فن آوری ضد خوردگی برای لوله های OCTG

1. فن آوری حفاظت کاتدی
روش حفاظت کاتدی یک فناوری حفاظت از خطوط لوله نفت و گاز به طور گسترده و نسبتا بالغ است. روش حفاظت کاتدی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: روش حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر و روش حفاظت کاتدی آند قربانی با توجه به روش های مختلف جریان منبع تغذیه. انتخاب روش های حفاظتی باید بر اساس پارامترهای محیط واقعی و خط لوله باشد. به طور کلی، از روش حفاظت کاتدی تحت تاثیر جریان استفاده می شود و مواد باکیفیت مانند گرافیت برای ایفای کامل نقش روش حفاظت کاتدی انتخاب می شوند. هنگام عبور از راه آهن، بزرگراه، رودخانه یا کمربند رودخانه و غیره، از آنجایی که پوشش کمربند خط لوله دارای اثر محافظ است، توصیه می شود از روش حفاظت از آند قربانی روی، منیزیم، آلومینیوم و آندهای آلیاژی آنها به عنوان آند استفاده شود. خطوط لوله نفت و گاز شرایط پیچیده ای مانند پوشش های ضد خوردگی، محیط خاک، جریان های سرگردان و خطوط لوله موازی دارند. در عین حال، طوفان های مغناطیسی جریان های القایی ژئومغناطیسی را در خطوط لوله نفت و گاز ایجاد می کنند که با تجهیزات حفاظت کاتدی تداخل خواهد داشت. کاربرد حفاظت کاتدی در حفاظت خطوط لوله نفت و گاز هنوز محدود است. مسائل زیادی وجود دارد که باید بررسی شود.

2. فن آوری بازدارنده خوردگی
مکانیسم ضد خوردگی بازدارنده های خوردگی: بازدارنده های خوردگی یک لایه محافظ روی سطح خط لوله تشکیل می دهند تا از طریق جذب فیزیکی و جذب شیمیایی گروه های قطبی روی مولکول ها یا ترکیبی از هر دو، خوردگی را کاهش دهند. ویژگی های جذب فیزیکی: سرعت جذب نسبتا سریع است و برگشت پذیری خاصی دارد. ویژگی های جذب شیمیایی: ظرفیت جذب قوی، برگشت ناپذیر و سرعت کم. بازدارنده های ضد خوردگی برای خطوط لوله نفت و گاز عمدتاً ایمیدازولین ها، آمین ها، ارگانوفسفره ها، مورفین ها، الکل های استیلنیک از جمله ترکیبات هتروسیکلیک N، P، S و O و غیره هستند. عملکرد ساده، هزینه کم و نتایج سریع. در عین حال، بازدارنده‌های خوردگی مناسب برای محیط‌های پیچیده و متنوع (مانند دما و فشار بالا، جریان رسانه با سرعت بالا و تنش برشی) هنوز به تحقیقات بیشتری نیاز دارند.
3. تکنولوژی پوشش ضد خوردگی
پوشش ضد خوردگی یک فناوری ساده، سریع و موثر ضد خوردگی است. دارای ویژگی های فرآیند آماده سازی ساده، هزینه کم و بدون محدودیت جغرافیایی است. افزودن لایه ای از پوشش ضد خوردگی به سطح خطوط لوله نفت و گاز نه تنها می تواند جریان خارجی را ایزوله کند، بلکه از عبور برخی از ریشه های گیاهان نیز جلوگیری می کند و نقش ضد خوردگی موثری در خطوط لوله نفت و گاز ایفا می کند. انواع مختلفی از پوشش های ضد خوردگی وجود دارد، مانند پوشش ضد خوردگی سرامیکی پخت در دمای اتاق، پوشش کامپوزیت سه لایه، نوار چسب پلی اتیلن، پودر اپوکسی متخلخل، آسفالت نفتی، پلی اتیلن اکسترود شده، مینای قطران زغال سنگ و زغال سنگ اپوکسی. تحقیق در مورد پوشش های جدید ضد خوردگی و مواد ضد خوردگی یکی از روندهای داغ در ضد خوردگی فلزات است. پوشش های جدید ضد خوردگی نه تنها بر ضد خوردگی تمرکز می کنند، بلکه بر عملکردهای اضافی مانند آبگریز، ضد رسوب، خود ترمیم شوندگی، مقاوم در برابر حرارت و ضد باکتری تمرکز دارند. برخی از مطالعات اشاره کرده اند که مکانیسم ضد خوردگی گرافن در عملکردهای محافظ، بازدارندگی از خوردگی، تقویت کننده و حفاظت کاتدی آن نهفته است و اقدامات بهبودی پیشنهادی برای مشکلات موجود آن مانند تراکم آسان، دشواری در آرایش جهت، و نقص به خودی خود است. ساختار در حال حاضر، هنوز تحقیقات نسبتا کمی در مورد ضد خوردگی گرافن وجود دارد. استفاده نادرست نه تنها باعث ایجاد اثر ضد خوردگی نمی شود، بلکه باعث افزایش خوردگی می شود و مانع اعمال و توسعه این پوشش ضد خوردگی می شود. اکسید گرافن دارای استحکام ساختاری مشابه گرافن است و از استحکام مکانیکی، پایداری شیمیایی و حرارتی برتری برخوردار است و به عنوان یک جایگزین عالی گرافن محسوب می شود. اکسید گرافن نه تنها آبگریز است، بلکه می تواند جذب و مهاجرت مواد خورنده را کاهش دهد و به طور موثر مقاومت به خوردگی پوشش کامپوزیت را بهبود بخشد. DAN و همکاران از پلیمریزاسیون اتمی برای پیوند پلی اورتان (PU) / اکسید پلی پروپیلن و اکسید گرافن (GO-g-PPO) استفاده کرد. تحقیقات نشان می‌دهد که مواد کامپوزیتی GO-g-PPO-16 به طور یکنواخت در پوشش PU پراکنده شده است، که عملکرد ضد خوردگی پوشش کامپوزیت PU/GO-g-PPO-16 را بسیار بهبود می‌بخشد. نتایج تجربی نشان می‌دهد که وقتی محتوای جامد کامپوزیت GO-g-PPO-16 در پوشش PU 0}.08٪ (کسر جرمی) باشد، پس از غوطه‌ور شدن در محلول NaCl با کسر جرمی 3.5 درصد برای 168 ساعت، مقاومت پوشش PU 50 برابر پوشش است.

4. تکنولوژی آب بندی
فن آوری وصله از رنگ پرایمر برای اعمال بر روی شکاف خوردگی استفاده می کند، و قسمت بیرونی اغلب با نوار پلی اتیلن پیچیده می شود، در نتیجه عملکرد خارجی خط لوله را بهبود می بخشد و به طور موثر از خط لوله نفت و گاز محافظت می کند. هنگامی که شکافی در خط لوله نفت وجود دارد، تعمیر آن با فناوری پچینگ می تواند یکپارچگی خط لوله را تضمین کند. فناوری‌های وصله‌ای که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از: فناوری وصله ریختن آسفالت داغ و فناوری وصله مواد پلی‌اتیلن. فناوری آب بندی نقش مهمی در تضمین یکپارچگی خطوط لوله ایفا می کند. عدم درزگیری منجر به نقص خوردگی در خط لوله می شود. خطوط لوله داخلی نفت و گاز طبیعی عمدتاً از پوشش ضد خوردگی 3LPE استفاده می کنند و مواد وصله مربوطه معمولاً نوار حرارتی است. خرابی نوار انقباض حرارتی منجر به نشت نفت و گاز می شود. لی هایکون و همکاران تخریب چسب مذاب داغ پس از پیری نوار گرما انقباض‌پذیر، رابطه بین جذب آب، استحکام لایه‌برداری و خواص آسیب، و تخریب چسب ذوب داغ پس از پیری در دماها و زمان‌های مختلف را مورد مطالعه قرار داد. تحقیقات نشان می‌دهد که خواص شکست نوارهای گرما انقباض‌پذیر و آزمایش‌های لایه‌برداری با جذب آب در دمای بالا چسب‌های مذاب داغ همبستگی زیادی دارد، اما با تخریب چسب‌های ذوب داغ ارتباط کمتری دارد. پایداری بالاتر، وقوع شکست منسجم و نوار گرم ذوب حرارتی انقباض پذیر با جذب کم آب در دماهای بالا و برای مدت طولانی است.
5. فن آوری لوله کامپوزیت
تکنولوژی لوله کامپوزیت دارای ویژگی های خواص مکانیکی خوب، مقاومت در برابر خوردگی و اقتصاد خوب است. لوله های کامپوزیتی دو فلزی رایج ترین هستند که از یک لوله داخلی و یک لوله پایه بیرونی تشکیل شده اند. چن جونون و همکاران یک مدل المان محدود برای تجزیه و تحلیل مکانیک فرآیند لوله‌های کامپوزیتی دو فلزی ایجاد کرد و فرآیند ساخت لوله را شبیه‌سازی کرد. تحقیقات نشان می دهد که سفتی دو لوله لوله کامپوزیتی دو فلزی با افزایش فشار داخلی افزایش می یابد و با افزایش اختلاف ضریب انبساط این دو ماده کاهش می یابد. برای بهبود سفتی، فشار داخلی، کاهش اختلاف ضرایب انبساط بین دو ماده. مواد لوله کامپوزیت دو فلزی به دلیل مواد خاص به سختی جوش داده می شوند و مستعد عیوب جوش هستند. مطالعات نشان داده است که پس از یک تست خوردگی 720- ساعت، اتصال جوش داده شده کامپوزیت متالورژیکی X52/825 ترک، سوراخ یا ترک را نشان نمی‌دهد، که نشان می‌دهد اتصال جوش داده شده مقاومت به خوردگی خوبی دارد. تست فروپاشی لوله کامپوزیت دو فلزی امروزی، تست سفتی و نشانگرهای تست خمش نامشخص است و ساخت، بازرسی و کاربرد لوله های کامپوزیت نیاز به تحقیق و بهبود بیشتری دارد.