तेल पाइपलाइनों की संरक्षण प्रणाली

घरेलू स्तर पर अधिकतर उपयोग में आने वाली इस्पाती पाइपों की संरक्षण परतों में पेट्रोलियम एस्फाल्ट, PE जैकेट एवं PE फोम जैकेट, एपॉक्सी कोयला-एस्फाल्ट, कोयला-टार क्रीम, एपॉक्सी पाउडर, तीन-स्तरीय संयुक्त संरचना, एपॉक्सी कोयला-एस्फाल्ट की ठंडी लपेटने वाली पट्टियाँ (PF प्रकार), रबर-प्लास्टिक आधारित एपॉक्सी कोयला-एस्फाल्ट की ठंडी लपेटने वाली पट्टियाँ (RPC प्रकार) आदि शामिल हैं। वर्तमान में सबसे अधिक उपयोग में आने वाली पाइप संरक्षण विधियों में तीन-स्तरीय PE संयुक्त संरचना, एकल-स्तरीय एपॉक्सी पाउडर, PF प्रकार की ठंडी लपेटने वाली पट्टियाँ, एवं RPC प्रकार की ठंडी लपेटने वाली पट्टियाँ शामिल हैं।

क्षय-रोधी विधियाँ – ए. कोटिंग द्वारा क्षय-रोधन: पाइपों की सुरक्षा हेतु, जंग हटाने के बाद धातु की सतह पर रंग/कोटिंग को समान एवं मजबूत तरीके से लगाया जाता है; इससे पाइप, विभिन्न क्षारक पदार्थों से अलग रहते हैं। यह पाइपों की सुरक्षा हेतु सबसे बुनियादी विधियों में से एक है। 1970 के दशक से, ध्रुवीय क्षेत्रों, समुद्रों जैसे कठिन वातावरणों में पाइपलाइनों की स्थापना, तथा तेल को गर्म करके उसे परिवहन करने की प्रक्रिया के कारण पाइपलाइनों के तापमान में वृद्धि होने से, कोटिंगों के गुणों के संबंध में और अधिक आवश्यकताएँ पैदा हो गईं। इसलिए, पाइपों की संरक्षणात्मक परतों हेतु अब अधिक से अधिक संयुक्त सामग्रियों या संयुक्त संरचनाओं का उपयोग किया जा रहा है। 1. बाहरी दीवारों पर संरक्षणात्मक परतें: पाइपों की बाहरी दीवारों पर उपयोग होने वाली परतों के प्रकार एवं उनके उपयोग की शर्तें। ②आंतरिक सतह पर लगने वाली रसायन-रोधी परत: पाइप के अंदरूनी हिस्से पर ऐसी परत लगाई जाती है, ताकि पाइप के अंदर जंग न हो, घर्षण कम हो, एवं तरल पदार्थों का परिवहन बेहतर तरीके से हो सके। आमतौर पर उपयोग में आने वाली पेंट सामग्रियों में अमीन-सहायित ईपॉक्सी रेजिन एवं पॉलीअमाइड ईपॉक्सी रेजिन शामिल हैं। पेंट की मोटाई 0.038 से 0.2 मिलीमीटर होती है। कोटिंग के ट्यूब की दीवार से मजबूती से चिपकने हेतु, ट्यूब की आंतरिक सतह को अवश्य ही उपचारित करना आवश्यक है। 70 के दशक से, पाइपों की आंतरिक एवं बाहरी सतहों पर एक ही प्रकार की सामग्री का उपयोग किया जाने लगा, ताकि आंतरिक एवं बाहरी सतहों पर रंगने की प्रक्रिया एक साथ ही की जा सके। ③रसायन-रोधी/ऊष्मा-संरक्षक परत: मध्यम एवं छोटे व्यास वाली, कच्चे तेल या ईंधन तेल वाहक पाइपलाइनों में, पाइपलाइन से मिट्टी में ऊष्मा के नुकसान को कम करने हेतु, पाइपलाइन के बाहर ऊष्मा-संरक्षक एवं रसायन-रोधी परतें लगाई जाती हैं। उपयोग में आने वाली सामान्य इन्सुलेशन सामग्री हार्ड पॉलीयूरेथेन फोम प्लास्टिक है; इसका उपयोग –185 से 95°C के तापमान पर किया जा सकता है। इस सामग्री की संरचना नरम होती है; इसकी मजबूती बढ़ाने हेतु, इन्सुलेशन परत के ऊपर उच्च-घनत्व वाली पॉलीथीन परत लगाई जाती है। ऐसा करने से एक संयुक्त सामग्री-संरचना बनती है, जिससे भूजल इन्सुलेशन परत के अंदर न घुस सके। ख. विद्युतीय संरक्षण – धातु के आसपास के माध्यम की तुलना में उसके विद्युत विभव को बदलकर, धातु को सड़न से बचाने की विधि। लंबी दूरी तक स्थित पाइपलाइनों की सुरक्षा हेतु विद्युत विधियों में केवल कैथोडिक सुरक्षा एवं विद्युत-अपघटन ①कैथोडिक संरक्षण: धातु के क्षय को रोकने हेतु, उस धातु को कैथोड के रूप में प्रयोग में लाने की विधि। जहाजों की संरक्षण हेतु इस विधि का उपयोग 150 साल से अधिक समय से किया जा रहा है। ； वर्ष 1928 में पहली बार इसका उपयोग पाइपों में किया गया। इसमें, धातु-क्षय बैटरियों में कैथोड के क्षय न होने एवं एनोड के क्षय होने के सिद्धांत का उपयोग धातुओं को क्षय से बचाने हेतु किया गया। बाहरी धारा का उपयोग करके इलेक्ट्रोलाइट में मौजूद सुरक्षित किए गए धातु की सतह को पूरी तरह से कैथोडिक रूप से ध्रुवीकृत किया जा सकता है; ऐसा करने से क्षय नहीं होता। पाइपलाइन के कैथोडिक संरक्षण के मानदंडों का मूल्यांकन करने हेतु दो मापदंड हैं। पहला है न्यूनतम संरक्षण विभव – यह वह विभव है, जिस पर धातु, इलेक्ट्रोलाइट में कैथोडिक ध्रुवीकरण के कारण, क्षय प्रक्रिया रुक जाती है। ； इसका मान पर्यावरण आदि कारकों पर निर्भर है; आमतौर पर इसका मान -850 मिलीवोल्ट होता है (यह मान तांबा-कॉपर सल्फेट संदर्भ इलेक्ट्रोड के संदर्भ में निर्धारित किया जाता है, आगे भी ऐसा ही है)। दूसरा है, अधिकतम संरक्षण विभव – यानी, संरक्षित धातु की सतह पर प्राप्त होने वाला सर्वोच्च विभव मान। जब कैथोड पोलराइजेशन बहुत अधिक हो जाता है, तो पाइप की सतह एवं कोटिंग के बीच हाइड्रोजन गैस उत्पन्न हो जाती है; इस कारण कोटिंग क्षतिग्रस्त हो जाती है। इसलिए, कोटिंग को नुकसान से बचाने हेतु करंट संगम बिंदु के वोल्टेज को अनुमेय सीमा में ही रखना आवश्यक है। यह मान, कोटिंग के गुणों पर निर्भर है; आमतौर पर यह –1.20 से –2.0 वोल्ट के बीच होता है। भूमिगत पाइपलाइनों की कैथोडिक सुरक्षा हेतु दो विधियाँ हैं – बाहरी धारा विधि एवं बलिदानी एनोड विधि। विदेशी धारा विधि में, डीसी विद्युत स्रोत का उपयोग किया जाता है; ऋणात्मक ध्रुव को संरक्षित पाइपलाइन से जोड़ा जाता है, जबकि धनात्मक ध्रुव को एनोड स्थल से जोड़ा जाता है। सर्किट जुड़ने के बाद, पाइपों में कैथोडिक ध्रुवीकरण हो जाता है। जब पाइपलाइन का भू-संबंधी विभव, न्यूनतम सुरक्षात्मक विभव तक पहुँच जाता है, तब ही पूर्ण कैथोडिक सुरक्षा प्राप्त होती है। इसका वायरिंग चित्र 3 में दर्शाया गया है। सामान्यतः, कोई भी डीसी पावर स्रोत उपयोग में लाया जा सकता है; इनमें से रेक्टिफायर ही सबसे अधिक उपयोग में आता है। डीसी आउटपुट आमतौर पर 60 वोल्ट, 30 एम्पीयर से कम होता है। नए प्रकार के डीसी विद्युत स्रोतों में ताप-विद्युत जनरेटर, सौर सेल आदि शामिल हैं; इनका उपयोग अक्सर बिजली की कमी वाले क्षेत्रों में किया जाता है। एनोडल ग्राउंड, डीसी पावर स्रोत के धनात्मक ध्रुव से जुड़ा होता है; यह ऐसा चालक होता है जो धरती के साथ अच्छा विद्युत संपर्क बनाए रखता है। इसे “एनोडल ग्राउंडिंग उपकरण” भी कहा जाता है। ； आमतौर पर उपयोग में आने वाली सामग्रियों में कार्बन स्टील, उच्च-सिलिकॉन वाला लोहा, ग्रेफाइट, चुंबकीय ऑक्साइड एनोडल फ्लोर को ऐसी जगह पर स्थापित किया जाता है, जहाँ मिट्टी की विद्युत-प्रतिरोधकता कम हो, संरक्षण हेतु आवश्यक धारा आसानी से वहाँ वितरित हो सके, एवं यह आसपास की भूमिगत संरचनाओं को कोई नुकसान न पहुँ एनोड, पाइपलाइनों के दफन होने के स्थान के अनुरूप ही होता है; इसके दो प्रकार हैं – उथले स्थानों पर दफन किए गए एनोड, एवं गहरे स्थानों पर दफन किए गए ए कैथोडिक संरक्षण संबंधी मापदंडों का निर्धारण, एवं पाइपलाइनों के कैथोडिक संरक्षण की प्रभावशीलता का आकलन करने हेतु, पाइपलाइनों के साथ-साथ निरीक्षण बिंदुओं एवं जाँच हेतु उपकरण इसके साथ उपयोग में आने वाले परीक्षण उपकरणों में उच्च-प्रतिरोध वोल्टमीटर, एम्पीयरमीटर, कॉपर सल्फेट इलेक्ट्रोड आदि शामिल हैं। 1970 के दशक से, पाइपलाइनों की निगरानी हेतु कैथोडिक संरक्षण प्रणालियों का उपयोग किया जाने लगा; इन प्रणालियों में इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटरों का उपयोग करके एकत्र किए गए डेटा का विश्लेषण किया जाता है। विदेशी धारा आधारित कैथोडिक संरक्षण विधि में, एक ही स्टेशन से संरक्षण की पहुँच आमतौर पर कई दस किलोमीटर तक होती है; लंबी दूरी तक वाली पाइपलाइनों के संरक्षण हेतु इसी विधि का उपयोग किया बलिदान एनोड विधि में, संरक्षित किए जाने वाले धातु इलेक्ट्रोड की तुलना में अधिक ऋणात्मक विभव वाली धातु को उस धातु से जोड़ दिया जाता है; इस प्रकार दोनों धातुओं के बीच इलेक्ट्रोलाइट में एक विद्युत ऊर्जा स्रोत बन जाता है। वे धातुएँ, जिनकी विभव स्थिति ऋणात्मक होती है (जैसे मैग्नीशियम, जिंक, एल्यूमीनियम एवं इनके मिश्रधातु), एनोड का कार्य करती हैं। विद्युत धारा प्रवाहित होने के दौरान ये धातुएँ धीरे-धीरे नष्ट हो जाती हैं। जबकि, जिस धातु की सुरक्षा की जा रही है, वह कैथोड का कार्य करती है, इसलिए यह क्षय से बच जाती है। इसी कारण, विभव स्थिति ऋणात्मक वाली धातुओं को “बलिदान एनोड” कहा इसका वायरिंग चित्र 4 में दर्शाया गया है। भूमिगत पाइपलाइनों की सुरक्षा हेतु “स्पेसिफाइड एनोड” विधि का उपयोग किया जाता है; इस विधि में महत्वपूर्ण कारकों में एनोड से उत्पन्न होने वाली धारा, एनोडों की संख्या, एवं सुरक्षा हेतु आवश्यक ल जब एनोड का प्रकार निर्धारित हो जाता है, तो उपरोक्त मापदंडों को प्रभावित करने वाले कारक हैं – एनोड का ग्राउंडिंग प्रतिरोध, एवं उस एनोड से जुड़े संरक्षण ट्यूबों के बीच का लीकेज प्रतिरोध। पहला मापदंड मिट्टी की विद्युत-प्रतिरोधकता पर निर्भर है, जबकि दूसरा मापदंड पाइपों पर लगे कोटिंग की विद्युत-प्रतिरोधकता एवं कोटिंग की गुणवत्ता पर निर्भर है एनोड के उपयोगी जीवनकाल का संबंध इसके वजन से है; आवश्यकता के अनुसार, इसका उपयोग कुछ वर्षों से लेकर कई दशकों तक किया जा सकता है बलिदानी एनोड के कई लाभ हैं – जैसे कि निवेश कम होता है, इसका प्रबंधन आसान है, इसके लिए किसी बाहरी ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता नहीं होती, एवं यह जंग रोकने में भी प्रभावी है। इन्हीं कारणों से इसका उपयोग भूमिगत धातु पाइपों की सुरक्षा हेतु व्यापक रूप से किया जाता है। ②विद्युत-क्षय रोकने की विधियाँ: पहली विधि यह है कि अनावश्यक धारा स्रोतों से संबंधित उपकरणों पर उपाय किए जाएँ, ताकि लीक होने वाली धारा को न्यूनतम स्तर तक लाया जा सके। ； दूसरा, पाइपलाइनें बिछाते समय जहाँ तक संभव हो, ऐसे क्षेत्रों से बचना चाहिए जहाँ अतिरिक्त धाराएँ मौजूद हों। या फिर, प्रभावित होने वाले पाइपों की इन्सुलेशन/संरक्षण परतों की गुणवत्ता में सुधार करना आवश्यक है; इसके लिए शील्डिंग, इन्सुलेटिंग फ्लैं ； तीसरा उपाय, हस्तक्षेप करने वाली पाइपलाइनों की सुरक्षा है; अर्थात्, अनावश्यक धाराओं को उन पाइपलाइनों से निकालकर उस विद्युत नेटवर्क में वापस भेज दिया जाता है, जहाँ से ये धाराएँ उत्पन्न होती हैं। इससे पाइपलाइनों पर अनावश्यक धाराओं का क्षरण रुक जाता है। अनुप्रयोग के क्षेत्र एवं निकासी उपकरणों के गुणों के आधार पर, इसे तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है – प्रत्यक्ष निकासी, ध्रुवीय निकासी, एवं बलपूर्वक निकासी। आदान-प्रदान होने वाले विद्युत विक्षोभों से सुरक्षा हेतु, कई **में तकनीकी नियम बनाए गए हैं; मुख्य रूप से सुरक्षित दूरी बनाए रखने एवं पाइपलाइनों से विद्युत धारा को बाहर निकालने जैसी विधियों का उपयोग करके ही पाइपलाइनों को नुकसान से बचाया जाता है।