حماية البترول والغاز الطبيعي وحقول النفط
الحماية الكاثودية هي تقنية تمنع تآكل المعادن من خلال المبادئ الكهروكيميائية وتستخدم على نطاق واسع في المنشآت المعدنية مثل خطوط الأنابيب وصهاريج التخزين والاختلالات في صناعة النفط والغاز. المبدأ الأساسي هو: من خلال التيار الخارجي أو الأنود المضحي، يصبح الهيكل المعدني المحمي هو الكاثود للخلية الكهروكيميائية، مما يؤدي إلى قمع تفاعل الأكسدة (التآكل) على السطح المعدني، وبالتالي إطالة عمر خدمة المعدات.
تنقسم الحماية الكاثودية المستخدمة بشكل شائع في حقول النفط والغاز الطبيعي والنفط إلى نوعين: الحماية الكاثودية الأنودية المضحية والحماية الكاثودية الحالية المؤثرة.
الحماية الكاثودية الأنود المضحى:
- مبدأ: يتم استخدام معدن ذو إمكانات أكثر سلبية (مثل سبائك الزنك والألمنيوم والمغنيسيوم) كالأنود ويتم توصيله بالمعدن المراد حمايته. من خلال تآكله الخاص، فإنه يوفر تيارًا وقائيًا للهيكل المعدني.
- سمات:
- ولا يتطلب مصدر طاقة خارجيًا وهو مناسب للمناطق النائية أو الخالية من الطاقة-(مثل خطوط أنابيب البئر الفردية- وصهاريج التخزين الصغيرة).
- إنه سهل التركيب وذو تكاليف صيانة منخفضة، لكن الأنود يحتاج إلى الاستبدال بانتظام بعد الاستهلاك.
الحماية الكاثودية الحالية المثيرة للإعجاب:
- مبدأ:من خلال مصدر طاقة خارجي مثل محول المعدل، يتم تطبيق تيار كاثودي على المعدن المحمي لمواجهة تيار التآكل. يشتمل النظام على أنودات مساعدة (مثل-حديد الزهر عالي السيليكون، والجرافيت)، والأقطاب الكهربائية المرجعية (لإمكانات المراقبة)، ومعدات إمداد الطاقة.
- سمات:
- فهو يتمتع بنطاق حماية واسع وخرج تيار قابل للتعديل، مما يجعله مناسبًا للسيناريوهات المعقدة مثل خطوط الأنابيب ذات المسافات الطويلة ومجموعات الخزانات الكبيرة.
- مطلوب مصدر طاقة مستقر (إما الكهرباء الرئيسية أو الطاقة الشمسية). يعتبر الاستثمار الأولي مرتفعًا نسبيًا، ولكن يمكن التحكم في التكلفة على المدى الطويل-.
- تعبير:
- مقوم المحولات
يتحكم مقوم المحول بدقة في تيار الخرج والجهد لتوفير تيار استقطاب كاثودي ثابت للمعدن المحمي، مع الحفاظ على إمكاناته ضمن نطاق -مقاوم للتآكل وآمن.
2. السرير الأرضي الأنود:
تتمثل وظيفة الأنود المساعد في نقل خرج التيار المباشر بواسطة مصدر طاقة التيار المباشر من الوسط إلى الهيكل المعدني المحمي.
3. القطب المرجعي:
- القطب المرجعي للقياس: يراقب إمكانات الهيكل المحمي.
- القطب المرجعي للتحكم: يوفر إشارات تحكم لمقوم المحول الذي يتم التحكم فيه تلقائيًا لضبط تيار الخرج، مما يضمن أن الهيكل المحمي دائمًا في حالة حماية جيدة.
4. نظام المراقبة:
إرسال البيانات المحتملة والحالية في الوقت الفعلي-للتحذير من مخاطر التآكل غير الطبيعي.