خوردگي در صنايع نفت و گاز

[faridbensaeed]

خوردگي در تأسيسات نفت و گاز

تا اینجا خوردگي را بطور كلي بيان نموديم و با اصول و انواع و روش‌هاي جلوگيري از آن آشنايي پيدا كرديم. خوردگي در كليه محيط‌ها بسته به شرايط وجود دارد و كليه صنايع با اين مشكل روبرو مي‌باشند. يكي از صنايع كه داراي محيط‌هاي خورنده فراوان مي‌باشد صنعت نفت است، که دارای ویژگی های خاصی می باشد که مهمترین آن ها شرح داده می شود :
ويژگي‌هاي محيط‌هاي خورنده درصنعت نفت و گاز

١- خوردگي توسط گاز خورنده دي‌اكسيد كربن

خوردگي شيرين در حضور و آب در جايي كه وجود نداشته باشد اتفاق مي‌افتد. اين نوع خوردگي مي‌تواند در خطوط لوله نفت يا گاز رخ بدهد و معمولاً حفره‌هاي عميقي ايجاد مي‌نمايد. بدون آب خورنده نمي‌باشد. اين گاز در آب حل شده و اسيد كربنيك ايجاد مي‌نمايد كه موجب كاهش ph آب كه كاملاً بر فولاد اثر خورندگي دارد، مي‌گردد. مقدار پ ـ هاش به دست آمده از محلول در آب مقايسه با مقادير پ ـ هاش حاصل از محلول‌هاي اسيدي بسيار خورنده‌تر مي‌باشد، اين امر به آن علت است كه در مورد اسيدهاي قوي مقدار ph فقط غلظت يون هيدروژن واقعي كه با مقدار كل اسيد مطابقت مي‌كند نشان مي‌دهد، اما در اسيد كربنيك ضعيف، فقط بخشي از يك مقدار به مراتب بزرگ‌تر تجزيه مي‌شود. واكنش اساسي محتمل در اين رابطه به صورت زير مي‌باشد:




همان‌طور كه گفته شد اسيد كربنيك تشكيل شده به مقدار ناچيز در آب تجزيه‌پذير است و وقتي بر آهن اثر مي‌گذارد، محصول، خوردگي تشكيل مي‌دهد. بي‌كربنات (در آب محلول) و كربنات (در آب بسيار كم محلول)، در مواردي به همان اندازه كه فشار دي‌اكسيد كربن در جريان گاز بالا مي‌رود، مقدار خوردگي افزايش مي‌يابد. اين موضوع به دليل كاهش ph محيط، تسهيل فرآيند كاتدي از الكتروشيمي خوردگي اسيدكربنيك، پيشرفت دي پلاريزاسيون ئيدروژن و نهايتاٌ افزايش حلاليت فيلم محافظ و به همان نسبت كاهش رسوب فيلم كربنات از آب مي‌باشد. خوردگي معمولي سطح به وسيله معمولاً به صورت حملات موضعي شديد (piii ing) و با حملات بر قسمتي از سطح (partial surface attack) رخ مي‌دهد. حملات خوردگي اغلب به شكلي است كه به آن mcsa typc گفته مي‌شود. در اين حالت قسمتي از سطح،که به دليل اثرات سائيدگي ماسه و يا تلاطم جريان محافظت نشده باشد، دائماً در معرض محيط خورنده قرار مي‌گيرد. نواحي خورده شده در بعضي از مواقع ظاهر متاليك (metalic apperarnce)دارد در حالي كه سطح باقيمانده مي‌تواند توسط يك لايه محافظ از كربنات آهن پوشيده شده باشد در حقيقت اين حالت، اغلب در جايي كه توربولني زيادي وجود داشته باشد آشكار مي‌گردد.در سيستم‌هاي گازي شدت خوردگي ناشي از به چند فاكتور بستگي دارد، مهمترين آن‌ها درصد ، فشار، دما، سرعت گاز و تركيبات آب مي‌باشد، با افزايش دما تا ٥٥٣ درجه كلوبن فعالت خوردگي در سيستم شيرين افزايش مي‌يابد. در دماي بيشتر از آن به دليل كاهش حلاليت در فاز آب خوردگي نيز كاهش مي‌يابد. با افزايش فشار، بيشترين مقدار خوردگي در دماي بالاتر به دست مي‌آيد. در سيستم‌هاي نفتي به نظر مي‌رسد، نسبت آب به نفت يك عامل مؤثر اوليه و از جمله شرايط مساعد براي بروز اين نوع خوردگي مي‌باشد. نسبت نفت ـ آب را كه خوردگي ممكن است در آن شروع شود دقيقاً نمي‌توان تعريف نمود ولي تجربيات عملياتي نشان داده است كه وقتي آب بيش از ٥٠ درصد يا بيشتر باشد ممكن است خوردگي يك مشكل اساسي بشود بطوري كه در اين حالت نفت توليدي نمي‌تواند يك فيلم محافظ روي سطح فلز ايجاد نمايد. از طرف ديگر مواردي وجود داشته كه به رغم مشاهده آب آزاد ناچيز در جداكننده‌ها و وجود امولسيون فشرده با تقريباً يك درصد آب، مقدار خوردگي اندازه‌گيري شده در آسيب‌هاي پيش آمده بيش از ٤٠٠ هزارم اينچ در سال بوده است.
٢- خوردگي توسط مايعات خورنده مخازن نفتي

خوردگي مي‌تواند همچنين بدون فشار جزئي قابل توجه به وسيله توليد مايعات خورنده مخزن رخ بدهد. آب مخزن مي‌تواند با انحلال مقادير زيادي در دماي مخزن به ph٢ يا كمتر برسد همچنين اسيدهاي ارگانيك از مواد خارجي مخازن و توليد شده توسط ميكروارگانيزم‌هاي موجود در آب مخزن مي‌تواند موجب حمله به سطح فولاد گردند.
٣- خوردگي توسط گاز خورنده سولفيد هيدروژن

اين نوع خوردگي فقط در حضور آب و سولفيد هيدروژن رخ مي‌دهد و بدون حضور آب شروع نخواهد شد. بيشتر در تجهيزات چاه‌ها، خطوط لوله جمع‌آوري و تجهيزات فرآيندي كارخانجات با آن مواجه مي‌شويم و در خطوط اصلي انتقال گاز و تجهيزات مربوط به آن كه حضور بخار آب و سولفيد هيدروژن شديداً كنترل مي‌شود اين نوع خوردگي ديده نمي‌شود. ضايعات ناشي از اين نوع خوردگي غالباً به صورت خوردگي عمومي، خوردگي حفره‌اي، hsc, scc ديده مي‌شود كه در زير دو نوع از اين ضايعات كه مي‌تواند با ضايعات اخير خوردگي خطوط لوله جرياني چاه‌ها مورد مقايسه قرار گيرد تشريح شده است.

ø خوردگي عمومي

به صورت خلاصه مكانيزم اين نوع خوردگي را در واكنش زير مي‌توان نشان داد، اگر چه به طور كامل توسط اين واكنش توضيح داده نمي‌شود.

اين نوع خوردگي بطور يكسان در سراسر سطح فلز در معرض محيط خورنده رخ مي‌دهد. در مواقعي كه توليد آب كم باشد خوردگي عمومي كاملاً ملايم بوده و به آساني توسط مواد كند كننده خوردگي كنترل مي‌شود. گفته مي‌شود كه سولفيد آهن كه به صورت يك پودر سياه يا رسوب تشكيل مي‌شود از حملات بيشتر فلز را محافظت مي‌نمايد. به شرط اينكه فيلم سولفيد تشكيل شده تداوم داشته باشد.
ø خوردگي از نوع حفره‌ايي

در صورتي كه فيلم سولفيد آهن تشكيل شده بر روي سطح فلز ناشي از واكنش بالا، ترك بخورد يا قسمتي از آن برداشته شود، قسمت بدون حفاظت فلز به صورت ناحيه آنديك نسبت به ساير قسمت‌هاي داراي پوشش خواهد شد. اين شرايط آنديك سطح فلز لخت را براي خوردگي شديدي از نوع حفره‌اي مساعد مي‌نمايد. به اين نوع خوردگي موضعي كه ناشي از (barnaci,e-type)گفته مي‌شود كه برخلاف نوع خوردگي حفره‌اي ناشي از (mesa-type) و ساير اشكال خوردگي‌هاي موضعي مي‌باشد.

بطور کلی خوردگي در صنعت نفت را مي‌توان به سه بخش كلي تقسيم نمود:
توليد
حمل و نقل و نگهداري
عمليات پالايش
توليد

ميادين نفتي و گازي مقادير عظيمي لوله، جداره فلزي داخلي چاه casings پمپ، شيرها، ميله‌هاي مكنده فولادي و چدني الكتروموتورها و ادوات ديگر مصرف مي‌نمايند. وجود نشت باعث از بين رفتن نفت و گاز و آلودگی محيط‌زيست مي‌شود.يكي از مهمترين بخش توليد در صنعت نفت انواع چاه‌هاي نفتي، گازي و تزريقي مي‌باشند كه به دليل موارد ذيل مستعد خوردگي مي‌باشند.
عمق بيشتر از ٥٠٠٠ فوت
درجه حرارت مدخل پائيني بالاي درجه فارنهايت
فشار بالا حدود پوند بر اينچ مربع
فشار جزئي دي‌اكسيد كربن بالاي ١٥ پوند بر اينچ مربع
ph اسيدي قسمت بالاي چاه (كمتر از ٤/٥)
وجود درصد زيادي هيدروژن سولفوره ، آب و منواكسيد كربن co مخصوصاً در چاه‌هاي نفتي و گازي ترش sour oll wells
وجود ذرات جامد معلق مانندشن و ماسه sandدر نفت و يا گازه چاه‌ها
مشخص نمودن نوع و ميزان خوردگي در چاه‌ها (wells)

بازرسي و كيفيت خوردگي تجهيزات زميني
آناليز دي‌اكسيد كربن، اسيدهاي آلي و آهن
نمونه‌هاي آزمايشي قرار داده شده در محيط
نازك شدن و تغيير قطر لوله‌ها و تعيين آهن خورده شده كه اين مورد در مشخص نمودن درجه مؤثر بودن ممانعت كننده‌هانيز كاربرد دارد.
جلوگيري از خوردگي چاه‌ها

استفاده از ادواتي كه به راحتي قابل تعويض باشند مانند tubingدر درون لوله‌هاي جداري
تزريق ممانعت‌كننده‌هاي آلي
استفاده از فولادهاي آلياژ به جاي فولادهاي منگنزدار با كربن متوسط
پوشش دادن لوله‌ها به وسيله فنوليك‌هاي پخته شده و رزين‌هاي اپوكسي
يكي ديگر از مهم‌ترين محيط‌هاي خورنده در بخش توليد صنعت نفت سكوهاي حفاري در دريا off shore drilling مي‌باشند.حفاري در دريا، مسائل خوردگي قابل توجهي به بار مي‌آورد .سكوهاي حفاري به وسيله ستون‌هاي فلزي كه در كف اقيانوس فرو برده شده‌اند نگهداري مي‌شوند. هر ستون به وسيله يك جداره لوله براي حفاظت در برگرفته مي‌شود. آب دريا حدود درصد نمك دارد و ph=8 يعني محيط اندكي قليائي، بنابراين الكتروليت خوبي بوده و باعث خوردگي گالوانيكي و شياري مي‌گردد.
روش‌هاي جلوگيري از خوردگي سكوهاي حفاري دريا

افزودن ممانعت‌كننده‌ها به آب دريا ساكن بين ستون‌ها و جداره لوله‌ها
حفاظت كاتدي، با آندهاي قرباني شوده يا با جريان خارجي اسكلت‌هاي فلزي زير آب.
رنگ‌ها و پوشش‌هاي ديگر براي حفاظت آن قسمت از اسلكت فلزي كه در منطقه متلاطم splashzone آب قرار دارد.
كاربرد روكش مونل در منطقه سطح آب براي جداره خارجي چاه (اين قسمت مستعدترين محل براي خوردگي است).
مونل:monel از آلياژهاي نيكل مي‌باشد.
منطقه متلاطم splash zone

بيشترين خوردگي در سطح آب، يا منطقه متلاطم اتفاق مي‌افتد. زيرا در اين منطقه، تر و خشك كردن مكرر صورت مي‌گيرد و همچنين تماس با هوا وجود دارد. در مناطقي كه آب محبوس شده و ساكن مي‌ماند سرعت خوردگي و حفره‌دار شدن فلزات و آلياژها بيشتر مي‌باشد.
حمل و نقل و نگهداري

مواد نفتي به وسيله تانكرها، خطوط لوله، تانكرهاي قطار و كشتي حمل و نقل مي‌شوند. قسمت‌هاي بيروني تانك‌ها يا لوله‌هاي زيرزميني به وسيله پوشش مناسب و حفاظت كاتدي محافظت مي‌گردند. حفاظت كاتدي همچنين براي قسمت‌هاي داخلي تانك‌ها استفاده مي‌گردد. تانكرهاي حمل بنزين نسبت به تانكرهاي نفتي مسائل خوردگي بيشتري دارند ، زيرا بنزين سطح فلز را خيلي تميز نگه مي‌دارد. نفت يك پوسته نازك روي سطح فلز باقي مي‌گذارد كه تا حدودي آن را محافظت مي‌كند. قسمت‌هاي بيروني تانكرها و كشتي حمل و نقل براي جلوگيري از خوردگي اتمسفري پوشش داده مي‌شوند.
خوردگي تانكر‌هاي نگهداري و ذخيره، در اثر آبي است كه ته‌نشين مي‌گردد. لذا براي محافظت تانك از پوشش و حفاظت كاتدي استفاده مي‌شود.كرومات سديم قليائي (يا نيترات سديم) ممانعت كننده مؤثري براي مخازن نفتي خانگي است. خوردگي داخلي خطوط لوله را با پوشش و ممانعت‌كننده‌ها كنترل مي‌كنند.
عمليات پالايش (تصفيه)

اكثر مسائل خوردگي در پالايشگاه‌ها در اثر مواد معدني مثل آب ، ، اسيد سولفوريك و كلرور سديم به وجود مي‌آيد. مواد خورنده در عمليات تصفيه را مي‌توان به دو گروه كلي تقسيم نمود:

ø آن‌هائي كه در نفت‌خام وجود دارند.
ø آن‌هائي كه به همراه فرآيند يا كنترل وجود دارند.

[پریسا89]

سلام.ببخسیددرموردخوردگی اسکله درآب دریاکمکم کنید.
باتشکر