انت الان في قسم هندسة تقنيات الاجهزة الطبية

الجزء الاول التاكل في المنشأت النفطية تاريخ الخبر: 20/04/2024 | المشاهدات: 245

مشاركة الخبر :

مقدمة
ان تأكل المعادن... هو المشكلة االكبر التي تواجه الصناعات النفطية في البالد...فمعظم انابيب نقل المنتجات
النفطية والخزانات تعاني من التأكل الذي يتسبب بتلفها و يساعد على ذلك الظروف المناخية ونوعية المعادن
المستخدمة في تلك الصناعات وبحسب مختصين فان تآكل المعدن يؤدي الى ايقاف عملية االنتاج في
الصناعات النفطية ويستنزف عالجه الشيء الكثير من الوقت والجهد تصل كلفته الى ماليين الدوالرات
سنويا . أن الصناعات النفطية تتعامل مع مواد شديدة الطيارية وأحيانا تكون سامة وتنقل بواسطة خطوط
االنابيب ولمسافات بعيدة ويتم تخزينها في مستودعات ضخمة باالضافة الى كونها تتطلب عملية تشغيلية
معقدة تحتاج الى حرارة وضغط عاليين فان تاكل هذه المعدات بدرجة كبيرة تجعلها غير قادرة على تحمل
هذه الظروف القاسية مما يؤدي الى حصول أنفجارات قد تكون مصحوبة بحرائق يصل تأثيرها الى
المعدات المجاورة و الوحدة االنتاجية بكاملها. مسببة خسائر مادية و اقتصادية و منها صحية تتعلق بصحة
اإلنسان و تؤثر عليه مباشرة وعلى البيئة المحيطة به .
تعريف التآكل
هو التدهور لخواص المادة األساسية نتيجة لتفاعل كيميائي أو إلكتروكيميائي مع بيئتها .ويسبب التاكل تلف
المعدن ويغير في خواصه الكيميائية والفيزيائية، ويعرف التآكل (CORROSION (بأنه انحالل المعدن
بأنه العملية العكسية الستخالص المعدن من
بسبب تفاعله مع الوسط الذي يتعرض له ، أو يعرف أحياناً
خاماته، والتآكل فشل يصيب سطح المعدن ينتج بسبب عوامل كيميائية أو بسبب عوامل كيميائية تساعدها
عوامل ميكانيكية متوفرة في الوسط الذي يعمل فيه المعدن
تصنيف التآكل
يمكن تصنيف التاكل الى -:
من حيث درجة الحرارة
-1 تآكل نتيجة للحرارة المرتفعة.
-2 تآكل نتيجة للحرارة المنخفضة.
و من حيث البيئة المحيطة به
-1 تاكل جاف (corrosion dry )يحدث نتيجة لتفاعل كيميائي مباشر )بمعني أنه اليوجد انتقال
للشحنات(، ونواتج التآكل إما أن تكون نواتج متطايرة، ويكون السطح خالي )free film )أو مترسبة مما
يؤدي الى التراكم على السطح. ومن فوائد هذا النوع أنه يحمي السطح من المزيد من التآكل.
-2 تاكل رطب (corrosion wet )نتيجه النتقال الشحنات خالل السطح الفاصل بين معدنين مختلفين
بواسطه محلول إليكتروليتي بمعنى أنه يحدث تفاعل إلكتروكيميائي وتتولد منهما خلية كلفانية أي يشكل أحد
المعادن مهبطا ويشكل المعدن اآلخر مصعدا.
و من حيث اماكن التاكل الى
-1 تاكل متجانس ) uniform )يحدث عند السطح المتآكل كله .
-2 تاكل موضعي )localized )في هذه الحالة يتركز في مساحات محددة تتمثل في الجزء السفلي من
االنبوب.
ومن حيث ميكانيكية التآكل الى:
-1 تآكل كيميائي (Corrosion Chemical )و يحدث بسبب تفاعل المعدن مع الغازات الجافة و السوائل
العازلة دون ظهور تيار كهربائي .
2 - تآكل كهرو كيميائي ) Corrosion Electrochemical )و ينشأ نتيجة لظهور التيارالكهربائي نتيجة
للتفاعل بين المعدن و االلكترونات المحيطة به : مثل تاكل خزانات النفط بانواعها و أنابيب نقل النفط
وغيرها من السبائك في الجو الرطب و في الماء العذب و ماء البحر و األحماض والقلويات و المحاليل
الملحية و في االرض.



أنواع التآكل في المنشآت النفطية
-1التاكل المنتظم ) corrosion Uniform (:
المثال الشائع على هذا النوع هو التآكل الجوي (Corrosion Atmospheric (بوجود الرطوبة نتيجة
لتلوث الجو بالغازات الحامضية التي تسبب التآكل.
-2 التاكل النقري ) corrosion Pitting( :
وهو نوع من انواع التآكل الموضعي لذلك يصعب تقييمه بالطرق االعتيادية بسبب عدم تأثر المعدن بصورة
ملحوظة مما يجعله تآكال خطرامما يصعب حساب العمر المتبقي للمعدن فيحصل خالله النضوح حيث يتم
استخدام جهاز خاص لمعرفة عمق النقرة (gauge pit ) .
-3 التآكل الكلفاني )corrosion Galvanic):
يحصل لعدة أسباب وكما يلي-:
)أ( توصيل معدنين مختلفين بالجهد ومعرضين لمحلول موصل للكهربائية .
)ب( أستخدام معدن أومعدنين متشابهين في محلول مختلف التركيز(Corrosion Crevice).
)ج( تغيير درجة حرارة المحلول االلكتروليتي) Temp Differential ).



4 التآكل على حدود المجاميع البلورية (corrosion intergranular(
يتميز بانتشار الصدأ على حدود الحبيبات boundaries grain حيث يحصل تفاعل في ظروف معينة
بين المحلول المسبب للتاكل وبين حدود المجاميع البلورية بنشاط أكبر من تفاعله مع المجاميع البلورية
محدثا تآكال سريعا على حدود المجاميع فتحصل من جراءه تشققات والتي تؤدي الى تقليل قوة المعدن
وفشله.
5 -التآكل الجهدي ) corrosion Stress(
ان هذا النوع من التاكل يسبب تشققات سطحية على المعدن اما ان تكون على حدود المجاميع البلورية او
خالل البلورات نفسها تتوسع وتتعمق لوجود جهد في تلك المنطقة وعليه فأن التآكل هو من إجتماع عاملين
هما عامل التآكل وعامل الجهد ان لدرجة الحرارة والزمن المستغرق لحين حدوث الفشل يلعبان دورا في
العملية .
-6التآكل باالكسدة عند درجات الحرارة العالية
وتشمل االوكسجين وبخار الماء ذو الحرارة العالية والكبريت ومركباته .
4
-7 التآ كل باالحياء المجهرية ) microbiological Corrosion(
تقوم بعض انواع البكتيريا وبوجود االوكسجين بتحويل كبريتيد الهيدروجين الى كبريتات
وبعض االنواع تعكس العملية حيث تعمل البكتيريا على خلق خاليا تآكلية مختلفة التهوية
ويظهر التآكل بشكل حفر كبيرة .
-8 تآكل التعرية ) corrosion – Erosion)
تعتبر من الظواهر الشائعة في الصناعة النفطية والتي تعرف بانها عملية بلي ميكانيكي من جراء سرعة
الجريان التي تسبب في قشط الطبقة الواقية لسطح المعدن وكشف المعدن االصلي مرة اخرى للوسط المسبب
للتآكل يتخذ هذا التآكل شكل اخاديد وخطوط او ثقوب مدورة ويكون السطح عادة المعا غير مكسو بنواتج
التآكل .
-9 التقصف الهيدروجيني (Embrittlement Hydrogen)
يتصف هذا النوع من التآكل بنشوء تشققات متعددة , ان سبب التقصف الهيدروجيني هو وجود إجهادات
شديد ة في وسط التآكل يتضمن تحرير هيدروجين ذري ينفذ إلى داخل سطح المعدن مسبباًما يدعى بالتشقق
الهيدروجيني )Cracking Hydrogen). ان سرعة نمو وانتشار التشققات الهيدروجينية تتعجل عند تسليط
تيار مهبطي، ألن تسليط التيار المهبطي يؤدي إلى تحرير الهيدروجين.
أسباب التاكل في المنشآت النفطية
ان المسبب االساسي للتآكل هو تكون خاليا للتآكل) cells Corrosion )تنتج عن وجود فرق جهد
كهربائي بين المناطق المختلفة للسطح المعدني وان هذا الفرق بالجهد يمكن ان يحدث لعدة اسباب
-1 خواص المعدن :
من حيث حالته الفيزيائية ، وجهده الكهروكيميائي ، والحجم النسبي لذراته واوكسيده وكذلك المساحة
النسبية لسطحه.
-2 خواص الوسط المحيط المسبب للتآكل:
ويشمل التآثير االتي :
أ - الرطوبه :
يحدث التآكل لمعدن الحديد بشكل بطئ في التربة الجافة عند مرور االنبوب من خاللها ، ولكن يكون
اسرع عند مروره بمنطقة آخرى تحتوي على الرطوبة. وعند وجود هذه الرطوبة فإن جزيئات صغيرة من
الشوائب كالصخام والرماد المتطاير وبعض انواع االتربة تعمل كمركز للتآكل .
ب- الرقم الهيدروجيني
يعتبر تركيز ايون الهيدروجين في الوسط المسبب للتآكل عامل مهم في عملية التآكل ، فتآكل المعادن
النشطه بواسطة الحوامض القوية معروف لدى الجميع اال ان القيمة الحقيقية للرقم الهيدروجيني للمياه او
السوائل التي تكون في تماس مع الهياكل المعدنية او االنابيب او االجهزة ال تُاخذ بعين االعتبار بشكل
ملموس. ويتميز التآكل بسرعة ثابته عمليا يتراوح من 4 و5 الى 10 او 12 ، وان ً عند رقم هيدروجيني
القيمة الحقيقية تعتمد على تركيز االكسجين .
ج- االوكسجين والخاليا التركيزية
ان تأثير االوكسجين على سرعة تآكل الحديد في محاليل ذات ارقام هيدروجينية مختلفة تزداد بزيادة كمية
االوكسجين. وبما ان طبقة االوكسيد تعتبر ذات طبيعة سالبة مقارنة مع سطح المعدن فإن زيادة كمية
5
االوكسجين يمكن اعتبارها زيادة في مساحة القطب السالب ايضا فإن االستقطاب بسبب اختزال ايونات
الهيدروجين سيكون اقل عند وجود تراكيز عالية من االوكسجين. وبالتالي فأن االختالف في تركيز
االوكسجين يؤدي الى التآكل بتكوين هذا النوع من الخاليا التركيزية.
د-البكتريا المختزلة للكبريتات الموجوده بالتربة :
النوع المسبب لهذه المشكله من انواع البكتريا ينشط فقط في التربة الالهوائية المحتوية على الكبريتات
والمواد العضوية المشبعة بالماء ، فعند تعقيم التربة غير المحتوية على اوكسجين حر فإنها عادة ال
تسبب التآكل . ونجد ان التربة المحتوية على قليل من االحماض المنشطه للتآكل مع تصاعد الهيدروجين
، وكذلك تلك التي تحتوي على قليل من اال وكسجين لتفاعالت االختزال تعاني من تأثيرات خطيرة في
وجود هذه البكتريا .
ه- فرق تركيز االمالح
عند مرور خطوط انابيب النفط عبر اراضي مختلفة في طبيعتها ، نجد ان هنالك اجزاء تحتوي على نسبة
عالية من االمالح واجزاءاخرى تحتوي على نسبة منخفضة من االمالح ، وبالتالي تعمل كخلية تركيز يتولد
نتيجة لها تيار كهربائي يجعل مناطق من تلك االنابيب تعمل كمصعد واالخرى تعمل كمهبط ، ويتبع ذلك
تآكل المناطق المصعديه .
و-قابلية التوصيل الكهربائي لوسط التآكل
يعتمد تيار التآكل الكهربائي على قابلية توصيل الوسط او المحلول ، حيث يعتبر ذلك عامالً مهماً في عملية
تكون التربة الجافة ذات مقاومة كهربائية عالية ،
تآكل خطوط انابيب نقل النفط المدفونة في التربة. فمثالً
بينما التربة ذات الرطوبة النسبية تكون مقاومتها اقل بكث ير حيث ان التيارات الشاردة Currents Stray(
(تكون ذات ضرر اكبر على االنابيب في مثل هذه التربة اي التي لها قابلية عالية للتوصيل الكهربائي .
ز- . طبيعة االيونات الموجبة والسالبة في وسط التآكل
ان كلوريدات المعادن القلوية ومعادن االتربة القلوية هي بشكل خاص مضرة بمعادن وسبائك عديدة ، حيث
ان الكلوريد يحطم طبقة االوكسيد الواقية او الغير فعالة على سطح المعدن ، بينما من ناحية آخرى بعض
االيونات السالبة تكون ناتجا لى حمايته ، وهي بذلك تكون مثبطة ً غير ذائب بتفاعلها مع المعدن مما يؤدي ا
اما بالنسبة لطبيعة االيونات الموجبة فايضاً للتآكل .( Inhibiter Corrosion ( تؤثر على عملية التآكل ،
فمثالً وجود كميات من امالح النحاس او اي معدن ثمين آخر في ماء التربة يؤدي الى تآكل انبوب الحديد.
ولذلك يفسر هذا ظاهرة تآكل االنابيب الناقلة للنفط في امالح االلمنيوم بسرعة اكبر مما في امالح الصوديوم
ذات التركيز المشابه .
ح- وجود مثبطات التآكل او عدمه: ( Inhibiter Corrosion (
تكون هذه المثبطات عباره عن مركبات كيميائية عضوية وال عضوية تحد من عمليات التآكل وذلك بتأثيرها
على القطب الموجب ، وبالرغم من ذلك الينصح باستعمالها في ظروف معينة نسبة آلثارها الجانبية. ويمكن
اعتبار مثبط التآكل بانه يعمل بشكل معاكس لفعل العامل المساعد الكيميائي فمثال بعض انوع المثبطات
يعطي حماية لمعدن االنبوب )الحديد( وفي نفس الوقت يزيد من تآكل الخارصين والنحاس والنيكل وذلك
النها تكون ايونات موجبة معقدة مع هذه المعادن تؤدي بالتالي الى تكوين مركبات ذائبة مع هذه المعادن


بقلم الدكتور في قسم هندسة تقنيات الاجهزة الطبية م.د صباح معن بدن