Chống ăn mòn đường ống dẫn dầu

Các lớp chống ăn mòn cho ống thép được sử dụng phổ biến tại Việt Nam bao gồm nhựa đường dầu, lớp phủ PE và lớp phủ bọt PE, nhựa đường epoxy, sơn men từ quặng than, bột epoxy, cấu trúc ba lớp kết hợp, băng quấn lạnh từ nhựa đường epoxy loại PF, băng quấn lạnh từ nhựa đường epoxy loại RPC, v.v. Hiện nay, các phương pháp chống ăn mòn được áp dụng rộng rãi nhất là cấu trúc ba lớp PE, lớp phủ bột epoxy đơn lớp, băng quấn lạnh loại PF, và băng quấn lạnh loại RPC.

Phương pháp chống ăn mòn A: Phủ lớp chống ăn mòn lên bề mặt ống kim loại. Người ta sử dụng lớp sơn để phủ đều và kín lên bề mặt ống kim loại đã được làm sạch khỏi rỉ sét, nhằm ngăn chặn sự tác động của các chất ăn mòn. Đây là một trong những phương pháp cơ bản nhất để bảo vệ ống khỏi sự ăn mòn. Kể từ những năm 1970, việc lắp đặt các đường ống trong những môi trường khắc nghiệt như vùng cực, đại dương, cùng với việc sử dụng chúng để vận chuyển dầu mỏ và làm tăng nhiệt độ của các đường ống, đã đặt ra nhiều yêu cầu cao hơn đối với chất lượng lớp phủ bảo vệ các đường ống này. Do đó, lớp phủ chống ăn mòn cho ống dẫn ngày càng thường sử dụng vật liệu tổng hợp hoặc cấu trúc tổng hợp. 1. Lớp phủ chống ăn mòn trên bề mặt ngoài: Các loại vật liệu dùng để tạo lớp phủ và điều kiện sử dụng của chúng. ②Lớp phủ chống ăn mòn bên trong ống: Là lớp màng được phủ lên bề mặt trong của ống nhằm ngăn chặn sự ăn mòn bên trong ống, giảm ma sát, và nâng cao khả năng vận chuyển chất lỏng. Các loại sơn thường được sử dụng là sơn epoxy có chất cứng là amin và sơn epoxy polyamide; độ dày lớp sơn dao động từ 0,038 đến 0,2 milimét. Để đảm bảo lớp phủ bám chắc vào thành ống, cần phải xử lý bề mặt bên trong ống. Kể từ những năm 70, người ta có xu hướng sử dụng cùng một loại vật liệu để phủ lên thành trong và thành ngoài của ống, nhằm giúp việc phủ lớp sơn lên cả hai bề mặt này được thực hiện đồng thời. ③Lớp phủ chống ăn mòn và cách nhiệt: Trên các đường ống dẫn dầu thô hoặc dầu nhiên liệu có đường kính trung bình và nhỏ, để giảm sự tỏa nhiệt của đường ống ra môi trường xung quanh, người ta sử dụng lớp phủ kết hợp chức năng cách nhiệt và chống ăn mòn ở bên ngoài đường ống. Vật liệu cách nhiệt thường được sử dụng là xốp polyurethane cứng, với phạm vi nhiệt độ hoạt động từ –185 đến 95°C. Vật liệu này có cấu trúc mềm, vì vậy để nâng cao độ bền của nó, người ta thêm một lớp polyethylene độ dày cao ở bên ngoài lớp cách nhiệt, tạo thành cấu trúc vật liệu tổng hợp nhằm ngăn nước ngầm thấm vào lớp cách nhiệt. B. Phương pháp bảo vệ bằng điện: Đây là phương pháp thay đổi điện thế của kim loại so với môi trường xung quanh, nhằm ngăn chặn sự ăn mòn của kim loại. Bảo vệ đường ống vận chuyển dầu khí bằng phương pháp điện chỉ bao gồm bảo vệ bằng cực âm và phương pháp ngăn chặn ăn mòn do điện. ①Bảo vệ bằng cực âm: Phương pháp biến kim loại cần được bảo vệ thành cực âm nhằm ngăn chặn sự ăn mòn của kim loại. Phương pháp này đã được sử dụng để bảo vệ tàu thuyền khỏi sự ăn mòn trong hơn 150 năm nay ； Năm 1928, nguyên lý này lần đầu tiên được ứng dụng trong lĩnh vực ống dẫn. Đó chính là việc áp dụng nguyên lý trong các pin ăn mòn kim loại – nơi mà cực âm không bị ăn mòn còn cực dương thì bị ăn mòn – vào công nghệ bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn. Bằng cách sử dụng dòng điện bên ngoài để khiến toàn bộ bề mặt kim loại cần được bảo vệ trong dung dịch điện phân bị phân cực âm, thì quá trình ăn mòn sẽ không xảy ra. Có hai tiêu chí để xác định xem đường ống có đạt được mức bảo vệ bằng phương pháp cathode hay không. Thứ nhất là điện thế bảo vệ tối thiểu, đó là điện thế mà ở mức đó, kim loại sẽ bị phân cực âm trong dung dịch điện phân cho đến khi quá trình ăn mòn ngừng lại ； Giá trị của nó liên quan đến các yếu tố như môi trường sống, v.v. Giá trị thường được sử dụng là -850 mV (được xác định so với điện cực tham chiếu bằng đồng và sunfat đồng; cùng nguyên tắc này áp dụng cho các trường hợp khác). Thứ hai là điện thế bảo vệ tối đa, tức là giá trị điện thế cao nhất mà bề mặt kim loại được bảo vệ có thể đạt được. Khi sự phân cực của cực âm quá mạnh, khí hydro sẽ được tạo ra ở vùng giữa bề mặt ống và lớp phủ, điều này khiến lớp phủ bị bong tróc. Do đó, cần kiểm soát điện thế tại các điểm kết nối trong phạm vi cho phép, nhằm ngăn lớp phủ bị hư hại. Giá trị này liên quan đến tính chất của lớp phủ; thông thường nó nằm trong khoảng từ –1,20 đến –2,0 volt. Có hai phương pháp để thực hiện việc bảo vệ ống dẫn dưới lòng đất bằng phương pháp điện cực âm, đó là phương pháp sử dụng dòng điện bên ngoài và phương pháp sử dụng điện cực hy sinh. Phương pháp dòng điện bổ sung sử dụng nguồn điện một chiều, trong đó cực âm được nối với ống dẫn cần được bảo vệ, còn cực dương thì được nối với bộ anốt. Khi mạch điện được kết nối, ống dẫn sẽ bị phân cực âm. Khi điện thế của ống so với mặt đất đạt đến mức điện thế bảo vệ tối thiểu, lúc đó việc bảo vệ bằng phương pháp âm cực sẽ được thực hiện một cách hoàn toàn. Cách kết nối được hiển thị trong Hình 3. Các nguồn điện một chiều thông dụng đều có thể sử dụng, trong đó bộ chỉnh lưu là phổ biến nhất. Đầu ra một chiều thường dưới 60 volt và 30 ampe. Các nguồn điện một chiều mới bao gồm máy phát điện từ sự chênh lệch nhiệt độ, pin mặt trời, v.v., thường được sử dụng ở các khu vực thiếu điện. Bệ anốt là vật dẫn điện được kết nối với cực dương của nguồn điện một chiều, tạo ra sự tiếp xúc điện tốt với mặt đất; nó còn được gọi là thiết bị nối anốt xuống mặt đất ； Các vật liệu thường được sử dụng gồm thép carbon, sắt silic cao, graphit, oxit sắt từ tính, v.v. Bệ anốt được đặt ở những nơi có điện trở suất của đất thấp, dòng điện bảo vệ dễ được phân bố, và không gây ảnh hưởng đến các công trình ngầm lân cận. Anốt được đặt tại vị trí tương ứng với đường ống, gồm hai loại: anốt chôn ở độ sâu nhỏ và cách xa, và anốt chôn ở độ sâu lớn. Để xác định các thông số bảo vệ cực âm và đánh giá hiệu quả của việc bảo vệ cực âm cho đường ống, cần thiết lập các điểm kiểm tra và các tấm kiểm tra dọc theo đường ống. Các thiết bị đo đi kèm bao gồm vôn kế kháng suất cao, ampe kế, điện cực sunfat đồng, v.v. Kể từ những năm 1970, người ta bắt đầu sử dụng hệ thống đo từ xa các thông số bảo vệ âm cực kết hợp với việc kiểm tra đường ống bằng máy bay. Các dữ liệu được thu thập sẽ được xử lý bằng máy tính. Phương pháp bảo vệ cực âm bằng dòng điện bên ngoài cho phép bảo vệ một khu vực có khoảng cách lên tới vài chục km; phương pháp này thường được sử dụng để bảo vệ các đường ống dẫn dầu khí trên quãng đường dài. Phương pháp cực dương hy sinh là sử dụng một loại kim loại có điện thế âm hơn so với điện thế của kim loại cần được bảo vệ, sau đó kết nối chúng với nhau; hai kim loại này tạo thành một pin điện phân trong dung dịch điện phân. Các kim loại có điện thế âm hơn (như magiê, kẽm, nhôm và các hợp kim của chúng) sẽ đóng vai trò là cực dương. Trong quá trình truyền dòng điện, chúng sẽ dần bị tiêu hao. Trong khi đó, kim loại của ống dẫn được bảo vệ sẽ đóng vai trò là cực âm, nhờ đó mà không bị ăn mòn. Vì vậy, các kim loại có điện thế âm hơn này được gọi là cực dương hy sinh. Cách kết nối được hiển thị trong Hình 4. Các đường ống ngầm được bảo vệ bằng phương pháp anốt hy sinh; các yếu tố quyết định phương pháp này bao gồm dòng điện phát ra từ anốt, số lượng anốt và chiều dài khu vực cần được bảo vệ. Khi loại anốt đã được xác định, những yếu tố ảnh hưởng đến các thông số nêu trên chính là điện trở nối đất của anốt và điện trở rò rỉ trong đoạn ống bảo vệ anốt đó. Yếu tố đầu tiên phụ thuộc vào điện trở suất của đất, còn yếu tố thứ hai phụ thuộc vào điện trở của lớp phủ trên ống và chất lượng thi công lớp phủ đó. Tuổi thọ của cực dây anốt bị hy sinh có liên quan đến trọng lượng; tùy theo nhu cầu, nó có thể hoạt động trong vài năm đến vài chục năm. Anốt hy sinh có những ưu điểm như chi phí đầu tư thấp, dễ quản lý, không cần nguồn điện bên ngoài, và hiệu quả trong việc ngăn chặn sự ăn mòn do tác động từ bên ngoài. Vì vậy, nó được sử dụng rộng rãi trong việc bảo vệ các ống kim loại dưới lòng đất khỏi sự ăn mòn. ②Phương pháp ngăn chặn hiện tượng ăn mòn do điện: Thứ nhất là áp dụng các biện pháp đối với các thiết bị liên quan đến nguồn dòng điện rò rỉ, nhằm giảm lượng dòng điện rò rỉ xuống mức thấp nhất có thể ； Thứ hai, khi lắp đặt ống dẫn, cần tránh những khu vực có dòng điện rò rỉ. Hoặc có thể nâng cao chất lượng lớp cách điện bảo vệ các đoạn ống bị ảnh hưởng, bằng cách sử dụng các biện pháp như che chắn, lắp thêm các mối nối cách điện, v.v ； Thứ ba là thực hiện biện pháp bảo vệ đường ống khỏi sự can nhiễu, tức là dẫn dòng điện rò rỉ từ đường ống bị ảnh hưởng trở lại mạng lưới điện gây ra dòng điện rò rỉ đó, nhằm loại bỏ tác động ăn mòn của dòng điện rò rỉ lên đường ống. Tùy theo phạm vi ứng dụng và hiệu suất khác nhau của thiết bị xả, có ba loại: xả trực tiếp, xả theo cực và xả cưỡng bức. Đối với việc bảo vệ khỏi điện áp nhiễu trong quá trình truyền dẫn, nhiều **đã đưa ra các quy định kỹ thuật cụ thể. Các biện pháp chủ yếu được sử dụng là duy trì khoảng cách an toàn và sử dụng các thiết bị dẫn dòng để ngăn không cho đường ống bị hư hại.