خوردگی لولههای فولادی یکی از مشکلات رایج در صنایع مختلف است که باعث کاهش عمر و افزایش هزینهها میشود. این پدیده در شرایط گوناگون رخ میدهد و شناخت انواع آن برای پیشگیری ضروری است. در این مطلب با مهمترین انواع خوردگی لولههای فولادی آشنا میشویم.
خوردگی لوله فولادی
لوله های فولادی یکی از پرکاربردترین تجهیزات در صنایع مختلف هستند. این لوله ها در انتقال گاز، نفت، آب، و مواد شیمیایی کاربرد دارند. لوله های فولادی به دلیل مقاومت و استحکام بالای خود، انتخاب مناسبی برای این کاربردها هستند. با این حال، لوله های فولادی نیز مانند سایر فلزات، در معرض خوردگی قرار دارند. خوردگی لوله فولادی یک فرآیند شیمیایی است که در آن فلز لوله با محیط اطراف خود واکنش داده و تجزیه می شود. این فرآیند می تواند باعث کاهش ضخامت لوله، نشت و در نهایت خرابی لوله شود. خوردگی لوله فولادی یک مشکل جدی است که می تواند باعث خسارت مالی و زیست محیطی قابل توجهی شود. با توجه به اهمیت این موضوع، در ادامه این مقاله به بررسی اهمیت خوردگی لوله فولادی و عواقب آن می پردازیم.
انواع خوردگی لوله فولادی بر اساس شکل خوردگی
خوردگی در لولههای فولادی میتواند به شکلهای مختلفی ظاهر شود که هرکدام علت، ویژگی و اثرات خاص خود را دارند. آشنایی با این انواع خوردگی به انتخاب مواد مناسب، طراحی درست سیستمها و اتخاذ روشهای کنترل مؤثر کمک میکند. در ادامه، مهمترین انواع خوردگی در لولههای فولادی را بر اساس شکل ظاهری بررسی میکنیم.
۱. خوردگی حفرهای (Pitting Corrosion)
نوعی خوردگی موضعی است که بهصورت حفرههای کوچک اما عمیق روی سطح فلز ایجاد میشود. این نوع خوردگی معمولاً در اثر شکسته شدن لایه محافظ سطحی یا وجود یونهای کلرید در محیط به وجود میآید و میتواند منجر به سوراخ شدن لوله شود.
۲. خوردگی شیاری (Crevice Corrosion)
در نواحی بسته یا دارای شکاف مانند زیر واشرها و محل اتصالات رخ میدهد، جایی که اکسیژن بهخوبی جریان ندارد. کاهش اکسیژن در این نقاط باعث ایجاد محیط اسیدی و در نتیجه تشدید خوردگی میشود.
۳. خوردگی میکروبی (Microbiologically Influenced Corrosion)
این نوع خوردگی توسط میکروارگانیسمها، بهویژه باکتریهای احیاکننده سولفات (SRB)، ایجاد میشود. فعالیت این باکتریها باعث تولید ترکیبات خورنده مانند سولفید هیدروژن و تسریع تخریب فلز میگردد.
۴. خوردگی گالوانیک (Galvanic Corrosion)
وقتی دو فلز متفاوت در تماس الکتریکی و در حضور یک الکترولیت قرار گیرند، فلز فعالتر دچار خوردگی میشود. برای جلوگیری از این نوع خوردگی، باید انتخاب مواد بهدرستی انجام شود یا از عایق بین فلزات استفاده گردد.
۵. خوردگی یکنواخت (Uniform Corrosion)
شایعترین نوع خوردگی است که سطح فلز بهصورت یکنواخت و در تمام نقاط درگیر واکنش شیمیایی میشود. هرچند این نوع خوردگی بهآرامی پیش میرود، اما به مرور ضخامت لوله را کاهش میدهد.
۶. خوردگی بیندانهای (Intergranular Corrosion)
در مرز دانههای فلز رخ میدهد و معمولاً ناشی از رسوب کاربیدها یا ناخالصیها در اثر عملیات حرارتی نادرست است. این نوع خوردگی ممکن است در ظاهر سطحی نباشد اما بهشدت ساختار فلز را تضعیف میکند.
۷. خوردگی تنشی (Stress Corrosion Cracking)
ترکیب تنشهای مکانیکی و محیط خورنده باعث ایجاد ترکهای ریز در فلز میشود. این ترکها به مرور رشد کرده و ممکن است بدون هشدار منجر به شکست ناگهانی لوله شوند.
۸. خوردگی سایش (Erosive Corrosion)
در اثر ترکیب خوردگی شیمیایی و فرسایش مکانیکی ناشی از عبور سیالات با سرعت بالا یا ذرات جامد رخ میدهد. این پدیده معمولاً در زانوها، شیرآلات و نقاط تغییر مسیر جریان شدیدتر است.
انواع خوردگی لوله فولادی بر اساس مکان خوردگی
خوردگی در لولههای فولادی را میتوان بر اساس محل وقوع آن به دو دستهی اصلی خوردگی داخلی و خوردگی خارجی تقسیم کرد. شناخت تفاوت این دو نوع خوردگی برای انتخاب پوشش، مواد بازدارنده و روشهای نگهداری مناسب اهمیت زیادی دارد. در ادامه هر کدام از این موارد را بررسی میکنیم.
۱. خوردگی داخلی (Internal Corrosion)
این نوع خوردگی در داخل لوله و در تماس مستقیم با سیالات عبوری مانند آب، نفت، گاز یا مواد شیمیایی رخ میدهد. عواملی مانند وجود اکسیژن، دیاکسید کربن، سولفید هیدروژن، اسیدها و مواد جامد معلق باعث تشدید آن میشوند. برای پیشگیری از خوردگی داخلی معمولاً از بازدارندههای شیمیایی، پوششهای درونی و کنترل ترکیب سیال استفاده میشود.
۲. خوردگی خارجی (External Corrosion)
خوردگی خارجی در سطح بیرونی لوله اتفاق میافتد و بیشتر تحت تأثیر رطوبت، خاک، اکسیژن و شرایط محیطی است. این نوع خوردگی بهویژه در لولههای مدفون یا در فضای باز شایع است. استفاده از پوششهای ضدخوردگی، رنگهای محافظ و سامانههای حفاظت کاتدی از روشهای مؤثر برای کنترل خوردگی خارجی به شمار میروند.
راهکارهای جلوگیری از خوردگی لوله فولادی
برای اینکه بتوانیم از خوردگی جلوگیری کنیم باید موارد زیر رعایت شوند:
انتخاب فلز مناسب
انتخاب فلز مناسب اولین قدم برای جلوگیری از خوردگی است. برخی از فلزات، مانند فولاد ضدزنگ، در برابر خوردگی مقاوم تر از سایر فلزات هستند. فلزات مختلف مقاومت متفاوتی در برابر خوردگی دارند. این مقاومت به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:
- ترکیب شیمیایی فلز
- ساختار بلوری فلز
- سطح فلز
برای انتخاب فلز مناسب برای محیط مورد نظر، باید عوامل مختلفی را در نظر گرفت، از جمله:
- نوع محیط
- ترکیب شیمیایی محیط
- دمای محیط
- میزان تنش های مکانیکی
به عنوان مثال، برای استفاده در محیط های خورنده، مانند محیط های دریایی یا صنعتی، باید از فلزاتی استفاده شود که مقاومت بالایی در برابر خوردگی داشته باشند. فولاد ضدزنگ، فولاد گالوانیزه و آلومینیوم از جمله فلزاتی هستند که در برابر خوردگی مقاوم هستند. جهت آشنایی با انواع لوله های فولادی ضد زنگ و بررسی ویژگیها و کاربرد آنها کلیک کنید.
استفاده از پوشش مناسب
پوشش های مختلف می توانند از فلزات در برابر خوردگی محافظت کنند. این پوشش ها می توانند از جنس مواد مختلف، مانند رنگ، رزین، یا فلز، باشند. پوشش های مناسب می توانند از تماس مستقیم فلز با محیط خورنده جلوگیری کنند و از خوردگی فلز محافظت کنند. انواع مختلفی از پوششهای محافظ وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. برخی از انواع رایج پوششهای محافظ عبارتند از:
- رنگ: رنگ یکی از رایج ترین پوشش های محافظ است. رنگ های مخصوص خوردگی می توانند از فلزات در برابر خوردگی ناشی از عوامل مختلف، مانند آب، هوا، و مواد شیمیایی، محافظت کنند.
- رزین: رزین ها نیز می توانند به عنوان پوشش های محافظ استفاده شوند. رزین ها معمولاً مقاومت بیشتری نسبت به رنگ در برابر خوردگی دارند.
- فلز: پوشش فلزی نیز می تواند از فلزات در برابر خوردگی محافظت کند. پوشش فلزی می تواند از فلز اصلی در برابر خوردگی ناشی از تماس مستقیم با محیط خورنده محافظت کند.
- کاتد محافظ: کاتد محافظ یک روش غیرمستقیم برای محافظت از فلزات در برابر خوردگی است. در این روش، یک فلز با پتانسیل الکتریکی کمتر از فلز اصلی به عنوان کاتد به فلز اصلی متصل می شود. این اتصال باعث می شود که خوردگی بر روی فلز کاتد انجام شود و فلز اصلی در برابر خوردگی محافظت شود.
کاهش تنشهای مکانیکی
تنش های مکانیکی می توانند باعث خوردگی فلزات شوند. برای کاهش تنش های مکانیکی، باید از روش های مناسب، مانند طراحی صحیح، ساخت دقیق، و نصب مناسب، استفاده شود. طراحی صحیح می تواند از ایجاد تنش های مکانیکی در فلز جلوگیری کند. همچنین ساخت دقیق می تواند از ایجاد تنش های مکانیکی در حین ساخت فلز جلوگیری کند. نصب مناسب نیز می تواند از ایجاد تنش های مکانیکی در حین استفاده از فلز جلوگیری کند.
به عنوان مثال، برای کاهش تنش های مکانیکی در لوله های فولادی، باید از روش های صحیح در طراحی، ساخت، و نصب لوله ها استفاده شود. همچنین، باید از لوله های فولادی با ضخامت مناسب استفاده شود.
انجام بازرسی های دوره ای
انجام بازرسی های دوره ای می تواند خوردگی های احتمالی را شناسایی و رفع کند. این امر می تواند از بروز خسارت های مالی و زیست محیطی جلوگیری کند. بازرسی های دوره ای باید توسط افراد متخصص انجام شود. این بازرسی ها باید شامل بررسی ظاهری فلز، آزمایش های غیرمخرب و آزمایش های مخرب باشد. به عنوان مثال، برای انجام بازرسی های دوره ای لوله های فولادی، باید از انواع روش تست لوله بصورت غیرمخرب، مانند تست رنگ رطوبت، برای بررسی خوردگی سطحی لوله ها استفاده شود. همچنین، باید از روش های مخرب تست لوله ، مانند تست ضربه چارپی، برای بررسی خوردگی داخلی لوله ها استفاده شود. با انجام این راهکارها می توان از خوردگی فلزات جلوگیری کرد و از بروز خسارت های مالی و زیست محیطی جلوگیری کرد.
اهمیت شناخت خوردگی لوله فولادی
شناخت انواع خوردگی در لولههای فولادی اهمیت زیادی در افزایش عمر مفید تجهیزات و کاهش هزینههای نگهداری دارد. بیتوجهی به این پدیده میتواند منجر به نشتی، خرابی سیستمهای انتقال و توقف فرآیندهای صنعتی شود. خسارتهای ناشی از خوردگی نهتنها شامل هزینههای تعمیر و تعویض لولهها است، بلکه ممکن است باعث آلودگی محیط و خطرات ایمنی نیز گردد. با بررسی دقیق و پیشگیری اصولی میتوان از بسیاری از این زیانها جلوگیری کرد.
سوالات متداول خوردگی لوله
نشانههایی مانند تغییر رنگ سطح، زنگزدگی، کاهش ضخامت، نشتی یا افت فشار در سیستم معمولاً نشاندهنده آغاز خوردگی هستند.
بله، سیالات اسیدی، شور یا دارای اکسیژن و کلرید بیشتر، خوردگی را تسریع میکنند؛ در حالی که سیالات خشک و خنثی معمولاً خطر کمتری دارند.
بسته به نوع کاربرد، شرایط محیطی و نوع سیال، معمولاً هر ۶ تا ۱۲ ماه یکبار باید بازرسی دورهای انجام شود.
پوشش گالوانیزه مقاومت لوله را در برابر خوردگی افزایش میدهد، اما در محیطهای بسیار خورنده یا در تماس طولانی با آب شور همچنان ممکن است تخریب شود.