12. Petrol Boru Hatlarında Hidrojen Nedenli Çatlama Çelik boru hatlarında hidrojenin kaynağı rutubetli H2S’dür. Bu bakımdan, metaldeki hidrojen absorbsiyonunun iki karakteristik reaksiyonu vardır. Birincisi asidik gaz içeren ortamlardaki elektrokimyasal korozyonun tipik bir reaksiyonudur. – Anotta gözlemlenen reaksiyon, Fe ⇒ Fe+2 + 2e- – Katottaki reaksiyon; 2 H + + 2e − ⇒ 2 H
13. Petrol Boru Hatlarında Hidrojen Nedenli Çatlama Bu durumda, hidrojen iyonları hidrojenin sülfürün ayrışmasından ortaya çıkmıştır. H 2 S ⇒ H + + HS − (3) HS − ⇒ H + + S − (4) 2 no’lu reaksiyonda görülen hidrojen çıkışı enerji olarak tercihli bölgelere difüze olur ve aşağıdaki raksiyona göre moleküler H2’e yeniden birleşir. H + H ⇒ H2 + Q (5) Bu sırada ortaya çıkan Q enerjisi, inklüzyon etrafında lokal gerilmelerde artışa yol açar. Eğer muakevemet aşılırsa, daha sonra HIC çatlağıyla sonuçlanır.
14. Petrol Boru Hatlarında Hidrojen Nedenli Çatlama Hidrojen atomlarının çelikte en yaygın olarak uzamış mangan sülfit (MnS)inklüzyonları gibi düzlemsel süreksizliklerde toplanmasından kaynaklanır.Toplanmış atomlar hidrojen gazı oluşturmak üzere reaksiyona girerler,reaksiyonla aynı zamanda basınçta büyük bir artış meydana gelir. Eğer hidrojenyüzeye yakın süreksizliklerde toplanırsa, bu hidrojen kabarcıklanmasına(hydrogen blistering) yol açar.Eğer hidrojen yüzeyden daha içerde toplanırsa, çeliğin haddeleme yönüboyunca paralel, kalınlık yönünde çaprazlamasına (merdiven basamağı gibi)yönde çatlakların oluşumuna neden olur. Bu tipte çatlama gerilimdenbağımsızdır. Şekil 1 de HIC çatlağı şematik olarak gösterilmektedir.
19. Petrol Boru Hatlarının Korozyona Karşı Korunması Zemin İçerisinde Korozyonun Oluşum Nedenleri Zemin içinde bulunan bir çelik yapı çok çeşitli nedenlerle korozyona uğrayabilir. Bunlardan en önemlileri şunlardır: 1. Metal yüzeyinde yerel farklılıklar oluşması, 2. Zemin cinsi veya yapısının değişmesi, 3. Metal cinsi veya yapısının değişmesi, 4 . Farklı havalanma. 5. Kaçak Akım ve interferans
20. Petrol Boru Hatlarının Korozyon 1- Metal Yüzeyindeki Farklılıklar Nedeniyle Oluşan Korozyon Korozyon hücreleri ancak bir potansiyel farkı bulunduğu zaman oluşabilir. Yeraltında bulunan bir boru yüzeyinde kaplama bozukluğu veya metalürjik yapıda herhangi bir farkbulunması, boru/zemin potansiyelinin yer yer değişmesine neden olur. Hatta boru yüzeyinde oluşan heterojen kabuklar da korozyon hücresine yetecek ölçüde potansiyel farkı yaratabilir. Örneğin kumlu bir zemin içinde bulunan kaplamasız bir boru yüzeyine yapışan kil topakları o bölgenin daha az oksijen almasına ve korozyona uğramasına neden olabilir.
23. Petrol Boru Hatlarının Korozyon 2 -Zemin Cinsi ve Yapısının Değişmesi İle Oluşan Korozyon Zemin heterojen yapıda bir elektrolittir. Zeminin fiziksel ve kimyasal yapısı kısa mesafeler içinde değişebilir. Yeraltında bulunan bir boru hattı az korozif bir zeminden çok korozif bir zemine girdiği anda boru/zemin potansiyelinde kısa mesafe içinde büyük bir değişim meydana gelir. Borunun korozif karakterdeki zemin içinde kalan bölgesinde boru/zemin potansiyeli daha negatiftir. Bu bölge anot olarak korozyona uğrar.
25. Petrol Boru Hatlarının Korozyon 3- Farklı Metallerin Bağlantısından Oluşan Korozyon Ayni elektrolit içinde bulunan farklı iki metalin bağlantısı galvanik bir hücre yaratacağından korozyon açısından son derece tehlikelidir. Bu nedenle pik, çelik ve paslanmaz çelik borular hiçbir zaman birbirine bağlanarak kullanılmamalıdır. Hatta farklı cinste kaplama yapılmış borularda bile etkili bir korozyon olayı görülebilir. Pratikte sık raslanan bir olay, tamir sırasında yeni takılan boru ile eski borular arasında meydana gelen korozyondur.Burada daha negatif potansiyelli yeni boru anot olarak korozyona uğrar.
27. Petrol Boru Hatlarının Korozyon 4-Farklı Havalanmadan İleri Gelen Korozyon Zemin içinde bulunan bir metal yüzeyinin her bölgesi ayni derecede oksijen almıyabilir. Atmosferden zemin içine oksijen difüzyon hızı zeminin granülometrik yapısına, yoğunluğuna ve özellikle rutubet derecesine bağlıdır. Yer yüzünden yeraltında bulunan boruya kadar olan mesafede oksijen transferi üç ayrı mekanizma ile gerçekleşir.
29. Petrol Boru Hatlarının Korozyon 5 - Kaçak Akım Korozyonu Doğru akım ile çalışan raylı taşıt araçları, doğru akım taşıyan yüksek voltajlı elektrik hatları ve kaynak makinaları zemin içine kaçak akım yayarlar. Bu kaçak akımlar çevrede bulunan metalik yapılara girerek korozyona neden olurlar. Örneğin bir yeraltı tren hattına paralel giden boru hattında kaçak akım korozyonu meydana gelebilir. Trenin bulunduğu noktada akımın bir kısmı zemine kaçarak yakında bulunan boru hattına girer. Akımın boru hattına girdiği noktalar katot olur. Bu noktalarda korozyon söz konusu olmaz. Boru üzerinden bir süre akan akım, yeniden zemine girerek oradan trafo istasyonuna döner. Korozyon olayı akımın borudan çıktığı bölgelerde görülür
31. Petrol Boru Hatlarının Korozyon Katodik Koruma Katodik koruma ilk olarak 1824 yılında Sir Humpry Davy tarafından Samarang isimli bir harp gemisi üzerinde denenmiştir. Geminin bakır kaplı gövdesi çinko anotlarla korunmuştur. Ne yazık ki bu ilk uygulama başarısızlıkla sonuçlanmıştır. Başarısızlığın katodik koruma uygulamasının yanlışlığından ileri gelmediği sonradan anlaşılmıştır. Davy tarafından bilimsel yöntemlerle yapılmış olan bu uygulamada katodik koruma ile bakırın korozyonu tam olarak önlenmiştir. Fakat koruma sonucu bakır iyonlarının toksik etkisi de kalmadığından gemi gövdesi deniz canlıları ve yosundan oluşan bir kabuk ile kaplanmıştır. Bu görüntü katodik korumanın etkisiz kaldığı şeklinde yorumlanmış ve katodik koruma uygulamasından vazgeçilmiştir
32. Petrol Boru Hatlarının Korozyon Bu başarısız uygulamadan yaklaşık yüz yıl sonra, bu asrın başlarında uzak mesafelere boru hatları ile petrol taşınması zorunlu hale gelince, yeraltı boru hatlarındaki korozyonu önlemek amacıyla katodik koruma uygulamalarına yeniden başlanmıştır. Önceleri boru hatları üzerinde başlayan katodik koruma uygulamaları 1950 li yıllardan sonra, tanklar, gemiler, su depoları, baraj kapakları, iskele ayakları, betonarme demirleri ve daha bir çok metalik yapıya yaygın biçimde uygulanmaya başlanmıştır. Günümüzde teknolojik gelişmelere paralel olarak, özellikle yüksek performanslı yeni anotların bulunması ile katodik koruma korozyonla mücadelede en güvenilir ve de en ekonomik bir yöntem haline gelmiştir.
33. Petrol Boru Hatlarının Korozyon KATODİK KORUMANIN TEORİSİ Katodik koruma , korunacak metali oluşturulacak bir elektrokimyasal hücrenin katodu haline getirerek metal yüzeyindeki anodik akımların giderilmesi işlemidir. Örnek olarak nötral bir sulu çözelti içinde korozyona uğrayan bir demir metalini ele alalım. Demir yüzeyinde yürüyen anot ve katot reaksiyonları şöyledir: Anot reaksiyonu : Fe = Fe 2+ + 2 e- Katot reaksiyonu : O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH- Korozyon olayı bu iki reaksiyonun bir arada yürümesi ile gerçekleşir. Elektronlar anottan katoda doğru metal üzerinden akar. Katot reaksiyonu anottan gelen bu elektronları kullanarak yürüyebilir.
34. Petrol Boru Hatlarının Korozyon DIŞ AKIM KAYNAKLI KATODİK KORUMA Dış akım kaynaklı katodik koruma metale dıştan bir doğru akım uygulanarak yapılır. Bir transformatör redresör sisteminden elde edilen doğru akımın (-) ucu korunacak olan metale, (+) ucu da bir yardımcı anoda bağlanır. Uygulanacak olan katodik koruma akımının şiddeti korunacak metalin yüzey alanına ve metalin içinde bulunduğu ortamın koroziflik derecesine bağlıdır. Katodik koruma uygulamalarında en önemli konu, korunacak yapının katodik koruma akım ihtiyacının belirlenmesidir. Metali tam olarak korumak için gerekli olan minimum akım şiddeti, katot ve anot reaksiyonlarının polarizasyon eğrileri çizilerek teorik olarak belirlenebilir.
36. Petrol Boru Hatlarının Korozyon GALVANİK ANOTLU KATODİK KORUMA Bir çelik boru hattını galvanik anotlarla katodik olarak korumak için, boru hattına kendinden daha aktif bir metal, örneğin mağnezyum bağlanarak bir galvanik hücre oluşturulur. Böylece oluşturulan galvanik pilde mağnezyum anot, çelik de katot olur. Anotta mağnezyum çözünerek elektron açığa çıkarır. Bu elektronlar katodik reaksiyonun elektron ihtiyacını karşılar. Katodik koruma devresinden akım geçebilmesi için anot ve katot arasında devre direncini yenebilecek kadar bir potansiyel farkının olması gerekir.
![İçerik ,[object Object],[object Object],[object Object]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)