اختصاصی بسپار/ مقابله با تهدید پنهان خوردگی زیر عایق (CUI) در بخش انرژی
بسپار/ایران پلیمر خوردگی زیر عایق (CUI) یکی از مشکلات طولانی‌مدت در تأسیسات انرژی است که از زمان استفاده از عایق‌ها بر روی تجهیزات فولادی مطرح بوده است. نفوذ رطوبت به درون عایق به دلیل میعان یا منابع خارجی، شرایط ایده‌آلی برای خوردگی فراهم می‌کند، به‌ویژه زمانی که با دماهای بالا یا نوسان‌دار ترکیب شود.
طبق گزارش اداره ایمنی نفت نروژ، بیش از ۲۰٪ از حوادث بزرگ در صنعت نفت و گاز اتحادیه اروپا از سال ۱۹۸۴ تاکنون به CUI مرتبط بوده است. همچنین، حدود ۵۰٪ از نشت‌های هیدروکربنی گزارش‌شده در کارخانه‌های مستقر در خشکی نیز به این پدیده نسبت داده می‌شوند. این آمار نشان‌دهنده چالش‌های پیش روی تأسیسات انرژی برای کاهش خطرات و آسیب‌ها است.
از دیدگاه فنی، سوین جیکوب کاسپرسن، مدیر تحقیق و توسعه شرکت جوتن، توضیح می‌دهد: فولاد کربنی استاندارد می‌تواند در صورت نفوذ رطوبت به عایق، مانند بارش یا میعان طی فرایندهای چرخه‌ای یا در هنگام خاموشی سیستم‌های پایدار برای تعمیرات، آسیب ببیند. فولادهای ضدزنگ نیز ممکن است در صورت نفوذ آلاینده‌هایی مانند کلریدها از جو یا عایق، دچار خوردگی تنشی ناشی از کلرید شوند. بنابراین، برای محافظت از سازه‌های فولادی زیر عایق در برابر آسیب‌های خوردگی در طول عمر عملیاتی تجهیزات، معمولاً از پوشش‌ها استفاده می‌شود.
CUI (خوردگی زیر عایق) موضوع جدیدی نیست و طی ۵۰ سال گذشته توجه بیشتری به آن شده است. سوین جیکوب کاسپرسن می‌گوید: یکی از دلایل اهمیت یافتن این موضوع، تأکید اپراتورها بر بهره‌وری انرژی است که می‌تواند نیاز به استفاده از عایق را افزایش دهد.
عایق همچنین برای حفظ دماهای پایدار در فرآیندهای مختلف پالایشگاهی ضروری است. کاسپرسن ادامه می‌دهد: این می‌تواند شامل دماهای سرد یا بسیار سرد (کریوژنیک) و همچنین دماهای بالا باشد.
تهدیدی پنهان
با وجود توجه روزافزون صنعت به CUI (خوردگی زیر عایق)، هیچ راه‌حل سریع و ساده‌ای برای این مشکل وجود ندارد. یکی از چالش‌های اصلی این است که CUI به دلیل لایه‌های عایق و پوشش محافظ، به سختی قابل شناسایی است.
در طول فرآیندها، فولاد به دلیل تغییرات دما منبسط و منقبض می‌شود، اما پوشش محافظ ممکن است با سرعت متفاوتی این تغییرات را تجربه کند. این اختلاف باعث ایجاد تنش در پوشش می‌شود که ممکن است به ترک‌خوردگی یا پوسته‌پوسته شدن آن منجر شده و فولاد را بدون محافظ رها کند. دماهای بالا نیز می‌توانند باعث تخریب پوشش شوند.
کاسپرسن توضیح می‌دهد: برای لوله‌های بدون عایق، این تخریب در طی بازرسی‌های روتین قابل مشاهده است. اما هنگامی که لوله با عایق پوشیده شود، هرگونه آسیبی غیرقابل مشاهده می‌شود. در موارد شدید، ممکن است علائمی مانند لکه‌دار شدن یا بلند شدن عایق وجود داشته باشد، اما این نشانه‌ها قابل اعتماد نیستند. علاوه بر این، در شرایط بیرونی، عایق برای محافظت در برابر عوامل محیطی به پوشش بیرونی یا غلاف نیاز دارد.
تولیدکنندگان لوله‌ها، پوشش‌ها، عایق‌ها و غلاف‌ها به طور مستقل برای کاهش CUI محصولاتی را توسعه داده‌اند. با این حال، همکاری محدودی بین این گروه‌ها وجود داشته است.
همکاری برای حل مسئله
وضعیت موجود تا سال 2018 ادامه داشته است، زمانی که یک استاندارد ISO برای تست پوشش‌ها منتشر شد. این استاندارد، ISO 19277، اولین قدم رو به جلو بود، اما عناصر اجباری آن شامل آزمایش پوشش‌ها همراه با عایق نبود.
در همان سال، پروژه‌ای مشترک تحت عنوان پروژه صنعتی مشترک (JIP) در ایالات متحده آغاز شد که فاز اول آن در سال 2023 به پایان رسید. این پروژه توسط مؤسسه تحقیقات جنوب غربی (SwRI) در سن آنتونیو، تگزاس، هماهنگ شد. هدف این پروژه ارزیابی دوام انواع مختلف پوشش‌ها و عایق‌ها برای خوردگی زیر عایق (CUI) بود. شرکت‌کنندگان شامل هشت اپراتور نفت و گاز، پنج تولیدکننده پوشش از جمله جوتن و چندین تأمین‌کننده عایق بودند.
لئوناردو کاسرس، مهندس اصلی در دپارتمان مهندسی مواد SwRI اظهار داشت:
پس از سال‌ها همکاری، خوشحالم که روش جدید و بهبود یافته‌ای برای آزمایش سیستم‌های پوشش و عایق ایجاد کردیم. اگرچه CUI در سال‌های اخیر توجه بیشتری دریافت کرده است، اما تحقیقات عمیق در این زمینه محدود بوده، و این پروژه مشترک یک دارایی بزرگ برای صنعت محسوب می‌شود.
وی افزود: این پروژه رویکردی سیستماتیک اتخاذ کرد که نحوه عملکرد پوشش‌ها و سیستم‌های عایق مختلف را با هم بررسی می‌کرد، بازتابی از شرایط دنیای واقعی. بینش‌های ارائه‌شده توسط تولیدکنندگان پوشش و عایق، همراه با داده‌های عملکرد واقعی از کاربران نهایی، بسیار ارزشمند بود. این همکاری‌ها برای درک مسائل پیچیده‌ای مانند CUI ضروری است، و این پیشرفت به توسعه محصولات جدید پوشش و عایق کمک خواهد کرد.
این روش استاندارد جدید توسط انجمن حفاظت و عملکرد مواد (AMPP) تحت عنوان AMPP TM21442 منتشر شده است. این سند تأکید می‌کند: روش‌های موجود برای آزمایش CUI شرایط واقعی محیطی را شبیه‌سازی نمی‌کنند. استاندارد AMPP یک روش جامع برای شبیه‌سازی شرایط میدان تحت عایق ارائه می‌دهد تا عملکرد پوشش در حین سرویس ارزیابی شود.
ادامه دارد…
مترجم: مهندس لاله کاغذچی، دانشجوی دکتری مهندسی مواد، دانشگاه تهران
متن کامل این مقاله را در شماره 270 دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در فروردین 1404 منتشر شده است، می خوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
