دانلود مقاله در مورد پوسیدگی ساختمان

دانلود مقاله در مورد پوسیدگی ساختمان
شناسایی دلایل و کنترل آن
پوسیدگی
پوسیدگی منشاءهای بسیاری دارد و روشهای بیشتری برای کند کردن روند آن وجود دارد. این بخش به قسمتهای مختلف صنعت می پردازد و مشکلات فرسایش/ پوسیدگی رایج و برخی از راه حل ها را مورد شناسایی قرار می‌دهد.
ساختمانهای ساحلی- تجهیزات سطحی، ساده ترین راه حل قرار دادن عایق روی فلز مورد نظر است. تأسیسات ساحلی اغلب با آستر غنی از روی رنگ می شوند که این کار نه تنها یک مانع فیزیکی ایجاد می‌کند، بلکه به عنوان یک آنود قربانی مورد نفوذ قرار می گیرد.
ساختمانهای ساحلی از راههای دیگر هم حفاظت می شوند. منطقه بالای داغ مد/ خط کشند، که آن را منطقه Splash می نامند، مرتباً بیرون و درون آب است. شدیدترین فرسایش/پوسیدگی در این قسمت ایجاد می شود. امواجه هرگونه پوشش محافظ را مکرراً از بین می برند و اکسیژن و آب فراوانی در این حوزه وجود دارد.
شیوه های متداول کنترل پوسیدگی/ فرسایش در این منطقه شامل استفاده از پوش های بیشتر و همچنین افزایش ضخامت فلزات برای جبران آسیب بالای آن است.
بخشی از ساختمانی که در منطقه مد قرار دارد دچار فرسایش/پوسیدگی کمتری نسبت به منطقه Splash می شود و می تواند از سیستم محافظ کاتودی در مد زیاد بهره مند شود. محافظ کاتودی از طریق تبدیل حوزه های آنودی به کاتودها عمل می‌کند. در این روش جریانی مخالف را برای بی اثر کردن جریان پوسیدگی/فرسایش به کار می گریم. این جریان را می توان از طریق یک منبع DC خارجی- محافظت کاتدی تأثیرگذار و یا از طریق آنودهای قربانی ایجاد کرد.
سایر قسمتهای ساختمان- که کمتر در معرض فرسایش/خوردگی با آب دریا است- از طریق محافظت کاتدی حفظ می شود. اگرچه سحت پوستان و علف های دریایی چسبیده به قسمتهای غوطه ور در آب وزن آن قسمتها را افزایش می‌دهد که احتمال فرسایش بیشتر این قسمتها را فراهم می آورد. این مکانیزم زمانی اتفاق می افتاد که مجموع تأثیرات ترک ها یا سوراخ ها، پوسیدگی و فشار شکاف ها را تشدید کرده و افزایش می‌دهد تا به سقوط بنا منتهی شود. اگرچه یک لایه پوشش از رسیدن اکسیژن به فلز جلوگیری کرده و فرسایش را کاهش می‌دهد.
سایر اشکال فشارهای ساختاری نیز مهم هستند. فشار چرخشی با تناوب کم- که ناشی از عواملی چون امواج، جزر و مد و operating load است- می تواند منجر به فرسایش/ایجاد پوسیدگی در شکاف های باز شود. در نتیجه الگوسازی و در نظر گرفتن این فشارها در جلوگیری از فرسایش نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند.
ته یک سکوی حفاری بلند یا یک سکوی تولید نفت در بستر دریا فرو می رود و توسط سولفید هیدروژن تولید شده از طریق سولفات کاهش دهنده باکتری (SRB) آسیب می‌بیند. اگرچه حفاظت کاتدی هم این بخش از سازه را حفظ و نگهداری می‌کند. به دلیل کاهش اکسیژن جریان حفاظت مورد نیاز برای بقیه قسمتهای سکوی حفاری کمتر خواهد بود.
فرسایش لوله حفاری- هنگام حفاری یک چاه نه تنها به سازه سکوی حفاری فشار وارد می شود، بلکه تجهیزات حفاری هم تحت فشار قرار می گیرند. احتمالاً لوله حفاری ابزاری است که بیشتر از سایر تجهیزات در این عملیات تحت فشار است. این وسیله در معرض سیالات شکل دهنده و گل و لای حفاری قرار می گیرد و در برش ها در معرض فشار فرسایش و خوردگی قرار می گیرد. اتصالات لول های حفاری از فولاد سخت با قدرت بالا ساخته شده است و به نظر می رسد که بر اثر بوجود آمدن سوراخهای عمیق پوسیدگی ایجاد شده با اکسیژن و یا گل و لای و یا بر اثر خیس شدن زیاد احتمال از بین رفتن آن هست. گاهی لوله حفاری را از داخل بازرین یا ترکیب گداخته اپوکسی می پوشانند تا با پوسیدگی مبارزه کنند.
با از بین رفتن این پوشش/عایق فرسایش سریع اتفاق می افتد. قسمتهایی که لوله های حفاری در آن قسمتها دچار آسیب دیدگی، نشت می شوند اتصالات حدیده شده یا پیچ داری است که مفصل ابزاری نامیده می شوند.

در معرض اشعه فرابنفش رسوب/ته نشست نمک تغلیظ/میعان
در معرض اتمسفر دریا (آلاینده ها، گرد و غیار و شن)
بالاترین میزان فرسایش/ پوسیدگی (خیسی و مقدار زیاد آب) فرسایش/پوسیدگی شدید (با خیس شدن و خشک شدن مداوم) بالاترین سطح فرسایش با ایجاد حفره (منطقه جزر و مد، ساییدگی شن و گل و لای)
فرسایش کلی آب دریا (سیستم آلوده کردن، آلاینده های شیمیایی و زیست محیطی)
فرسایش/پوسیدگی جزئی(تعوض ته سازه)
محیطی با قابلیت فرسایشی زیاد که به یک سکوی حفاری ساحلی آسیب وارد می‌کند. (بالای صفحه سمت چپ) آنودهای قربانی از پایه ها و مخزن سکوی حفاری تریدنت چهارم سرکوفورکس (سمت چپ) محافظت کاتدی یکی از روشهای متداول مبارزه با پوسیدگی است: آنودهای قربانی روش دیگری را ایجاد می‌کند.

سیستم فرسایش/ پوسیدگی
پوسیدگی/فرسایشی که در عملیات تولید نفت خام تجربه شده چندین مکانیزم را در بر می گیرد. این مکانیزمها به گروههای زیر تقسیم شده اند. فرسایش/ پوسیدگی الکتروشیمیایی، شیمیایی ومکانیکی و تأثیرات فرسایشی/مکانیکی.
فرسایش/پوسیدگی الکتروشیمیایی
پوسیدگی گالوانیک (دو فلز)- دو فلز غیر متشابه در یک محیط رسانا دارای اختلاف پتانسیل خواهند شد. یکی از آنها آنودی و دیگری کاتودی خواهد شد. آنود یونهای فلزی را برای متوازن کردن جریان الکترونها از دست می‌دهد. زیرا فلزات از کریستال ساخته شده اند، که بسیاری از این هسته های تشکیل شده سبب پوسیدگی بین گرانولها می شوند. با افزایش نسبت منطقه کاتد به آنود مشکلات شدیدتر می شود.
پوسیدگی/ فرسایش ترک- بیشتر آسیب های فلزات در حوزه نفتی از طریق پوسیدگی ترکها ایجاد می شود. این شکل از پوسیدگی که مربوط به این منطقه است تقریباً به طور انحصاری در سیستم های حاوی اکسیژن به چشم می خورد و با وجود گلرایه شدیدتر می شود. در ترک، فلز با الکترولیت در تماس است، اما به اکسیژن دسترسی آسان ندارد.
در آغاز واکنس، فلز در قسمتهای آنودی وارد محلول می شود و اکسیژن در قسمتهای کاتدی به هیدروکسیل تقلیل می یابد. پوسیدگی در ابتدا همه منطقه را در بر می گیرد که شامل ترک نیز می شود. با تداوم پوسیدگی در ترک اکسیژن تمام شده و کاهش کاتدی اکسیژن متوقف می شود. حل شدن یونهای فلز در آنود در قسمت ترک خورده ادامه می یابد که در انحلال بار مثبت زیادی تولید می‌کند.
حالا کلراید دارای بار منفی (یا سایر آنیون ها) به آنودهای رو به افزایش انتقال پیدا می‌کنند تا خنثی بودن الکترونها را حفظ کنند. آنها نقش کاتالیزور را با تسریع پوسیدگی ایفا می کنند. در این مرحله پوسیدگی ترک به طور کامل انجام شده و واکنش آنودی با یونهای [Fe++]errous ادامه می یابد که فوراً وارد محلول می شود.
پوسیدگی حفره ای یکی دیگر از اشکال پوسیدگی شکاف/ترک که در این مورد خراشیدگی های جزئی، نقص و آلودگی می تواند روند پوسیدگی را آغاز کند. در این مورد نیز تراکم بارهای مثبت در یک حفره کوچک روی سطح فلز اتفاق می افتد. یونهای کلرین از یک محلول شور به حفره انتقال می یابند. این یونها، که به شکل یونهای هیدروژن جفت شده اند، نقش کاتالیزور را در پوسیدگی و فساد بیشتر فلز بر عهده دارند.
جریان پراکنده پوسیدگی- جریانهای اضافی AC و DC در رسیدن به زمین در یک رسانا، نقطه رسیدن رسانا به زمین را به یک کاتود تبدیل می‌کند.
جایی که جریان جدا می شود تبدیل به آنود خواهد شد، که سبب پوسیدگی در آن نقطه می گردد. یک جریان DC100 برابر مخرب تر از جریان AC مساوی با آن است. فقط یک تقویت کننده جریان پراکنده DC در سال می تواند Lbm20 ]9 کیلوگرک[ فولاد را از بین ببرد. در سیستم های تولید سیستم های حفاظتی کاتودی منابع جریان‌های پراکنده DC به شمار می آیند.

پوسیدگی شیمیایی
سولفید هیدروژن، پلی سولفیدها و سولفور- هنگامی که سولفید هیدروژن در آب حل شود اسید ضعیفی بوجود می آید که منبع یونهای هیدروژن بوده و مخرب خواهد بود. (تأثیرات آن در چاههای نفت عمیق بیشتر است زیرا PH تحت تأثیر فشار خیلی بیشتر تقلیل می یابد.) نتیجه فرسایش/ پوسیدگی سولفید آهن [Fesx] و هیدروژن است. سولفید آهن رسوبی تولید می‌کند که در دمای کم می تواند مانند مانعی برای پوسیدگیهایی با روند کند باشد. نبودن کلرید نمک این وضعیت را به طور چشمگیری ارتقاء می‌دهد و نبودن اکسیژن ضروری می‌باشد. در دمای بالاتر رسوب در ارتباط با آغاز پوسیدگی گالوانیک کاتدی است. با وجود یونهای کلرید و دمای بالای ۳۰۰ درجه فارنهایت (۱۵۰ درجه سلسیوس) پوسیدگی/ فرسایش بارناکل صورت می پذیرد، که می‌تواند زیر رسوبات ضخیم اما متخلخل سولفیدآهن تداوم یابد.(بالای صفحه سمت راست). کلرید لایه ای از کلرید آهن [FeCl2] تشکیل می‌دهد که اسید بوده و از تشکیل لایه Fes به طور مستقیم بر روی فولاد در حال فرسایش جلوگیری می کند، و واکنش آنودی را قادر به تداوم می نماید. هیدروژن تولید شده در واکنش ممکن است به embrittlement هیدروژن شود.
دی اکسید کربن- مانند ، دی اکسید کربن هم یک گاز ضعیف اسیدی است و با انحلال در آب مخرب می شود. اگرچه دی اکسید کربن باید قبل از اسید شدن به اسید کربنیک ابیده گردد- یک روند ساده و کند. نتیجه فرسایش/پوسیدگی رسوب کربنات آهن [sicierite] است که می تواند در شرایط خاصی نگهدارنده باشد. Siderite قابل انحلال است. شرایطی که در آن رسوبات نگهدارنده شکل می گیرد دمای بالاست، افزایش PH که در آبهای محتوی بی کربنات و در نبود آبهای متلاظم رخ می‌دهد که در نتیجه رسوبات آن در محل باقی می ماند. اغلب آب های متلاطم عامل مهمی در ایجاد و نگهداری لایه بی کربنات آهن به حساب می آید. Sidetite نباشد و تقریباً روی فلز مورد نظر یکدست باشد. پوسیدگی/ فرسایش ترک خوردگی و حفره ای زمانی اتفاق می افتد که اکسید کربنیک تشکیل شود. دی اکسید کربن هم می تواند سبب embrittlement شود که منجر به فشار و شکست ناحیه پوسیده می شود.
اسیدهای قوی- آسیب رسانی مستقیم شیمیایی- اسیدهای قوی اغلب به درون چاههای نفت تلمبه می شود، تا تولید را با افزایش تراوایی در نزدیکی منطقه حفره چاه نفت هماهنگ و منظم کند. برای تشکیل سنگ آهن به طور معمول ۵ تا ۲۸ درصد اسید هیدروکلرید [HCI] به کار برده می شود. برای تشکیل ماسه سنگ ترکیبات اسید هیدروفلوئوریک به طور معمول تا ۳ درصد- ضروری به نظر می رسد. در چاههای نفت عمیق جایی که تأثیرگذاری اش را از دست می دهد، ۹ درصد اسید فرمیک مورد استفاده قرار می گیرد. کنترل پوسیدگی به طور معمول با ترکیبی از بازدارنده ها و زمان در معرض قرار گرفتن محدود همراه است که این زمان می تواند از ۲ تا ۲۴ ساعت باشد. با وجود آلیاژهای مقاوم در برابر پوسیدگی (فولادهای سالم جفتی و تکی) نگرانی برای شکست پوسیدگی بر اثر فشار و اثر باز دارنده می تواند از بین خواهد رفت.
علاوه بر اسید استفاده شده، سایر ستونهای ساکن مثل سیال حفاری و تکمیل نیز می‌تواند مخرب باشد.
نمکهای متمرکز- گاهی اوقات نمکهای هالیه ی متراکم کلسیم، روی و به ندرت منیزیم برای توازنه فشارها طی عملیات تولیدی مختلف به کار گرفته می شوند. همه این موارد می توانند به دلیل اکسیژن محلول و هوای وارد شده در آنها می توانند مخرب باشند. به علاوه این نمکها می تواند به دلیل اسیدیته ایجاد شده در ئیدرولیز یونهای فلزی مخرب باشند پوسیدگی ناشی از اسیدیته با نمکهای متراکم روی شدیدتر است. در حال حاضر در تراکم بالاتر از gol/bm14 ] gm/cm37/1[ نمکهای برمید کلسیم گرانتری برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض نمکهای کلرید روی [ZnCl] به کار گرفته می‌شود.
اثرات بیولوژیکی/ زیست محیطی- مهمترین اثر زیست محیطی پدید آمدن توسط باکتری کاهش دهنده سولفات است. این باکتری بی هوازی یونهای سولفات را تجزیه کرده (با استفاده از یک منبع کربن آلی) و سولفید هیدروژن تولید می‌کند. بر این اساس می توانند را به یک سیستم آزاد تبدیل کنند. کلیونیهای نیز می تواند رسوباتی را تشکیل دهد که منجر به پوسیدگی ترکها با تسریع کننده پوسیدگی شوند، چرا که به عنوان محرک آنودی شناخته شده اند. در سیستم های با جریان کم ندول های سخت زنگ زدگی و tubercleها می توانند هسته‌های اکسیژن متفاوتی تشکیل دهنده که به پوسیدگی ترکها نتیجه می شود

فهرست مطالب
شناسایی دلایل و کنترل آن ۱
در معرض اشعه فرابنفش رسوب/ته نشست نمک تغلیظ/میعان ۴
سیستم فرسایش/ پوسیدگی ۵
پوسیدگی شیمیایی ۷
تأثیرات مکانیکی و تأثیرات مکانیکی/ فرسایشی ۱۰
ابزارهای قطرسنج ۱۹
ابزارهای الکترومغناطیسی ۲۰
ابزارهای فراصوتی ۲۲
کنترل فرسایش/پوسیدگی ۲۵
نتیجه گیری ۳۰