معرفی انواع پوشش لوله های فولادی
پوشش دهی لوله ها از جمله روش های مقرون به صرفه است که به دلایل مختلف روی لوله ها به کار برده می شود. از جمله این دلایل می توان به افزایش مقاومت لوله در برابر زنگ زدگی وخوردگی، کاهش سایش ناشی از عبور سیال از داخل لوله و افزایش مقاومت لوله در برابر عوامل محیطی اشاره کرد. لوله ها از نظر نوع پوشش می توانند به دو دسته تقسیم بندی شوند. لوله های با پوشش داخلی و لوله های با پوشش خارجی. لوله هایی که در معرض خوردگی و یا سایش از سمت سیال قرار دارند سطح داخلی آن ها را پوشش میدهند. از جمله تکینک های پوشش دهی داخلی لوله می توان به لاینینیگ و کلدینگ اشاره کرد. برخی از لوله ها هم به دلیل شرایط محیطی لازم است تا از خارج پوشش داده شوند. کوتینگ و گالوانیزه کردن از متداول ترین روش های پوشش دهی خارجی لوله ها به شمار می آیند. در این مقاله به معرفی روش های مختلف پوشش دهی داخلی و خارجی لوله ها پرداخته ایم و مزایا و معایب هر کدام را نیز بیان نموده ایم.
مقدمه
لوله‌های فولادی به طور گسترده در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب استفاده می‌شوند. از آنجا که این لوله‌ها در شرایط مختلف محیطی قرار می‌گیرند، حفاظت از آنها در برابر خوردگی و آسیب‌های مکانیکی امری ضروری است. یکی از روش‌های اصلی برای افزایش طول عمر و کارایی این لوله‌ها، استفاده از پوشش‌های خارجی است که از تماس مستقیم فلز با عوامل خورنده جلوگیری می‌کند. در این مقاله، انواع پوشش‌های لوله‌های فولادی و ویژگی‌های آنها بررسی می‌شود.
لوله های فولادی از پرکاربردترین مقاطع هستند که برای انتقال سیالات مختلف از گاز طبیعی گرفته تا آب و مواد نفتی و شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. لوله های فولادی همواره در معرض خوردگی قرار دارند و خوردگی تهدیدی جدی برای آن ها به شمار می آید. به خصوص در لوله هایی که با مواد خورنده سر و کار دارند این خطر جدی تر است. خوردگی می تواند باعث پوسیدگی و نشت لوله شود و خسارات مالی و حتی جانی به دنبال داشته باشد.
با توجه به هزینه های سنگین خوردگی لازم است تا لوله ها به وسیله ی روش های مقرون به صرفه در برابر خوردگی محافظت شوند. انتخاب روش صحیح محافظت از خوردگی نیز تا حد زیادی به شرایط کاری و نوع لوله بستگی دارد. لوله ها از نظر نوع ماده ای که منتقل می کنند و شرایط کاری تنوع بسیار زیادی دارند. برخی لوله ها درون زمین مدفون می شوند. برخی دیگر از زیر دریا عبور می کنند و لوله هایی هستند روی زمین نصب شده و در معرض عوامل جوی مثل باد و باران و آفتاب قرار دارند.
یکی از روش هایی که برای مقابله با خوردگی در لوله ها به کار برده می شود استفاده از پوشش های محافظ است. پوشش لوله شامل یک یا چند لایه ماده ی شیمیایی ست که بر روی لوله قرار داده می شود. هدف از استفاده از پوشش افزایش مقاومت لوله در برابر خوردگی، عوامل محیطی، تغییرات دمایی و همچنین باکتریها و ارگانیزمهای زنده است. امروزه انواع مختلفی از پوشش ها ساخته و به کار گرفته می شوند که در ادامه این مقاله به بررسی آن ها خواهیم پرداخت.
ویژگی‌های ضروری پوشش‌های لوله‌های فولادی
پوشش‌های لوله‌های فولادی باید دارای ویژگی‌های زیر باشند:
- مقاومت در برابر خوردگی: جلوگیری از زنگ‌زدگی و واکنش‌های شیمیایی مخرب
- چسبندگی مناسب به سطح فلز: اطمینان از دوام و یکپارچگی پوشش
- مقاومت در برابر ضربه و خراشیدگی: جلوگیری از آسیب‌های مکانیکی حین حمل‌ونقل و نصب
- انعطاف‌پذیری بالا: امکان خم‌کاری و جوشکاری بدون ترک‌خوردگی
- مقاومت در برابر دمای بالا و پایین: حفظ خواص پوشش در شرایط محیطی سخت
- مقاومت در برابر مواد شیمیایی: محافظت در برابر اسیدها، بازها و سایر مواد خورنده
انواع لوله از نظر پوشش
لوله ها را از نظر پوشش می توان به دو دسته ی لوله های بدون پوشش و لوله های پوشش دار تقسیم بندی کرد.
1. پوشش اپوکسی اتصال ذوبی (FBE - Fusion Bonded Epoxy)
این پوشش یک‌لایه یا دولایه از پودر اپوکسی است که روی سطح گرم‌شده‌ی لوله اعمال می‌شود و از خوردگی محافظت می‌کند.
مزایا:
- چسبندگی بالا به سطح لوله
- مقاومت خوب در برابر مواد شیمیایی
- سهولت در تعمیر و بازسازی
معایب:
- شکنندگی در دماهای پایین
- مقاومت مکانیکی کمتر نسبت به سایر پوشش‌ها
2. پوشش‌های پلی‌الفین (PE و PP) – دولایه و سه‌لایه
این پوشش‌ها شامل پلی‌اتیلن (PE) یا پلی‌پروپیلن (PP) هستند که در ترکیب با چسب کوپلیمری و لایه‌ی اپوکسی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مزایا:
- مقاومت بالا در برابر ضربه و سایش
- محافظت مؤثر در محیط‌های خورنده
- قابلیت تحمل دمای بالا (به‌ویژه پلی‌پروپیلن)
معایب:
- نیاز به آماده‌سازی دقیق سطح قبل از اعمال پوشش
- هزینه‌ی بالاتر در مقایسه با برخی پوشش‌های دیگر
3. پوشش قیری (Coal Tar Enamel - CTE)
یک پوشش سنتی که شامل قیر اصلاح‌شده با مواد پلیمری و فیلرهای معدنی است.
مزایا:
- هزینه‌ی کم و اجرای آسان
- مقاومت خوب در برابر خوردگی در محیط‌های زیرزمینی و دریایی
معایب:
- شکنندگی در دماهای پایین
- مشکلات زیست‌محیطی به دلیل ترکیبات سمی
4. پوشش سیمانی (Cement Mortar Coating)
پوششی بر پایه سیمان که عمدتاً در خطوط انتقال آب و فاضلاب به کار می‌رود.
مزایا:
- مقاوم در برابر خوردگی داخلی
- عمر طولانی و سازگاری با محیط‌های قلیایی
معایب:
- وزن زیاد و افزایش هزینه‌های حمل‌ونقل
- شکنندگی در برابر ضربه و تنش‌های مکانیکی
5. پوشش‌های بیتومن (Bitumen Coating)
یک نوع پوشش قیری که برای حفاظت لوله‌ها در محیط‌های زیرزمینی استفاده می‌شود.
مزایا:
- مقاومت در برابر رطوبت و عوامل خورنده
- هزینه‌ی پایین
معایب:
- حساسیت به تغییرات دمایی
- طول عمر کمتر نسبت به پوشش‌های مدرن‌تر
لوله های بدون پوشش
لوله های بدون پوشش به دلیل شرایط کاری فاقد هر گونه پوشش هستند. این لوله ها معمولا در فضاهای بسته مورد استفاده قرار می گیرند و یا در تماس با عوامل خورنده قرار ندارند. از انواع لوله های فولادی بدون پوشش می توان به لوله داربست اشاره کرد.
لوله های فولادی پوشش دار
در بسیاری از مواقع لازم است تا لوله به طرق مختلف پوشش داده شود. لوله دارای دو سطح داخلی و خارجی ست. به همین دلیل لوله هایی که دارای پوشش هستند به دو گروه پوشش داخلی و پوشش خارجی دسته بندی می شوند. پوشش داخلی فضای داخلی لوله را پوشش میدهد و پوشش خارجی نیز از خارج لوله محافظت می کند. معمولا لوله هایی که در معرض خوردگی از جانب سیال قرار دارند و یا باید جریان سیال درون آنها تسهیل شود از داخل پوشش داده می شوند و لوله هایی که در معرض عوامل خارجی و محیطی قرار دارند را از بیرون پوشش می دهند.
در ادامه در خصوص انواع پوشش، مورد مصرف و نمونه های آن توضیحاتی ارائه خواهد شد.
انواع پوشش لوله
پوشش Lining
پوشش لاینینگ از انواع پوشش داخلی لوله است که از مقاومت بالایی در برابر اسیدها، بازها، مواد شیمیایی آلی، معدنی و محیط های کلردار و اکسید کننده برخوردار است. این پوشش ها می توانند دماهای بالا را تحمل کنند و از مقاومت سایشی خوبی نیز برخوردار هستند. از معایب پوشش لاینینگ می توان به تخریب آنها در حین جوشکاری اشاره کرد. به همین دلیل لازم است تا بعد از عملیات جوشکاری مجددا ترمیم شوند.
از انواع پر کاربرد لوله های لاینینگ می توان به لوله با پوشش تفلون یا PTFE اشاره کرد. سطح داخلی این لوله ها با پلی تترافلوئورواتیلن پوشش داده شده که از مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی برخوردار است.
از پوشش لاینینگ می توان در صنایع مختلف مانند پتروشیمی، پالایشگاه، آب و فاضلاب، صنایع شیمیایی و ... استفاده کرد.
پوشش Cladding
یکی دیگر از انواع پوشش داخلی کلدینگ است که از دیرباز در صنعت نفت و گاز و همچنین مجتمع های شیمیایی مورد استفاده قرار می گرفته است. در این روش سطح فلز را با یک فلز ارزان قیمت که از همان آلیاژ یا فلزات دیگر است پوشش می دهند. در اثر این کار ضمن کاهش هزینه ها، مقاومت لوله نیز در برابر خوردگی و طور چشم گیری افزایش می یابد. امروزه استفاده از ورق های پوشش داده شده یا clad یکی از روش های مقرون به صرفه برای پوشش دهی لوله ها به شمار می آید. کلدینگ شامل تکینک های متنوعی ست که از آن جمله می توان به رسوب دهی الکتریکی، پوشش دهی به وسیله بخار، متال اسپری و ... اشاره کرد.
پوشش Coating
برای پوشش دادن سطح خارجی لوله می توان از مواد غیر فلزی مانند سیمان، شیشه، ایپوکسی، پلی اتیلن، پلی اورتان و ... استفاده کرد.
پوشش Galvanized
استفاده از پوشش گالوانیزه یکی دیگر از راه های مقرون به صرفه ایست که برای پوشش دهی و محافظت از لوله ها می توانست استفاده نمود. در این روش از فلز روی (زینک) برای محافظت از فولاد استفاده می شود. به این صورت که لوله را درون حمامی مذاب از فلز روی فرو برده و خارج می کنند. در اثر این کار لایه ای از فلز روی (زینک) سطح فلز را می پوشاند. روی با قرار گرفتن روی فولاد مانع از تماس آن با عوامل خورنده می شود ضمن اینکه از طریق حفاظت گالوانیک نیز به کمک فولاد می آید و از آن محافظت می کند.
نتیجه‌گیری
انتخاب نوع پوشش مناسب برای لوله‌های فولادی بستگی به شرایط محیطی، نوع سیال در حال انتقال، هزینه‌های اجرایی و عمر مورد انتظار دارد. پوشش‌های سه‌لایه پلی‌الفین و اپوکسی اتصال ذوبی به دلیل ویژگی‌های حفاظتی برتر، گزینه‌های محبوب‌تری در صنایع نفت و گاز هستند. با پیشرفت فناوری‌های جدید، بهبود در کیفیت و کارایی پوشش‌ها ادامه دارد که منجر به افزایش عمر مفید خطوط لوله و کاهش هزینه‌های نگهداری خواهد شد.
