ساخت مخازن فلزی – حفاظت کاتدیک

مقدمه

در مقاله قبل در مورد بخش اول عملیات اجرای فونداسیون به تفسیر توضیح داده شد که در این مقاله سعی داریم به چگونگی عملکرد و روش اجرا سیستم حفاظت

کاتدیک بپردازیم.

درگذشته پس از ساخت مخازن فلزی نفت، یکی از بزرگ‌ترین و اساسی‌ترین مشکلاتی که در مخازن ذخیره‌سازی نفت به وجود می‌آمد اکسیده شدن کف مخزن بود

که در تماس با املاح موجود در زمین محل قرارگیری مخزن، باعث خوردگی و پوسیدگی می‌شد.

باگذشت زمان ورق‌های کف مخزن از بین می‌رفتند و درنتیجه مخزن با نشتی مواجه می‌شد که علاوه بر هدر رفتن سیال ذخیره‌شده در مخزن، باعث آسیب‌های

جبران‌ناپذیری به آب‌های زیرزمینی و محیط زیست و همچنین باعث زیان‌های مالی هنگفتی می‌شد.

بعدها با پیشرفت علم سیستمی طراحی شد که سبب جلوگیری از اکسیده شد و تاخیر در پوسیده شدن آهن‌آلات کرد که این سیستم باعث افزایش طول عمر

سازه و همچنین باعث جلوگیری از آسیب‌های زیست‌محیطی گردید که به این سیستم اصطلاحاً، سیستم حفاظت کاتدیک (Cathodic Protection System) می‌گویند.

حفاظت کاتدیک چیست؟

حفاظت کاتدیک در ساخت مخازن نفتی سیستمی است متشکل از MMO Ribbon Anode،Connecting Point Power Feed،Titanium Conductor Bar،Zinc Reference

Electrode است که به‌واسطه تزریق جریان برق (DC) باعث یونیزه شدن خاک کف مخزن می‌شوند. که وظیفه آن جلوگیری از اکسیده شدن و خوردگی ورق‌های کف در تماس با خاک فونداسیون می‌باشد.

مراحل اجرای سیستم حفاظت کاتدیک در ساخت مخازن نفتی

1. اجرای شبکه‌بندی ریبون آند و کاتد زیر مخزن
2. اجرای عملیات نصب لوله‌های تخلیه
3. اتصال کابل‌های مربوط به تابلو (تزریق جریان)
4. جوشکاری شبکه آند و کاتد
5. نصب رفرنس الکترودها
6. نصب مانیتورینگ تیوب‌ها
7. اتصال کابل GBA
8. تست و اندازه‌گیری

نحوه اجرای سیستم حفاظت کاتدیک در ساخت مخازن نفتی

همان‌طور که در بخش اول (فونداسیون) ساخت مخازن نفتی بیان کردیم، پس از خاکریزی، تسطیح و عملیات کوبش آزمایشگاه مکانیک خاک اقدام به نمونه‌برداری

کرده که در صورت به دست آمدن تراکم 95% در لایه اول فونداسیون اقدام به اجرای سیستم حفاظت کاتدیک می‌کنیم.

در این مرحله ابتدا می‌بایست سطح لایه اول فونداسیون به‌وسیله ماسه‌بادی به ضخامت 5 سانتی‌متر پوشیده شود و سپس محل قرارگیری آندها و کاتدها

روی ماسه‌ها توسط نقشه‌بردار پیاده‌سازی و گچ‌ریزی شود سپس اکیپ تخصصی حفاظت کاتدیک شروع به اجرای شبکه‌بندی می‌کنند باید توجه کرد که

فاصله‌ آند ها و کاتدها طبق نقشه باشد که در این مخزن فاصله آندها از همدیگر 2.5 و فاصله کاتدها 5 متر از همدیگر می‌باشد، پس‌ازاینکه کل سطح

لایه اول فونداسیون شبکه‌بندی شد می‌بایست اتصال آندها و کاتدها به‌وسیله تعداد 15 عدد (Power Feed Cable) به تابلو تزریق جریان متصل شوند.

بعد از اتمام شبکه‌بندی و اتصال کابل‌های تزریق جریان می‌بایست محل تلاقی آندها و کاتدها به‌وسیله جوش نقطه ای (Spot Weld) به هم متصل شوند،

سپس به‌وسیله ماسه‌بادی به ضخامت 5 تا 10 سانتی‌متر پوشیده می شود  و لایه دوم خاک‌ریزی اجرا شود.

باید به این نکته توجه داشت که در لایه دوم و سوم فونداسیون می‌بایست لوله‌های از جنس PVC به فاصله 5 متر از همدیگر در رینگ دور فونداسیون

جهت تخلیه نشتی احتمالی آب و یا سیال درون مخزن، نصب شود تا در هنگام نشتی به‌سرعت متوجه آن شد و اقدام به تعمیرات کرد.

بعد از اتمام عملیات خاک‌ریزی لایه پنجم فونداسیون اقدام به شیارزنی طبق نقشه‌ها جهت نصب رفرنس آند الکترودها و همین‌طور محل نصب

مانیتورینگ تیوب کرده سپس رفرنس الکترودها را در محل موردنظر نصب و لوله‌های PVC به قطر 2 اینچ از رفرنس الکترود تا محل تست

باکس‌ها (Test Box) را قرار می دهیم و سپس به‌وسیله کابل‌های الکترود مرجع دائمی با مشخصات نقشه‌ای از درون این لوله‌های به جعبه تست رفرنس‌ها

نصب می‌شوند و در آخر مقدار رفرنس‌ها تست و اندازه‌گیری می‌شود.

لازم به ذکر می‌باشد که حتماً می‌بایست جهت تزریق جریان و تست و اندازه‌گیری در محل موردنیاز ترانس وجود داشته باشد.

Ribbon Anode حفاظت کاتدیک

این نوع آندها از جنس تیتانیوم می‌باشند که زنگ نمی‌زنند و به‌صورت شبکه‌ای کل خاک و بستر کف مخزن را پوشش می هد که از طریق ترانس حفاظت کاتدیک، جریان

بین 3 تا 4 آمپر (DC) را به خاک تزریق و آن را یونیزه می‌کند.

Titanium Conductor Bar حفاظت کاتدیک

جهت اتصال ریبون آندها به یکدیگر و تزریق جریان به شبکه از کنداکتور بار استفاده می‌شود و همان‌طور که از نام آن مشخص است از جنس تیتانیوم بوده و دارای مقاومت

کمتری نسبت به ریبون آندها می‌باشد.

همان‌طور که قبلا در خصوص چگونگی اجرا آن‌ها توضیح داده شد، در محل تلاقی آندها و کنداکتور بارها از جوش نقطه‌ای استفاده می‌شود.

Connecting Point Power Feed حفاظت کاتدیک

جنس پاور فید از نوع تیتانیوم می‌باشد که وظیفه آن اتصال کابل مثبت به شبکه آندی کف مخزن می‌باشد.

Zinc Reference Electrode حفاظت کاتدیک

رفرنس الکترودها یا الکترود مرجع یکی از مهم‌ترین جزءها در سیستم‌های حفاظت کاتدیک می‌باشد که وظیفه آن اندازه‌گیری پتانسیل خاک موردحفاظت است یا

به‌عبارت‌دیگر نظارت و به دست آوردن نتایج حاصل و مقایسه با یک الکترود مرجع می‌باشد.

Monitoring Tube حفاظت کاتدیک

یک لوله PVC سراسری به قطر 3 اینچ که در لایه چهارم فونداسیون قرار می‌گیرد که وظیفه آن تزریق آب به خاک بستر می‌باشد تا پتانسیل برق پذیری در خاک بالا رود.

باید به این نکته توجه داشت که رفرنس الکترودها پتانسیل خاک را بررسی و مانیتور می‌کنند و در صورت نیاز بنا به دستور کارشناس مربوطه دستور تزریق آب به بستر

مخزن صادر می‌شود تا خاک یونیزه شود که این کار باعث می‌شود ارت و نگاتیو منفی در مخزن باقی نماند و از طریق برگشت به ترانس، مانع از جذب اکسیداسیون به کف

مخزن می‌شود.

نکات قابل توجه

1. سیستم حفاظت کاتدیک نقش جلوگیری و محافظت از مخازن در مقابل  اکسیده شدن، پوسیدگی و خوردگی ناشی از تماس با آب‌وخاک را بر عهده دارد که مقاومت سازه را در مقابل عوامل ذکرشده به مقدار قابل‌توجه ای افزایش داده و عمر سازه را بالا می‌برد.
2. در ساخت مخازن فلزی نفتی یکی از مهم‌ترین فعالیت‌ها که باید نظارت بسیار دقیق و سختگیرانه در آن انجام شود، اجرای سیستم حفاظت کاتدیک می‌باشد، به دلیل اینکه این سیستم در زیرخاک مدفون می‌شود و اگر در اجرای آن خطایی وجود داشته باشد دیگر امکان دسترسی به زیر مخزن وجود ندارد به همین دلیل می‌بایست از افراد متخصص و باتجربه استفاده گردد.

سخن پایانی

سیستم حفاظت کاتدیک این مخزن با 2 اکیپ متخصص و تعداد 20 نفر کارگر در طول 3 شبانه‌روز به‌صورت 2 شیفت کاری توانستند عملیات مذکور را به اتمام برسانند که با

افزایش تعداد اکیپ‌ها می‌توان در مدت‌زمان کمتری عملیات موردنظر را به پایان رساند.

درگذشته جهت جلوگیری از پوسیده شدن کف مخازن از آند فداشونده استفاده می‌کردند به‌نحوی‌که چاله‌ای حفر می‌کردند و درون آن را آند فداشوند قرار می‌دادند که در  این نوع سیستم ضعف عمده‌ای داشتند که دارای عمر مفید بودند و می‌بایست بعد از مدتی تعویض شوند، که بعدها با پیشرفت علم و فناوری سیستم حفاظت کاتدیک  ابداع و به مرحله اجرا رسید.

لازم به ذکر می‌باشد در وب‌سایت‌های زیر توضیحات بیشتری در خصوص نحوه اجرای حفاظت کاتدیک در ساخت مخازن فلزی نفتی بیان‌شده است.

در مقاله بعدی قصد داریم به نحوه اجرا ورق ریزی کف مخازن فلزی نفتی بپردازیم.