بررسی و کاربرد انواع ممانعت کننده های شیمیایی جهت کاهش و کنترل خوردگی در صنایع نفت

تعداد صفحات : ۱۰۷ فرمت : word

۱- مقدمه و تاریخچه :

یکی ازمباحث بسیارمهم علمی ، فنی و اقتصادی که کمترازیکصدسال است توجه عده ای از دانشمندان و محققان را به خود جلب نموده و مطالعات بسیار زیادی برروی آن انجام گرفته و می‍گیرد موضوع خوردگی (corrosion) بویژه خوردگی فلزات می باشد . تکنولوژی جدید با کاربرد مواد و مصالح صنعتی گوناگون از جمله فلزات و آلیاژها ، پلاستیکها ، سرامیکها ، مواد مرکب و متراکم ، چوب و غیره همراه بوده بویژه مستلزم بررسی و تولید آلیاژها و دیگر موادی است که در برابر خوردگی مقاومت لازم و قابل پیش بینی را داشته باشند ، همچنین احتیاج به تدوین مقررات و روشهایی دارد که با اعمال و اجرا آنها بتواند میزانها و سرعتهای خوردگی را بطور قابل ملاحظه ای کاهش داد .

وقوع طبیعی واکنشهای مربوط به پدیده خوردگی را میتوان به زمانهای خیلی دور استناد نمود . ولی برخوردهای علمی و اصولی با این پدیده به مطالعات و تحقیقات بسیار ارزشمند دانشمند معروف ایتالیایی بنام میشل فاراده (M.Faraday) نسبت داده می شود. (۱۸۴۰ – ۱۸۳۰)

اوهمچنین گزارش کرد که روئین شدن آهن ناشی از تشکیل فیلم برروی آن است و برای اولین بار اعلام می دارد که انحلال فلزات ماهیت الکترو شیمیایی دارند .

در سال ۱۸۴۷ ریچارد آدی (R.Adie) نشان داد که خوردگی ناشی از اثر اکسیژن برروی آهن و در معرض سیالی در حال حرکت سبب ایجاد جریان الکتریکی می‍گردد .

بر پایه این اطلاعات و دانشها ، پروفسور ویتنی (MR.Whitney) در سال ۱۹۰۳ نتایج مطالعات خود را به صورت مقاله ای کلاسیک و تحت عنوان ((ماهیت الکترو شیمیایی خوردگی)) چاپ و منتشر ساخت که اصول علمی پدیده خوردگی را تشکیل می دهد .

این دانشمند نتیجه می گیرد که خوردگی آهن یک واکنش کاملا الکتروشیمیایی بوده و اینکه میزان و سرعت خوردگی تابعی از نیروی محرکه الکتریکی و مقاومت مواد می باشد .

در سال ۱۹۰۶ در انجمن آمریکایی برای آزمایش مواد (ASTM) [1] کمیته ای جهت هماهنگی و اجرای آزمایشهای مخصوص خوردگی تشکیل گردید که همزمان با شروع این اقدامات سازمانهای دیگری نیز فعالیتهای خود در زمینه بررسی مسائل خوردگی و چگونگی تدوین راههای جلوگیری یا کنترل آن را آغاز نمودند .

دانشمندان و مهندسین خیلی از کشورها در توسعه و گسترش سریع علمی خوردگی و ارائه روشهایی برای کنترل آن شریک و سهیم بوده اند که از این میان خدمات ارزنده و شایان توجه دانشمندان و متخصصین خوردگی شوروی را می توان نام برد . از جمله پروفسور توماشف (Nikon D. Tomashov) و پروفسور چرنووا (Galina P . Chernova) که از پیشقدمان و پایه گذاران تحقیقات خوردگی در این کشور می باشند . توماشف که ریاست آزمایشگاه خوردگی فلزات در انسیتوی شیمی فیزیک مسکو را عهده دار بود ، مطالعات بسیار ارزشمندی درباره روئین سازی فلزات ، رفتارهای الکتروشیمیایی و خوردگی فولادهای ضد‍‍‍‍زنگ و فولادهای حاوی مس ، تیتانیم و آلیاژهای آن ، روشهای جدید افزایش مقاومت در برابر خوردگی توسط اضافه کردن عناصر بسیار نجیب و … انجام داده است .

بطور کلی خوردگی و مهندسی خوردگی بحثی است که مراحل تکمیلی ، گسترش و تدوین روشهای اجرایی آن طی نیم قرن اخیر صورت گرفته ، بطوریکه هنوز عده ای از بانیان آن در قید حیاتند . دکتر اوانز ، پروفسور پوربه ، پروفسور واگنر ، دکتر هدر ، دکتر شراید و پروفسور فونتانا جزء آن عده محسوب می شوند .

۲- خوردگی و اهمیت آن در جامعه :

خوردگی از کلمه لاتین (corrodere) به معنی سایش گرفته شده است . فرایندهای خوردگی در مورد فلزات و مواد غیر فلزی نظیر پلاستیک ، بتن و سرامیک نیز دیده شده است . طبق تعریف خوردگی نشان دهنده یک فرایند است . این فرایند طبق یک واکنش فیزیکی شیمیایی بین یک ماده و محیط اطراف آن انجام می گیرد و به تغییر خواص آن ماده منجر می گردد که نتیجه آن اثر خوردگی است . خوردگی معمولا زیان آور است ولی گاهی نیز میتواند مفید باشد . از خوردگی زیان آور می توان به حمله خوردگی روی مواد ساخته شده ، آلودگی محیط ، محصولات خوردگی و آسیب دیدن عملکرد یک سیستم نظیر ماشین بخار اشاره نمود . در این نوع خوردگی ، جسم و محیط هر دو نقش دارند . در مورد خوردگی مفید می توان از تجزیه قطعات فلزی کوچک مانند قوطیهای خالی ، اتومبیلهای رها شده و نیز استفاده از فرایندهای خوردگی مانند واکنش بین فولاد و اسید فسفریک و ایجاد سطح فسفاتی مناسب برای رنگ زدن نام برد .بطور کلی در هر حال ، خوردگی یک فرایند زیان آور است و سبب تخریب زیاد و مشکلاتی در حاصله می گردد .

کوششهای زیادی جهت ارزیابی هزینه خوردگی برای جامعه به عمل آمده که شامل هزینه اقدامات انجام شده جهت پیشگیری از خوردگی ، جایگزین کردن قطعات صدمه دیده از خوردگی و یا آثار ناشی از خوردگی نظیر توقف تولید یا حادثه منجر به خسارت به مالک تاسیسات است . ارزیابیها نشان می دهد که هزینه خوردگی کل در سال در کشورهای صنعتی مبلغی حدود ۴% درآمد ناخالص ملی است . قسمتی از آن اجتناب ناپذیر است زیرا از نظراقتصادی امکان پیش بینی های لازم جهت حذف کامل خسارت خوردگی وجود ندارد .

بهر حال مسلم است که می‍توان به بهره گیری از دانش امروزی این خسارت را به میزان قابل ملاحظه ای تقلیل داد .

با در نظر گرفتن اهمیت خوردگی در جامعه ، بسیار مهم است که هر مهندس در دوران تحصیل از آثار و دلائل خوردگی آگاه باشد و اطلاعات او به گونه ای حفظ شود که به سادگی قابل بهره برداری و استفاده باشد .

۳- تعریف خوردگی :

با توجه به دیدگاهها و تخصصهای مختلف دانشمندان و محققانی که در این زمینه به مطالعاتی اصولی پرداخته و نظریه های خود را ارائه نموده اند . به منظور بیان مفهوم خوردگی تعاریفی چندوبا مشابهت هایی کم و بیش اظهار داشته اند که ذیلا چند نمونه آنها ازنظر می گذرد .

• واکنش بین فلزات و محیط اطراف آن .
• فساد یا انهدام مواد در واکنشهای شیمیای یا الکتروشیمیایی با محیط اطراف.
• فساد فلزات در اثر ترکیب با اکسیژن و یا سایر مواد شیمیایی .
• تخریب یا فساد حاصل در مواد به هر علتی بجز عوامل مکانیکی .
• خلاف جهت متالوژی استخراجی .
• واکنشهای الکتروشیمیایی فلزات با محیط اطراف خود .
• حملات تخریبی برروی فلزات ناشی از واکنشهای شیمیایی یا الکتروشیمیایی آنها با محیط اطرافشان .
• تخریب یا اتلاف اجسام جامد در اثر واکنشهای شیمیایی یا الکتروشیمیایی که از سطح آن شروع می شود .

بطور کلی ، خوردگی را تخریب یا فاسد شدن یک ماده در اثر واکنش با محیطی که در آن قرار دارد تعریف می کنند . بعضی ها اصرار دارند که این تعریف محدود به فلزات باشد ، ولی غالبا مهندس خوردگی بایستی برای حل یک مسئله هم فلزات و هم غیر فلزات را در نظر بگیرد . مثلا تخریب رنگ و لاستیک به وسیله نور خورشید یا مواد شیمیایی ، خورده شدن جداره کوره فولاد سازی و خورده شدن یک فلز جامد به وسیله مذاب یک فلز دیگر تواما خوردگی نامیده می شوند .

با در نظر گرفتن این نکته که در برخی از انواع خوردگی پروسسهای شیمیایی یا الکتروشیمیایی دخالت چندان آشکاری نداشته و نیز علاوه بر فلزات سایر مواد و مصالح صنعتی (از جمله پلاستیک ، چوب ، سرامیک ، شیشه و غیره) نیز ممکن است در معرض انهدام قرار گیرند و سرانجام یادآوری این نکته که در برخی از حالات هیچ گونه تغییر و افت وزن و یا تغییرات ظاهری مشاهده نگشته و خطرات و صدمات حاصله به علت ایجاد دگرگونیهایی در خواص و مشخصات مواد می باشد ، از این رو لازم است تعریف جامع تری که در برگیرنده کلیه نکات مذکورمیباشد عنوان گردد ، یعنی :

(( خوردگی عبارتست از انهدام و فساد با تغییر و دگرگونی در خواص و مشخصات مواد ( عموما فلزات ) به علت واکنش آنها با محیط اطراف )).

خاطر نشان می سازد که انهدامهای ناشی از عوامل صرفا فیزیکی یا مکانیکی ،خوردگی نامیده نمی شود و در این موضوع مورد بحث و مطالعه نمی باشند . این انهدامها عبارتند از : سائیدگی (Erosion) ، فرسودگی (wearing) ، خستگی (Fatigue) وخراشیدگی (Fretting) و غیره .

لکن در بعضی حالات ممکن است پروسسهای خوردگی همراه و همزمان با این قبیل تخریبها باشند که در این صورت با عناوینی نظیر خوردگی ،سائیدگی ، خوردگی خستگی ، خوردگی خراشیدگی ، خوردگی تنشی (Stress corrosion) و غیره تشریح می شوند .

فهرست
عنوان صفحه
فصل اول : مقدمه و تاریخچه ۲
تعریف خوردگی ۵
فصل دوم :واحدهای اندازه گیری خوردگی ۳۵
فصل سوم : انواع فرم های خوردگی ۳۹
راه های جلوگیری از خوردگی حفره ای ۴۸
ممانعت کننده ها ۸۷
تاثیر ممانعت کننده های خوردگی بر رفتار خوردگی آلیاژهای صنایع نفت ۹۰
بررسی مواد کند کننده خوردگی محلول در آب بر روی فولاد کربنی در شرکت ملی نفت ۹۱
مطالعه عملکرد ممانعت کننده های خوردگی روی برخی از اجزای سیستم های نفتی ۹۲
نتیجه گیری و پیشنهادات ۹۹
منابع ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….۱۰۱