محتوای دوره حفاظت كاتديك سطح II,I (بر اساس سرفصل NACE)

1- اصول و مفاهيم خوردگي و حفاظت كاتديك

• خوردگي به عنوان يك فرايند الكترو شيميايي
• اجزا يك سل الكترو شيميايي
• سل الكترو شيميايي و حفاظت کاتدیک
• معيارها و پتانسيل هاي مورد نياز حفاظت كاتديك
• كاربرد عملي حفاظت كاتديك
• نيازمنديها و ضروريات انجام حفاظت كاتديك

2- اصول طراحي سيستم حفاظت كاتديك

• انواع سيستمهاي حفاظت كاتديك
• روش عمومي طراحي
• مشخصات فني اقلام حفاظت كاتديك
• ويژگيهاي سازه هاي تحت حفاظت
• روش طراحي اوليه سيستم حفاظت
• كاتديك فداشونده
• روش طراحي اوليه سيستم
• حفاظت كاتديك جريان تزريقي

3- مرور چند طراحي سيستم حفاظت كاتديك

• حفاظت كاتديك كف مخزن
• حفاظت كاتديك مخازن مدفون
• حفاظت كاتديك خط لوله انتقال
• حفاظت كاتديك خطوط لوله توزيع در سايتهاي پتروشيمي و پالايشگاهي

4- آزمون هاي ميداني

• اندازه گيري مقاومت خاك
• اندازه گيري PH و پتانسيل Redox
• اندازه گيري باكتري هاي SRB
• اندازه گيري CI ،4 SO
• خورندگي خاك و روش هاي محاسبه

5- مباحثي در خصوص نصب سيستم هاي حفاظت كاتديك

• سيستمهاي حفاظت كاتديك جريان تزريقي كم عمق عمودي و افقي
• سيستمهاي حفاظت كاتديك جريان تزريقي چاهي
• سيستمهاي حفاظت كاتديك جريان تزريقي توزيعي
• سيستمهاي حفاظت كاتديك فدا شونده

6- مباحثي در خصوص تعمير و نگهداري سيستمهاي حفاظت كاتديك

• مونیتورینگها و سروسيهاي دوره اي
• تنظيم های فصلي و ماهيانه سيستم حفاظت كاتديك
• مرور استانداردهاي NACE وMIL در خصوص حفاظت كاتديك

7- تداخل در سيستمهاي حفاظت كاتدي

• تداخل آندي
• تداخل كاتدي
• تداخل مخلوط
• تداخل ناشي از خطوط ولتاژ بالا AC
• تداخل ناشي از جريانهاي تلوريك
• تداخل ناشي قطارهاي برقي

8- روشهاي مقابله با تداخل DC

9- روش هاي مقابله با تداخل AC

مخاطبین دوره حفاظت كاتديك سطح II,I (بر اساس سرفصل NACE)

تکنیسینها و مهندسین واحدهای تولیدی ، بازرسی فنی و کنترل کیفیت (QC) ، تضمین مرغوبیت (QA)، مهندسین طراح شرکتهای سازنده تجهیزات نفت و گاز ، کارشناسان دستگاه نظارت ،دانشجویان و کلیه افراد علاقمند و مرتبط با مباحث مهندسی خوردگی و حفاظت کاتدیک

توانمندیها پس از طی دوره حفاظت كاتديك سطح II,I (بر اساس سرفصل NACE)

• تسلط كامل بر مراحل نصب حفاظت کاتدیک
• تسلط كامل بر نگهداری سیستم های حفاظت کاتدیک
• تسلط كافي با تداخل در سیستم های حفاظت کاتدیک
• آشنایی با طراحی حفاظت کاتدیک
• تسلط بر انواع آزمون های میدانی

گواهینامه دوره حفاظت كاتديك سطح II,I (بر اساس سرفصل NACE)

• گواهینامه معتبر پایان دوره Cathodic Protection Level I.IIاز طرف موسسه آریا آزمون صنعت مورد تایید سازمان های فوق
• امکان صدور گواهینامه حفاظت کاتدیک از طرف سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور

پیش نیاز دوره حفاظت كاتديك سطح سطح II,I

آشنایی نسبت به اصول وانواع خوردگی ، داشتن تحصیلات حداقل تکنسین فنی و آشنایی به زبان انگلیسی

مزایای دوره حفاظت كاتديك سطح II,I برای افرادی که قصد مهاجرت دارند

گواهینامه دوره حفاظت كاتديك سطح II,I موسسه آریا آزمون صنعت با توجه به اعتبارات سازمانی این موسسه و اینکه دوره بر اساس سرفصل انجمن های معتبر نظیر NACE برگزار می شود ، نیاز به ترجمه نداشته و مستقیما در بسیاری از کشورهای جهان، معتبر و قابل استفاده می باشد. لذا بسیاری از افرادی که قصد مهاجرت به کشور های مختلف را دارند به منظور کسب دانش فنی و مهارت در حوزه مهندسی خوردگی و حفاظت کاتدیک و نیز اخذ یک گواهینامه معتبر، به موسسه آریا آزمون صنعت مراجعه می کنند.

ضمنا مدارکی که فرد پیرو گذراندن دوره در این موسسه، از سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور دریافت میکند، پس ازترجمه و با توجه به دولتی بودن سازمان فنی و حرفه ای، بسیار معتبر بوده و به عنوان یک مدرک قابل ارایه در پروسه مهاجرت استفاده می شود.

آشنایی با مبحث حفاظت کاتدیک

حفاظت کاتدی (به انگلیسی: Cathodic Protection) یکی از روش‌های محافظت از خوردگی فلزات توسط کاتد قرار دادن سطح فلز در یک سلول الکتروشیمیایی است. فولاد گالوانیزه یک نمونه حفاظت کاتدی فولاد توسط اتصال روی به فولاد در گالوانیزاسیون است. حفاظت کاتدی به عنوان مؤثرترین روش حفاظتی به منظور جلوگیری از خوردگی سازه‌های مدفون در خاک شناخته شده‌است که به‌طور گسترده در حفاظت از خوردگی لوله‌های توزیع و انتقال گاز، مواد نفتی و آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. حفاظت کاتدی عبارت است از جلوگیری یا کاهش سرعت خوردگی فلزات توسط اعمال یک جریان الکتریکی خارجی (یکسو) یا تماس آن با یک آند از بین رونده، روی سطح فلز مورد نظر که دارای مناطق کاتدی و آندی باشد (در مناطق آندی خوردگی صورت می‌گیرد). در این حال مناطق آندی تبدیل به کاتد شده و در نتیجه دستگاه یا شبکه مورد نظر کلاً کاتدی می‌شود. حفاظت کاتدی از مهم‌ترین و مؤثرترین طرق کنترل خوردگی می‌باشد، به‌طوری‌که با اجرای این روش می‌توان فلزات را بدون اینکه خورده شوند به مدتی طولانی در محیط‌های خورنده نگهداری نمود. مکانیزم حفاظت کاتدی مربوط به جریان خارجی است که در نتیجه آن عناصر کاتدی پیل‌های موضعی به پتانسیل مدار باز آندها پلاریزاسون می‌شوند، یعنی در این حالت تمام سطح فلز هم پتانسیل گشته (پتانسیل‌های آند و کاتد معادل هم می‌شوند) و جریان‌های خوردگی متوقف می‌گردند. همچنین می‌توان چنین بیان کرد که به علت ایجاد یک شدت جریان خارجی شبکه‌ای از جریان مثبت در کلیه مناطق سطح فلز وارد شده و بدین ترتیب از ورود یون‌های فلز به محلول یا محیط اطراف جلوگیری به عمل می‌آید. عملیات حفاظت کاتدی را می‌توان در مورد خوردگی فلزاتی از قبیل فولاد، مس، سرب، و برنج در زمین (خاک) و محلول‌های مختلف آبی به کار برد. به کمک حفاظت کاتدی می‌توان از خوردگی حفره‌ای فلزات روئین از جمله فولادهای ضد زنگ جلوگیری نمود.

تاریخچه حفاظت کاتدیک

حفاظت کاتدی نخستین بار توسط همفری دیوی، در سال۱۸۲۴ میلادی، در شهر لندن و در میان سلسله مقالاتی که ایشان به انجمن سلطنتی ارائه می‌کردند مطرح گردید. بعد از یک سری آزمایش‌های موفق، اولین استفاده عملی از این فناوری جدید در همان سال و در رزم ناو اچ ام اس سمرینگ به وقوع پیوست. ساختار اولیه این سامانه عبارت بود از یک آند فداشونده که از آهن ساخته شده بود که اطراف آن غلافی از جنس فلز مس (همجنس بدنه اصلی کشتی) قرار داده بودند و به بدنه کشتی در زیر آب متصل کرده بودند و واکنش شیمیایی که بین آهن و مس انجام می‌شد، از سرعت خورده شدن فلز مس در اطراف میله آهنی می‌کاست و آن را حفاظت می‌کرد. این دانشمند پیشنهاد نمود که برای حفاظت کاتدی کشتی‌های با بدنه مسی قطعاتی از آهن به عنوان آندهای از بین رونده روی بدنه کشتی‌ها نصب شود به‌طوری‌که نسبت سطحی آهن به مس۱ به۱۰۰ باشد. به هر ترتیب یکی از نتایجی که حفاظت کاتدی به همراه داشت، رشد و توسعه دریانوردی بود. به دلیل اینکه این فناوری جدید می‌توانست رشد دریانوردی را تسریع ببخشد و این امر نیز منجر به تحولاتی بنیادین و ساختار شکنانه در استفاده از کشتی‌های ساخته شده در آن زمان می‌شد؛ نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا در اقدامی پیشگیرانه و محافظه‌کارانه، تصمیم به کنار گذاشتن این فناوری و ترجیح دادن به تعمیر بدنه‌های مسی پوسیده کشتی‌ها گرفت. بعد از او ادموند دیوی دستگاه‌ها و وسایل آهنی شناور در دریا را با نصب قطعاتی از فلز روی حفاظت کاتدی نمود، روبرت مالت در سال۱۸۴۰ آلیاژی از فلز روی ساخت که به عنوان آندهای از بین رونده مورد استفاده قرار گرفت. کاربرد آندهای از بین رونده ادامه داشت تا اینکه به تدریج رنگ‌های ضد زنگ ساخته شد و استفاده از آن‌ها به منظور حفاظت کاتدی و نیز صرفه جوئی در هزینه تعمیرات رواج بیشتری یافت. استفاده از پوشش‌های روی در روی فولاد از زمان‌های قدیم (قبل از ۱۷۴۲) معمول بوده‌است، ولی کاربرد اعمال جریان الکتریکی جهت حفاظت کاتدی لوله‌ها و تأسیسات زیر زمینی از حدود سال۱۹۱۰ آغاز شد و با سرعت زیاد گسترش پیدا نمود به‌طوری‌که امروزه تقریباً در تمام خطوط لوله و کابل‌های زیرزمینی از آن استفاده می‌شود. حفاظت کاتدی همچنین در موارد متعدد دیگر از قبیل دریچه‌ها، کانال‌ها، خنک‌کننده‌های آبی، زیردریایی‌ها، مخازن آب، اسلکه‌ها و تأسیسات دریایی، دستگاه‌ها و وسایل مختلفی که در تماس با مواد شیمیایی می‌باشند بکار برده می‌شود.

لزوم حفاطت در برابر خوردگی

در جهان امروز، برای انتقال هیدروکربن‌ها و مواد آلی به تأسیسات تولید، مخازن ذخیره‌سازی و پخش محصول تصفیه‌ شده از خطوط لوله استفاده می‌شود. خط لوله از جنس فولاد به‌طور گسترده به کار می‌رود، زیرا این مؤثرترین و امن‌ترین وسیله برای انتقال هیدروکربن‌ها و سایر مشتقات است. با این‌وجود، یکی از چالش‌هایی که صنعت نفت و گاز با آن مواجه است، “خوردگی”در تأسیسات فرآیندی است. در تحقیقاتی که توسط دانشمندان آمریکایی انجام شد آن‌ها نشان دادند که هزینه خوردگی خطوط لوله نفت و گاز تنها در کشور ایالات‌ متحده آمریکا رقمی حدود ۷ میلیارد دلار به هزینه‌های این بخش اضافه کرده است. اثرات نامطلوب خوردگی خطوط لوله عبارت‌اند از هزینه بالای نگهداری سیستم‌های حفاظت کاتدی، متوقف شدن فعالیت کارخانه‌ها، آلودگی محیط‌ زیست، خسارات تولید،خسارات و صدمه هایی که در اثر نشت مواد هیدروکربنی به طبیعت مانند آتش سوزی ایجاد می کند.

خوردگی فلزات

بر ای درک مفهوم خوردگی باید سه شرط وجود داشته باشد:

• دو فلز متفاوت
• الکترولیت (آب با هر نوع نمک محلول در آن و یا خاک )
• مسیر مرتبط فلزی بین دو جنس متفاوت فلز

دو فلز متفاوت ممکن است کاملاً با یکدیگر فرق داشته باشند و از آلیاژهای مختلف مانند فولاد و آلومینیوم باشند، اما این احتمال که تفاوت‌های مواد تشکیل دهنده میکروسکوپی یا در سطح یک قطعه فولاد باشد بیشتر است.

حفاظت کاتدیک (Cathodic Protection) چیست؟

یکی از کارآمدترین روش‌ها برای پیشگیری از بیشتر انواع خوردگی بر روی سطح فلز است. البته از خوردگی حفره‌ای با استفاده از این روش نمی‌توان جلوگیری کرد. فلزات به‌ویژه آهن در حضور اکسیژن، آب و سایر ناخالصی‌ها مانند گوگرد و کربن بسیار آسیب‌پذیر هستند. بدون CP، فلزات به‌عنوان آند عمل می‌کنند و به‌راحتی الکترون‌های خود را از دست می‌دهند و بنابراین فلز دچار اکسید شدن و خوردگی می‌گردد. در این روش الکترون‌ها از یک منبع خارجی تأمین می‌شود و فلز موردنظر را تبدیل به کاتد می‌نماید.

حفاظت کاتدی لوله‌های نفت و گاز

تکنیک های حفاظت کاتدیک به ‌طور گسترده‌ای در حفاظت از تأسیسات تولید نفت در سکوهای دریایی و یا در خشکی مانند خطوط لوله نفت وگاز دفن شده در زمین و یا زیرآب، لوله‌های چند منظوره در زیرزمین، پوشش‌های بزرگ، تانک‌ها و بندرهای بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

طراحی سیستم حفاظت کاتدیک

در ادامه به شرح دو روش مهم برای جلوگیری از خوردگی خطوط لوله گاز و نفت می پردازیم:

الف ) حفاظت کاتدیک با استفاده از آند قربانی شونده یا گالوانیک

این روش که (Sacrificial Anodes) یا (Galvanic Cathodic Protection) نامیده می‌شود شامل حفاظت از سطح یک قطعه یا تجهیزات با استفاده از یک فلز دیگر که بسیار واکنش‌پذیرتر است میباشد. فلز دوم که معمولاً آند گالوانیزه و یا فدا شونده نامیده می‌شود، پتانسیل الکتروشیمیایی منفی کمتر را نسبت به جزء فلز محافظت‌کننده و بار منفی بالاتری نسبت به آن دارد. بنابراین، آند فدا شونده به‌جای فلز اصلی که ممکن است بدنه کشتی یا خط لوله یا تانک باشد، اکسید می‌شود. جنس این فلز قربانی ممکن است آلومینیوم، منیزیم و روی باشد که منیزیم برای استفاده در آب دریا مناسب است؛ آلومینیوم در آب شیرین، اما فلز روی هم در آب دریا و هم زمین استفاده می‌شود.

اساس این روش بر پایه اختلاف الکتروشیمیایی بین آند قربانی شونده و فلز محافظت‌ شده است و احتیاجی به منبع خارجی نیست. الکترون‌ها و بار منفی از فلز محافظت‌ شده به سمت فلز قربانی حرکت می‌کند و بعد به الکترولیت طبیعی که آب دریا یا خاک است وارد می‌شود. این آندها به علت مصرف شدن در طی این محافظت بعد از مدتی باید تعویض گردند

ب) حفاظت کاتدی به روش جریان اعمالی

این روش ( Impressed Current Cathodic Protection) که به‌اختصار ICCP نامیده می‌شود یک روش بسیار اقتصادی‌تر از حفاظت کاتدی به روش گالوانیزه است، زمانی که خطوط لوله زیرزمینی بسیار طولانی باشند و یا تجهیزات دریایی برای استفاده از روش‌های دیگر بسیار بزرگ باشند از این روش استفاده می‌شود. در این روش برعکس سیستم قبلی از فلزات و مواد بی‌اثر مانند سیلیکون چدن، گرافیت، پلاتین پوشیده استفاده می‌گردد. در ICCP، الکترون‌ها به ساختار کاتدیک با استفاده از یک منبع تغذیه DC خارجی (منبع برق) وارد می‌شوند.

در این روش فلز محافظت‌شده به قسمت منفی جریان و آند کمکی به قسمت مثبت متصل می‌شود. درنتیجه یون‌های مثبت از آند کمکی به فلز موردنظر و محافظت‌ شده حرکت می‌کنند و آن را به یک کاتد تبدیل می‌کنند که اکسایش و اکسیدشدگی در آن اتفاق نمی‌افتد. ولتاژی که به این سیستم وارد می‌شود باید بر اساس گستردگی و طول خط لوله‌ها معین گردد و در محیط‌هایی که آتش‌سوزی اتفاق می‌افتد تا حد ممکن از این روش استفاده نشود.

استاندارد های مرتبط با حفاظت کاتدیک

بیشتر بدانید

• چرا در دوره های آموزشی موسسه آریا آزمون صنعت شرکت کنیم؟
• آشنایی با مشتریان موسسه آریا آزمون صنعت
• آشنایی با انجمن مهندسین خوردگی آمریکا (NACE)