ارزیابی پوشش لوله

ارزیابی وضعیت پوشش به منظور حفظ فرایند پلاریزاسیون و ممانعت از ارتباط سطح لخت فلزی با خاک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین ارزیابی وضعیت پوشش در دوره های زمانی مختلف که توسط تحلیل نتایج بازرسی های قبلی تعیین می شود، باید صورت پذیرد. فرایند ارزیابی وضعیت پوشش و خوردگی خارجی خط لوله تحت عنوان ECDA (External Corrosion Direct Assessment) مطرح می شود . ارزیابی مستقیم خوردگی خارجی مطابق با استاندارد NACE SP 0502 در چهار مرحله زیر بر روی خط لوله انجام می شود:

• پیش ارزیابی
• بازرسی غیر مستقیم
• آزمون های مستقیم
• پس ارزیابی

در پیش ارزیابی کلیه اطلاعات موجود در رابطه با تاسیسات مربوط به سامانه حفاظت کاتدی مانند (ایستگاه های CP، TP ها، وضعیت پتانسیل TP ها، عملکرد ترانس ها، مقادیر ولتاژ و جریان تزریقی ترانس، تقاطع با سایر خطوط بیگانه و خطوط برق فشار قوی، تقاطع با جاده ها و دسترسی به خط لوله و ...) جمع آوری می گردد. پس از این مرحله رفتار الکتروشیمیایی خاک با استفاده از اندازه گیری مقاومت الکتریکی خاک مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت با توجه به اطلاعات جمع آوری شده نسبت به انتخاب روش های آزمون در هر بازه یا زیر بازه از خط لوله اقدام می شود.

بر اساس داده های جمع آوری شده در مرجله پیش ارزیابی، روش ارزیابی وضعیت پوشش به صورت غیرمستقیم انتخاب می شود. حداقل دو روش از میان روش های

• ACVG (Alternative Current Voltage Gradient)
• DCVG (Direct Current Voltage Gradient)
• PCM (Pipline Current Maping)
• CIPS (Close Interval Potential Survey)

باید برای هر زیربازه استفاده شود. ممکن است برای کل مسیر خط لوله فقط دو روش اتخاذ شود. این موارد بر اساس اطلاعات کسب شده در مرحله پیش ارزیابی به کار گرفته می شوند. انتخاب این روش ها بر اساس نوع خاک، نوع پوشش، سوابق قبلی، وجود یا عدم وجود TP (Test Point) ها انتخاب می شوند. پس از انجام آزمون های غیر مستقیم و شناسایی عیوب موجود در پوشش خط لوله باید نسبت به دسته بندی عیوب اقدام کرد. این دسته بندی می تواند بسته به نظر کارفرما با دقت بیشتری نیز صورت بگیرد. لازم به ذکر است که مطابق استاندارد NACE SP 0502 عیوب پوشش در سه سطح زیر دسته‌بندی و گزارش می شوند:

• عیوبی که می‌بایست در اولین فرصت ترمیم گردند.
• عیوبی که زمان ترمیم آنها برنامه‌ریزی خواهد شد.
• عیوبی که می‌بایست تا بازرسی دوره بعدی تحت نظارت باشند.

پس از انجام روش ارزیابی غیرمستقیم توسط روش مناسب انتخاب شده، نواحی معیوب پوشش مشخص شده و نواحی ای که عیب پوشش نیاز به بازرسی دارد حفاری می شود. این نواحی بر اساس دسته بندی شدت عیوب (بر اساس اندازه و شدت عیب) مشخص می شوند. پس از حفاری و رسیدن به لوله، سطح آن و اطراف عیب به منظور بازرسی چشمی تمیز می شود. در ادامه در صورت مشاهده نواحی درگیر با خوردگی، فرایند آزمون های غیر مخرب مانند ضخامت سنجی صورت می گیرد. در نهایت به منظور مطالعه رفتار الکتروشیمیایی خاک اطراف لوله، آزمون هایی مانند تعیین ترکیب شیمیایی، مقاومت خاک، کشت باکتری و میزان pH آن در این مرحله انجام می گیرد. به صورت کلی آزمون های مناسب در این مرحله می تواند به شرح زیر باشد: اندازه‌گیری پتانسیل طبیعی لوله نسبت به خاک (به منظور ارزیابی رفتار ترمودینامیکی واکنش های خوردگی لوله) اندازه گیری مقاومت خاک، میزان pH خاک، میزان کلر، سولفات و بررسی فعالیت باکتری های (Sulfate Reduction Bacteria) SRB خاک (به منظو بررسی رفتار الکتروشیمیایی خاک) اندازه‌گیری pH مایع زیر پوشش در صورت وجود (به منظور بررسی وقوع واکنش های آندی و کاتدی در سطح) بررسی جدا شدن پوشش (به منظور بررسی کیفیت پوشش در اطراف عیب) تست چسبندگی پوشش (به منظور بررسی کیفیت پوشش در اطراف عیب) اندازه‌گیری عمق خوردگی، ضخامت سنجی و انجام(Fitness For Services) FFS به منظور اطمینان از مناسب بودن محل عیب برای سرویس دهی خط لوله) آنالیز شیمیایی و فازیابی محصولات خوردگی (یه منظور مطالعه رفتار خوردگی خط لوله در ناحیه عیب). به صورت کلی آزمون های مناسب در این مرحله می تواند به شرح زیر باشد:

• اندازه‌گیری پتانسیل طبیعی لوله نسبت به خاک (به منظور ارزیابی رفتار ترمودینامیکی واکنش های خوردگی لوله)
• اندازه گیری مقاومت خاک، میزان pH خاک، میزان کلر، سولفات و بررسی فعالیت میکروب های SRB خاک (به منظو بررسی رفتار الکتروشیمیایی خاک)
• عیوبی که می‌بایست تا بازرسی دوره بعدی تحت نظارت باشند.
• اندازه‌گیری pH مایع زیر پوشش در صورت وجود (به منظور بررسی وقوع واکنش های آندی و کاتدی در سطح)
• بررسی جدا شدن پوشش (به منظور بررسی کیفیت پوشش در اطراف عیب)
• تست چسبندگی پوشش (به منظور بررسی کیفیت پوشش در اطراف عیب)
• اندازه‌گیری عمق خوردگی، ضخامت سنجی و انجام (Fitness For Services) FFS (به منظور اطمینان از مناسب بودن محل عیب برای سرویس دهی خط لوله)
• آنالیز شیمیایی و فازیابی محصولات خوردگی (یه منظور مطالعه رفتار خوردگی خط لوله در ناحیه عیب)

لازم به ذکر است که در صورت مشاهده عیب طولی یا جدا شدن کامل پوشش، حفاری میبایست از هر طرف از خط لوله ادامه یافته و دیتاهای مدنظر جهت نتیجه گیری برداشت شود.

بر اساسی نتایج آزمون های مستقیم، وضعیت تعمیرات مورد نیاز با اولویت زمانی بر روی پوشش لوله، ضخامت لوله و سیستم حفاظتی آن مشخص می شود. همچنین اثربخش بودن روش به کار رفته در آزمون های غیر مستقیم نیز مشخص شده و در صورت نیاز به تکرار یا تغییر روش این موارد گزارش شده و مستند می شود. تاریخ ارزیابی بعدی ، بازرسی های دوره ای و راهکارهای کنترل خوردگی نیز در این مرحله مشخص می شوند.

یکی از روش های بازرسی غیر مستقیم پوشش خطوط لوله مدفون می باشد که در جهت رفع عیب سامانه حفاظت کاتدی و پیدا کردن عیوب پوشش کاربرد دارد. این روش بر اساس اعمال فرکانس های مختلف از طریق یک ترانسمیتر به خط لوله و اندازه گیری میزان جریان، علاوه بر بررسی وضعیت پوشش و نشان دادن محل عیوب بزرگ در پوشش، می تواند محل و عمق دفن لوله را نیز مشخص نماید. این عيوب احتمالي مي تواند شامل آسيب هاي مكانيكي يا عدم پوشش مناسب سرجوش ها یا غیره باشد. کاربرد اصلی این روش در محل هایی است که امکان دسترسی به خاک وجود ندارد مانند تقاطع با جاده ها، نقاط با مقاومت خاک بالا یا تقاطع با رودخانه ها.

این روش مکمل روش PCM بوده و مي تواند عيب پوشش بسیار ریز را با دقت کمتر از 1 متر مشخص کند. اين امر هزينه هاي حفاري جهت انجام تعميرات را به شدت كاهش مي دهد. این روش همانند روش DCVG بر اساس گرادیان ولتاژ ایجاد شده در خاک بالای عیوب پوشش کار می کند و نیاز به اعمال فرکانس جریان متناوب دارد. کاربرد این روش در کنار روش PCM در نقاطی با مقاومت خاک بالا یا در نقاطی که افت اهمی برای روش های دیگر قابل ردیابی نیست مناسب است.
در این روش مقدار مشخصی جریان به خط لوله تزریق می شود. با دور شدن از منبع تزریق، جریان با شیب ناچیزی کاهش پیدا می کند (در لوله ای با پوشش مطلوب). در صورت وجود عیب، شیب گرادیان جریان تغییرات چشم گیری خواهد داشت. در طی ارزیابی مقادیر جریان در فواصل کوتاهی ثبت می شود. با ترسیم تغییرات جریان می توان محل عیوب موجود بر روی لوله را مشخص کرد.

در صورت استفاده از مجموعه‌ای از دو روش PCM/ACVG هم می توان به محل عیوب پوشش و هم چگونگی گسترش جریان پی برد. در نهایت به زبان ساده می توان اساس عملکرد عیب یابی توسط دستگاه PCM/ACVG را به شرح زیر بیان نمود:

• کاهش مقاومت پوشش ( در جریان ثابت) منجر به تغییر در ولتاژ می گردد. (قانون اهم)
• تغییر در ولتاژ در مسیر لوله منجر به ایجاد گرادیان ولتاژ مابین پایه های A-FRAME می شود.
• عیوبی که می‌بایست تا بازرسی دوره بعدی تحت نظارت باشند.
• در طی ارزیابی گرادیان ولتاژ نسبت به مسافت ثبت می شود.
• با ترسیم تغییرات گرادیان ولتاژ بر حسب طول خط لوله ( مسافت طی شده) محل عیوب مشخص می شود.
• در محل عیوب گرادیان ولتاژ افزایش می یابد.

این روش با اندازه گیری گرادیان ولتاژی ایجاد شده در حد فاصل دو الکترود مرجع، می تواند وجود عیب را تشخیص دهد. با ارزیابی میزان گرادیان ولتاژ میان دو الکترود می توان به ابعاد عیب شناسایی شده پی برد.

این روش یکی از بنیادی‌ترین روش ها برای ارزیابی عملکرد سیستم های حفاظت کاتدی، تداخل، کیفیت پوشش و تا حدی پیدا کردن عیوب پوشش است. به همین دلیل عموما از روشی تکمیلی مانند DCVG در کنار این روش برای تکمیل آن به‌ویژه پیدا کردن عیوب ریز در پوشش‌ها استفاده می‌شود. این روش توسط استاندارهای NACE TM 0109 و NACE SP 0502 پشتیبانی می‌شود. در این روش پتانسیل موضعی خط لوله نسبت به الکترود مرجعی که مستقیماً روی خاک بالای لوله می باشد در فواصل نزدیک، در حدود عمق لوله (1 تا 3 متر) توسط یک ولت‌متر با توانایی ثبت پتانسیل (Data Logger) اندازه‌گیری می‌شود. در این روش لازم است تمامی منابع جریانی که روی پتانسیل ناحیه مورد آزمون تأثیر می‌گذارد شناسایی و با تجهیزی که به قطع‌کننده (Interrupter) جریان موسوم است در زمان‌های مشخص به طور هم‌زمان و هماهنگ قطع و وصل شود. با قطع تمامی منابع جریان می‌توان پتانسیل لحظه خاموش که در حقیقت پتانسیل حقیقی و بدون خطای لوله در ناحیه مورد اندازه‌گیری است را ثبت کرد و کفایت جریان حفاظتی و رسیدن به معیار را با این پتانسیل بدست آورد. از طرف دیگر با در دست داشتن پتانسیل روشن و مقایسه آن با پتانسیل خاموش می‌توان عیوب پوشش را شناسایی کرد. از جمله پیش شرط های این روش دارا بودن سیستم حفاظت کاتدی و پلاریزه شدن خط و امکان اتصال الکتریکی به لوله در فواصل حدود 3 کیلومتر است. این اتصال معمولاً از طریق نقاط آزمون موجود (Test Points) انجام می‌شود که در صورت عدم وجود باید نسبت به ایجاد این اتصال الکتریکی اقدام نمود. دستگاه فرستنده سیگنال را به لوله ارسال می‌کند و دستگاه گیرنده میدان مغناطیسی ناشی از آن را از روی سطح خاک بررسی می‌کند. دستگاه گیرنده دارای سنسور مغناطیس‌سنج می‌باشد. با فشاردادن دکمه مربوطه بر روی دستگاه گیرنده، سنسور مزبور فعال شده و شروع به نقشه‌برداری جریان خطوط لوله می‌کند. صفحه دستگاه فرستنده دارای تنظیمات مربوط به جریان و فرکانس می‌باشد. این دستگاه قادر است با تغییر ولتاژهای اعمالی مقدار جریان شارژ شده به خط لوله را کنترل کند و به همین خاطر محلی برای تنظیم جریان الکتریکی دارد. همچنین دستگاه فرستنده دارای دو کابل می‌باشد که یکی برای اتصال به خط لوله و دیگری برای اتصال به زمین یا بستر آندی است. البته در بسیاری از موارد می‌توان از سازه‌های موجود مدفون در خاک به‌عنوان محلی برای اتصال کابل بستر آندی استفاده کرد. اگر کابل‌های مزبور اشتباه وصل شود جهت جریان در خط لوله معکوس نشان داده می‌شود. محل نصب بستر آندی موقت باید حتی‌الامکان دور از خط لوله و عمود بر آن باشد.