5LX52 PETROL BORU HATTINDA MALZEME YÜZEYİNİN KAPLAMA YÖNTEMİYLE KOROZYON ETKİLERİNİ İNCELENMESI

Senai YALÇINKAYA¹, Kamal Eddin ISMAEIL²

1Marmara Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, İstanbul / Türkiye

2Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği, İstanbul / Türkiye Öz: Petrol, dünyada Milyonlarca yıl önce oluşmuş bir enerji türüdür. Dünyanın ihtiyaçların karışılmasında önemli bir yer kapsamıştır, bu gerçekler petrolü dünyadan en fazla tüketilen enerji türlerinde konumuna koyar. Petrol dünyanın bel gücü haline gelmiştir, bu enerji kaynağa günümüze kadar insanın vazgeçilmezlerden biri olmuştur. Petrol endüstrisinde, ham petrolün üretimi, taşıma ve işlenmesi sırasında boru hatlarına petrol pompalandığında birçok potansiyel risk ve sorun ortaya çıkarmaktadır. Normalde bu problemler petrol endüstrisindeki işçiler tarafından çözülmeye çalışılıyor, ancak bunlardan bazıları karmaşık ve zor bir sorun olması. Petrolü üretim sahalarından rafinaj istasyonuna taşıyan ham petrol boru hatlarındaki korozyon oluşumu. Bu sorunda, ham petrol bileşenlerinin çokluğu ve karmaşıklığı nedeniyle petrol endüstrisindeki en karmaşık sorunlardan biri olarak kabul edilir, çünkü korozyonun tüm nedenlerini sıralamayı ve ardından etkilerini açıklamayı zorlaştırır. Bu çalışmada, Petrol sahalarındaki karakteristik boru hatlarında yaygın olarak kullanılan 5LX52 malzeme yüzeyine kaplama yöntemleri uygulanarak Korozyon etkilerinin elektrokimyasal metotlarla araştırılması hususunda deneysel uygulama yapılarak karşılaştırmaları yapıldı. Farklı kaplama yöntemleri kullanıldı, kaplama türlerinden bir ise epoksi kaplaması. İlk önce numuneleri boyadık sonra yere gömdük, diğer kaplama ise poliüreten kaplaması, numuneler temizlendi, kurutma işlemi tabi tuttuk sonra epoksi elyaflarla koruncak şekilde muhafaza altına alındı, numuneler sertleştirildikten sonra, poliüreten bantlarla koyduk aralarındaki hava boşlukları önlemek için her taraf bastırıldı. Deneysel çalışmanın karşılaştırarak vardığımız sonuçları ise epoksi+ poliüreten kaplaması korozyon oranı daha düşük epoksi kaplamasına göre. Epoksi kaplaması koruma oranı daha düşüktür ama epoksi + poliüreten kaplamsı daha güclüdür. Buda demektir ki epoksi+ poliüreten kaplaması korozyona karşı daha dirençli epoksi kaplamasına göre.

Anahtar Kelimeler: Poliüreten Kaplama, Epoksi Kaplama, Numuneler, Petrol Boru Hattı GİRİŞ ve KURAMSAL ÇERÇEVE

Metaller bulunduğu, kullanıldığı her yerde ve normal sıcaklıklarda bile, içerdikleri tuzlar ve oksijen gibi aşındırıcı elementler de dahil olmak üzere çevre ile olan etkileri ve etkileşimleri nedeniyle korozyona maruz kalırlar. Korozyonun metal yüzeyin aşınmasına ve ayrıca metalin bazı fiziksel veya mekanik özelliklerinin değişmesine neden olmaktadır. Korozyona uğrayan malzeme kalınlığı azalır ve kullanımından kısa süre sonra hasar görmesine ve hizmetten çıkmasına neden olur ve erozyon odakları

günümüzde gömülü boruları korumak için en çok bu yöntem kullanılmaktadır. Deneysel çalışmada 5LX52 petrol boru hattında kullandığımız malzeme yüzeyini Epoksi yüzey kaplamalı ve Epoksi+Poliüretan yüzey kaplayarak deneysel çalışmalar yapıldı. Yapılan kaplama yöntemiyle korozyon etkileri incelendi. İnceleme sonucunda elde edilen veriler karşılaştırıldı.

AMAÇ

Projenin amacı, Sanayide çok önemli ve bir yer tutan petrol borularının korozyon sorununu önlemek için mühendislik çözümleri uygulanmaktadır. Bu çözümler içerisinde en önemli yer kaplayan kaplama yöntemleridir. Deneysel çalışmada uyguladığımız kaplama yöntemlerinin karşılaştırması yapılarak elektrokimyasal metotlarla ölçümler gerçekleştirilecektir. Kullanılan petrol borularında oluşan yan etkileri ve ortaya çıkan ağır kayıpları en aza indirmekle elde var olan modern mühendislik çözümleri kullanılacaktır. En önemli çözümlerden biri ise kaplama yöntemleridir. Korozyonun etkileri sadece petrol boruları için sorun teşkil etmemektedir. Ayrıca Doğalgaz taşımalarında kullanılan borular, Su taşımalarında kullanılan borular, atık tahliyelerinde kullanılan borular ve depolamalarda da kullanılan tüm tanklarda bu sorun yaşanmaktadır. Koruyucu kaplamaların toprağa gömülü petrol boru hatlarının dış yüzeyini, korozyon oluşumu durumunu azaltma yeteneğine sahiptir. Şekil 1‘de korozyona uğramış 5LX52 petrol boru hattı görülmektedir.

Şekil 1. Korozyona Uğramış 5LX52 Petrol Boru Hattı.

Bu sistemin güçlü ve zayıf yönlerini belirleme becerisi, petrol borularında koruyucu kaplamaların koruma sistemini kontrol etme becerisini incelemek için farklı testlere tabi tutma ihtiyacı zaruri hale gelmiştir. Bilindiği gibi toprak korozyonunu artıran faktörler; bağıl nem, oksijen ve konsantrasyon, Klorürlerin tuzları, Sülfat konsantrasyonu ve toprağın elektrik iletkenliği, aşınma ve korozyonda büyük bir problemsel etkiye sahiptir. Elektrokimyasal reaksiyonun davranışı, tuzların ve nemin miktarına bağlıdır. Toprakta, gözeneklilikte, kaçak akımlarda ve pH değerinde bulunur. Petrol boru hatları maruz kaldığı bazı korozyon türleri ise çatlak korozyon, taneler arası korozyon, kaçak akım korozyonu, galvanik korozyonu olarak tanımlanmaktadır.

KAPSAM

Yapılan çalışmalar dikkate alındığında konu ile ilgili bir çok deneysel ve araştırma çalışmaları yapılmaktadır. Bu çalışmalar da korozyonun petrol borularına etkisini ve bu boru hatlarının hizmet ömrünü olumsuz yönde etkilediklerini, zamana bağlı yapısal bozulmalara neden oldukları gözlenmektedir. Araştırmalar da, gömülü petrol boruların dış korozyonunu etkileyen faktörlerin etkilerini araştırarak yenilikçi bir yaklaşım sunulmaktadır. Bu konuda yapılan çalışmalar; Deepak ve arkadaşları; Korozyon sorununu bahsedilmiştir. Korozyon mekanizmalarını ve korozyon inhibitörlerinin işlevini anlamak için, korozif elektrolit ile çelik bir yüzey arasındaki ara yüzlerde, özellikle korozyon işleminin ilk aşamalarında oluşan hasarın yorumlayarak anlatılmıştır [1]. Ivana Jevremović ve arkadaşları; korozyon inhibitörlerinin sistematiğini ve korozyon inhibitörlerinin klasik etki mekanizmalarını kısaca anlatılmış, ikincisi malzeme yüzeyi ile etkileşen inhibitörlere vurgu yapılmış [2]. Mohamed A. Migahed., Yaptıkları çalışmada korozyon engelleme performansını etkileyen çevresel faktörleri petrol ve gaz endüstrisindeki inhibitörlerle ilgili olarak tartışılmış. Sıcaklık, basınç, doğal gazların varlığı (kükürdioksit, karbondioksit ve hidrojen sülfür), katyonik (kalsiyum, magnezyum, baryum, stronsiyum, demir ve ferrik) gibi korozyon önleme etkinliğini etkileyen çeşitli faktörler ve anyonik türler (klorürler, karbonatlar, bikarbonatlar, sülfatlar ve sülfitler), mikro organizmalar, pH, nem oranı ve korozyon öncesi ürünlerin varlığı açıklanmıştır [3]. Faysal Fayez Eliyan ve arkadaşları; Yakıtlar ve yağlayıcılar kitabının bir bölümünde boru hattı çeliğinin korozyonu incelemişler ve bu borulara oluşan korozyon tipinin ve korozyonudan ortaya çıkan sonuçlar yorumlayarak bahsedilmiştir [4]. Li Yan ve arkadaşları; Yaptıkları çalışmada, pH değerine yakın bir ortamda bırakılan X80 ve X100 boru çeliklerinin gerilme korozyon çatlaması üzerindeki katodik korumanın etkisini araştırmak için 220 günlük bir süreye sahip kanıtlanmış halka testleri yapılmıştır [5].

YÖNTEM

Bu araştırma çalışmasında korozyon etkisini inceleyerek, API 5L standardında, kalite olarak X52 (L360)- PSL1, et kalınlığı 16-40 mm, kopma dayanımı minimum 460 Mpa, akma dayanımı 360 Mpa türü petrol boruları döküm metodu ile üretilmiş yüksek kaliteli çelik kullanıldı [2]. Et kalınlıkları homojen olup laminasyon ve inklüzyon içermez. Fosfor ve kükürt oranları düşük olduğu için korozyon dirençleri yüksektir. Farklı kaplamalara tabi tutularak optimal sonuçların elde edildi . Numuneler devre dışı bir petrol boru hattından alınacaktır. Deneysel çalışma laboratuvar ortamda yapılacaktır. Çeşitli kaplama yöntemleri uygulanarak numuneler elde edilecektir. Elde edilen numuneleri temizleyerek gerekli işlemlere tabi tutuldu, ön hazırlık için yüzey temizleme işlemleri yapıldı. Yüzey temizleme işlemi ile korozyonlu bölgeleri temizlemek ve parçanın tekrar korozyona uğramaması için havasız bir ortamda bırakmak, daha sonra gerekli kaplama işlemleri uygulayarak sonuçları elde etmek işlemleri takip edildi. Numuneleri farklı kaplama türleri (epoksi, poliüreten…vs) uygulandı [5,7].

Deneysel çalışma sonucunda meydana gelen korozyon etkileri incelenerek korozyon oluşumunu azaltmak, oluşan hasarları gidermek için yapılan çalışmalar irdelenecek, literatürde mevcut çalışmalar ile karşılaştırılarak optimum çözüm önerileri sunuldu.

BULGULAR

Bu araştırmada sekiz aylık bir süre korozyon testleri yapılmış ve test süresinin bitiminden sonra tüm numuneler ilk önce fırça ve su ile korozyon ürünlerinden temizlendi, daha sonra orantılı bir hidroklorik asit solüsyonu (1:3) oranında ve plastik bir fırça ile yıkandı, ardından numuneler asit kalıntılarını gidermek için tekrar yıkandı ve kurutma işleminden sonra tarttırıldı.

 KOROZYON ORANINI HESAPLAMALARI Korozyon hızı gravimetrik yönteme göre değerlendirildi V =Δ W/A0. T [(g/cm². yıl)]

∆W = W0 – W1

W0: Testten önce numunenin tartısı W1: Testten sonra numunenin tartısı

A0: Test edilen numunenin korozyona maruz kalan gerçek yüzey alanı T: Parçanın korozyon ortamına maruz kalma süresi

 5LX52 TİP BORU İÇİN A0 = 2.A1 + 2.A2 + 2.A3 A1: Yatay alan

A2: Ön alan A3: Yan alan

A0= 2(2.4 × 10.1) + 2(10.1 × 0.795) + 2(2.4 × 0.795) A0= 68.3550175 cm² (5LX52 tip borulu korozyon oranı).

1.Farklı kaplama türlerinin etkisini incelemesi:

Çalışmada kullanılan Epoksi+Poliüretan ve Epoksi kaplaması yapıldı. Yapılan deneysel uygulamada Korozyon oranı Epoksi ile kaplanan boruda daha yüksek çıktığı görüldü. Deneysel çalışmada kullanılan 5LX52 Numune boru malzemesinin korozyon oranı grafiği şekil 2’de gösterilmiştir.

Şekil 2. 5LX52 Numune Malzemenin Korozyon Oranı.

2. Koruma oranı:

Çalışmada kullanılan Epoksi+Poliüretan ve Epoksi kaplaması yapıldı. Yapılan deneysel uygulamada Koruma oranı Epoksi+Poliüretan kaplanan boruda daha yüksek çıktığı görüldü. Deneysel çalışmada kullanılan 5LX52 Numune boru malzemesinin korozyon oranı grafiği şekil 3’de gösterilmiştir.

4- 5LX52 tip boruda korozyon oluşum görüldüğü gibi Epoksi + Poliüreten kaplaması korozyon oranı daha düşük olduğu görülmüştür.

5- Epoksi kaplaması korozyon oranı yüksektir.

6- Koruma oranı iki kaplama için görüldüğü gibi Epoksi kaplaması koruma oranı diğer kaplama türüne göre daha düşüktür.

KAYNAKÇA

Amir Samimi, Soroush Zarinabadi., (2011). “ An Analysis of Polyethylene Coating Corrosion in Oil and Gas Pipelines”, Chemical Engineering Journal Journal of American Science,7(1):1032-1036,

API Specification For Line Pipe 5L Forty – Sixth Edition, April, (2018).

Amir Samimi, Soroush Zarinabadi., (2012). “Application Polyurethane as Coating in Oil and Gas Pipelines”, International Journal of Science and Engineering Investigations, Volume:1, Issue:8, S. Guan, P. Mayes, A. Andrenacci & D. Wong, Bredero Shaw & ShawCor., (2007). “Advanced Two

Layer Polyethylene Coating Technology For Pipeline Protection”.

CAN/CSA-Z245.20/CAN/CSA-Z245.21-06., (2006). “External Fusion Bond Epoxy Coating for Steel Pipe/External Polyethylene Coating for Pipe”.

M Roche, D Melot, G Paugam., (2006). “Recent Experience with Pipeline Coating Failures ”.

Anand. S. Khanna., (2008). “High Performance Organic Coating ”,

J. Banach., (2004). “ Liquid Epoxy Coatings for Today's Pipeline Coating Challenges, Proceedings of Northern Area Western Conference”, Victroa, BC,

Mark. E. Orazem., (2014). “Underground Pipeline Corrosion Detection”, Analysis and Prevention.

Hongwei Liu,YuningDai, Y. FrankCheng., (2020), “ Corrosion of Underground Pipelines in Clay Soil With Varied Soil Layer Thicknesses and Aerations ”,Arabian Journal of Chemistry,Volume 13, Issue 2, Pages 3601-3614, Doi:10.1016/j.arabjc.2019.11.006.

N.Muthukumar., (2014), “ The Role of Colloidal Systems in Environmental Protection”, Chapter 21 ,Petroleum Products Transporting Pipeline Corrosion,A Review, Pages 527-571 Doi:10.1016/B978-0-444-63283-8.00021-1.

TARİHİ AHŞAP YAPILARDA GÜNÜMÜZDE UYGULANAN KORUMA YÖNTEMLERİ