مطالعات موردی (خوردگی موضعی)

خوردگی حفره ای نوعی حمله موضعی است که به ایجاد سوراخ در سازه فلزی می‌انجامد. به دلیل مشکلات فراوان در تشخیص و پیش‌بینی، معضل حفره دار شدن بسیار خطرناکتر از خوردگی یکنواخت بنظر می‌رسد. این نوع خوردگی حفره هایی را با دهانه باز یا پوشیده از محصولات خوردگی تولید می‌نماید. اگرچه یک حفره کوچک و باریک از دست رفتن میزان اندکی از فلز را به دنبال دارد اما می‌تواند به ایجاد مشکل برای کل سیستم منجر شود بطوریکه تنها یک حفره در سیستمی بزرگ ممکن است فاجعه عظیمی را در پی داشته باشد. به عنوان نمونه می‌توان به سوراخ شدن خطوط لوله انتقال نفت یا گاز یا فراورده های نفتی اشاره نمود که صدمات جبران ناپذیری را به‌طور مستقیم یا غیر مستقیم به محیط زیست، سلامتی انسانها و اقتصاد وارد می‌آورد. خوردگی حفره ای در اشکال متفاوتی ظاهر می‌گردد:

تخریبات موضعی مکانیکی یا شیمیایی در فیلم اکسیدی محافظ. غلظت بالای کلراید به عنوان یکی از عوامل اصلی تخریب فیلم پسیو موجود برروی سطح مطرح می‌باشد.
تخریبات موضعی یا اعمال نامناسب پوشش‌های محافظ
حضور نایکنواختی‌ها در سطح فلز

به‌طورکلی، فاکتورهای محیط (شیمی) و مواد (متالوژی) نقش عمده ای را در آغاز خوردگی حفره ایفا می‌نمایند. علاوه بر آن، دو فاکتور مذکور تعیین می‌نمایند که آیا حفره موجود از قابلیت پسیو شدن مجدد برخوردار است یا خیر. به این معنا که حضور اکسیژن کافی در محل واکنش احتمال اکسید و پسیو شدن را در حفره افزایش می‌دهد. همچنین در صورت حضور عناصر آلیاژی نظیر کرم حفره موجود مجدداً قادر به پسیو شدن خواهد بود.

فولاد زنگ نزن از حساسیت بالایی به این نوع خوردگی برخوردار است اما دیگر فلزات نیز نظیر آهن غیرفعال، آلومینیوم، مس، نیکل و آلیاژهای آنها در معرض آسیب‌های خوردگی حفره ای قرار دارند. از دیگر پیامدهای جدی خوردگی حفره ای می‌توان به نقش آن در افزایش تنش در سازه اشاره نمود.

روش‌های جلوگیری

– انتخاب صحیح مواد با توجه به محیط

– کنترل، غلظت کلراید و دما

– حفاظت کاتدی

– استفاده از آلیاژهای مقاوم تر به خوردگی حفره ای

– بازدارنده‌های خوردگی

– جلوگیری از ساکن بودن الکترولیت

– پوشش‌های مناسب و لزوم دقت فراوان بر فرایند اعمال

در يکی از واحدهای عملياتی بهره برداری از مخازن گاز ايران، شيرهای توپی در معرض شرايط زير قرار گرفته است:

Pitting Corrosion
Ball of Ball Valves No Coating
Normally Closed
Service Salty Water Formation Water with 149 g/l Salts Non-Sour + Solid Particles
Location Iran

Time of Operation: 4 Months Each Year 12 Years
General Corr Rate: 0.05 mm/y ECE 5.4
Ball Mat: ASTM A182-F6a
Body Mat: ASTM A216-WCB
Operating Press: 340 Barg

جريان سيال در طول 12 سال بهره برداری از مخزن به صورت ساليانه صرفا 4 ماه از سال در معرض گاز، ميعانات گازی و آب همراه محتوی 149 گرم نمک کلرايد سديم بوده است. به دليل عدم دريافت اطلاعات صحيح از ترکيب شيميايي آب همراه، طراحی اوليه بدون در نظر گرفتن اثر آب همراه و صرفا با اتکا با فرض وجود آب ميعان در سيستم انجام شده است. بر اين اساس برای توپی شيرها هيچ نوع پوششی پيش بينی نشده است.

ماندگاری بالای سيال در پشت شيرهای توپی (Normally Closed) باعث ايجاد خوردگی موضعی شديد در شيرها و تخريب کامل آن شده است. در دوره های تعميرات ساليانه تغيير توپی شير، اعمال پوشش ENP به ضخامت 50 ميکرون و TCC به ضخامت 300 ميکرون، استفاده از فولاد سوپردابلکس در دستور کار قرار گرفته است. تجربيات بهره برداری نشان داده است که تغيير متريال عملکرد بهتری داشته است.

در اين مورد، علی رغم فشار عملياتی بالای سيستم، نرخ خوردگی يکنواخت سيستم با استفاده از مدل ECE5.4 کمتر از 0.05 ميليمتر در سال محاسبه شده است. سيستم فرايندی فاقد H2S بوده و صرفا محتوی CO2 بوده است.