدکربن، سولفید هیدروژن و آب آزاد می‌تواند باعث مشکلات شدید خوردگی در خطوط لوله نفت و گاز شود. خوردگی داخلی در چاه‌ها و خطوط لوله تحت‌تأثیر دما، محتوای CO2 و H2S ، شیمی آب، سرعت جریان، مرطوب‌سازی نفت یا آب و ترکیب و شرایط سطح فولاد است.
تغییر کوچکی در یکی از این پارامترها می‌تواند سرعت خوردگی را به میزان قابل‌توجهی تغییر دهد. در حضور CO2، می‌توان میزان خوردگی را تحت شرایطی کاهش داد که محصول خورندگی، کربنات آهن (FeCO3) بر روی سطح فولاد رسوب کند و یک فیلم محصول خوردگی متراکم و محافظ تشکیل دهد. این به‌راحتی در دمای بالا یا pH زیاد در فاز آب رخ می‌دهد.
هنگامی که محصولات خوردگی روی سطح فولاد قرار نمی‌گیرند، میزان خوردگی بسیار بالایی از چندین میلی‌متر در سال می‌تواند رخ دهد. وقتی H2S علاوه بر CO2 موجود باشد، فیلم‌های سولفید آهن (FeS) به‌جای FeCO3 تشکیل می‌شوند. این فیلم محافظ می‌تواند در دمای پایین‌تر تشکیل شود، زیرا Fes خیلی راحت‌تر از FeCO3 تشکیل می‌شود. خوردگی موضعی با میزان خوردگی بسیار بالا می‌تواند زمانی رخ دهد که فیلم محصول خوردگی از حفاظت کافی برخوردار نباشد و این بدترین نوع حمله خوردگی در خطوط لوله نفت و گاز است.
خوردگی CO2
خوردگی دی‌اکسیدکربن یکی از مهم‌ترین و حساس‌ترین شکل خوردگی در صنعت نفت و گاز است. به‌طورکلی به این دلیل است که نفت خام و گاز طبیعی از مخزن نفت و چاه گاز معمولاً حاوی مقداری CO2 است. نگرانی اصلی در مورد خوردگی CO2 در صنعت نفت و گاز این است که خوردگی CO2 می‌تواند باعث خرابی تجهیزات به‌ویژه خط لوله اصلی لوله انتقال شود و در نتیجه می‌تواند تولید نفت و گاز را مختل کند. مکانیسم‌های اصلی واکنش خوردگی CO2 طی چندین دهه گذشته توسط بسیاری از محققان به‌خوبی درک و پذیرفته شده است.
خوردگی H2S
در حضور H2S، مواد فلزی دچار خوردگی می‌شوند که منجر به تولید هیدروژن و متعاقباً انواع مختلفی از مشکلات ناشی از ترک‌خوردگی ناشی از هیدروژن می‌شود که به طور بالقوه می‌تواند باعث بروز اختلال شود.
خوردگی شکافی فولادهای آلیاژی کم نیز می‌تواند در شرایط خاصی از دما، سرعت جریان و نسبت CO2 به H2S رخ دهد. مقاومت فولادهای کربن و آلیاژ کم در برابر ترک‌خوردگی استرس سولفید (SSC) نشان‌داده‌شده است که نه‌تنها به فشار جزئی H2S بلکه به pH محیط بستگی دارد.
خوردگی داخلی فولاد کربن در حضور H2S یک مشکل قابل‌توجه برای پالایشگاه‌های نفتی و تأسیسات تصفیه گاز طبیعی است. تشکیل مقیاس سطح یکی از مهم‌ترین عوامل حاکم بر میزان خوردگی است. رشد مقیاس در درجه اول به سینتیک تشکیل مقیاس بستگی دارد. برخلاف بارندگی نسبتاً مستقیم کربنات آهن روبه‌جلو، در خوردگی CO2 خالص، در محیط H2S انواع سولفید آهن ممکن است مانند سولفید آهن آمورف، سولفید آهنی مکعب، اسمیتیت، گریگ ، پیروتیت، تریلیت و پیریت تشکیل شود.
غلظت H2S تأثیر بسیار زیادی در توانایی محافظتی فیلم سولفید تشکیل یافته دارد. با افزایش غلظ H2S، فیلم تشکیل شده حتی در pH 3-5 سست است و به اثر بازدارنده خوردگی کمک نمی‌کند.
وابستگی دما از خوردگی H2S برای قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت بسیار ضعیف است و به نظر نمی‌رسد که در زمان مواجهه طولانی‌تر تأثیر داشته باشد. این نشان می‌دهد که میزان خوردگی غالباً با حضور مقیاس سولفید آهن کنترل می‌شود.
خوردگی خفیف داخلی فولاد با حضور CO2 و H2S یک مشکل مهم برای صنایع نفت و گاز است. اگرچه تعامل H2S با فولادهای کربن مشخص شده است، اما درک تأثیر H2S بر خوردگی CO2 هنوز محدود است؛ زیرا ماهیت تعامل با فولاد کربن پیچیده است.
مهارکننده خوردگی یک ماده شیمیایی است که وظیفه آن جلوگیری از روند آسیب رساندن به مواد است. بازدارنده خوردگی یک فیلم محافظ محکم بر روی سطح مواد (فلز) ایجاد می‌کند یا باعث می‌شود که غیرفعال بودن فلز انجام شود. مهارکننده‌ها باعث جلوگیری از خوردگی می‌شوند، اما تغییرات ایجاد شده در زنگ‌زدگی، خوردگی و غیره را حذف نمی‌کنند. به‌طورکلی، ترکیبات آلی و معدنی به‌عنوان بازدارنده‌های خوردگی استفاده می‌شوند. باتوجه‌به مکانیسم عمل، بازدارنده‌ها را می‌توان به: آندی، کاتدی و مخلوط کاتدی – آندی تقسیم کرد.
اثر این بازدارنده‌ها تا حد زیادی به pH محیط بستگی دارد. برخی از آنها خاصیت محافظتی خوبی را به طور انحصاری در محلول‌های خنثی نشان می‌دهند، درحالی‌که در الکترولیت اسید بر دامنه خوردگی تأثیر نمی‌گذارند و بعضی اوقات حتی باعث تقویت آن می‌شوند. ترکیباتی نیز وجود دارند که فقط در محیط اسید فعال هستند. بیشتر بازدارنده‌ها به طور خاص بر روی یک فلز یا گروه فلزات تأثیر می‌گذارند، اما از تعداد بیشتری فلز یا آلیاژ محافظت نمی‌کنند. استثنائات کرومات‌ها هستند که اکثر فلزات را منفعل می‌کنند.
مکانیسم بازدارنده‌های خوردگی
با درنظرگرفتن مکانیسم عمل بازدارنده‌های خوردگی می‌توان آنها را به چند دسته تقسیم کرد:
- بازدارنده‌های خوردگی تشکیل‌دهنده فیلم
- بازدارنده‌های خوردگی کاتدی
- بازدارنده‌های خوردگی آندی
- بازدارنده‌های خوردگی کاتدی – آندی
صنعت نفت بسیار مستعد حملات تخریبی سیستم است. برای طیف گسترده‌ای از محیط‌های خورنده مساعد است. میادین نفتی در مناطق گرمسیری واقع شده‌اند که رطوبت زیاد، وزش بادی نمک و ماسه‌های حاصل از هوا باعث آسیب به سازه‌ها و تجهیزات می‌شوند. خطوط لوله نفت خام به پالایشگاه‌ها و تأسیسات ساحلی منتقل می‌شود که نسبت به فولاد و آهن خورندگی دارد. در پالایشگاه‌ها برای کارایی آنها مقادیر بسیار زیادی آب خنک‌کننده موردنیاز است که برای این کار از آب دریا نیز استفاده می‌شود که بسیار خورنده است، به‌طوری‌که خطوط ورودی، کندانسورها و کولرها همگی نیاز به محافظت ویژه در برابر خوردگی دارند.
عوامل مؤثر بر خوردگی
در تأسیسات تولید نفت و گاز اغلب باید با محیط‌های خورنده مقابله کنند. هنگامی که امکانات در شرایط حاد و دورافتاده دریایی قرار دارند، مشکلات محافظت از تأسیسات حادتر می‌شود. ارزیابی خوردگی بالقوه برای تأسیسات جدید ممکن است منجر به انتخاب استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی یا استفاده از فولادهای کربنی با ضدخوردگی شود. برای تأسیسات نفت و گاز، استفاده از مواد شیمیایی ضد خوردگی اغلب تنها گزینه ممکن است.
مکانیسم‌های اصلی برای خوردگی داخلی خطوط لوله، خوردگی آبی ناشی از گازهای خورنده محلول مانند دی‌اکسیدکربن، سولفید هیدروژن یا اکسیژن و خوردگی تحت‌تأثیر میکروارگانیسم‌ها است. این آب می‌تواند بخشی از محصولات اصلی مخزن (آب تشکیل‌دهنده) یا از تزریق آب باشد که برای افزایش فشار استفاده می‌شود. ضدخوردگی‌ها با تشکیل یک فیلم محافظ بر روی فلز از عناصر خورنده در تماس با سطوح فلزی جلوگیری می‌کنند. همان‌طور که در شکل زیر نشان‌داده‌شده است:
فیلم ضد خوردگی
ضدخوردگی‌ها ترکیبات شیمیایی هستند که برای کاهش سرعت خوردگی در مواد در تماس با سیال مایعات اضافه می‌شوند. به‌عنوان‌مثال، یک ضدخوردگی به جریان هیدروکربن‌ها (نفت یا گاز) در نزدیکی چاه تزریق می‌شود تاخوردگی در فولاد خط لوله کاهش یابد. ترکیب جریان از چاه می‌تواند بسیار متفاوت باشد، به طور مثال محتوای آب بین ۱ تا ۹۹ درصد متغیر است و این تأثیر قابل‌توجهی در پتانسیل خوردگی طبیعی در سیستم استخراجی دارد. عوامل دیگر مانند دما و فشار نیز بر میزان خوردگی تأثیر می‌گذارد.
درحالی‌که مهارکننده‌های خوردگی در برابر CO2 و H2S مؤثر هستند، در صورت وجود اکسیژن، آنها ناکارآمد هستند یا برای دستیابی به میزان خوردگی مهار شده موردنیاز به غلظت‌های بسیار بالایی دارند. در این شرایط از اکسیژن زدا برای ازبین‌بردن اکسیژن استفاده می‌شود. همچنین، هر آب تزریق شده در چاه برای ازبین‌بردن اکسیژن قبل از تزریق باید اکسیژن‌زدایی شود.
عوامل خوردگی
عوامل مؤثر بر سرعت خوردگی و کارایی ضدخوردگی
هدف بررسی تأثیر عوامل مؤثر بر سرعت خوردگی بدون ضدخوردگی و کارایی ضدخوردگی است. تحقیقات زیادی در زمینه ضدخوردگی‌ها انجام شده است. عوامل زیر به‌عنوان عوامل مؤثر بر سرعت خوردگی و بازده ضدخوردگی شناخته شده‌اند:
- سرعت جریان و نوع جریان
- مقدار آب
- وجود اکسیژن، دی‌اکسیدکربن و سولفید هیدروژن
- درجه حرارت
- خوردگی‌های پیشین موجود در سیستم
- در صورت وجود آب، خوردگی به دلیل دی‌اکسیدکربن با درجه حرارت افزایش می‌یابد تا جایی که لایه محصول خوردگی به‌صورت لایه‌ای ایجاد می‌شود.
• هرچه فشار جزئی دی‌اکسیدکربن بیشتر باشد، میزان خوردگی بیشتر خواهد بود.
• افزایش سرعت مایع باعث افزایش سرعت خوردگی در اثر حمل‌ونقل سریع واکنش‌دهنده‌ها و گونه‌های محصول می‌شود.
• سرعت مایع بالاتر باعث تلاطم بیشتر می‌شود و استرس برشی دیواره را افزایش می‌دهد. این می‌تواند باعث افزایش خوردگی به دلیل آسیب در پوشش محصول بازدارنده خوردگی روی دیواره لوله، می‌شود.
خوردگی پیشین
خوردگی های پیشین
- به نظر می‌رسد اثر ضدخوردگی‌ها روی سطوح دارای خوردگی از قبل، مخلوط شده است. برخی از بازرسان دریافتند که برخی از بازدارنده‌ها قادر به نفوذ به اعماق لایه‌های زنگ‌زده بودند.
- به‌طورکلی عملکرد ضدخوردگی تحت شرایط معین دچار اختلال می‌شود.
- مهار ضعیف منجر به حملات خوردگی موضعی با شکاف‌های کروی عمیق می‌شود.
- اثر مخرب ضدخوردگی توسط خواص فولاد و ترکیب بازدارنده مشخص می‌شود. اثر ضدخوردگی به حضور یک‌لایه سیمانیت در سطح فولاد مربوط می‌شود.
- با انتخاب دقیق ضدخوردگی‌ها می‌توان مشکل را برطرف کرد؛ بنابراین، هنگام انتخاب ضدخوردگی‌ها، آزمایش‌هایی باید بر روی فولادها انجام شود در شرایطی که احتمالاً نمایانگر آنهایی است که در حین عملیات مواجه می شوند.
اثر ویژگی‌های جریان برخوردگی
متغیرهای زیادی در جریان در خطوط لوله وجود دارد، از جمله جریان چندلایه یا تلاطم، جداسازی فاز مداوم یا آشفته. اینها می‌توانند مشکلات خاصی برای مهار خوردگی ایجاد کنند. به‌عنوان‌مثال، در خطوط لوله گاز طبیعی چندضلعی، خوردگی بالای خط (TLC) می‌تواند به دلیل مشکل در استفاده از ضدخوردگی در بالای لوله‌ای که فاز مایع با آن ارتباط برقرار نمی‌کند، ایجاد شود که در شکل زیر نشان‌داده‌شده است:
نرخ جریان اثر روی خوردگی
غلظت ضدخوردگی بهینه ممکن است باتوجه‌به شرایط جریان متفاوت باشد، با غلظت‌های بالاتر به‌طورکلی برای شرایط سخت‌تر، مانند جریان تنش برشی بالا موردنیاز است.
اثر دما برخوردگی
در دماهای کمتر از ۵۰ درجه سانتیگراد خوردگی لکه‌دار به دلیل رسوبات کربنات آهن نرم‌تر چندلایه رخ می‌دهد، با افزایش درجه حرارت تا حدود ۷۰ درجه سانتیگراد افزایش محافظت صورت می‌پذیرد. در دماهای بالاتر، خوردگی موضعی مشاهده می‌شود؛ زیرا فیلم‌ها از بین می‌روند و پایدار می‌شوند و در نتیجه حمله گالوانیک (mesa) به وجود می‌آید. در مواردی ممکن است رکود در میزان خوردگی در بالاتر از حدود ۸۰ درجه سانتیگراد مشاهده شود.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.