انت الان في قسم هندسة تقنيات الاجهزة الطبية

الجزء الثاني التآكل في المنشأت النفطية تاريخ الخبر: 20/04/2024 | المشاهدات: 164

مشاركة الخبر :

المواد المسببة للتاكل في الصناعات النفطية
ان تآكل المعدات واالجهزة النفطية سببه وجود شوائب ومواد مسببة للتاكل قد تكون موجودة في النفط
الخام أو مضافة إليه تبعا لمتطلبات العملية االنتاجية.
المواد الموجودة في النفط الخام
-1ايون الكلوريد
ان قابلية ذوبان معظم الكلوريدات كبيرة مما يساهم في زيادة شدة تأثير آيون الكلوريد كما أن نواتج عملية
التآكل تذوب في المحلول وال تبقى ملتصقة على سطح المعدن متسببة في كشف المعدن مرة أخرى للتآكل
فيصبح من الصعوبة التخلص من هذا االيون غير المرغوب فيه .
-2 ايون الكبريتيد
يعتبر هذا االيون المسبب الرئيسي واالكثر فعالية في حصول التآكل في الصناعة النفطية حيث تقاس شدة
التآكل الي نفط بمقدار ما يحرره من غاز كبريتيد الهيدروجين عند التسخين وعندما تزداد نسبته فيها يطلق
عليها تسمية النفوط الحامضية. يظهر هذا االيون في السوائل والغازات النفطية بشكل كبريتيد الهيدروجين
والذي يوجد في النفط الخام بشكل طبيعي أو من جراء تحلل المركبات الكبريتية خالل عمليات التكرير
والتكسير الحراري والعمليات التشغيلية االخرى المتضمنة للضغط والحرارة العالية.
ان التآكل بآيون الكبريتيد يحصل بإحدى طريقتين هما-:
)أ( التآكل في درجات الحرارة الواطئة )تحت درجة حرارة التكثف أي أقل من F200): يذوب االيون
في قطرات الماء المتكثفة على سطح المعدن مكونا" حامض الكبريتيك مسببا" تلفا" كبيرا" في المعدات
النفطية أكثر مما يتوقع منه.
)ب( التآكل في درجات الحرارة العالية: يحصل التآكل عادة في درجات حرارة )450 - 900F )في
حين تنخفض شدة التآكل في درجات الحرارة االعلى من ) 900 F )حيث تصبح ضيئلة بسبب تكون طبقة
الفحم ) Coke(والتي تمنع وصول غاز كبريتيد الهيدروجين الى المعدن.
3 - -آيون الهيدروجين:
يعتبر هذا االيون من أسوأ المواد المسببة للتاكل حيث يعتبر التآكل بأيوني الكلوريد والكبريتيد أساسا تآكال
بأيون الهيدروجين.
-4 درجات الحرارة-:
أ- التاكل في درجات الحرارة الواطئة : )أقل من F450 )يحصل من جراء تكون حوامض مخففة تساعد
على تكوين ذرات هيدروجين لها قابلية النفاذ في المعادن خصوصا" عند وجود الفجوات المتكونة من جراء
التصنيع الردئ للمعدن حيث تتحد هذه الذرات مكونة جزئيات الهيدروجين الكبيرة الحجم فال تتمكن بعدها
من االستمرار بالنفاذ مما يزداد ضغطها االمر الذي يؤدي الى إنفصال جزء من المعدن وإنتفاخه ويظهر
واضحا" على السطح حيث يطلق عليها تسمية بثور الهيدروجين (blisters Hydrogen(
2
ب( التآكل في درجات الحرارة العالية: )أعلى من F450 ) في درجات الحرارة العالية ينفذ الهيدروجين
الذري الى داخل المعدن ويستقر في الفجوات الموجودة في المعدن نتيجة الصنع الردئ فتتحد مع بعضها
مولدة جزئيات هيدروجين والتي بدورها تتفاعل مع الكربون الداخل في صنع المعدن أو السبيكة مولدة غاز
الميثان (4CH (مما ينتج عنه قلة في تركيز الكاربون (Decarburization (فيصبح المعدن هشا وضعيفا
لزيادة مرونته وسرعة تمدده أو ما يسمى بظاهرة الزحف (Creep (فيفقد المعدن خواصه الميكانيكية
فتحصل الفطور في المعدن .
-5االوكسجين: -
)أ( االوكسجين في درجات الحرارة الواطئة:
يعتبر االوكسجين عامال مهما في التآكل عند درجات الحرارة الواطئة بوجود المحاليل حيث يزيل
االستقطاب بأ تحاده مع الهيدروجين المتولد على القطب السالب فيمنع تجمعه وبالتالي يبقيه بحالة نشطة
موصلة لاليونات الموجبة مما ينتج عنه إرتفاع في معدل التآكل على القطب الموجب أما في المناطق الفقيرة
باالوكسجين كالمناطق الضيقة فيتوقف التآكل حتى لو كان المحلول شديد التآكل كماء البحر.
)ب( االوكسجين في درجات الحرارة العالية :
جميع المعادن معرضة للتأكسد في درجات الحرارة العالية فبعضها يقاوم التأكسد بتكوينه طبقة واقية من
االوكسيد. ولكن نتيجة لحدوث اجهادات داخلية لطبقة االوكسيد بسبب ذوبان جزء منها تنتج عنها تشققات
وتكسرات مجهرية تؤدي الى استمراردخول االوكسجين الى المنطقة القريبة من المعدن ويستمر التاكسد
لتكوين طبقة اخرى ولذا التعتبر طبقة االوكسيد حامية للمعدن .
-5البكتريــا
وهي أحياء بايولوجية تعيش في التربة الطينية وبعض مصبات االنهار ، كذلك في الماء المالح الموجود في
النفط الخام (Brine (عند تواجده بكميات كبيرة. تقوم هذه البكتريا بإختزال الكبريتات الموجودة في النفط
الخـام الـى الكبريــتيدات (Sulfides to Sulfates (مولدة غاز كبريتيد الهيدروجين الذي يهاجم المعدن
مكونا كبري تيدات معدنية .
-6الحوامض العضوية:
تمتاز هذه الحوامض بكونها غير مسببة للتاكل في درجات الحرارة الواطئة ولكنها تصبح شديدة التآكل
قرب درجات غليانها. باالمكان إجمال الحوامض العضوية الموجودة في النفط الخام باالتي:
)أ( حامض النفثينك:
)ب( حامض البروبيونيك.
)ج( حامض البالمتيك.
)د( حامض الستريك.
)هـ( حامض االوليك.
3
-7 النتروجين:
تعتبر مركبات النتروجين الموجودة في النفط الخام غير مسببة للتآكل ولكن عندما يحصل فيها تكسير
حـراري مسببة تآكال شديدا في هذه الوحدات عند درجات الحرارة االقل من درجة حرارة التكثف أن
وجود النتروجين في الهواء المستعمل لالحتراق في االفران سيولد غازات أكاسيد النتروجين والتي تذوب
في الماء عند درجات الحرارة الواطئة فتصبح شديدة التآكل.
المواد المضافة الى النفط الغراض صناعية
-1 حامض الفسفوريك
ينتج هذا الحامض خالل عملية البلمرة بوجود عامل مساعد يحتوي على خامس أوكسيد الفسفور فتتحلل
الفوسفات العضوية الى حامض الفسفوريك مسببا تآكل االجهزة والمعدات.
-2 ايون الهيدروكسيد
تستعمل مادة الصودا الكاوية على نطاق واسع في عمليات التصفية لمعادلة التأثير الحامضي لمكونات النفط
كما أنه يدخل أيضا في صناعة الشحوم. تعتبر المادة غير مسببة للتآكل في درجات الحرارة االعتيادية
بحيث يمكن خزنها في أوعية حديدية (S.C (ولكنها تسبب ظاهــرة التشقق الجهدي من جـراء الهشاشـة
القاعديـة (embrittlement Caustic (خصوصا عندما تصبح درجة الحرارة أعلى مـن )F200).
-3حامض الكبريتيك وفلوريد الهيدروجين
يستخدم حامض الكبريتيك بتركيز )-85 %90 وزنا( كعامل مساعد في وحدات األلكلة Alkylation(
(unitمع وجود منظومة لتنظيف المنتوج من شوائب الحامض. أن حاالت التآكل تعتمد على تركيز
الحامض وكما يلي:
)أ( الحامض بتركيز مخفف: )أقل من %85 وزنا"( يكون التآكل على شكل تنقر أو تآكل منتظم يحصل
تحت مستوى السائل في قواعد االبراج واالوعية وعلى الصواني وفي االنابيب .
)ب( الحامض بتركيز مركز: )أعلى من %85 وزنا"( ال توجد مشكلة تآكل عندما تكون درجات الحرارة
واطئة وسرعة الجريان بطيئة .
-4الزئبق :
يستخدم في بعض االالت الدقيقة والمقاييس فلو حصل ودخل الى المعدات النفطية خطأ فأنه يسبب ظاهرة
التآكل الجهدي لسبائك المونيل وسبائك النحاس كما أنه يسبب تآكل شديد
لاللمنيوم.
-5االمونيا:
يستخدم للتبريد ومعادلة الحوامض ويؤثر تأثيرا" شديدا" على سبائك النحاس عندما تكون درجة حموضته
(8=pH(مسببا" تآكال" شديدا" .
-6الكلورين :
يستخدم في أبراج التبريد وفي عمليات خاصة حيث يعتبر غير مسبب للتاكل في حالة غياب الماء ولكن
بوجوده يصبح شديد التآكل .

4
االضرار التي يسببها التآكل
-1 تغير األبعاد وفقدان الخواص الميكانيكية:
إن التآكل يؤدي إلى فقدان وزن المعدن بسبب انحالله وبالتالي إلى تغير أبعاده، لذلك نرى المهندسين يعطون
سماحات للتآكل ) Allowance Corrosion)عند التصميم، حيث تكون هذه القيم عالية عندما تكون
معدالت التآكل كبيره. إن فقدان الوزن وتغير ابعاد المعدن تؤثر على الخواص الميكانيكية له، حيث تزيد
من قابليته للتشوه بنوعيه اللدن ) Deformation Plastic )والمرن ) Deformation Elastic )مقاومة
المعدن لالجهاد ) Strength Fatigue )وحدوث التشققات ) Cracks )وبالتالي الهشاشة أو الكسر
(Fast Fractur) السريع
-2 تشوه المظهر:
إن حصول التآكل للمعدن يشوه مظهره أي يكون مظهره سيئا،ً بينما تظهر المواد المقاومة للتآكل بمظهر
حسن. لذلك فمن المفضل استخداممعادن مقاومة للتآكل بالظروف الجوية )األلمنيوممثالً( عوضاً عن الفوالذ
الكربوني .
-3 تلوث المنتجات:
إن النواتج التي يسببها التآكل تؤدي إلى تغير الطبيعة الكيميائية للوسط المحيط )تلوثه(، حيث أنها عمليه
غير مرغوب فيها ألن المنتج يجب أن يكون نقي )خالي من الشوائب( وذات مواصفات قياسية باإلضافة
إلى خلوه من التلوث.
-4 فقدان السالمة:
قد يكون التآكل هو السبب الرئيسي لحدوث كوارث إذا لم يتم التعامل معه بشكل فعال وسريع، فقد يكون
التعامل مع مواد سامة أو أحماض مركزه، مواد قابلة لالشتعال، مواد مشعة أو مواد كيميائية سامة وتحت
درجات حرارية أو ضغوط عالية. عندها يجب التركيز على استخدام مواد مقاوم ة للتأكل بشكل كبير تحت
هذه الظروف.
-5 األضرار االقتصادية بسبب اإلجراءات الوقائية :
إن حدوث التآكل لبعض قطع المكائن الحديدية يؤدي إلى توقف المعمل عن العمل بشكل مفاجئ وغير
مبرمج، وهذا بدوره يقود إلى زيادة الكلف االقتصادية المصروفة على اإلنتاج وبالتالي زيادة سعر بيع
المنتج بشكل غير متوقعة.
طرق حماية المنشآت النفطية من التآكل
1 - اختيار التصميم المناسب من حيث : البساطة فى التصميم , تجنب تكوين الخاليا الكلفانية وتجنب
الرطوبة .
-2 تعديل نوعية المعدن إزالة العناصر المضادة المسببة للتآكل, إضافة العناصر المحسنة للمعادن ومقاومة
للتآكل .
-3 استخدام اإلضافات الكيميائية حيث تعتبر هذه المكونات الكيماوية بأنها خط الدفاع األول ضدالتآكل
في الصناعة البترولية من الداخل أثناء المعالجة للزيت والغاز وهي مركبات كيميائية تضاف بكميات قليلة
إلى المكان المتآكل فتؤدي إلى توقف التآكل أو إلى إبطاء سرعته، وهي نوعان أما معدنية أو عضوية وهذه
األخيرةهي األكثر استعماال .
-4 المعالجة الكيميائية وهي عبارة عن تعديل وتغيير وسط التآكل وازالة االمالح عن طريق اعمال التاين
وازالة االحماض باضافة الجير والمواد القلوية .
-5 الطالء أو التغليف: وهي مواد عازله كهربائياً مهمتها منع التماس المباشر بين سطح المعدن والبيئة
المحيطة به. إن المهمة األساسية للطالء أو التغليف هو الحفاظ على سطح المعدن من الرطوبة أو البلل. أما
5
خواصه فيجب أن يغطي المعدن بالكامل وال توجد مناطق غير مطليه أو مغلفه، مقاوم لدرجات الحرارة،
للقشط والحك ولنفاذ الرطوبة من خالله .
6 -الكلفنة ( Galvanization( حيث يطلى سطح المعدن بمعدن آخر ليتأكسد عوضاً عن المعدن الرئيسي،
حيث يتم طالء السبائك الفوالذية بالزنك فيتم تآكل الزنك بدالً من السبائك.
7 -الحماية الكاثودية : تتم من خالل ربط المعدن بمصدر خارجي يجهز الشحنة السالبة بصورة مستمرة،
وهو ما يتم تطبيقه على خ ّزانات الوقود وخطوط األنابيب تحت الارض

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