الحماية الكاثودية في صناعة النفط والغاز: لماذا هي مهمة؟

تستخدم الحماية الكاثودية (CP) على نطاق واسع في صناعة النفط والغاز، وكذلك في الصناعات الأخرى التي قد يحدث فيها التآكل أو الصدأ للمعدات المستخدمة، كما هو الحال في مصانع المواد الكيميائية وتوليد الطاقة، لذلك لا بد من طريقة حماية لمنع التآكل وتعزيز عمر المرافق والمعدات وخطوط الأنابيب.

نقدم لك في هذه المقالة نبذة بسيطة وتعريف لمفهوم الحماية الكاثودية وأهميتها في صناعة النفط والغاز.

ما هي الحماية الكاثودية؟

الحماية الكاثودية Cathodic Protection أو الحماية الكهروكيميائية هي طريقة لحماية الهياكل المعدنية. 

تستخدم للسيطرة على تآكل الأسطح المعدنية للآلات من خلال جعل القطب السالب للخلية الكهروكيميائية في المعدن المراد حمايته يرتبط بالقطب الموجب لمعدن قريب أكثر تآكلًا، فيتآكل المعدن القريب بدلاً من المعدن المحمي في هياكل القطع مثل خطوط الأنابيب الطويلة.

وفي حالة عدم كفاية الحماية الكاثودية أو الحماية المهبطية، يتم استخدام مصدر طاقة كهربائية خارجي يعمل بالتيار المستمر لتوفير تيار كافٍ في الحماية الكاثودية.

 

لماذا يجب على شركات صناعة النفط والغاز أن تعتمد على نظام الحماية الكاثودية Cathodic Protection؟

تآكل الأدوات المعدنية هو أحد التهديدات الأساسية المرتبطة بخط بإنتاج النفط والغاز ونقلهما، فالبيئة المائية التي يتم فيها استخراج ونقل النفط تساهم في حدوثه وتطوره بشكل كبير.

أثبتت الحماية الكاثودية أنها ضرورية لحماية خطوط الأنابيب، وضمان سلامتها من التآكل، لذلك تعتبر الحماية الكاثودية حل مستدام طويل الأمد لهذه المشكلة الحقيقية لشركات صناعة النفط والغاز.

أنواع التآكل في صناعة النفط والغاز، التي تتطلب الحماية الكاثودية Cathodic Protection:

 

1-  التآكل الحلو (تآكل ثاني أكسيد الكربون CO2):

يمثل تآكل ثاني أكسيد الكربون تحدي في صناعة النفط والغاز لسنوات عديدة، لأنه يصبح مادة آكلة عند إذابته في بيئة مائية، مما يعزز التفاعل الكهروكيميائي بين الأنبوب الفولاذي والبيئة المائية، الذي يؤدي إلى تآكل الأنبوب، ويعتبر تآكل ثاني أكسيد الكربون التآكل الأكثر انتشارًا في صناعة النفط والغاز.

 

2-  التآكل الحمضي (H2S Corrosion):

إن H2S ليس مادة آكلة في حد ذاته ولكنه يصبح كذلك عندما يتلامس مع الماء، مما يؤدي إلى تآكل خط الأنابيب. واعتماداً على ذلك يسمى تلف المعدن عند ملامسته لكبريتيد الهيدروجين (H2S) والرطوبة بالتآكل الحامضي، وهو أكثر ما يضر أنابيب استخراج النفط. 

 

3-  تآكل الأكسجين O2:

يشتهر الأكسجين بقدرته على التفاعل مع المعادن بسرعة كبيرة، وخاصة الأكسجين المذاب داخل سوائل الحفر، يعتبر سبب رئيسي لتآكل الأنابيب.

 

4-  التآكل الناجم عن الأحياء الدقيقة:

يعتبر التآكل الناجم عن الميكروبات (MIC) هو نوع من الأنشطة البكتيرية، بحيث تنتج البكتيريا نفايات في الغالب تشتمل على ثاني أكسيد الكربون، والأحماض العضوية التي تؤثر بشكل مباشر على تآكل الأنابيب وذلك عن طريق زيادة سمية السائل المتدفق داخل خط الأنابيب.

 

 

كيف تخفف الحماية الكاثودية - Cathodic Protection من آثار التآكل؟

يتم تحقيق ذلك من خلال تطبيق تيار كهربائي على هيكل الأنبوب المراد حمايته من أحد مسببات التآكل،

وهناك طريقتان أساسيتان لتطبيق الحماية الكاثودية في صناعة النفط والغاز:

1- طريقة الحماية الكاثودية للتيار القسري (ICCP): حيث يتم عزل التيار الكهربائي أو تطبيقه عن طريق أحد مصادر الطاقة المتوفرة.

2- طريقة الأنود الذواب (الجلفاني) (SACP): باستخدام الإمكانات الكهروميكانيكية للمعادن المختلفة وذلك لتوفير الحماية ضد قوى التآكل. 

لقد أثبتت الحماية الكاثودية جدارتها كأفضل أنواع الحماية في صناعات النفط والغاز، ومع التطورات التكنولوجية العديدة يتم تحسين أنظمة الحماية الكاثودية بشكل دائم للحفاظ على سلامة خطوط الأنابيب وحمايتها، فهي لا تزال توفر الحل الأنسب لتأثيرات التآكل على عملية الإنتاج.

مراقبة الأنظمة الكاثودية لا يقل أهمية عن مراقبة أنظمة الحماية الأخرى وتطويرها، لذلك إن كنت مديراً أو مهندساً في فريق الحماية الكاثودية في صناعات النفط والغاز لا تترد بتعزيز معلوماتك ومواكبة أحدث التطورات من خلال حضور دورات تدريبية في النفط والغاز في لندن.