پوشش خارجی لوله های فولادی (بخش اول)

پوشش خارجی لوله‌های فولادی (بخش اول)

خوردگی پدیده ای است که به دلیل تخریب یک ماده، عموماً فلز، یا خواص آن به دلیل واکنش‌های شیمیایی ماده با محیط اطرافش رخ می‌دهد. حفاظت از خطوط لوله در برابر خوردگی و آسیب‌های شیمیایی نه تنها مستلزم دانش مربوط به سیالات در حال حمل برای جلوگیری از خوردگی و پوسیدگی ناشی از مواد در حال حمل است، بلکه به اگاهی از محیط خطوط انتقال نیز نیازمند است. لوله‌ها ممکن است در خاک یا آب‌های متفاوتی مدفون باشند. شرایط شیمیایی که خطوط انتقال در ان واقع اند می‌تواند صنعتی، نمکی، دارای تغییرات شدید دمایی در طول شبانه روز یا فصول مختلف باشد. همچنین خطوط مدفون در دریا و اقیانوس ممکن است در معرض سایش شن، ماسه، صدف‌ها و دیگر رسوباتی که می‌توانند در برخی پوشش‌های محافظ نفوذ کنند، باشند.

با توجه به موارد فوق و هزینه‌های سنگینی که در اثر خوردگی خطوط لوله تحمیل می شود، باید سیستم‌های حفاظتی مطمئنی برای کنترل خوردگی انتخاب شود. انتخاب روشی مناسب جهت حفاظت خطوط انتقال با افزایش طول عمر خطوط، کاهش شات داون برای تعمیر خطوط، کاهش هزینه‌ها برای ترمیم یا تعویض سیستم‌های حفاظت را در پی خواهد داشت.

پوشش‌های آلی مختلفی برای محافظت از خوردگی سطح خارجی لوله‌های فولادی استفاده می‌شوند که فرایند حفاظت را با حفاظت کاتدی تکمیل می‌کنند. انتخاب نوع خاصی از پوشش به ملاحظات فوق الذکر و همچنین تنش‌های خارجی که لوله باید تحمل کند، سازگاری با حفاظت کاتدی و جریان مورد نیاز، ویژگی‌های خاک و … بستگی دارد.

ویژگی‌های ضروری سیستم پوشش خارجی لوله‌های فولادی عبارتند از:

• مقاومت ضربه
• مقاومت در برابر نفوذ
• مقاومت در برابر جدایش کاتدی
• مقاومت در برابر دمای بالا
• مقاومت در برابر تنش‌های خاک
• مقاومت در برابر جذب آب
• مقاومت شیمیایی (در برابر اسید و بازها)
• انعطاف پذیری کافی برای خم شدن
• سختی (مقاومت سایشی)
• مقاومت کافی در برابر آسیب‌های احتمالی حین حمل و انتقال
• داشتن ایمنی و سلامت کافی

انواع پوشش‌های خارجی لوله‌های فولادی

پوشش لایه‌ای است که از ارتباط جسم (لوله) با محیط اطرافش جلوگیری می‌کند. پوشش لوله‌های فولادی می‌تواند یک، دو یا سه لایه باشد و در بعضی کاربردها پوشش لوله با مواد سیمانی محافظت شود.

پوشش‌های تک و دولایه اپوکسی

پودر اپوکسی به عنوان پلیمری ترموست و جامد بر اثر واکنش‌های شیمیایی به سطح گرم فلز می‌چسبد. فرمولاسیون پودر اپوکسی اتصال ذوبی، شامل هاردنر، رنگ، افزودنی‌های کنترل کننده جریان و پایدار کننده است. برای اعمال پودر اپوکسی روی سطح لوله، ابتدا لوله‌ای که قبلاً با عملیات سند بلاست یا شات بلاست تمیز شده است، گرم می‌شود و پودر اپوکسی توسط تفنگ الکترواستاتیک روی سطح پاشیده می‌شود. پودر در تماس با لوله گرم ذوب شده و جریان می‌یابد، سپس ژل و پخته می‌شود تا پوششی چغرمه برای حفاظت از خوردگی ایجاد گردد. این نوع پوشش از سال 1960 تجاری شده است.

سیستم دولایه اپوکسی علاوه بر اینکه در لایه اول از پودر اپوکسی برای حفاظت در برابر خوردگی استفاده می‌شود، لایه دوم نیز از جنس اپوکسی اتصال ذوبی است و معمولاً برای حفاظت مکانیکی لوله اعمال می‌شود. اپوکسی لایه دوم بلافاصله بعد از لایه اول در حالی که لایه اول همچنان فعال باشد، روی لوله پاشیده می‌شود تا پیوندهای شیمیایی بین دولایه ایجاد شود.

پوشش پلی الفین دولایه

پوشش‌های پلاستیکی اکسترود شده که شامل چسب یا درزگیر است برای حفاظت از خوردگی، از سال 1950 مورد استفاده قرار گرفته است. پوشش‌های دولایه بسیار متنوع‌اند، مانند چسب‌های پایه بوتیل  و پوشش بوتیل یا ماستیک پایه اسفالت که به عنوان لایه اول و پلی الفین به عنوان لایه دوم و اکثراً از جنس پلی اتیلن یا پلی پروپیلن استفاده می‌شود. در طول استفاده چسب گرم می‌شود تا به جریان بهینه برسد و پوشش یکنواختی را روی سطح لوله ایجاد کند و بلافاصله با پلی الفین با ضخامت مناسب پوشانده می‌شود.

پوشش‌های سه لایه پلی الفین

پوشش‌های سه لایه از سال 1980 مورد استفاده هستند، پلی الفین که به عنوان پوشش رویی مورد استفاده قرار می‌گیرد اغلب از جنس پلی اتیلن یا پلی پروپیلن می‌باشد.

لایه اول: پودر اپوکسی مورد استفاده در لایه اول نقش اصلی را در حفاظت لوله از خوردگی ایفا می‌کند. پودر اپوکسی توسط تفنگ الکترواستاتیک با ضخامت 80 تا 250 میکرومتر روی سطح لوله که قبلاً باعملیات سندبلاست تمیز و برای عملیات پوشش گرم شده است اعمال می‌شود تا بر اثر گرمای لوله ذوب شده و رزین پخت گردد تا شبکه ای مستحکم از اپوکسی تشکیل شود.

لایه دوم: چسب کوپلیمری است که توسط فرایند اکستروژن جانبی با ضخامت 250 میکرومتر روی لایه اپوکسی کشیده می‌شود. چسب مورد استفاده باید با لایه اپوکسی زیرین و پوشش خارجی چسبندگی شیمیایی خوبی داشته باشد.

لایه سوم (پلی اتیلن): لایه سوم برای حفاظت لوله از آسیب‌های فیزیکی با ضخامت 1.2 تا 3.5 میلیمتر توسط فرایند اکستروژن اعمال می‌شود. پوشش پلی اتیلن برای شرایطی که سیال سرویس دمایی در حدود 80 درجه سلسیوس دارد استفاده می‌شود.

لایه سوم (پلی پروپیلن): ضخامت 1.2 تا 3.5 و گاها 10 میلیمتر دارد و روی دولایه قبلی کشیده می‌شود و دمای سیال سرویس مورد تحمل آن معادل 120 درجه سلسیوس است.

مقایسه پلی اتیلن و پلی پروپیلن در پوشش‌های سه لایه

در مقایسه پوشش پلی اتیلن و پلی پروپیلن باید گفت که پلی پروپیلن دمای سرویس بالاتری دارد و برای انتقال سیالات تا دمای 120 درجه سلسیوس گزینه مناسبی است، ضمن آنکه از نظر مقاومت ضربه شرایط بهتری نسبت به پلی اتیلن دارد و به دلیل مقاومت سایشی بالاتر نسبت به پلی اتیلن برای پروژه‌هایی که احتمال آسیب دیدن پوشش بالاتر است؛ مانند زمین‌های سنگلاخی، کوهستان‌ها و یا عملیات حفاری مناسب‌تر است.

در مقاله بعدی به انواع دیگری از پوشش های خارجی لوله های فولادی خواهیم پرداخت.