آهن وان گزارش میکند خوردگی در لوله‌های فولادی یک چالش جدی در صنایع مختلف از جمله نفت، گاز، پتروشیمی و آب و فاضلاب است. انواع مختلف خوردگی، از جمله خوردگی داخلی و خارجی، به دلیل عوامل متعددی مانند ترکیب شیمیایی سیال، سرعت جریان، دما و حضور عوامل خورنده در محیط اطراف لوله‌ها رخ می‌دهند. شناخت و درک انواع خوردگی برای طراحی و اجرای روش‌های پیشگیری و نگهداری موثر ضروری است.
روش‌های مختلف خوردگی مانند حفره‌ای، شیاری، میکروبی، گالوانیک، یکنواخت، بین دانه‌ای، تنشی، سایش و خستگی هرکدام به دلایل متفاوتی ایجاد می‌شوند و تأثیرات مختلفی بر عمر و عملکرد لوله‌ها دارند. استفاده از پوشش‌های حفاظتی، سیستم‌های حفاظت کاتدی و مدیریت صحیح شرایط عملیاتی از جمله راهکارهای پیشگیری از این خوردگی‌ها و افزایش عمر مفید لوله‌های فولادی است.
فهرست محتوا
انواع خوردگی در لوله فولادی بر اساس مکان خوردگی
خوردگی لوله‌های فولادی به دو دسته داخلی و خارجی تقسیم می‌شود، که هرکدام نیازمند رویکردها و راه‌حل‌های متفاوتی برای پیشگیری از آن‌ها هستند.
۱. خوردگی داخلی
در خوردگی داخلی، ترکیب سیال که درون لوله جریان دارد، نقش اساسی دارد. سرعت و چگالی این سیال از اهمیت زیادی برخوردار است. در صورتی که سرعت جریان سیال کمتر از سرعت بحرانی باشد، خوردگی سایشی رخ نمی‌دهد. عوامل دیگری مانند وجود ترکیبات هیدروژن سولفید نیز می‌توانند خوردگی را تسریع کنند. بنابراین، کنترل شرایط جریان سیال و مدیریت ترکیبات محلول درون لوله می‌تواند در پیشگیری از خوردگی داخلی موثر باشد.
۲. خوردگی خارجی
در خوردگی خارجی، سطح بیرونی لوله‌ها که با خاک در تماس است، تحت تأثیر قرار می‌گیرد. لوله‌های دفن شده در خاک معمولاً دارای پوشش‌ها و سیستم‌های حفاظت کاتدی هستند. اگر پوشش‌ها از فلز جدا شوند، فلز مستقیماً با الکترولیت‌های خاک در تماس قرار می‌گیرد و خوردگی شروع می‌شود. عواملی همچون مقاومت خاک، حضور باکتری‌ها و یون‌ها، و املاح موجود در خاک می‌توانند نوع و شدت خوردگی خارجی را تحت‌تأثیر قرار دهند.
به طور کلی، برای پیشگیری از خوردگی لوله‌های فولادی، نیاز به مدیریت مناسب عوامل موجود در محیط داخل و خارج لوله‌ها است. استفاده از مواد مناسب برای پوشش و حفاظت، کنترل شرایط جریان سیال، و نظارت مداوم بر وضعیت پوشش‌ها و سیستم‌های حفاظت کاتدی می‌تواند به‌طور موثری از خوردگی لوله‌های فولادی جلوگیری کند و عمر آن‌ها را افزایش دهد.
انواع خوردگی در لوله فولادی بر اساس شکل خوردگی
۱. خوردگی حفره‌ای
در خوردگی حفره‌ای، خوردگی به شکل حباب‌های ریز در طول لوله‌های فلزی ایجاد می‌شود. این نوع خوردگی معمولاً با کاهش ضخامت دیواره لوله و کاهش استحکام آن همراه است. عواملی مانند دما، فشار، ترکیبات شیمیایی، و تغییرات سرعت جریان سیال می‌توانند این نوع خوردگی را تسریع کنند.
۲. خوردگی شیاری
خوردگی شیاری در اطراف جوش و اتصالات لوله‌ها ایجاد می‌شود و عمدتاً به وجود یون‌های سیال در این نواحی برمی‌گردد. واکنش‌های شیمیایی بین یون‌های سیال و فلزات ناحیه جوش و اتصالات، منجر به ایجاد شکاف‌ها و شیارها در سطح لوله می‌شود که خوردگی شیاری را نشان میدهد. این نوع خوردگی معمولاً در نقاط تغییرات دما و فشار بیشتر اتفاق می‌افتد و می‌تواند به کاهش استحکام و ضعف ساختاری لوله‌ها منجر شود.
با شناخت عوامل مؤثر بر این دو نوع خوردگی و اقدامات پیشگیری موثر، می‌توان به کاهش خسارات ناشی از خوردگی لوله‌های فولادی و افزایش عمر آن‌ها کمک کرد.
۳. خوردگی میکروبی
خوردگی میکروبی ناشی از فعالیت میکروارگانیسم‌هایی مانند جلبک‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها است که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند. این نوع خوردگی حدود 20 درصد از کل خوردگی‌های لوله‌های فولادی را شامل می‌شود. فعالیت این میکروارگانیسم‌ها باعث تخریب موضعی می‌شود که می‌تواند به شکل حفره‌ها، جدایش انتخابی، تشدید خوردگی سایشی یا گالوانیکی، خوردگی تحت تنش و یا تردی هیدروژنی ظاهر شود. این تخریب‌ها باعث کاهش استحکام و عمر مفید لوله‌ها می‌شوند.
۴. خوردگی گالوانیک
خوردگی گالوانیک هنگامی رخ میدهد که لوله‌هایی از فلزات مختلف در تماس با یکدیگر قرار گیرند. در این شرایط، فلز شیمیایی فعال‌تر سریع‌تر دچار خوردگی می‌شود و رسوبات فلزی در محل تماس مشاهده می‌شود. برای جلوگیری از خوردگی گالوانیک، استفاده از عایق‌های غیر رسانا بین لوله‌های فلزی مختلف ضروری است. این عایق‌ها مانع از عبور جریان الکتریکی بین فلزات می‌شوند و از خوردگی جلوگیری می‌کنند.
۵. خوردگی یکنواخت
خوردگی یکنواخت شایع‌ترین نوع خوردگی در لوله‌های فولادی است. در این نوع خوردگی، سطح لوله به طور یکنواخت در سراسر طول آن زنگ می‌زند و دچار کاهش ضخامت می‌شود. این کاهش ضخامت به مرور زمان به کاهش وزن و استحکام لوله منجر می‌شود. علت اصلی این خوردگی، تشکیل پیل‌های آندی-کاتدی است. برای جلوگیری از خوردگی یکنواخت، می‌توان از حفاظت کاتدی، بازدارنده‌های شیمیایی و پوشش‌های محافظ استفاده کرد که به طور موثری از تشکیل پیل‌های الکتروشیمیایی جلوگیری می‌کنند.
- خوردگی بین دانه‌ای (Intergranular Corrosion)
خوردگی بین دانه‌ای در مرزهای دانه‌های فلز رخ میدهد و معمولاً به علت وجود ناخالصی‌ها و رسوبات در این مرزها به وجود می‌آید. این نوع خوردگی به ویژه در فولادهای ضد زنگ حساس شده به دلیل تشکیل کاربیدهای کروم در مرزهای دانه‌ها دیده می‌شود که منجر به کاهش محتوای کروم در این نواحی و در نتیجه کاهش مقاومت به خوردگی می‌شود. حساس‌شدن در فولادهای ضد زنگ پس از عملیات حرارتی یا جوشکاری به دمای بحرانی می‌رسد که منجر به تشکیل کاربیدهای کروم در مرز دانه‌ها و در نتیجه خوردگی بین دانه‌ای می‌شود.
- خوردگی تنشی (Stress Corrosion Cracking)
خوردگی تنشی نوعی خوردگی است که باعث ترک خوردگی فلز تحت تأثیر همزمان تنش مکانیکی و محیط خورنده می‌شود. این نوع خوردگی به علت ترکیب تنش‌های کششی و حضور عوامل خورنده مانند کلریدها، سولفیدها یا آمونیاک ایجاد می‌شود. لوله‌های فولادی که تحت فشار قرار دارند و در معرض آب‌های شور یا محلول‌های کلریدی هستند، به خوردگی تنشی حساس می‌شوند. این مشکل به ویژه در صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی که از آب دریا برای خنک‌سازی استفاده می‌کنند، دیده می‌شود.
- خوردگی سایش (Erosion Corrosion)
خوردگی سایش ترکیبی از خوردگی شیمیایی و سایش مکانیکی است که به دلیل حرکت سیال خورنده با سرعت بالا بر روی سطح فلز و ضربه ذرات جامد معلق در سیال ایجاد می‌شود. این نوع خوردگی به ویژه در خم‌ها و زانویی‌های لوله‌ها که سیال با سرعت زیاد از آن‌ها عبور میکند، مشاهده می‌شود. این نقاط به دلیل تغییر جهت جریان سیال و افزایش سرعت، به شدت در معرض خوردگی سایش قرار دارند. سیال‌های حاوی ذرات ساینده یا خورنده می‌توانند باعث تخریب این مناطق شوند.
- خوردگی خستگی (Fatigue Corrosion)
خوردگی خستگی نوعی خوردگی است که به ترک خوردگی فلز تحت تأثیر بارگذاری تکراری و محیط خورنده منجر می‌شود. این نوع خوردگی به علت ترکیب تنش‌های ناشی از بارگذاری تکراری و محیط خورنده ایجاد می‌شود. لوله‌های فولادی که در معرض ارتعاشات مداوم و محیط‌های خورنده قرار دارند، مانند لوله‌های خطوط انتقال در صنایع نفت و گاز، به خوردگی خستگی حساس هستند. این حالت به ویژه در نقاط جوش، اتصالات و محل‌هایی که تمرکز تنش وجود دارد، مشهود است.
سوالات متداول
انواع اصلی خوردگی در لوله‌های فولادی شامل خوردگی داخلی، خوردگی خارجی، خوردگی حفره‌ای، خوردگی شیاری، خوردگی میکروبی، خوردگی گالوانیک، خوردگی یکنواخت، خوردگی بین دانه‌ای، خوردگی تنشی، خوردگی سایش و خوردگی خستگی است.
عواملی که می‌توانند باعث خوردگی داخلی لوله‌های فولادی شوند شامل ترکیبات شیمیایی سیال، سرعت جریان سیال و وجود ناخالصی‌ها و ترکیبات خورنده است.
خوردگی خارجی در لوله‌های دفن شده در خاک زمانی اتفاق می‌افتد که پوشش‌های حفاظتی آسیب ببینند و فلز مستقیماً با الکترولیت‌های خاک تماس پیدا کند، که منجر به خوردگی است.
خوردگی میکروبی باعث تخریب موضعی لوله‌های فولادی به شکل حفره‌ها و جدایش انتخابی می‌شود که می‌تواند منجر به کاهش استحکام و عمر مفید لوله‌ها است.
علت اصلی خوردگی گالوانیک تماس لوله‌های فلزی از جنس‌های مختلف است که منجر به خوردگی فلز فعال‌تر و ایجاد رسوبات فلزی در محل تماس است.
خوردگی یکنواخت به دلیل تشکیل پیل‌های آندی-کاتدی بر روی سطح لوله به طور یکنواخت در طول لوله پخش می‌شود و باعث کاهش ضخامت لوله است.
خوردگی تنشی ناشی از ترکیب تنش‌های مکانیکی با محیط خورنده و شرایط خاصی مانند کلریدها و سولفیدها است.
شاید برای شما جالب باشد: تیرآهن 14
جمع بندی آهن وان
خوردگی در لوله‌های فولادی به عنوان یک مسئله مهم در صنایع مختلف مطرح است که می‌تواند تأثیرات جدی بر عملکرد و عمر مفید این لوله‌ها داشته باشد. انواع مختلف خوردگی، از جمله خوردگی داخلی و خارجی، بر اساس مکان و شرایط محیطی لوله‌ها رخ می‌دهند. خوردگی داخلی عمدتاً ناشی از ترکیبات شیمیایی سیال و سرعت جریان آن است، در حالی که خوردگی خارجی به عوامل محیطی مانند مقاومت خاک و وجود یون‌ها و باکتری‌ها در خاک بستگی دارد. علاوه بر این، شکل‌های مختلف خوردگی مانند حفره‌ای، شیاری، میکروبی، گالوانیک، یکنواخت، بین دانه‌ای، تنشی، سایش و خستگی نیز هرکدام به دلایل متفاوتی ایجاد می‌شوند و می‌توانند منجر به کاهش ضخامت، ترک‌خوردگی و کاهش استحکام لوله‌ها شوند.
برای پیشگیری از خوردگی و افزایش عمر مفید لوله‌های فولادی، استفاده از روش‌های حفاظتی مانند پوشش‌های محافظ، سیستم‌های حفاظت کاتدی و بازدارنده‌های شیمیایی ضروری است. همچنین، کنترل شرایط عملیاتی و مدیریت صحیح ترکیبات شیمیایی سیال و محیط اطراف لوله‌ها نقش مهمی در کاهش خوردگی دارد. با توجه به تنوع و پیچیدگی‌های خوردگی، شناخت دقیق انواع خوردگی و عوامل مؤثر بر آن‌ها، و همچنین اعمال روش‌های مناسب پیشگیری و نگهداری، می‌تواند به طور قابل توجهی خسارات ناشی از خوردگی را کاهش دهد و به بهبود عملکرد و افزایش عمر مفید لوله‌های فولادی در صنایع مختلف منجر شود.
References
https://www.linedpipesystems.com/types-of-pipeline-corrosion/
