יישום טכנולוגיית הגנה קתודית בבתי זיקוק ובמפעלים כימיים

טכנולוגיית הגנה קתודית נמצאת בשימוש נרחב בבתי זיקוק ובמפעלים כימיים כדי להגן על מתקני מתכת קבורים או שקועים (למשל, צינורות, מיכלי אחסון, יסודות ציוד) מפני קורוזיה אלקטרוכימית.

1. צינורות קבורים

• רשתות צנרת מפעלים: צינורות קבורים המובילים נפט גולמי, מוצרים מזוקקים, כימיקלים, מים וקיטור.
• צינורות-למרחקים ארוכים: צינורות המחברים בתי זיקוק לרציפים וחוות מיכלי אחסון.
• סיכוני קורוזיה: קורוזיה בקרקע, הפרעות זרם תועה, קורוזיה מיקרוביאלית (SRB).

2. מיכלי אחסון

• צלחת תחתית המיכל החיצונית: חלק -המגע עם אדמה.
• קירות פנימיים: קירות פנימיים של מיכלים המאחסנים תמיסות אלקטרוליטים (למשל, מים מלוחים, חומרים חומציים).

3. Equipment Foundations & Grounding מערכות

• יסודות מבנה פלדה: רכיבי מתכת ביסודות בטון של כורים, מגדלים, מחליפי חום.
• רשתות הארקה: הגנה נדרשת עבור אלקטרודות הארקה של מערכת החשמל הרגישות לכשל קורוזיה.

4. מערכות קירור מי ים

• צינורות מי ים: צינורות קירור מי ים בבתי זיקוק בחופי (קורוזיה גבוהה של יוני כלוריד).
• משאבות, שסתומים, מעבים: רכיבי מתכת הנוגעים במי ים.

5. ציוד כימי

• מיכלי אחסון חומצה/אלקלית: דפנות פנימיות של מיכלי חומצה גופרתית/חומצה הידרוכלורית (הדורשים חומרי אנודה עמידים-לחומצה).
• כורים, מחליפי חום: רכיבי מתכת ביחידות תהליך רטוב.

1. שיטת אנודת קורבנות

תרחישי יישום:

• צינורות קבורים
• טנקים קטנים, הגנה מקומית
• פנים מקרר מים

אנודות נפוצות:

• סגסוגות מגנזיום (Mg): מתח הנעה גבוה, מתאים לקרקעות ומים מתוקים עם התנגדות- גבוהה.
• סגסוגות אבץ (Zn): מתח הנעה נמוך, מתאים לקרקעות/מי ים עם התנגדות- נמוכה.
• סגסוגות אלומיניום (Al): סביבות מי ים (למשל, מערכות מי קירור).

2. מתרשם שיטה נוכחית

תרחישים ישימים:

• לשתול צינורות קבורים, לוחות תחתית חיצוניים של מיכל
• סביבות מי ים (למשל, כלונסאות פלדה, מערכות קירור מי ים)

מרכיבי מפתח:

• אנודות: אנודות טיטניום-בעלות סיליקון גבוהות, אנודות טיטניום MMO (Mixed Metal Oxide), אנודות ניוביום-מפלטינה.
• מיישרים פוטנציאל קבוע: כוונן אוטומטית את הזרם כדי לשמור על פוטנציאל ההגנה.
• מיטות אנודיות עמוקות: מתאימות לצמחים מוגבלים-במקום.

1. הגנת צינור קבור

אנודות הקרבה:

• אנודות הקרבה מסגסוגת Mg או Zn.

זרם מתרשם:

• מיטות אנודה: אנודות קבורות-רדודות או אנודות עמוקות (חוסכות מקום-).
• ניטור: תחנות בדיקה ואלקטרודות ייחוס (Cu/CuSO₄ או Ag/AgCl).

2. הגנת טנקים

תחתית הטנק החיצוני:

• אנודות קורבנות: רשתות האנודה של Zn/Mg מתחת לתחתית המיכל.
• זרם מתרשם: אנודות רשת MMO, אנודות גמישות עם בקרת מיישר שנאי.

פנים הטנק (למשל, מיכלי מלח):

• אנודות מסגסוגת Al/Zn תלויות בנוזל מיכל.

3. הגנה על מערכת מי ים

• צינורות מי ים: אנודות מסגסוגת Al מרותכות/בריחות או אנודות מסוג בדיקה (ICCP).
• כלונסאות פלדה לעגן: אנודות MMO (ICCP) או אנודות קורבנות מסגסוגת Al (SACP).

4. הגנה על ציוד כימי

סביבות חומציות:

• אנודות מיוחדות: פלטינה-ניוביום (עמיד בפני חומצה),-ברזל יצוק סיליקון גבוה (HSCI).
• הגנה פנימית: ציפויים עמידים-לחומצה + הגנה קתודית.

1. הפרעות זרם תועה

מקורות:

• מערכות מסילות DC, ציוד אלקטרוליזה, מערכות CP סמוכות.

פתרונות:

• התקן התקני ניקוז (ניקוז ישיר/כפוי).
• השתמש באוגנים מבודדים כדי לבודד חלקים מושפעים.

2. סביבות-בטמפרטורה גבוהה

לְהַנפִּיק:

• Temperatures >60 מעלות להאיץ את צריכת האנודה או לבזות ציפויים.

פתרונות:

• השתמש באנודות בטמפרטורה- גבוהה (למשל, MMO).
• בצע אופטימיזציה של פלט מיישר כדי למנוע-הגנת יתר.

3. קורוזיה מיקרוביאלית (SRB)

לְהַנפִּיק:

• חיידקים מפחיתי סולפט-(SRB) בקרקעות אנאירוביות מאיצים קורוזיה.

פתרונות:

• הגדל את פוטנציאל ההגנה (-0.95V לעומת Cu/CuSO₄).
• יש למרוח ציפויים/ביוצידים אנטי-מיקרוביאליים.

1. ניטור פוטנציאל:

• צינור ידני רגיל-ל-מדידות פוטנציאל קרקע.
• עמדות בדיקה חכמות עם מערכות מקוונות לרישום/התראות נתונים אוטומטיים.

2. החלפת אנודה:

• החלף אנודות הקרבה כאשר המסה הנותרת<30%.
• אנודות זרם מתרשם נמשכות בדרך כלל 20-40 שנה.

1. תקנים בינלאומיים:

• ISO 15589-1 (תעשיות נפט, פטרוכימיה וגז טבעי - הגנה קתודית על מערכות צינור - חלק 1: צינורות יבשתיים)
• NACE SP0169-2024 (בקרה של קורוזיה חיצונית במערכות צנרת מתכתית תת-קרקעית או שקועה)
• API RP651-2024 הגנה קתודית של מכלי אחסון נפט מעל הקרקע
• NACE SP0193-2016 הגנה קתודית חיצונית על תחתית מיכל אחסון מפלדת פחמן בדרגה
• EN 14505-2005 הגנה קתודית על מבנים מורכבים

2. תקנים סיניים:

• GB/T 35508-2017 הגנה קתודית אזורית למתקני תחנות
• GB/T 50393-2017 תקן טכני להנדסה נגד קורוזיה של מיכלי פלדה לאחסון נפט
• GB/T 21448-2017 מפרט טכני להגנה קתודית של צינורות פלדה קבורים
• SY/T 6964-2013 מפרט טכני להגנה קתודית של תחנות נפט ודלק

• פרויקט בסיס משולב של BASF (גואנגדונג).
• Sinopec-פרויקט זיקוק ושילוב כימיים של מיזם משותף גואנגדונג באי דונגהאי, העיר ג'אנג'יאנג, מחוז גואנגדונג
• SABIC Tianjin Petrochemical 260,000 t/a פוליקרבונט (PC) Project
• Sonatrach MTBE Complex & Facilities Project (אלג'יריה)
• CNOOC Shell Huizhou Phase III פרויקט אתילן
• Zhejiang פרויקט זיקוק פטרוכימי ושילוב כימי

הגנה קתודית היא קריטית למניעת קורוזיה בבתי זיקוק ובמפעלים כימיים. הבחירה בין אנודת הקרבה ושיטות זרם מתרשם תלויה בתנאי הסביבה (קרקע, מי ים, כימיקלים), בתוספת ציפויים ומערכות ניטור ליצירת מערכות הגנה שלמות. יישום נכון מפחית משמעותית את עלויות התחזוקה ומונע דליפות/השבתות הנגרמות מקורוזיה.