المواد المسببة للتاكل في الصناعات النفطية <br />ان تآكل المعدات واالجهزة النفطية سببه وجود شوائب ومواد مسببة للتاكل قد تكون موجودة في النفط <br />الخام أو مضافة إليه تبعا لمتطلبات العملية االنتاجية. <br />المواد الموجودة في النفط الخام <br />-1ايون الكلوريد <br />ان قابلية ذوبان معظم الكلوريدات كبيرة مما يساهم في زيادة شدة تأثير آيون الكلوريد كما أن نواتج عملية <br />التآكل تذوب في المحلول وال تبقى ملتصقة على سطح المعدن متسببة في كشف المعدن مرة أخرى للتآكل <br />فيصبح من الصعوبة التخلص من هذا االيون غير المرغوب فيه . <br />-2 ايون الكبريتيد <br />يعتبر هذا االيون المسبب الرئيسي واالكثر فعالية في حصول التآكل في الصناعة النفطية حيث تقاس شدة <br />التآكل الي نفط بمقدار ما يحرره من غاز كبريتيد الهيدروجين عند التسخين وعندما تزداد نسبته فيها يطلق <br />عليها تسمية النفوط الحامضية. يظهر هذا االيون في السوائل والغازات النفطية بشكل كبريتيد الهيدروجين <br />والذي يوجد في النفط الخام بشكل طبيعي أو من جراء تحلل المركبات الكبريتية خالل عمليات التكرير <br />والتكسير الحراري والعمليات التشغيلية االخرى المتضمنة للضغط والحرارة العالية.<br />ان التآكل بآيون الكبريتيد يحصل بإحدى طريقتين هما-: <br /> )أ( التآكل في درجات الحرارة الواطئة )تحت درجة حرارة التكثف أي أقل من F200): يذوب االيون <br />في قطرات الماء المتكثفة على سطح المعدن مكونا" حامض الكبريتيك مسببا" تلفا" كبيرا" في المعدات <br />النفطية أكثر مما يتوقع منه. <br /> )ب( التآكل في درجات الحرارة العالية: يحصل التآكل عادة في درجات حرارة )450 - 900F )في <br />حين تنخفض شدة التآكل في درجات الحرارة االعلى من ) 900 F )حيث تصبح ضيئلة بسبب تكون طبقة <br />الفحم ) Coke(والتي تمنع وصول غاز كبريتيد الهيدروجين الى المعدن. <br />3 - -آيون الهيدروجين: <br />يعتبر هذا االيون من أسوأ المواد المسببة للتاكل حيث يعتبر التآكل بأيوني الكلوريد والكبريتيد أساسا تآكال <br />بأيون الهيدروجين. <br />-4 درجات الحرارة-: <br /> أ- التاكل في درجات الحرارة الواطئة : )أقل من F450 )يحصل من جراء تكون حوامض مخففة تساعد <br />على تكوين ذرات هيدروجين لها قابلية النفاذ في المعادن خصوصا" عند وجود الفجوات المتكونة من جراء <br />التصنيع الردئ للمعدن حيث تتحد هذه الذرات مكونة جزئيات الهيدروجين الكبيرة الحجم فال تتمكن بعدها <br />من االستمرار بالنفاذ مما يزداد ضغطها االمر الذي يؤدي الى إنفصال جزء من المعدن وإنتفاخه ويظهر <br />واضحا" على السطح حيث يطلق عليها تسمية بثور الهيدروجين (blisters Hydrogen(<br />2<br />ب( التآكل في درجات الحرارة العالية: )أعلى من F450 ) في درجات الحرارة العالية ينفذ الهيدروجين <br />الذري الى داخل المعدن ويستقر في الفجوات الموجودة في المعدن نتيجة الصنع الردئ فتتحد مع بعضها <br />مولدة جزئيات هيدروجين والتي بدورها تتفاعل مع الكربون الداخل في صنع المعدن أو السبيكة مولدة غاز <br />الميثان (4CH (مما ينتج عنه قلة في تركيز الكاربون (Decarburization (فيصبح المعدن هشا وضعيفا <br />لزيادة مرونته وسرعة تمدده أو ما يسمى بظاهرة الزحف (Creep (فيفقد المعدن خواصه الميكانيكية <br />فتحصل الفطور في المعدن . <br />-5االوكسجين: - <br />)أ( االوكسجين في درجات الحرارة الواطئة: <br />يعتبر االوكسجين عامال مهما في التآكل عند درجات الحرارة الواطئة بوجود المحاليل حيث يزيل <br />االستقطاب بأ تحاده مع الهيدروجين المتولد على القطب السالب فيمنع تجمعه وبالتالي يبقيه بحالة نشطة <br />موصلة لاليونات الموجبة مما ينتج عنه إرتفاع في معدل التآكل على القطب الموجب أما في المناطق الفقيرة <br />باالوكسجين كالمناطق الضيقة فيتوقف التآكل حتى لو كان المحلول شديد التآكل كماء البحر.<br />)ب( االوكسجين في درجات الحرارة العالية :<br />جميع المعادن معرضة للتأكسد في درجات الحرارة العالية فبعضها يقاوم التأكسد بتكوينه طبقة واقية من <br />االوكسيد. ولكن نتيجة لحدوث اجهادات داخلية لطبقة االوكسيد بسبب ذوبان جزء منها تنتج عنها تشققات <br />وتكسرات مجهرية تؤدي الى استمراردخول االوكسجين الى المنطقة القريبة من المعدن ويستمر التاكسد <br />لتكوين طبقة اخرى ولذا التعتبر طبقة االوكسيد حامية للمعدن .<br />-5البكتريــا <br />وهي أحياء بايولوجية تعيش في التربة الطينية وبعض مصبات االنهار ، كذلك في الماء المالح الموجود في <br />النفط الخام (Brine (عند تواجده بكميات كبيرة. تقوم هذه البكتريا بإختزال الكبريتات الموجودة في النفط <br />الخـام الـى الكبريــتيدات (Sulfides to Sulfates (مولدة غاز كبريتيد الهيدروجين الذي يهاجم المعدن <br />مكونا كبري تيدات معدنية . <br />-6الحوامض العضوية: <br />تمتاز هذه الحوامض بكونها غير مسببة للتاكل في درجات الحرارة الواطئة ولكنها تصبح شديدة التآكل <br />قرب درجات غليانها. باالمكان إجمال الحوامض العضوية الموجودة في النفط الخام باالتي: <br />)أ( حامض النفثينك: <br />)ب( حامض البروبيونيك. <br />)ج( حامض البالمتيك. <br />)د( حامض الستريك.<br />)هـ( حامض االوليك.<br />3<br />-7 النتروجين: <br />تعتبر مركبات النتروجين الموجودة في النفط الخام غير مسببة للتآكل ولكن عندما يحصل فيها تكسير <br />حـراري مسببة تآكال شديدا في هذه الوحدات عند درجات الحرارة االقل من درجة حرارة التكثف أن <br />وجود النتروجين في الهواء المستعمل لالحتراق في االفران سيولد غازات أكاسيد النتروجين والتي تذوب <br />في الماء عند درجات الحرارة الواطئة فتصبح شديدة التآكل.<br />المواد المضافة الى النفط الغراض صناعية <br />-1 حامض الفسفوريك<br /> ينتج هذا الحامض خالل عملية البلمرة بوجود عامل مساعد يحتوي على خامس أوكسيد الفسفور فتتحلل <br />الفوسفات العضوية الى حامض الفسفوريك مسببا تآكل االجهزة والمعدات. <br />-2 ايون الهيدروكسيد <br />تستعمل مادة الصودا الكاوية على نطاق واسع في عمليات التصفية لمعادلة التأثير الحامضي لمكونات النفط <br />كما أنه يدخل أيضا في صناعة الشحوم. تعتبر المادة غير مسببة للتآكل في درجات الحرارة االعتيادية <br />بحيث يمكن خزنها في أوعية حديدية (S.C (ولكنها تسبب ظاهــرة التشقق الجهدي من جـراء الهشاشـة <br />القاعديـة (embrittlement Caustic (خصوصا عندما تصبح درجة الحرارة أعلى مـن )F200). <br />-3حامض الكبريتيك وفلوريد الهيدروجين <br />يستخدم حامض الكبريتيك بتركيز )-85 %90 وزنا( كعامل مساعد في وحدات األلكلة Alkylation(<br /> (unitمع وجود منظومة لتنظيف المنتوج من شوائب الحامض. أن حاالت التآكل تعتمد على تركيز <br />الحامض وكما يلي: <br />)أ( الحامض بتركيز مخفف: )أقل من %85 وزنا"( يكون التآكل على شكل تنقر أو تآكل منتظم يحصل <br />تحت مستوى السائل في قواعد االبراج واالوعية وعلى الصواني وفي االنابيب .<br />)ب( الحامض بتركيز مركز: )أعلى من %85 وزنا"( ال توجد مشكلة تآكل عندما تكون درجات الحرارة <br />واطئة وسرعة الجريان بطيئة . <br />-4الزئبق : <br />يستخدم في بعض االالت الدقيقة والمقاييس فلو حصل ودخل الى المعدات النفطية خطأ فأنه يسبب ظاهرة <br />التآكل الجهدي لسبائك المونيل وسبائك النحاس كما أنه يسبب تآكل شديد <br />لاللمنيوم. <br />-5االمونيا: <br />يستخدم للتبريد ومعادلة الحوامض ويؤثر تأثيرا" شديدا" على سبائك النحاس عندما تكون درجة حموضته<br /> (8=pH(مسببا" تآكال" شديدا" . <br />-6الكلورين :<br />يستخدم في أبراج التبريد وفي عمليات خاصة حيث يعتبر غير مسبب للتاكل في حالة غياب الماء ولكن <br />بوجوده يصبح شديد التآكل . <br /> <br />4<br />االضرار التي يسببها التآكل<br />-1 تغير األبعاد وفقدان الخواص الميكانيكية: <br />إن التآكل يؤدي إلى فقدان وزن المعدن بسبب انحالله وبالتالي إلى تغير أبعاده، لذلك نرى المهندسين يعطون <br />سماحات للتآكل ) Allowance Corrosion)عند التصميم، حيث تكون هذه القيم عالية عندما تكون <br />معدالت التآكل كبيره. إن فقدان الوزن وتغير ابعاد المعدن تؤثر على الخواص الميكانيكية له، حيث تزيد <br />من قابليته للتشوه بنوعيه اللدن ) Deformation Plastic )والمرن ) Deformation Elastic )مقاومة <br />المعدن لالجهاد ) Strength Fatigue )وحدوث التشققات ) Cracks )وبالتالي الهشاشة أو الكسر <br />(Fast Fractur) السريع<br />-2 تشوه المظهر: <br />إن حصول التآكل للمعدن يشوه مظهره أي يكون مظهره سيئا،ً بينما تظهر المواد المقاومة للتآكل بمظهر<br />حسن. لذلك فمن المفضل استخداممعادن مقاومة للتآكل بالظروف الجوية )األلمنيوممثالً( عوضاً عن الفوالذ<br />الكربوني .<br />-3 تلوث المنتجات: <br />إن النواتج التي يسببها التآكل تؤدي إلى تغير الطبيعة الكيميائية للوسط المحيط )تلوثه(، حيث أنها عمليه <br />غير مرغوب فيها ألن المنتج يجب أن يكون نقي )خالي من الشوائب( وذات مواصفات قياسية باإلضافة <br />إلى خلوه من التلوث.<br />-4 فقدان السالمة: <br />قد يكون التآكل هو السبب الرئيسي لحدوث كوارث إذا لم يتم التعامل معه بشكل فعال وسريع، فقد يكون <br />التعامل مع مواد سامة أو أحماض مركزه، مواد قابلة لالشتعال، مواد مشعة أو مواد كيميائية سامة وتحت <br />درجات حرارية أو ضغوط عالية. عندها يجب التركيز على استخدام مواد مقاوم ة للتأكل بشكل كبير تحت <br />هذه الظروف.<br />-5 األضرار االقتصادية بسبب اإلجراءات الوقائية : <br />إن حدوث التآكل لبعض قطع المكائن الحديدية يؤدي إلى توقف المعمل عن العمل بشكل مفاجئ وغير <br />مبرمج، وهذا بدوره يقود إلى زيادة الكلف االقتصادية المصروفة على اإلنتاج وبالتالي زيادة سعر بيع <br />المنتج بشكل غير متوقعة. <br />طرق حماية المنشآت النفطية من التآكل <br />1 - اختيار التصميم المناسب من حيث : البساطة فى التصميم , تجنب تكوين الخاليا الكلفانية وتجنب <br />الرطوبة . <br />-2 تعديل نوعية المعدن إزالة العناصر المضادة المسببة للتآكل, إضافة العناصر المحسنة للمعادن ومقاومة <br />للتآكل .<br />-3 استخدام اإلضافات الكيميائية حيث تعتبر هذه المكونات الكيماوية بأنها خط الدفاع األول ضدالتآكل <br />في الصناعة البترولية من الداخل أثناء المعالجة للزيت والغاز وهي مركبات كيميائية تضاف بكميات قليلة <br />إلى المكان المتآكل فتؤدي إلى توقف التآكل أو إلى إبطاء سرعته، وهي نوعان أما معدنية أو عضوية وهذه <br />األخيرةهي األكثر استعماال .<br />-4 المعالجة الكيميائية وهي عبارة عن تعديل وتغيير وسط التآكل وازالة االمالح عن طريق اعمال التاين <br />وازالة االحماض باضافة الجير والمواد القلوية .<br />-5 الطالء أو التغليف: وهي مواد عازله كهربائياً مهمتها منع التماس المباشر بين سطح المعدن والبيئة<br />المحيطة به. إن المهمة األساسية للطالء أو التغليف هو الحفاظ على سطح المعدن من الرطوبة أو البلل. أما <br />5<br />خواصه فيجب أن يغطي المعدن بالكامل وال توجد مناطق غير مطليه أو مغلفه، مقاوم لدرجات الحرارة، <br />للقشط والحك ولنفاذ الرطوبة من خالله .<br />6 -الكلفنة ( Galvanization( حيث يطلى سطح المعدن بمعدن آخر ليتأكسد عوضاً عن المعدن الرئيسي،<br />حيث يتم طالء السبائك الفوالذية بالزنك فيتم تآكل الزنك بدالً من السبائك.<br />7 -الحماية الكاثودية : تتم من خالل ربط المعدن بمصدر خارجي يجهز الشحنة السالبة بصورة مستمرة، <br />وهو ما يتم تطبيقه على خ ّزانات الوقود وخطوط األنابيب تحت الارض<br /><br />بقلم الدكتور في قسم هندسة تقنيات الاجهزة الطبية م.د صباح معن بدن .