18577

16152

كارشناسي ارشد

خوردگي و حفاظت از مواد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

دوازده، 92ص، مصور، جدول، نمودار

1402/03/23

كتابنامه

مهندسي مواد

مهندسي مواد

1402/03/23

2934431

خوردگي در زير پوشش‌هاي جداشده از فولاد خط لوله، مشكل رايج لوله‌هاي فولادي زيرزميني به خصوص در صنايع نفت و گاز است. طبق مطالعات صورت‌گرفته، حدود 85 درصد از خوردگي خارجي در فولادهاي خطوط لوله تحت حفاظت كاتدي، در زير پوشش‌هاي جداشده اتفاق مي‌افتد. سطح خارجي لوله‌ها در مجاورت خاك‌هاي مختلف قرار دارد كه همين امر مي‌تواند سبب بروز خوردگي در لوله و تخرب آن شود. در اين تحقيق حفاظت كاتدي فولاد خط لوله X52 مدفون در خاك در زير پوشش جداشده با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي و شبيه‌سازي عددي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين راستا، با استفاده از آزمون‌هاي پلاريزاسيون فولاد خط لوله به‌عنوان شرايط مرزي غيرخطي و بر اساس معادلات حاكم بر سيستم حفاظت كاتدي و داده‌هاي استخراج شده از آزمون‌هاي آزمايشگاهي، عملكرد سيستم حفاظت كاتدي مرسوم در حضور پوشش جداشده بررسي و تاثير پارامترهاي مهم مانند چگالي جريان حفاظتي، مقاومت الكتروليت و هندسه پوشش جداشده شبيه‌سازي و ارزيابي شد. همچنين، اعتبارسنجي نتايج شبيه‌سازي بر اساس نتايج مطالعات مختلف و به‌صورت عددي و آزمايشگاهي با استفاده از يك سل حفاظت كاتدي 20 سانتي‌متري صورت گرفت و تطابق داده‌هاي حاصل از شبيه‌سازي و داده‌هاي استخراج شده از آزمون‌هاي آزمايشگاهي تاييد گرديد. بر اساس نتايج به‌دست آمده، علي رغم افزايش چگالي جريان اعمالي، كاهش مقاومت ويژه الكتروليت و تغيير هندسه ارتفاع جدايش، حفاظت مناسب در ناحيه جدايش صورت نگرفت كه علت آن را مي‌توان ايجاد گراديان پتانسيل و سد شدن جريان حفاظت كاتدي مرسوم دانست. بر اين اساس، پس از بررسي سيستم پالسي در شرايط مشابه به‌عنوان راهكاري جهت حفاظت كامل در ناحيه جداشده و مشاهده تاثير فركانس بر شرايط سيستم حفاظت كاتدي، مشاهده شد كه سيستم پالسي عملكرد به‌مراتب بهتري داشته و در فركانس kHz 9 از بين مقادير مورد مطالعه، حفاظت كامل در ناحيه جدايش انجام شد و گراديان پتانسيلي مشاهده نشد. همچنين‌، توزيع يكنواخت‌تر ميزان pH و مقاومت الكتروليت در ناحيه جدايش با سيستم پالسي حاصل شد. علت اين پديده را مي‌توان به از بين بردن گراديان پتانسيل ناشي از كاهش پلاريزاسيون غلظتي در دهانه ناحيه جدايش و اثر فركانس بر امپدانس سيستم حفاظت كاتدي نسبت داد. علاوه بر موارد ذكرشده، حفاظت كاتدي پالسي به‌دليل عدم اعمال جريان در نيمي از زمان كل اعمال حفاظت با سيكل كاري 50 درصد، مصرف انرژي به‌مراتب كمتري نسبت به روش مرسوم داشته در حالي كه حفاظت كامل در ناحيه جدايش را به‌همراه دارد.

Corrosion under disbondments is a common problem of underground steel pipelines, especially in the oil and gas industry. According to studies, almost 85% of external corrosion in steel pipelines under cathodic protection (CP) occurs under disbonded coatings. The external surface of the pipes is surrounded by different soils, which can cause corrosion, leading to failure. This research uses numerical simulation and laboratory data to investigate the CP of X52 buried steel pipelines. In this regard, the performance of the conventional CP system and the effect of essential parameters such as protection current density, electrolyte resistivity, and disbondment geometry were simulated by the finite element method (FEM). Also, the simulation results were validated based on numerical and experimental results using a 20 cm CP cell. Accordingly, increasing the applied current density and electrolyte resistivity and decreasing the disbondment height promoted the potential gradient and the cathodic shielding effect in the conventional CP under disbondment. Hence, it was observed that the pulse system performed much better as an experimental solution for CP under disbondment. At the frequency of 9 kHz among the studied values, complete protection was achieved, and no potential gradient was observed caused by the reduction of concentration polarization in the open mouth and the effect of frequency on the impedance of the CP system. Also, a more uniform distribution of pH and electrolyte resistivity was achieved under disbondment. Additionally, pulse CP has much lower energy consumption than the conventional method due to not applying current in half of the total protection time with a duty cycle of 50%.

عبدالمجيد اسلامي , محمد علي گلعذار

نويد سعيدي , مهدي عطارچي

كيوان رئيسي , ابوذر طاهري زاده