بررسي عملكرد حفاظت كاتدي مرسوم در زير پوششهاي جداشده از فولاد خط لوله از طريق شبيهسازي به روش المان محدود و ارائه راهكار مناسب

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

خوردگي در زير پوشش‌هاي جداشده از فولاد خط لوله، مشكل رايج لوله‌هاي فولادي زيرزميني به خصوص در صنايع نفت و گاز است. طبق مطالعات صورت‌گرفته، حدود 85 درصد از خوردگي خارجي در فولادهاي خطوط لوله تحت حفاظت كاتدي، در زير پوشش‌هاي جداشده اتفاق مي‌افتد. سطح خارجي لوله‌ها در مجاورت خاك‌هاي مختلف قرار دارد كه همين امر مي‌تواند سبب بروز خوردگي در لوله و تخرب آن شود. در اين تحقيق حفاظت كاتدي فولاد خط لوله X52 مدفون در خاك در زير پوشش جداشده با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي و شبيه‌سازي عددي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين راستا، با استفاده از آزمون‌هاي پلاريزاسيون فولاد خط لوله به‌عنوان شرايط مرزي غيرخطي و بر اساس معادلات حاكم بر سيستم حفاظت كاتدي و داده‌هاي استخراج شده از آزمون‌هاي آزمايشگاهي، عملكرد سيستم حفاظت كاتدي مرسوم در حضور پوشش جداشده بررسي و تاثير پارامترهاي مهم مانند چگالي جريان حفاظتي، مقاومت الكتروليت و هندسه پوشش جداشده شبيه‌سازي و ارزيابي شد. همچنين، اعتبارسنجي نتايج شبيه‌سازي بر اساس نتايج مطالعات مختلف و به‌صورت عددي و آزمايشگاهي با استفاده از يك سل حفاظت كاتدي 20 سانتي‌متري صورت گرفت و تطابق داده‌هاي حاصل از شبيه‌سازي و داده‌هاي استخراج شده از آزمون‌هاي آزمايشگاهي تاييد گرديد. بر اساس نتايج به‌دست آمده، علي رغم افزايش چگالي جريان اعمالي، كاهش مقاومت ويژه الكتروليت و تغيير هندسه ارتفاع جدايش، حفاظت مناسب در ناحيه جدايش صورت نگرفت كه علت آن را مي‌توان ايجاد گراديان پتانسيل و سد شدن جريان حفاظت كاتدي مرسوم دانست. بر اين اساس، پس از بررسي سيستم پالسي در شرايط مشابه به‌عنوان راهكاري جهت حفاظت كامل در ناحيه جداشده و مشاهده تاثير فركانس بر شرايط سيستم حفاظت كاتدي، مشاهده شد كه سيستم پالسي عملكرد به‌مراتب بهتري داشته و در فركانس kHz 9 از بين مقادير مورد مطالعه، حفاظت كامل در ناحيه جدايش انجام شد و گراديان پتانسيلي مشاهده نشد. همچنين‌، توزيع يكنواخت‌تر ميزان pH و مقاومت الكتروليت در ناحيه جدايش با سيستم پالسي حاصل شد. علت اين پديده را مي‌توان به از بين بردن گراديان پتانسيل ناشي از كاهش پلاريزاسيون غلظتي در دهانه ناحيه جدايش و اثر فركانس بر امپدانس سيستم حفاظت كاتدي نسبت داد. علاوه بر موارد ذكرشده، حفاظت كاتدي پالسي به‌دليل عدم اعمال جريان در نيمي از زمان كل اعمال حفاظت با سيكل كاري 50 درصد، مصرف انرژي به‌مراتب كمتري نسبت به روش مرسوم داشته در حالي كه حفاظت كامل در ناحيه جدايش را به‌همراه دارد.

220771

خوردگي و حفاظت از مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان