حفاظت کاتدی خط لوله به عنوان سپر دوم حفاظتی
پوشش های خارجی محافظ اصلی خطوط لوله در برابر خوردگی هستند. خطوط لوله معمولا از اتصال لوله های فولادی ۱۲ متری به هم ساخته می شوند. این لوله ها معمولا قبل از تحویل به محل ساخت و ساز، در کارخانه پوشش داده می شود. پوشش لوله ها در کاخانه به دلیل اینکه شرایط آماده سازی اولیه و کنترل کیفیت بهتری دارند، بیشتر مورد توجه هستند هر چند سربار لجستیکی و هزینه حمل و نقل را به سیستم تحمیل می کند.
چنانچه پوشش خارجی آسیب ببیند، خط لوله از همان نقطه در معرض خوردگی و گسترش آن خواهد بود. بنابراین، برای افزایش حفاظت، اپراتورهای خط لوله شروع به نصب سیستم های CP کردند. سیستم CP یا حفاظت کاتدی از مناطقی از خط لوله که پوشش معیوب است محافظت می کند. بنابراین، باید بررسی کنیم که حفاظت کاتدی همیشه به درستی کار می کند. با توجه به اینکه پوشش لوله با گذشت زمان دچار فرسودگی می شود، در بلند مدت نیاز به جریان الکتریکی بیشتری برای حفاظت کاتدی بوجود خواهد آمد. خطوط لوله تحت حفاظت کاتدی مجهز به ایستگاه های آزمایش دائمی هستند که در آن جریان الکتریکی به خط لوله متصل می شوند تا به همراه قطعه خورنده آند با تشکیل پیل الکتریکی، عملا فلز لوله را از خوردگی شدید محافظت کنند. این جریان باید به اندازه ای باشد که حفاظت کاتدی در برابر خوردگی را تضمین کند، اما نه آنقدر کاتدی که باعث آسیب پوشش و یا شکنندگی هیدروژن شود.
پوشش خارجی قطران
قطران یک مایع چسبناک سیاه رنگ است که از زغال سنگ یا چوب تقطیر می شود. استفاده از قطران به دلیل خواص فوق العاده آن به عنوان یک ماده ضد آب استفاده می کنیم. قطران و قیر از نظر شکل ظاهری بسیار شبیه به هم هستند، اما خواص آنها بسیار متفاوت است. در مقایسه با قیر، قطران دارای کربن بیشتری است، چسبندگی بهتری دارد و با حرارت دادن سیال تر می شود. با این حال افراد کمی از قطران به جای قیر در راهسازی استفاده می کنند که ممکن است به دلیل دسترسی راحت تر به قیر باشد. تار کاربردهای بسیار متنوعی از جمله آب بندی، پوشش لوله و الوار و مراقبت از پوست دارد.
پوشش لوله آسفالتی
پوشش لوله آسفالتی یا پوشش آسفالت انامل یک ماده محافظ سیاه رنگ، ارزان، بدون پیچیدگی در اجرا و چنانچه به درستی اعمال شود حفاظت کاتدی مورد نیاز برای اکثر لوله های فولادی زیرزمینی را فراهم می کند. پوشش لوله آسفالتی کم‌هزینه‌ترین روش پوشش لوله برای حفاظت کاتدی است. کاربرد اصلی پوششهای آسفالتی برای پوشش داخلی و خارجی لوله های فولادی کربنی است. پوشش لوله آسفالتی در سیستم Pipe Protection با نام اختصاری AE شناخته می شود این پوشش به عنوان لایه آنتی کروژن برای خطوط لوله دریایی که دمای سیال در حال انتقال از ۷۰ درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند، پیشنهاد می شود. واضح است که در این نوع خطوط لوله بر روی لایه آنتی کروژن، پوشش لوله کانکریت اجرا می شود.
پوشش بیتومن انامل
پوشش بیتومن انامل یکی از انواع قدیمی پوششهای خارجی لوله است که در واقع از قیر اصلاح شده همراه با لایه های نواری الیاف پشم شیشه تشکیل شده است. مزیت اصلی این سیستم پوشش لوله، قیمت ارزان است اما به دلیل اینکه از پرایمر مصنوعی که جزو مواد VOC می باشد استفاده می کند و برای مناطق گرمسیر چندان مناسب نیست، کاربرد آن نسبت به انواع دیگر پوششهای خارجی تقلیل یافته است.
پوشش پلی اتیلن سه لایه، از طریق یک لایه فیلم اپوکسی از خط لوله در برابر خوردگی محافظت می کند و خود برای محافظت از لایه اول در برابر صدمات فیزیکی از روکش پیچشی پلی اتیلن اکسترود شده بهره می برد. برای افزایش چسبندگی بین لایه زیرین و لایه بالایی از چسب کوپلیمر به عنوان لایه میانی در این پوشش خارجی لوله استفاده می شود. پوشش پلی اتیلن سه لایه در خطوط لوله زیادی مورد استفاده قرار گرفته است اما به دلیل مشکلاتی مانند جدایش و گسیختگی لایه ها، در خطوط لوله جدید پوششهای FBE دولایه و پوشش پلی یورتان در حال جایگزین شدن با آن هستند.
لوله های پوشش شده توسط پوشش پلی اتیلن سه لایه
پوشش خارجی اپوکسی دولایه و پوشش لوله پلی یورتان جزو برترین پوششهای خارجی لوله های فولادی هستند.پوشش FBE دولایه از دو لایه مستقل fbe تشکیل شده است که بلافاصله بعد از هم بر روی سطح لوله پاشیده می شوند و توسط دمای لوله پخت می گردند. لایه اول در پوشش FBE دولایه، خاصیت ضد خوردگی و لایه دوم خاصیت مقاومت در برابر آسیبهای فیزیکی را دارد.
پوشش خارجی پلی یورتان
پلی یورتان از گروه های اتیل کاربامات تشکیل شده است که توسط پیوندهای کاربامات به هم می پیوندند. به دلیل انعطاف پذیری بالا در برابر تغییر شکل شناخته شده است.
لوله های پوشش شده با پلی یورتان ۱۰۰٪ جامد یا پلی یورتان بدون حلال
پوشش خارجی اپوکسی
اپوکسی یک پلیمر ترموست است که پس از اتصال عرضی زنجیره های پلیمری، پوشش هایی با مقاومت بالا، شیمیایی و مقاوم در برابر حرارت ایجاد می کند.
پوشش های نواری لوله
به طور کلی، پوششهای نواری لوله از یک لایه خارجی مانند پلی اتیلن، پی وی سی، پلی اولفین به عنوان روکش و یک ماستیک چسب داخلی مانند ترکیبات مبتنی بر لاستیک تشکیل شده است که به صورت مارپیچی به دور لوله پیچیده می شود. پوششهای نواری اغلب برای تعمیر بخش‌های آسیب دیده پوشش اصلی مورد استفاده قرار می گیرند. متداول ترین انواع پوششهای نواری، نوارهای گرم اجرا است که از الیاف آغشته به قیر تشکیل شده اند. از طرف دیگر، نوارهای پوشش سرد اجرا شامل نوارهای ساخته شده از پلی اتیلن و نوارهای ویسکوالاستیک و ... هستند. در حالی که پوششهای نواری نسبتاً ارزان و با هزینه اجرای پایین هستند، نقطه ضعف آنها مقاومت کم در برابر دمای عملیاتی بالا و تنش خاک است.
عوامل مهم در انتخاب پوشش خط لوله
انتخاب پوشش لوله خارجی یا داخلی مناسب خط لوله با توجه به پارامترهای متفاوتی انجام می گیرد. در حالیکه برای انخاب پوشش خارجی، عواملی مانند محیط عملیاتی خط لوله از لحاظ میزان خورنده بودن، دمای سیال، نوع مسیر (خشکی روزمینی، خشکی دفنی، دریایی) گزینه های تعیین کننده هستند، در انتخاب پوشش داخلی، نوع سیال عبوری و میزان خورنده بودن آن مورد اهمیت است. اگر خط لوله بصورت روزمینی باشد، مقاومت پوشش در برابر اشعه UV و حرارت مستقیم آفتاب عوامل مهم دیگر خواهند بود و پوششهای خارجی بیتومن، قطران زغال سنگ و بیتوسیل چندان کارآمد نخواهند بود. از طرفی برای خطوط لوله دفنی یا زیر زمینی عامل تنش خاک وجود دارد که برای انتخاب پوشش خارجی گزینه هایی مانند پوشش های نواری مطلوب نخواهند بود.
لوله های پوشش شده با پوشش خارجی کانکریت یا پوشش بتن وزنی
پوششهای محافظ خوردگی، حفاظت کاتدی، انتخاب مواد و بازدارنده‌ها، چهار روش کنترل خوردگی در خطوط لوله هستند.
در خطوط لوله دریایی عامل دیگری برای انتخاب پوشش مناسب خارجی تعیین کننده است. این خطوط لوله با نیروی شناوری مواجه می شوند که باعث ناپایداری سیستم می شود. بنابراین برای خنثی کردن این نیرو، باید وزن لوله ها را تاحدی بالا برد که هیچ نوع حرکت جنبشی به سمت بالا یا جانبی در اثر جریانهای آب بر خط لوله تاثیر گذار نباشد. خطوط لوله دریایی از پوشش کانکریت یا پوشش وزنی بتنی به عنوان لایه آخر بهره می برند. این پوشش بر روی لایه آنتی کروژن یا ضدخوردگی اجرا می شود. ممکن است این سوال پیش بیاید که چه پوششهایی برای لایه ضدخوردگی مناسب هستند؟ معمولا همه انواع پوششهای خارجی لوله را می توان به عنوان لایه آنتی کروژن در خطوط لوله دریایی استفاده کرد اما با توجه به اینکه این لایه توسط پوشش کانکریت محافظت می شود، انتخاب پوششهایی مانند fbe دولایه چندان اقتصادی نخواهد بود بنابراین بیشتر از پوشش قطران زغال سنگ، اپوکسی تک لایه، رنگ اپوکسی یا انواع پوششهای پایه قیری ارزان قیمت استفاده می شود. هدف دیگر لایه آنتی کروژن مقاومت کافی در برابر جریان الکتریکی است تا سیستم حفاظت کاتدی به حد کافی بهینه باشد.