مقدمة<br />ان تأكل المعادن... هو المشكلة االكبر التي تواجه الصناعات النفطية في البالد...فمعظم انابيب نقل المنتجات <br />النفطية والخزانات تعاني من التأكل الذي يتسبب بتلفها و يساعد على ذلك الظروف المناخية ونوعية المعادن <br />المستخدمة في تلك الصناعات وبحسب مختصين فان تآكل المعدن يؤدي الى ايقاف عملية االنتاج في <br />الصناعات النفطية ويستنزف عالجه الشيء الكثير من الوقت والجهد تصل كلفته الى ماليين الدوالرات <br />سنويا . أن الصناعات النفطية تتعامل مع مواد شديدة الطيارية وأحيانا تكون سامة وتنقل بواسطة خطوط <br />االنابيب ولمسافات بعيدة ويتم تخزينها في مستودعات ضخمة باالضافة الى كونها تتطلب عملية تشغيلية <br />معقدة تحتاج الى حرارة وضغط عاليين فان تاكل هذه المعدات بدرجة كبيرة تجعلها غير قادرة على تحمل <br />هذه الظروف القاسية مما يؤدي الى حصول أنفجارات قد تكون مصحوبة بحرائق يصل تأثيرها الى <br />المعدات المجاورة و الوحدة االنتاجية بكاملها. مسببة خسائر مادية و اقتصادية و منها صحية تتعلق بصحة <br />اإلنسان و تؤثر عليه مباشرة وعلى البيئة المحيطة به .<br />تعريف التآكل<br />هو التدهور لخواص المادة األساسية نتيجة لتفاعل كيميائي أو إلكتروكيميائي مع بيئتها .ويسبب التاكل تلف <br />المعدن ويغير في خواصه الكيميائية والفيزيائية، ويعرف التآكل (CORROSION (بأنه انحالل المعدن <br />بأنه العملية العكسية الستخالص المعدن من<br />بسبب تفاعله مع الوسط الذي يتعرض له ، أو يعرف أحياناً<br />خاماته، والتآكل فشل يصيب سطح المعدن ينتج بسبب عوامل كيميائية أو بسبب عوامل كيميائية تساعدها <br />عوامل ميكانيكية متوفرة في الوسط الذي يعمل فيه المعدن <br />تصنيف التآكل<br />يمكن تصنيف التاكل الى -: <br />من حيث درجة الحرارة<br /> -1 تآكل نتيجة للحرارة المرتفعة. <br /> -2 تآكل نتيجة للحرارة المنخفضة.<br />و من حيث البيئة المحيطة به <br /> -1 تاكل جاف (corrosion dry )يحدث نتيجة لتفاعل كيميائي مباشر )بمعني أنه اليوجد انتقال <br />للشحنات(، ونواتج التآكل إما أن تكون نواتج متطايرة، ويكون السطح خالي )free film )أو مترسبة مما <br />يؤدي الى التراكم على السطح. ومن فوائد هذا النوع أنه يحمي السطح من المزيد من التآكل.<br />-2 تاكل رطب (corrosion wet )نتيجه النتقال الشحنات خالل السطح الفاصل بين معدنين مختلفين <br />بواسطه محلول إليكتروليتي بمعنى أنه يحدث تفاعل إلكتروكيميائي وتتولد منهما خلية كلفانية أي يشكل أحد <br />المعادن مهبطا ويشكل المعدن اآلخر مصعدا.<br />و من حيث اماكن التاكل الى<br /> -1 تاكل متجانس ) uniform )يحدث عند السطح المتآكل كله . <br /> -2 تاكل موضعي )localized )في هذه الحالة يتركز في مساحات محددة تتمثل في الجزء السفلي من <br />االنبوب. <br /> ومن حيث ميكانيكية التآكل الى:<br />-1 تآكل كيميائي (Corrosion Chemical )و يحدث بسبب تفاعل المعدن مع الغازات الجافة و السوائل <br />العازلة دون ظهور تيار كهربائي .<br />2 - تآكل كهرو كيميائي ) Corrosion Electrochemical )و ينشأ نتيجة لظهور التيارالكهربائي نتيجة <br />للتفاعل بين المعدن و االلكترونات المحيطة به : مثل تاكل خزانات النفط بانواعها و أنابيب نقل النفط <br />وغيرها من السبائك في الجو الرطب و في الماء العذب و ماء البحر و األحماض والقلويات و المحاليل <br />الملحية و في االرض.<br /><br /><br /><br />أنواع التآكل في المنشآت النفطية <br />-1التاكل المنتظم ) corrosion Uniform (: <br />المثال الشائع على هذا النوع هو التآكل الجوي (Corrosion Atmospheric (بوجود الرطوبة نتيجة <br />لتلوث الجو بالغازات الحامضية التي تسبب التآكل. <br />-2 التاكل النقري ) corrosion Pitting( :<br />وهو نوع من انواع التآكل الموضعي لذلك يصعب تقييمه بالطرق االعتيادية بسبب عدم تأثر المعدن بصورة <br />ملحوظة مما يجعله تآكال خطرامما يصعب حساب العمر المتبقي للمعدن فيحصل خالله النضوح حيث يتم <br />استخدام جهاز خاص لمعرفة عمق النقرة (gauge pit ) .<br />-3 التآكل الكلفاني )corrosion Galvanic): <br />يحصل لعدة أسباب وكما يلي-: <br />)أ( توصيل معدنين مختلفين بالجهد ومعرضين لمحلول موصل للكهربائية . <br />)ب( أستخدام معدن أومعدنين متشابهين في محلول مختلف التركيز(Corrosion Crevice). <br />)ج( تغيير درجة حرارة المحلول االلكتروليتي) Temp Differential ).<br /><br /><br /><br />4 التآكل على حدود المجاميع البلورية (corrosion intergranular(<br />يتميز بانتشار الصدأ على حدود الحبيبات boundaries grain حيث يحصل تفاعل في ظروف معينة <br />بين المحلول المسبب للتاكل وبين حدود المجاميع البلورية بنشاط أكبر من تفاعله مع المجاميع البلورية <br />محدثا تآكال سريعا على حدود المجاميع فتحصل من جراءه تشققات والتي تؤدي الى تقليل قوة المعدن <br />وفشله.<br />5 -التآكل الجهدي ) corrosion Stress(<br />ان هذا النوع من التاكل يسبب تشققات سطحية على المعدن اما ان تكون على حدود المجاميع البلورية او <br />خالل البلورات نفسها تتوسع وتتعمق لوجود جهد في تلك المنطقة وعليه فأن التآكل هو من إجتماع عاملين <br />هما عامل التآكل وعامل الجهد ان لدرجة الحرارة والزمن المستغرق لحين حدوث الفشل يلعبان دورا في <br />العملية .<br />-6التآكل باالكسدة عند درجات الحرارة العالية <br />وتشمل االوكسجين وبخار الماء ذو الحرارة العالية والكبريت ومركباته . <br />4<br />-7 التآ كل باالحياء المجهرية ) microbiological Corrosion(<br />تقوم بعض انواع البكتيريا وبوجود االوكسجين بتحويل كبريتيد الهيدروجين الى كبريتات <br />وبعض االنواع تعكس العملية حيث تعمل البكتيريا على خلق خاليا تآكلية مختلفة التهوية <br />ويظهر التآكل بشكل حفر كبيرة . <br />-8 تآكل التعرية ) corrosion – Erosion)<br />تعتبر من الظواهر الشائعة في الصناعة النفطية والتي تعرف بانها عملية بلي ميكانيكي من جراء سرعة <br />الجريان التي تسبب في قشط الطبقة الواقية لسطح المعدن وكشف المعدن االصلي مرة اخرى للوسط المسبب <br />للتآكل يتخذ هذا التآكل شكل اخاديد وخطوط او ثقوب مدورة ويكون السطح عادة المعا غير مكسو بنواتج <br />التآكل .<br />-9 التقصف الهيدروجيني (Embrittlement Hydrogen)<br />يتصف هذا النوع من التآكل بنشوء تشققات متعددة , ان سبب التقصف الهيدروجيني هو وجود إجهادات <br />شديد ة في وسط التآكل يتضمن تحرير هيدروجين ذري ينفذ إلى داخل سطح المعدن مسبباًما يدعى بالتشقق <br />الهيدروجيني )Cracking Hydrogen). ان سرعة نمو وانتشار التشققات الهيدروجينية تتعجل عند تسليط <br />تيار مهبطي، ألن تسليط التيار المهبطي يؤدي إلى تحرير الهيدروجين.<br />أسباب التاكل في المنشآت النفطية<br />ان المسبب االساسي للتآكل هو تكون خاليا للتآكل) cells Corrosion )تنتج عن وجود فرق جهد <br />كهربائي بين المناطق المختلفة للسطح المعدني وان هذا الفرق بالجهد يمكن ان يحدث لعدة اسباب <br />-1 خواص المعدن : <br />من حيث حالته الفيزيائية ، وجهده الكهروكيميائي ، والحجم النسبي لذراته واوكسيده وكذلك المساحة <br />النسبية لسطحه. <br />-2 خواص الوسط المحيط المسبب للتآكل: <br />ويشمل التآثير االتي : <br /> أ - الرطوبه : <br /> يحدث التآكل لمعدن الحديد بشكل بطئ في التربة الجافة عند مرور االنبوب من خاللها ، ولكن يكون <br />اسرع عند مروره بمنطقة آخرى تحتوي على الرطوبة. وعند وجود هذه الرطوبة فإن جزيئات صغيرة من <br />الشوائب كالصخام والرماد المتطاير وبعض انواع االتربة تعمل كمركز للتآكل .<br />ب- الرقم الهيدروجيني <br />يعتبر تركيز ايون الهيدروجين في الوسط المسبب للتآكل عامل مهم في عملية التآكل ، فتآكل المعادن <br />النشطه بواسطة الحوامض القوية معروف لدى الجميع اال ان القيمة الحقيقية للرقم الهيدروجيني للمياه او <br />السوائل التي تكون في تماس مع الهياكل المعدنية او االنابيب او االجهزة ال تُاخذ بعين االعتبار بشكل<br />ملموس. ويتميز التآكل بسرعة ثابته عمليا يتراوح من 4 و5 الى 10 او 12 ، وان ً عند رقم هيدروجيني<br />القيمة الحقيقية تعتمد على تركيز االكسجين . <br />ج- االوكسجين والخاليا التركيزية <br />ان تأثير االوكسجين على سرعة تآكل الحديد في محاليل ذات ارقام هيدروجينية مختلفة تزداد بزيادة كمية <br />االوكسجين. وبما ان طبقة االوكسيد تعتبر ذات طبيعة سالبة مقارنة مع سطح المعدن فإن زيادة كمية <br />5<br />االوكسجين يمكن اعتبارها زيادة في مساحة القطب السالب ايضا فإن االستقطاب بسبب اختزال ايونات <br />الهيدروجين سيكون اقل عند وجود تراكيز عالية من االوكسجين. وبالتالي فأن االختالف في تركيز <br />االوكسجين يؤدي الى التآكل بتكوين هذا النوع من الخاليا التركيزية.<br />د-البكتريا المختزلة للكبريتات الموجوده بالتربة : <br /> النوع المسبب لهذه المشكله من انواع البكتريا ينشط فقط في التربة الالهوائية المحتوية على الكبريتات <br />والمواد العضوية المشبعة بالماء ، فعند تعقيم التربة غير المحتوية على اوكسجين حر فإنها عادة ال <br />تسبب التآكل . ونجد ان التربة المحتوية على قليل من االحماض المنشطه للتآكل مع تصاعد الهيدروجين <br />، وكذلك تلك التي تحتوي على قليل من اال وكسجين لتفاعالت االختزال تعاني من تأثيرات خطيرة في <br />وجود هذه البكتريا . <br />ه- فرق تركيز االمالح <br />عند مرور خطوط انابيب النفط عبر اراضي مختلفة في طبيعتها ، نجد ان هنالك اجزاء تحتوي على نسبة <br />عالية من االمالح واجزاءاخرى تحتوي على نسبة منخفضة من االمالح ، وبالتالي تعمل كخلية تركيز يتولد <br />نتيجة لها تيار كهربائي يجعل مناطق من تلك االنابيب تعمل كمصعد واالخرى تعمل كمهبط ، ويتبع ذلك <br />تآكل المناطق المصعديه . <br />و-قابلية التوصيل الكهربائي لوسط التآكل<br />يعتمد تيار التآكل الكهربائي على قابلية توصيل الوسط او المحلول ، حيث يعتبر ذلك عامالً مهماً في عملية<br />تكون التربة الجافة ذات مقاومة كهربائية عالية ،<br />تآكل خطوط انابيب نقل النفط المدفونة في التربة. فمثالً<br />بينما التربة ذات الرطوبة النسبية تكون مقاومتها اقل بكث ير حيث ان التيارات الشاردة Currents Stray(<br /> (تكون ذات ضرر اكبر على االنابيب في مثل هذه التربة اي التي لها قابلية عالية للتوصيل الكهربائي .<br />ز- . طبيعة االيونات الموجبة والسالبة في وسط التآكل<br />ان كلوريدات المعادن القلوية ومعادن االتربة القلوية هي بشكل خاص مضرة بمعادن وسبائك عديدة ، حيث <br />ان الكلوريد يحطم طبقة االوكسيد الواقية او الغير فعالة على سطح المعدن ، بينما من ناحية آخرى بعض <br />االيونات السالبة تكون ناتجا لى حمايته ، وهي بذلك تكون مثبطة ً غير ذائب بتفاعلها مع المعدن مما يؤدي ا<br />اما بالنسبة لطبيعة االيونات الموجبة فايضاً للتآكل .( Inhibiter Corrosion ( تؤثر على عملية التآكل ،<br />فمثالً وجود كميات من امالح النحاس او اي معدن ثمين آخر في ماء التربة يؤدي الى تآكل انبوب الحديد. <br />ولذلك يفسر هذا ظاهرة تآكل االنابيب الناقلة للنفط في امالح االلمنيوم بسرعة اكبر مما في امالح الصوديوم <br />ذات التركيز المشابه .<br />ح- وجود مثبطات التآكل او عدمه: ( Inhibiter Corrosion ( <br />تكون هذه المثبطات عباره عن مركبات كيميائية عضوية وال عضوية تحد من عمليات التآكل وذلك بتأثيرها <br />على القطب الموجب ، وبالرغم من ذلك الينصح باستعمالها في ظروف معينة نسبة آلثارها الجانبية. ويمكن <br />اعتبار مثبط التآكل بانه يعمل بشكل معاكس لفعل العامل المساعد الكيميائي فمثال بعض انوع المثبطات <br />يعطي حماية لمعدن االنبوب )الحديد( وفي نفس الوقت يزيد من تآكل الخارصين والنحاس والنيكل وذلك <br />النها تكون ايونات موجبة معقدة مع هذه المعادن تؤدي بالتالي الى تكوين مركبات ذائبة مع هذه المعادن <br /><br /><br />بقلم الدكتور في قسم هندسة تقنيات الاجهزة الطبية م.د صباح معن بدن <br />