التقييم الأدائي لأنظمة الحماية الكاثودية لخطوط الأنابيب المدفونة تحت الظروف الصحراوية في ليبيا
DOI:
https://doi.org/10.37375/susj.v15i2.3716الكلمات المفتاحية:
الحماية الكاثودية، الحماية الكاثودية بالتيار المسلَّط (ICCP)، الحماية الكاثودية بالأنودات المضحية (GACP)، تآكل خطوط الأنابيب، المسح الجهدي المتقارب (CIPS)، تدرج الجهد بالتيار المستمر (DCVG)، التربة الصحراويةالملخص
تلعب خطوط الأنابيب المدفونة دورًا حيويًا في نقل النفط والغاز والمياه، إلا أنها غالبًا ما تتعرض للتآكل الخارجي، خاصة في الترب الجافة عالية المقاومة في المناطق الصحراوية. ويُعد نظام الحماية الكاثودية (CP)، سواء باستخدام الأنوفات التضحية (GACP) أو التيار المسلط (ICCP)، من أكثر الأساليب شيوعًا للحد من التآكل، غير أن كفاءته تعتمد بدرجة كبيرة على حالة الطلاء، وخصائص التربة، وتجانس تدفق التيار.
تهدف هذه الدراسة إلى تقييم أداء نظام الحماية الكاثودية بالتيار المسلط (ICCP) المستخدم لحماية خط أنابيب فولاذي مدفون بطول 10 كيلومترات في مدينة سبها جنوب غرب ليبيا. أُجريت عمليات التقييم الميداني خلال أكثر الفترات جفافًا باستخدام قياسات الجهد المتقاربة (CIPS) وقياسات تدرج الجهد المستمر (DCVG)، إضافة إلى تسجيل قراءات تيار الأنود. أظهرت النتائج وجود عدة مقاطع تعاني من نقص في الحماية، حيث تراوحت الجهود المقاسة بين −0.76 و−0.82 فولت (Cu/CuSO₄، حالة instant-OFF)، وهو ما يعكس تدهور الطلاء وصعوبة انتشار التيار في بعض المناطق. كما بيّن التحليل الإحصائي أن مقاومة التربة وجودة الطلاء وعدم توازن التيار تؤثر مجتمعة في مستوى الحماية المتحقق.
أسهمت عملية تحسين النظام من خلال إعادة معايرة المقومات، وتركيب أنودات إضافية، وإجراء فحوصات مدمجة باستخدام CIPS وDCVG في رفع كفاءة الحماية بشكل ملحوظ. وتُظهر النتائج أن حد الحماية التقليدي البالغ −0.85 فولت قد لا يكون مناسبًا تمامًا في الظروف الجافة، مما يستدعي اعتماد أنظمة حماية كاثودية هجينة متكيفة مدعومة بالمراقبة الآنية لضمان سلامة خطوط الأنابيب على المدى الطويل.
المراجع
AlAbbas, F. M., Williamson, C., Bhola, S. M., Spear, J. R., Olson, D. L., Mishra, B., & Kakpovbia, A. E. (2013). Microbial corrosion in linepipe steel under the influence of a sulfate-reducing consortium isolated from an oil field. Journal of materials engineering and performance, 22(11), 3517-3529.
Askari, M., Aliofkhazraei, M., & Afroukhteh, S. (2019). A comprehensive review on internal corrosion and cracking of oil and gas pipelines. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 71, 102971.
Baete, C., & Parker, K. (2023). Digital Twin Model for Pro-active Pipeline Maintenance–An External Corrosion Case Study. In 18th Pipeline Technology Conference (pp. 8-11).
Beech, I. B., & Sunner, J. (2004). Biocorrosion: towards understanding interactions between biofilms and metals. Current opinion in Biotechnology, 15(3), 181-186.
Chen, X., & Zhao, Y. (2017). Research on corrosion protection of buried steel pipeline. Engineering, 9(5), 504-509.
COMSOL. (2024). COMSOL Multiphysics® 6.2 Corrosion Module updates. COMSOL. Retrieved from https://ws-bos.comsol.com/release/6.2/corrosion-module
Liang, H., Wu, Y., Han, B., Lin, N., Wang, J., Zhang, Z., & Guo, Y. (2024). Corrosion of buried pipelines by stray current in electrified railways: Mechanism, influencing factors, and protection. Applied Sciences, 15(1), 264.
MATCOR. (n.d.). Cathodic protection—What is it and how does it work? Retrieved [Date], from https://www.matcor.com/resources/cathodic-protection-systems/
National Center for Biotechnology Information. (2023). Cathodic protection in corrosion control design. U.S. National Library of Medicine.
Petrescu, L., Chesca, B. C., Ionita, V., Cazacu, E., & Petrescu, M. C. (2022). 3D Analysis of Pipeline with Cathodic Corrosion Protection. The Scientific Bulletin of Electrical Engineering Faculty, 22(2 (46)), 1-8.
Pipeline Research Council International (PRCI). (2023). Validation of digital twins for monitoring, optimization, and compliance of cathodic protection systems. Retrieved from PRCI website: article on digital twin modeling of CP systems calibrated with field data.
Rossouw, E., & Doorsamy, W. (2021). Predictive maintenance framework for cathodic protection systems using data analytics. Energies, 14(18), 5805.
Song, Y., Jiang, G., Chen, Y., Zhao, P., & Tian, Y. (2017). Effects of chloride ions on corrosion of ductile iron and carbon steel in soil environments. Scientific reports, 7(1), 6865.
Szymenderski, J., Machczyński, W., & Budnik, K. (2019). Modeling effects of stochastic stray currents from DC traction on corrosion hazard of buried pipelines. Energies, 12(23), 4570.
Transportation Research International Documentation (TRID). (2010). Cathodic protection by sacrificial anodes or impressed current systems. TRID Database.
U.S. Department of Energy. (2015). Summary of 2015 and 2016 state-of-the-fleet assessments of buried cathodic protection systems.
Wang, Y., Wang, B., He, S., Zhang, L., Xing, X., Li, H., & Lu, M. (2022). Unraveling the effect of H2S on the corrosion behavior of high strength sulfur-resistant steel in CO2/H2S/Cl− environments at ultra high temperature and high pressure. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 100, 104477.
Wasim, M., & Djukic, M. B. (2022). External corrosion of oil and gas pipelines: A review of failure mechanisms and predictive preventions. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 100, 104467.
Zibo Deyuan Metal Material Co., Ltd. (2024, April 12). Sacrificial anode vs. impressed current cathodic protection. Zibo Deyuan Metal Material Co., Ltd.
