در مقالات قبل با خوردگی کف مخازن نفتی و روش‌های حفاظت از آن آشنا شدیم. در این مطلب، روش مدرن بکارگیری همزمان حفاظت کاتدی و بازدارنده‌های خوردگی فاز بخار برای جلوگیری از خوردگی کف مخازن نفت ارائه خواهد شد.
حفاظت کاتدی
به دلیل مشکلات اجرایی، اعمال پوشش بر روی ورق فولادی کف مخزن (سمتی که در تماس با فندآسیون محل نصب قرار دارد) امکان پذیر نمی‌باشد. (حرارت ناشی از جوشکاری صفحات کف مخزن، موجب از بین رفتن پوشش آنها – منظور پوشش ورق فولادی کف مخزن که در مجاورت Base قرار دارد- می‌شود. در نتیجه پوشش پاسخ مناسبی برای حفاظت این نواحی نمی‌باشد). بنابراین بجای پوشش دادن ورق فولادی کف مخزن، محل نصب مخزن بخوبی پوشش داده‌می‌شود و اطراف مخزن را نیز بخوبی آب بند می‌کنند. با توجه به اینکه پوشش مزبور چسبندگی به کف مخزن ندارد بنابراین در چنین شرایطی این پوشش در حکم سپر (Shield) برای جریان حفاظت کاتدی عمل می‌کند. اگر به دلایلی الکترولیت به ناحیه بین پوشش و کف مخزن نفوذ کند، حفاظت کاتدی قادر به مقابله با خوردگی آن نخواهد بود.
همچنین به دلیل آنکه پوشش مزبور حالت سپر الکتریکی دارد، اندازه گیری پتانسیل کف مخزن چنین حالتی را نشان نمی‌دهد. علی رغم اینکه کف مخزن در محدوده پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد ولی خوردگی در کف آن در حال انجام است. از طرف دیگر اگر کف مخزن مستقیما بر روی فندانسیون بتنی قرار گیرد، کلیه نواحی کف مخزن قادر به ایجاد ارتباط الکتریکی مناسب با فندآنسیون بتنی نخواهد بود. بنابراین حفاظت کاتدی نمی‌تواند بخوبی کف مخزن را تحت حفاظت خود قراردهد. اگر ورق فولادی کف مخزن بر روی فندآنسیون بعمل‌آمده کف آن قرار گیرد، به دلیل وجود مک‌ها و حفره‌های هوایی متعدد و زیاد بین ورق فلزی و فندآنسیون بتنی، ارتباط الکترولیتی مناسبی بین آنها برقرار نمی‌شود. بنابراین حفاظت کاتدی قادر به حفاظت کل کف مخزن نخواهد بود.
در این حالت باوجود اینکه اندازه‌گیری پتانسیل حفاظت کاتدی کف مخزن، دلالت بر عدم خوردگی آن دارد ولی کف مخزن در معرض خوردگی قرار دارد. نتایج تجربی موجود نشان می‌دهد، مخازن نفتی علی‌رغم اینکه تحت حفاظت کاتدی قرار داشته‌اند ولی کف آنها دچار خوردگی شده‌است. نشت مواد نفتی به آب‌های زیر‌زمینی موجب ایجاد خسارت‌های زیاد و جبران ناپذیری نیز به این آب‌ها می‌شود. امروزه می‌توان خوردگی کف مخازن را با بکارگیری توام حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار VCI (Volatile corrosion inhibitors) و یا تنها با بکارگیری VCI تحت کنترل قرار دارد.
نحوه بکارگیری ممانعت کننده فاز بخار در کف مخازن
در گذشته ارزش مواد نفتی تلف‌شده زیاد مورد توجه نبود، بنابراین نشت مواد نفتی از مخازن مسئله مهمی محسوب نمی‌شد. امروزه محافظت از محیط زیست از اهمیت بالایی برخوردار است و آسیب‌های وارده به آن جزء زیان‌های اقتصادی محسوب می‌شود. نشت مخازن منجر به آلودگی آب‌های زیر زمینی می‌شود و تمیز کردن آن میلیون‌ها دلار هزینه در بردارد. امروزه برای جلوگیری کامل از نشت مواد نفتی، مخازن بصورت دو لایه طراحی و ساخته‌می‌شوند. بدلیل ساختار مخازن مزبور، نظارت بر نشت آنها بخوبی انجام می‌شود. به عبارت دیگر این مخازن هر گونه نشتی را بخوبی و در زمان مناسب مشخص می‌کنند. همانطور که در شکل زیر مشاهده‌می‌شود مخازن مزبور از دو لایه ورق فولادی تشکیل شده‌است. درشکل (1) نمونه ای از مخازن دو لایه مشاهده می‌شود.
شکل1: نمونه ای از مخازن دو لایه
مواد VCI
مواد VCI ممانعت کننده فاز بخار قادرند در محیط بسته، سطح فلز را در برابرعوامل خورنده مثل آب، بخار، کلریدها، سولفید هیدروژن (H2S)، اکسیدهای نیتروژن و مواد دیگر خورنده موجود در محیط‌های صنعتی محافظت کنند. این مواد به صورت‌های پودر، مایع، فیلم‌های پلاستیکی، لایه کاغذی جهت استفاده در بسته‌بندی قطعات و مواد روانساز حاوی بازدارنده، تولید و به بازار عرضه می شود. حدودا بیش از 50 سال است که از این مواد برای کنترل خوردگی در صنایع شیمیایی و نفت استفاده می‌شود. فشار بخار مواد مذکور کم است، بنابراین در فشار اتمسفر و دمای محیط بخار می‌شوند.
در محیط بسته بخارات ایجادشده بر روی سطوح میعان‌کرده و توسط مولکول‌های سطح قطعات جذب‌شده و منجر به توقف یا تاخیر در انجام واکنش‌های خوردگی می‌شوند. برخی از مواد VCI جهت مواد آهنی و برخی دیگر جهت مواد غیرآهنی ساخته شده‌اند. بر اساس تجارب علمی، این مواد قادرند در محیط بسته بیش از 15 سال قطعات را تحت حفاظت خود قرار دهند. بنابراین روش مذکور به عنوان یکی از روش‌های استاندارد محافظت کف مخازن نفتی مطرح شده‌است.
حفاظت کف مخازن
درخصوص کف مخازن پس از نصب کف اول، روی آنرا بخوبی با لایه‌ای از بتن پوشش می‌دهند. سپس محلهایی برای نصب آندهای اعمال جریان و الکترود مرجع در نظر گرفته‌می‌شود. سپس کف دوم جوشکاری می‌شود. همچنین می‌توان ابتدا فندآنسیون بتنی کف مخزن را پوشش‌داده سپس برروی پوشش مزبور بتن ریزی‌کرده و محلهایی را برای نصب آندهای اعمال جریان و الکترود مرجع در نظر گرفت. در ادامه مطابق روش اشاره‌شده پودر VCI بر روی آن استفاده‌شود و در نهایت ورق فلزی کف مخزن برروی آن قرار گیرد. در این حالت کف مخزن دارای یک لایه فلزی می‌باشد. همچنین می‌توان بجای استفاده از لایه شنی به همراه VCI، پس از نصب آندها و الکترود مرجع روی آنها را با بتن به همراه نوعی مخصوص از VCI (که جهت اضافه شدن در بتن ساخته شده‌است) پوشاند و سپس کف فلزی مخزن بر روی آن نصب شود.
روش بعدی تزریق مداوم VCI از طریق شبکه ای از لوله های سوراخ‌دار می‌باشد. این لوله‌ها در زیر مخزن و در داخل فندآنسیون بتنی کف تعبیه می‌شوند. مواد بازدارنده خوردگی مطابق شکل (2) از طریق لوله‌های مزبور در کف مخزن تزریق می‌شود. بدین ترتیب با توزیع VCI در کف مخزن، از خوردگی آن جلوگیری می‌شود.
شکل2: تزریق مداوم VCI از طریق لوله های سوراخ دار در داخل فندآنسیون بتنی کف مخزن
پوشش داخل مخازن ذخیره نفت خام
سطح داخل مخازن نفت معمولا توسط تلفیقی از حفاظت کاتدی و پوشش حفاظت می‌شود. در سال‌های اخیرخطرات الکتریسیته ساکن در طراحی پوشش مخازن نفتی مد نظر قرار می‌گیرد. تمرکز الکتریسیته ساکن می‌تواند منجر به ایجاد جرقه و در نتیجه انفجار مخزن شود. بر اساس منابع علمی برای جلوگیری ازایجاد جرقه در نتیجه تمرکز الکتریسیته ساکن، بایستی مقامت سطح پوشش درونی مخزن کمتر از 108 اهم باشد. بعبارت دیگر پوشش باید دارای خاصیت Antistatic باشد. در استاندارد ASTM F150- 98 روش تست خاصیت Antistatic پوشش‌ها اشاره شده‌است. در رابطه با پوشش درونی مخازن ذخیره نفت سیستم زیر توصیه می‌شود :
- جهت دیواره و کف از پوشش اپوکسی فنولیک با هاردنر آمین و با خاصیت آنتی استاتیک استفاده شود .این پوشش بدلیل ایجاد Cross-link بالا، منجر به ایجاد پوشش سخت و مقاوم خواهد شد.
- جهت دیواره مخزن می توان از پوشش پلی اورتان با خاصیت آنتی استاتیک استفاده کرد.
- چنانچه کف مخزن توسط کامپوزیت Glass/Polyester یا Glass/Epoxy روکش شده‌است، لازم است ژل کت سطحی آن دارای خاصیت آنتی استاتیک باشد.
آندهای فدا شونده
آندهای فدا شونده که در داخل مخازن بکار می‌رود علاوه بر جلوگیری از خوردگی، عامل تخلیه بارهای الکتریسیته ساکن نیز محسوب می‌شود. همانطور که در شکل (3) مشاهده می‌شود همیشه مقدار آب همراه مواد نفتی وجود دارد. آب بدلیل آنکه سنگین‌تر از مواد نفتی می‌باشد، در کف مخازن جمع می‌شود و موجب بروز خوردگی در این ناحیه می‌شود برای جلوگیری از خوردگی این ناحیه، تلفیقی از پوشش یا لاینر به همراه آندهای فدا شونده استفاده می‌گردد.
شکل3: تجمع آب و رسوبات در کف مخزن موجب خوردگی آن می‌شود. با بکارگیری توام پوشش و حفاظت کاتدی (آند فداشونده) می‌توان از این نوع خوردگی جلوگیری کرد.
نتیجه گیری
با توجه به اهمیت بالای حفظ محیط زیست و نیز جلوگیری از هدر رفتن نفت خام و مایعات گازی، لازم است روش‌های جدید مقابله با خوردگی کف مخازن نفتی مورد توجه بیشتری قرار گیرد.
بکارگیری همزمان حفاظت کاتدی و بازدارنده‌های خوردگی فاز بخار در کف مخازن