خطوط لوله گرمایش مدفون و بستههای لوله گرمایشی که به طور دائم در محیطهای فاضلاب، آب دریا و خاک غوطهور شدهاند به طور مداوم در معرض فرسایش ترکیبی جریان سرگردان زیرزمینی، غلظت بالای کلرید، متابولیسم میکروبی و اجزای خورنده خاک قرار دارند. اگرچه فولاد ضد زنگ 316 دارای مقاومت ذاتی در برابر خوردگی عالی است،-غوطه ور شدن طولانی مدت در محیط خورنده رسانا به تدریج به لایه غیرفعال سطح آسیب می رساند و باعث ایجاد خوردگی حفره ای، خوردگی شکاف و خوردگی تحت تأثیر میکروبیولوژیکی می شود. هنگامی که حفره های محلی ایجاد می شوند، نشت نفوذی سریع تحت تاثیر اختلاف پتانسیل سلول گالوانیکی رخ می دهد. غیرفعال کردن سطح معمولی، محافظت از پوشش و تنظیم کیفیت آب فقط می تواند نقش حفاظتی محدودی در سیستم های گردش باز یا بسته داشته باشد و تضمین ضد خوردگی مداوم برای خطوط لوله مدفون و غوطه ور طولانی مدت ارائه نمی دهد. حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر (ICCP) جریان مستقیم خارجی را برای پلاریزه کردن فولاد ضد زنگ تا محدوده پتانسیل کاتدی پایدار اعمال می کند و از واکنش انحلال آندی ماتریس فلزی به طور اساسی جلوگیری می کند، که به عنوان یک فناوری ضد خوردگی مکمل موثر برای لوله های گرمایش مستقر در محیط های خشن مدفون و غوطه ور عمل می کند. بسیاری از شرکت ها تنها به جداسازی پوشش برای خطوط لوله گرمایش زیرزمینی متکی هستند و حفاظت هم افزایی حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر را نادیده می گیرند. هنگامی که لایه برداری پوشش، نقص سوراخ سوزنی یا آسیب مکانیکی رخ می دهد، بسترهای فولادی ضد زنگ دچار خوردگی موضعی سریع در خاک و الکترولیت خورنده می شوند. بنابراین، چیدمان علمی و تنظیم پارامترهای استاندارد شده سیستمهای ICCP برای تحقق خدمات ایمن طولانیمدت تأسیسات لولههای گرمایش فولاد ضد زنگ مدفون و غوطهور شده 316 ضروری است.
حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر، خوردگی موضعی را از طریق اصل پلاریزاسیون الکتروشیمیایی سرکوب می کند. یک منبع تغذیه DC خارجی، لوله گرمایش را به عنوان کاتد و آند کمکی را که در خاک مدفون شده یا به عنوان آند در محیط غوطه ور شده است، متصل می کند. جریان محافظ پیوسته از آند کمکی از طریق محیط رسانا به سطح لوله گرمایش فولاد ضد زنگ می گذرد و کل سطح فلز را به طور یکنواخت به فاصله پتانسیل حفاظت کاتدی قطبی می کند. در این محدوده پتانسیل، واکنش انحلال آندی ماتریس فولاد ضد زنگ کاملاً مهار میشود و لایه غیرفعال غنی از کروم{3}}را میتوان در حالت پایدار بدون فعالسازی و پارگی نگه داشت. در همین حال، واکنش کاهش اکسیژن محلول در سطح کاتد، یونهای هیدروکسید تولید میکند که مقدار pH محلی نزدیک دیواره لوله را کمی افزایش میدهد، که باعث تراکم و ترمیم لایه غیرفعال میشود. متفاوت از حفاظت کاتدی آند قربانی، ICCP می تواند جریان حفاظتی بزرگ و قابل تنظیمی را ارائه دهد که برای خطوط لوله مدفون در فواصل طولانی و بسته های لوله گرمایش غوطه ور در مقیاس بزرگ با تقاضای جریان بالا مناسب است. تنظیم نامناسب پتانسیل منجر به دو نوع خطر می شود: قطبش ناکافی در مهار خوردگی حفره ای ناکام است، در حالی که پلاریزاسیون کاتدی بیش از حد باعث تکامل هیدروژن در سطح فولاد ضد زنگ می شود و باعث ایجاد ترک خوردگی در محل جوش ها و موقعیت های غلظت تنش می شود.
این مطالعه چهار استراتژی استاندارد استقرار و مدیریت عملیات برای سیستمهای ICCP 316 لوله گرمایش فولاد ضد زنگ را خلاصه میکند. ابتدا، آزمایش پارامترهای خوردگی محیطی قبل از نصب را برای تعیین شاخص های طراحی حفاظت انجام دهید. تشخیص مقاومت خاک، محتوای یون کلرید، مقدار pH، غلظت سولفات و فعالیت میکروبی برای بخش های خط لوله مدفون. رسانایی متوسط، اکسیژن محلول و توزیع دما را برای بسته های لوله گرمایش غوطه ور اندازه گیری کنید. ویژگیهای مواد فولاد ضد زنگ 316 را برای تأیید محدوده پتانسیل حفاظت مؤثر ترکیب کنید، پتانسیل پلاریزاسیون را بین -0.75 ولت و -1.05 ولت نسبت به الکترود مرجع مس/سولفات مس محدود کنید، و از نواحی بیش از-حفاظتی و زیر حفاظتی اجتناب کنید. کل جریان حفاظتی مورد نیاز را با توجه به کل سطح فلز در معرض پس از آسیب پوشش محاسبه کنید، مقدار طرح، موقعیت نصب و محدوده توان خروجی منبع تغذیه یکسو کننده و آندهای کمکی را فرموله کنید. برای خطوط لوله ای که از مناطق خوردگی متغیر مانند مناطق انتقال خاک و مناطق متناوب آب دریا-آب شیرین عبور می کنند، طراحی منبع تغذیه ICCP مستقل بخش بندی شده را برای تحقق بخشیدن به تنظیم دقیق جریان منطقه ای اتخاذ کنید.
دوم، بهینه سازی طرح آندهای کمکی، الکترودهای مرجع و امکانات اتصال هم پتانسیل. آندهای کمکی ترکیبی اکسید فلزی مبتنی بر-با کارایی بالا- را با عمر مفید طولانی انتخاب کنید، گروههای آند توزیعشده را در امتداد هر دو طرف خط لوله گرمایش ترتیب دهید تا از توزیع یکنواخت جریان اطمینان حاصل کنید و از قطبش بیش از- یا مناطق کور محافظتی جلوگیری کنید. آندهای چاه عمیق را در مناطق خاکی با مقاومت بالا-دفن کنید تا محدوده انتشار جریان را گسترش دهید. برای بستههای لوله غوطهور، آرایههای آند معلق را در سطوح مختلف مایع نصب کنید تا حفاظت از جریان پوشش کامل را محقق کنید. چندین الکترود مرجع پایدار را در نقاط نظارت معمولی مانند بخشهای جوش، نقص پوشش-موقعیتهای مستعد و نقاط عطف خط لوله قرار دهید تا بازخورد بالقوه زمانی واقعی و تنظیم خودکار جریان را درک کنید. برای جلوگیری از اختلاف پتانسیل بین بخشهای لوله مجاور که منجر به خوردگی جریان سرگردان داخلی میشود، همه خطوط لوله گرمایش بخشبندی شده باید از طریق کابلهای همپتانسیل با مقاومت پایین{10} متصل شوند. دستگاه های فلنج عایق باید در مرز بین بخش های خط لوله محافظت شده و محافظت نشده نصب شوند تا از نشت جریان محافظ به سازه های فلزی خارجی جلوگیری شود.
سوم، پیکربندی تجهیزات یکسو کننده هوشمند و اجرای مقررات بالقوه حلقه بسته پویا. یکسو کنندههای پتانسیل ثابت خودکار با عملکردهای ارتباطی از راه دور را انتخاب کنید، که میتوانند به طور خودکار جریان خروجی را مطابق با سیگنال بازخورد الکترودهای مرجع تنظیم کنند تا سطح خط لوله را همیشه در محدوده پتانسیل حفاظتی تنظیم شده نگه دارد. آستانه هشدار حد بالا و پایین را برای پتانسیل حفاظتی و جریان خروجی تنظیم کنید. هنگامی که پارامترها از بازه نرمال منحرف می شوند، سیستم سیگنال های هشدار اولیه را ارسال می کند تا به پرسنل تعمیر و نگهداری یادآوری کند که عیب یابی پیری آند، لایه برداری-سطح بزرگ یا خرابی تجهیزات عایق را برطرف کنند. الکترودهای مرجع را به طور مرتب هر شش ماه یکبار کالیبره کنید تا انحراف اندازه گیری پتانسیل ناشی از غیرفعال شدن الکترود و آلودگی متوسط را از بین ببرید. برای تغییرات محیطی فصلی مانند نوسانات رطوبت خاک و تغییرات دمای آب دریا، مقدار تنظیم پتانسیل حفاظتی را به دقت تنظیم کنید تا با تغییر شدت خوردگی متوسط تطبیق داده شود.
چهارم، ایجاد بازرسی منظم، تعمیر و نگهداری و مکانیزم مدیریت حفاظت از پوشش هم افزایی. جمعآوری و تجزیه و تحلیل دادههای پتانسیل و فعلی سه ماهه را برای هر ایستگاه ICCP انجام دهید، منحنی روند عملکرد بلندمدت-را برای پیشبینی مصرف آند و قوانین پیری پوشش مرتب کنید. به طور منظم یکپارچگی پوشش ضد خوردگی خط لوله-را بررسی کنید. برای کاهش تقاضا برای جریان محافظ و جلوگیری از از دست دادن بیش از حد آند، لایه برداری-سطح بزرگ، خراش های مکانیکی و نقص سوراخ سوزنی را تعمیر کنید. از جوشکاری، برش و سایر عملیات ساختمانی داغ در خطوط لوله گرمایش محافظت شده خودداری کنید. اقدامات زمینی موقت باید قبل از ساخت و ساز ترتیب داده شود تا از انحراف بالقوه آنی از ایجاد شکنندگی هیدروژنی بیش از حد محافظتی جلوگیری شود. تمام پارامترهای طراحی، گزارشهای عملیات، سوابق کالیبراسیون و گزارشهای تعمیر و نگهداری سیستم حفاظت کاتدی را در کل فایل-ضد خوردگی-عمر تجهیزات گرمایشی بایگانی کنید، و طرح طرحبندی حفاظت را هنگام گسترش پروژههای خط لوله بهینه کنید.
دادههای کاربردی میدانی نشان میدهد که لولههای گرمایش فولاد ضد زنگ 316 مدفون و غوطهور شده مجهز به ICCP منطبق و محافظ کامپوزیت پوشش، پس از بیش از 15 سال خدمات، هیچ گونه حادثه نشت خوردگی موضعی ندارند. در مقابل، خطوط لوله ای که فقط به پوشش ضد خوردگی متکی هستند، در عرض 4 تا 7 سال پس از آسیب دیدگی پوشش دچار شکست نفوذ حفره ای می شوند. در نتیجه، طراحی حفاظتی مبتنی بر پارامترهای محیطی-، طرح معقول آند توزیع شده و الکترود مرجع، تنظیم حلقه بسته با پتانسیل ثابت هوشمند-و نگهداری هم افزایی پوشش میتواند یک سد ضد خوردگی الکتروشیمیایی قابل اعتماد ایجاد کند. فنآوری حفاظت کاتدی تحتتأثیر جریان اساساً انحلال آندی زیرلایههای فولاد ضد زنگ را در محیطهای خورنده رسانا سرکوب میکند و تضمین ضد خوردگی پایدار طولانیمدت برای خطوط لوله گرمایش فولاد ضد زنگ 316 مدفون و غوطهور شده دائمی را ارائه میکند.
