خوردگی و تخریب مواد به عنوان یکی از مسائل مهم فنی – اقتصادی در صنعت امروز مطرح می باشد.

اهمیت این مطلب هنگامی ملموس تر می شود که فاکتورهایی از قبیل محدودیت مواد خام موجود در زمین، هزینه های تولید و تخلیص مواد و با یک امید آینده نگرانه تر مساله بازیافت، به دقت بررسی گردد.

با در نظر گرفتن عوامل فوق، تخریب تدریجی سازه های موجود به نحوی باعث هدر رفتن هزینه های سنگین ساخت و تولید ابزار آلات صنعتی می شود.

تخریب مواد با توجه به تنوع آنها از فلزات، پلیمرها، سرامیک ها و مواد ترکیبی (Composite) و همچنین تنوع شرایط کاری و محیطی، مجموعه پیچیده ای از سیستمهای کاری را بوجود می آورد که هر یک از آنها از مکانیزم خاصی پیروی می کنند.

اهمیت موضوع فوق در صنعت گاز بدلیل ماهیت خطر آفرین گاز دو چندان خواهد بود.

یکی از مهمترین مواردی که همواره مد نظر طراحان، بازرسان فن و بهره برداران قرار می گیرد، محافظت لوله های گاز در برابر خوردگی، بویژه خوردگی های الکتروشیمیایی می باشد که در بسیاری از موارد بسیار هزینه بر می باشد.

تعریف خوردگی الکتروشیمیایی:

خوردگی الکتروشیمیایی یک واکنش شیمیایی بین سازه و محیط اطراف آن است که برا ثر انتقال الکترونها از ماده مورد نظر به ماده ای دیگر از طریق تشکیل یک پیل الکتروشیمیایی صورت می گیرد.

پیل الکتروشیمیایی شامل دو الکترود فلزی آند و کاتد با جنسهای مختلف، الکترولیت و اتصال فلزی می باشد که در اثر تشکیل پیل مذکور آند یا الکترون دهنده اکسید شده و تخریب می گردد.

این پیل می تواند بر اثر عواملی چون همجواری لوله های کهنه و نو، شرایط مختلف خاک و همچنین جریانهای سرگردان ناشی از میدانهای الکترومغناطیسی موجود در نزدیکی لوله اتفاق بیفتد.

راه های جلوگیری از تشکیل پیل الکتروشیمیایی:

۱- استفاده از آندهای از بین روند یا فدا شونده (Sacrifice):

ایجاد جریانهای حفاظتی از طریق تشکیل پیل الکتروشیمیایی که آند آن از جنس منیزیم یا روی بوده و کاتد آن لوله تحت حفاظت می‌باشد.

۲- استفاده از قطعات فلزی مناسب به صورت اتصالات (سه‌راهی , زانو ,…) :

قطعات مذکور از جنس مناسبی انتخاب می‌شوند که در مقابل سیستمی که می خواهد حفاظت شود به صورت یک کاتد کوچک در مقابل یک آند بزرگ ایفای نقش کنند.

۳- اعمال جریان خارجی یکسو(Impressed Current):

استفاده از ژنراتور و رکتی فایر و یا باتری همراه با یک آند کمکی از جنس آهن یا گرافیت که قطب مثبت منبع جریان به آند کمکی و قطب منفی به دستگاه تحت حفاظت متصل می‌شود که بیشترین کاربرد را در صنعت گازرسانی دارد.

و شامل یک چاه حفاظت کاتدی آبی یا خشک و یا بستر افقی بهمراه کابلهای ارتباطی می‌باشد.

و مجموعه رکتی فایر و کابلهای ارتباطی معمولا در یک ایستگاه CGS یا TBS نصب می‌گردد.

lllتاریخچه اجرای پروژه

بدلیل برخی از مشکلات که در هنگام طراحی و اجرای چاه های حفاظت کاتدی رایج ( بستر افقی وچاه آبی) در استان تهران پیش آمد، از قبیل محدودیت فضای قابل استحصال یا قیمت بالای زمین برای دفن آندها در سیستم چاه افقی یا پایین رفتن سطح آب زیر زمینی که باعث افزایش عمق چاه و افزایش قابل توجه هزینه های حفاری چاه های آبی می شود .

از آغاز سال ۸۱ مطالعات اولیه ای توسط واحد مهندسی شرکت گاز استان تهران جهت نیاز سنجی سیستم مذکور آغاز شد.

و همزمان جلسات مشترک کارشناسی میان کارشناسان این شرکت و پژوهشکده مهندسی جهاد برگزار شد.

که نهایتاً پس از تهیه شرح کار در اواخر سال ۸۱ قراردادی به مبلغ شصت و سه میلیون و هفتصد هزار ریال جهت بررسی جایگزینی چاه های خشک حفاظت کاتدیک بجای چاه های آبی میان شرکت گاز استان تهران و پژوهشکده مذکور منعقد گردید.

شایان ذکر است کار طراحی ، پیاده سازی و بهره برداری آزمایشی، انجام اصلاحات مورد نیاز و بهره برداری نهایی از سیستم مذکور در اواخر سال ۸۲ به پایان رسید.

lllمشخصات فنی چاه حفاظت کاتدیک خشک

در این روش نیز مطابق روش چاهی آبی پس از طراحی و در نظر گرفتن فاکتورهای مناسببه روش ذیل عمل می‌گردد :

۱- حفر چاه به قطر حدود ۸۰ سانتیمتر و عمق حداکثر ۵۵ متر، در این روش نیاز به آب نمی‌باشد.

لازم به توضیح است در این روش در مکانهایی که بتوان فاصله لوله را تا بستر آندی حفظ نمود، عمق چاه می‌تواند تا ۲۵ متر کاهش یابد.

۲- نصب غلافی فولادی ۱۲ اینچ بطول حداکثر ۱۵ متر در اطراف آندها . این لوله گاز آزاد شده در آند را به سمت بالا هدایت می‌کند .

۳- نصب غلاف P.V.C 12 اینچی بطول حداکثر ۴۰ متر .

این غلاف در بالای غلاف فلزی قرار گرفته و وظیفه آن حفظ فاصله استاندارد بین بستر آندی و لوله حفاظت شونده می‌باشد .

بعبارت دیگر این لوله از ایجاد یک مسیر با مقاومت الکتریکی کمتر و موازی با لوله جلوگیری می‌نماید.

رعایت فاصله مناسب بین چاه و خط لوله در کیفیت عملکرد سیستم حفاظت کاتدیک بسیار مؤثر است که در انتهای گزارش به تفصیل به آن پرداخته خواهد شد.

۴- پس از مرحله ۳ ، تجهیزات سر چاهی ساده‌تر از چاه آبی و متعلقات نصب می‌گردد .

۵- در این مرحله آندها مشابه روش چاه آبی نصب می‌گردد .

۶- پس از نصب آندها در وسط چاه حفر شده ، و  نصب  لوله فولادی بگونه‌ای  که آندها در مرکز لوله قرار گیرد ،ذغال کک با دانه بندی زیر ۹ میلی متر به داخل لوله به ارتفاع طول لوله فولادی و همچنین خارج لوله (پشت لوله) بطول لوله فولادی (حدود ۱متر) ریخته می‌شود .

این ذغال علاوه بر ایفای نقش الکترولیت در این چاه ، دیواره چاه را تقویت کرده و از ریزش آن جلوگیری می‌کند .

در حقیقت این روش از تقویت دیواره چاه بی‌نیاز است .

۷- پس از انجام مرحله ۶، از بالای چاه مقادیر نسبتاً زیادی آب بر روی زغالها ریخته می‌شود. وزن آب ریخته شده بر روی زغالها باعث می‌گردد زغالها مقداری فشرده گردند.. لازم ذکر است آب در چند مرحله ریخته شده تا فشردگی مناسب ایجاد شود .

۸- پس از ریختن مقدار مناسب زغال و فشرده کردن آن با ریختن آب برروی آنها که معمولاً تا یک‌متری بالای آخرین آند ادامه می‌یابد، فضای باقیمانده (لوله ) با سنگ‌های نسبتاً درشت تا سطح زمین پر می شود.

وجود فضای متخلخل در بالای ستون زغال باعث می‌گردد گاز متصاعد شده به راحتی از این فضای متخلخل به هوای آزاد راه پیدا کند و از ایجاد محیط پلاریزه شده در ستون ذغال جلوگیری نماید.

۹- نصب ترانس رکتیفایرو اتصال آن به لوله و بستر آندی مطابق روش چاهی آبی لازم به توضیح می‌باشد در این روش با توجه به قطر بالای لوله ۱۲ اینچ ( ۳۰ سانتیمتر )و متخلخل بودن ذغال ، گازهای متصاعد شده از لوله به سمت بالا حرکت کرده و وارد فضای آزاد می‌گردد .

lllنتایج پروژه

مزایای چاه های خشک را میتوان بصورت خلاصه توسط جدول زیر بیان نمود.

شایان ذکر است هزینه اجرای چاه های خشک در حدود ۳۵% کمتر از چاه های آبی می باشد.

تهیه کننده:حمیدرضا جیریایی