دوره آموزشی رفع تداخل ارتینگ و حفاظت کاتدی (خطوط لوله تانک و مخازن)

 

تداخلات در حفاظت کاتدی یکی از مهمترین و پیچیده ترین مشکلات در بهره برداری است

بطور کلی تداخل (Interference) به دو دسته تداخل های DC و تداخل های AC تقسیم بندی می شوند.

تداخل های DC به دو دسته کلی تداخل های استاتیک و تداخل های دینامیک دسته بندی می شوند.

• توضیح ارتینگ  و حفاظت کاتدیک  و تقسیم بندی انواع تداخلات
• مرور استاندارد NACE SP 0177 تشریح 6 رروش بروز تداخل و راهکارهای رفع
• مرور استاندارد  BS EN 50443 و راهکارهای رفع تداخل خطوط انتقال برق هوایی روی خط لوله
• مرور استاندراد BS EN 15280  تشخیص و ارزیابی خوردگی AC
• تبیین مشخصات فنی DC De-coupler  های تیپ 1و 2و3
• تبیین مشخصات فنی 5 نوع تجهیزات مقابله با تداخل های AC,DC ( اسپارک گپ، ارستر، زینک گراندینگ سل، پلاریزیشن سل و ISP)
• مطالعات موردی و اتقال تجربیات

کلیک کنید

• 

تداخل استاتیک:

اصولاً تداخل استاتیک به تداخلی اطلاق می­شود که دارای دامنه و مسیرهای  ژئوگرافیکی ثابتی دارند.

بطور کلی هر سازه ای که دارای حفاظت کاتدیک است دارای یک اختلاف پتانسیل نسبت به زمین دور (Remote Earth) خود می­باشد که این اخلاف منجر به ایجاد یک گرادیان ولتاژ خواهد شد. از این رو هر سازه­ای که در حوزه این گرادیان ولتاژ قرار داشته باشد مستعد به ایجاد خوردگی است. با توجه به این مطلب باید گفت تداخل­ها به سه طریق که عبارتند از تداخل آندی، تداخل کاتدی و تداخل مختلط (ترکیبی) خود را نشان می‌دهند.

 

روش سنجش جریان­های تداخلی

بطور کلی بمنظور سنجش جریان­های تداخلی استاتیک استفاده از چهار روش زیر مرسوم می­باشند.

1. سنجش تغییرات پتانسیل سازه نسبت به الکترولیت که ناشی از حظور سازه­های بیگانه می باشد.
2. تغییر در مقدار و جهت جریان داخل خط لوله ما که ناشی از حظور سازه بیگانه است. اساس استفاده از این روش استفاده از قانون شهف (مساوی بودن مجموع جریان های ورودی و خروجی به یک گره) می باشد.
3. وجود آثار خوردگی حفره ای در حضور سازه بیگانه که خود نشان دهنده وقوع Discharge بر روی سازه ما است.
4. شکست های موضعی بوجود آمده در پوشش خط و یا مشاهده تاول های EES بصورت موضعی در مجاورت با بستر آندی سازه بیگانه و یا سایر منابع تداخل DC

بطور کلی یکی از روشهای بسیار مناسب و مفید برای سنجش حضور جریان تداخلی بین دو سازه و یا یک سازه با بستر آندی سازه مجاور، استفاده از تست Cell to Cell است که یک تست آمریکایی و بسیار مفید می باشد. برای انجام این تست از دو الکترود مرجع و یک ولتمتر استفاده می شود که فاصله میان الکترودها بین ۳۰۰ تا ۷۵۰ سانتی متر می باشد. این تست به ما حضور و جهت جریان تداخلی را در زمین نشان می دهد. نحوا هنجام این تست و جهت جریان در شکل زیر نشان داده شده است.

همچنین نحوه انجام این تست و پیداکردن جریان های ورودی و خزوجی به سازه ما در شکل بعدی نشان داده شده است. با انجام این تست می توان نقاط ورود جریان و تخلیه آن از سازه ما را پیدا کرد.

تداخل های دینامیکی:

اصولاً تداخل دینامیک به تداخلی اطلاق می­شود که دامنه و مسیرهای  ژئوگرافیکی ثابتی ندارند. جریان های سرگردان (Stray Current) از این نوع تداخل ها می باشند که منابع ایجاد این تداخل ها عبارتند از:

1. سیستم قطارهای DC
2. استخراج معدن
3. ماشین های جوشکاری DC
4. واحد های صنعتی مانند واحدهای تولید آلومینیوم و کلر
5. جریان های تلوریک

جریان های سرگردان بطور کلی می تواند دارای دو منبع انسانی و طبیعی باشند که جریانهای تلوریک دارای منبع طبیعی هستند. این نوع تداخل به دلیل جریانهای ناپایدار حاصل از قطبیت ژئومغناطیسی زمین به وجود می­­آید. زمانی که خط­لوله در معرض میدانهای مغناطیسی زمین قرار می­گیرد, اثرات تداخلی در پتانسیل حفاظت کاتدی مشاهده می­شود. این اثرات با توجه به طوفانهای مغناطیسی زمین به سه دسته آرام, مغشوش و فعال تقسیم می­شوند اما دارای اثرات خیلی ماندگار بر سیستم حفاظت کاتدی نیستند و اثرات قابل توجهی نیز بر سازه تحت حفاظت نخواهد داشت. بعضی اوقات اختلالاتی در اندازه­گیری پتانسیل خط­لوله نسبت به خاک و یا جریان جاری در لوله در یک منطقه که در آنجا هیچ نوع منبع جریان که توسط انسان احداث شده باشد وجود ندارد، پدید می­آید. علت آن معمولا در ارتباط با اختلالات مغناطیسی زمین است که اصطلاحا به” طوفان های مغناطیسی” معروف است. در زمان فعالیت شدید لحظه­ای خورشید، فعالیت اختلالات مغناطیسی شدت می­یابد. جریان سرگردان منتج از این منبع تلوریک نامیده می­شود. به علاوه تاثیر آن بر روی لوله ممکن است با ایجاد و شکل­گیری و سپس متلاشی­شدن میدان مغناطیسی زمین در ناحیه خط ­لوله در ارتباط باشد.

اما در خصوص تداخل های ناشی از منابع انسانی بایستی به تداخل ناشی از سیستمهای حمل و نقل ریلی (DC) اشاره کرد. سیستمهای حمل و نقل ریلی در شهرها یکی از عوامل عمده در تولید چنین جریانهایی هستند. از آنجا که تغذیه قطارهای برقی از طریق سیمهای هوایی (قطب مثبت) و ریلها  ( قطب منفی) انجام می­شود و با توجه به این واقعیت که ریل بر روی زمین قرار می­گیرد و به آن تکیه دارد، امکان نشت جریانهای الکتریکی به زمین وجود خواهدداشت لذا عایقهایی از جنس پلی­اتیلن و یا لاستیک در زیر ریل قرار داده می­شوند، اما اگر به هر دلیل جریان به زمین نشت کند, همانطور که در بالا اشاره شد آنچه که رخ خواهدداد اینست که در محل خروج جریان خوردگی رخ خواهدداد.

جریان خروجی از مسیر نامشخصی عبور می­کند و مسیری با کمترین مقاومت را جهت شارش انتخاب خواهدکرد. سوالی که در اینجا مطرح می­شود اینست که چه مسیرهایی با چنین ویژگیهایی وجود خواهند داشت؟ بعلت اینکه سازه­های زیرزمینی و مدفون از جمله لوله­های فولادی آب، خطوط­لوله انتقال مواد نفتی و گاز، غلاف و زره کابلهای جریان الکتریسیته و سیستمهای مخابراتی و میلگردهای موجود در داخل بتن مسلح نسبت به زمینی که در آن قرارگرفته­اند, دارای مقاومت بسیار کمتری در برابر عبور جریان هستند, مسیرهای مناسبی برای عبور جریان نشت­شده به زمین خواهند بود. معمولا سازه­های مذکور را آنگونه طراحی و در سیستم قرار می­دهند که تا آنجا که امکان داشته باشد جریانهای مذکور به داخل آنها نفوذ نکنند. در این رابطه لوله­های مدفون انتقال سیال را با پوششهای اغلب از مواد پلیمری عایق می­سازند تا از خطر نفوذ جریان محفوظ بمانند. اما از آنجا که این پوششها صددرصد کامل و بی عیب نمی­باشند به هر حال جریان نشت­شده به درون زمین، به داخل آنها نفوذ خواهدکرد که از دلایل عدم کامل بودن عایق­سازی ناشی از پوشش اعمالی و به دنبال آن ورود جریانهای سرگردان می­توان به موارد ذیل اشاره کرد:

–       عیوب ذاتی خود پوشش

–       صدمات مکانیکی در زمان نصب

–   عدم یکنواختی در پوششی اعمال شده در کارخانه نسبت به پوشش لوله در محلهای جوشکاری که در زمان نصب ترمیم می­شوند.

در ادامه، جریان ورودی در نزدیکترین محل به منبع اصلی، سازه فلزی را ترک خواهدکرد که این مطلب بیانگر رخداد خوردگی خواهدبود. از آنجا که این جریان مسیر مشخص و از پیش تعیین شده­ای نخواهدداشت و مسیر آن را عواملی از جمله ذیل تحت تاثیر قرار­ می­دهند، به آن جریان سرگردان گفته می­شود.

سیستم قطار شهری در کشور ما متاسفانه از نوع DC بوده که از این رو وقوع خوردگی ناشی از جریان های سرگردان در سیستم های لوله کشی زیر زمینی اجتناب ناپذیر خواهد بود. اما خوشبختانه این مشکل برای سیستم حمل و نقل ریلی بین شهری ما با توجه به قدیمی بودن آن وجود ندارد.

به طور کلی عوامل موثر در مقدار جریان نشتی از ریل به زمین شامل نحوه اتصال ریل‌ها، جنس و ابعاد ریل‌ها، چگونگی نصب ریل‌ها  بر روی تراورس‌ها، روش‌های عایق بندی خطوط، استفاده یا عدم استفاده از بالاست و چگونگی زیرسازی خطوط ( ضخامت و نوع لایه‌های روسازی و زیرسازی ) می باشد.