مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
منبع:راسخون
روش ها و تکنیک های آزمونی مختلفی ممکن است برای بررسی خط لوله های زیر خاک، مورد استفاده قرار گیرد.
موارد زیر، اطلاعات نمونه واری است که باید پیش از انجام برنامه ریزی و شروع یک ارزیابی میدانی، به آنها توجه کرد.
ماده ی مورد استفاده در ساخت لوله: انواع فولادهای، چدن، آهن کار شده (wrought iron)، یا سایر ماده شناخته شده ی دارای مقاومت الکتریکی.
پوشش دار بودن یا نبودن خط لوله؟ اگر خط لوله دارای پوشش بود، پوشش مورد استفاده چیست و ویژگی های پوشش مورد استفاده نیز چیست؟
اگر خط لوله، یک خط لوله ی قدیمی باشد، آیا از آن نشتی مشاهده شده است؟ اگر این مسئله مشاهده شده است، اطلاعات در مورد محل و زمان این روخداد نشاندهنده ی نواحی با مشکل بیشتر است.
قطر لوله، ضخامت دیواره، وزن بر واحد فوتف اطلاعات مربوط به هر تغییری در این آیتم ها در مسیر خط لوله، از جمله اطلاعات مهم می باشد.
اندازه ی لوله ی محافظ و ضخامت دیواره و وزن بر واحد فوت، نوع فولاد مورد استفاده، اطلاعات مربوط به عایق های میان لوله و لوله ی محافظ و اطلاعات مربوط به بخش های آب بندی، نوع پوشش و ویژگی های کاربردی.
محل و جزئیات ساختاری تمام نقاط مورد بررسی که در طول خط لوله، ایجاد شده است. اگر هیچ نقطه ی آزمونی برای بررسی خوردگی، ایجاد نشده باشد، محل هایی را برای آزمون در نظر بگیرید که بتوان میزان خوردگی را در آن مکان ها، بررسی کرد.
آیا لوله ها با استفاده از جوش به هم متصل شده اند و یا کوپل مکانیکی دارند؟
محل قرارگیری انشعابات
محل قرارگیری پیوند لوله یا متصل کننده ها.
نقشه ی مسیر و جزئیات نقشه ای
محل ساختارهای زیر زمینی نزدیک به خط لوله. در صورتی که این خط لوله به صورت کاتدی، محافظت شده باشند. محل قرارگیری حفاظت کاتدی که ممکن است در نزدیکی خط لوله، قرار گرفته باشد.
محل قرارگیری جریان های منحرف کننده که می تواند بر روی ساختار خط لوله ی زیر زمینی، اثر بگذارد.
آیا بخشی از لوله به موازات خط انتقال فشار قوی برق قرار گرفته است؟ اگر این مسئله وجود داشته باشد، طول در معرض برخورد این خط لوله چه میزان است؟ ولتاژ خط لوله چه میزان است؟
آیا خط در دماهای بالا قرار دارد و یا در آینده ی نزدیک، این خط لوله در دمای بالا قرار می گیرد؟
بررسی مسیرهای خط لوله قبل از ساخت خط لوله
اندازه گیری مقاومت الکتریکی محیط خاکی اطراف خط لوله
تعیین شرایط مناسب برای خوردگی باکتریایی بی هوازی
تعیین مواد شیمیایی مختلف در محیط خاکی
بررسی خط لوله هایی که تحت حفاظت کاتدی نیست
اندازه گیری مقاومت الکتریکی محیط خاکی اطراف خط لوله
تعیین شرایط مناسب برای خوردگی باکتریایی ناهوازی
تعیین اجزای شیمیایی مختلف در محیط خاکی
برررسی پتانسیل: اندازه گیری پتانسیل میان خط لوله و محیط
بررسی جریان ایجاد شده در خط لوله: اندازه گیری جریان الکتریکی ایجاد شده در خط لوله
اندازه گیری مقاومت الکتریکی مؤثر هر پوشش ایجاد شده بر روی خط لوله ی مورد مطالعه
بررسی های Bellhole مربوط به شواهد در ارتباط با فعالیت خوردگی
استفاده از ابزارهای ثبت کننده برای مطالعه ی شرایط ناپایدار
اگر محافظت کاتدی ضروری به نظر آید، ارزیابی جریان الکتریکی برای محافظت کاتدی، مورد نیاز است.
بررسی جریان خط: اندازه گیری جریان الکتریکی ایجاد شده در خط لوله
اندازه گیری مقاومت الکتریکی مؤثر پوشش خط لوله ی مورد مطالعه
بررسی Bellhole برای تعیین میزان فعالیت خوردگی
استفاده از ابزارهای ثبت کننده برای مطالعه ی شرایط ناپایدار
از بررسی لیست شده در بالا، این فهمیده می شود که بررسی خوردگی ممکن است درگیر این فرایند باشد. این مسئولیت مهندس خوردگی است که ابزار مناسبی را برای مطالعه ی وضعیت خاص و مهیا نمودن اطلاعات مناسب، در نظر بگیرد. این مسئله به سادگی ممکن است که بررسی های خوردگی را به خوبی انجام داد و تمرکز بالایی بر روی داده های مهم انجام داد. این جایی است که دانش و مخصوصاً تجربه، مهم می باشد.
اندازه گیری پتانسیل لوله نسبت به زمین، با قراردادن الکترود بر روی خط لوله، انجام می شود. اتصال متخلخل، پس از برداشته شدن کلاهک آن، در تماس کامل با زمین مرطوب قرار می گیرد. در نواحی بسیار خشک، این ضروری است که زمین اطراف الکترود با آب تازه مرطوب سازی شود تا بدین صورت، تماس مناسبی بین الکترود و زمین، ایجاد گردد. چمن و علف های خشک را از اطراف الکترود کنار بزنید تا بدین صورت، تماس میان الکترود و زمین، ناقص نباشد. در واقع وجود این علف و چمن های خشک، موجب می شود تا پتانسیل قرائت شده، کمتر از میزان واقعی باشد.
به منظور استانداردسازی، الکترود مرجع به یک ترمینال منفی با ولتمتر امپدانس بالا و یک ترمینال مثبت به خط لوله وصل می شود (شکل 1).
یک ایده ی کلی در مورد میزان خوردگی، می تواند از طریق بررسی و اندازه گیری ولتاژ متوسط خط لوله، بدست آید. وقتی پتانسیل ها با توجه به الکترود مرجع و در هر مایل، اندازه گیری گردد و این قرائت ها، ترسیم شود، می توان این ایده ی کلی در مورد میزان خوردگی، ارزیابی گردد. مثلاً در مورد لوله های فولادی تازه کشیده شده، پتانسیل متوسط می تواند در گستره ی -0.5 ,-0.7 V باشد، در حالی که برای لوله های فولادی قدیمی و بدون پوشش، این ولتاژ متوسط ممکن است در گستره ی -0.1 ,-0.3 V (CSE) باشد.
محل نقاط بحرانی، می تواند با بررسی کلی این پتانسیل ها، انجام شود. این روش، به طور خاص، هم در لوله های بدون پوشش و هم در لوله های پوشش دار، مفید است. در بررسی این خط لوله ها، اندازه گیری در فواصل نزدیک به هم انجام می شود (حدود 1 متر).
همانگونه که می دانیم، اگر نواحی کاتدی بر روی یک خط لوله ی مورد بررسی، به پتانسیل مدار باز نواحی آندی، پلاریزه شود، خوردگی کاهش می یابد. به طور ایده آل، بر اساس این مفهوم است که این پتانسیل ها، باید به صورت مستقیم در سطح مشترک میان خط لوله و محیط، اندازه گیری شود. این محل بیان کننده ی ترمینال هایی است که پتانسیل های پلاریزه شده را بر روی مدارهای معادل، نشان می دهد (شکل 2). به هر حال، این مسئله در هنگام کار با خط لوله های مدفون شده در زیر خاک، مشکل ساز می باشد. در عمل، رویه ی عمومی، اندازه گیری پتانسیل میان خط لوله و زمین در سطحی است که دقیقاً بر روی خط لوله واقع شده است. همانگونه که بوسیله ی مدار معادل، نشان داده شده است، پتانسیل های قرائت شده، شامل پتانسیل های پلاریزاسیون بعلاوه ی پتانسیل هایی است که بوسیله ی جریان های ایجاد شده در بخشی از مقاومت میان خط لوله و زمین، ایجاد شده است.
تحت برخی شرایط، این مسئله ضرورتاً مناسب نیست که به اندازه گیری های ایده آل از پتانسیل های پلاریزاسیونی برسیم. سپس ممکن است یک اندازه گیری از پتانسیل میان خط لوله و زمین، مد نظر باشد. این محل جایگزین، در شکل 2 نشان داده شده است. دلایل مربوط به استفاده از یک محل دورتر از زمین، در بخش های بعدی، بحث می شود.
فرض کنید که اندازه گیری پتانسیل یک روش ایده آل و کارا باشد، بنابراین، سوال بعدی این است که چه پتانسیلی باید در بین این بخش ها، وجود داشته باشد که ما اطمینان حاصل کنیم که محافظت به طور کامل، انجام می شود. پتانسیل واقعی اندازه گیری شده، به روشی وابسته است که برای اتصال لوله به محیط، استفاده شده است. این تماس، باید با یک روش مناسب و با استفاده از یک مرجع پایدار انجام شود تا بدین صورت، بتوان نتایج قابل تکرار، بدست آورد.
با توجه به مباحث مطرح شده در بالا، باید پتانسیل های واقعی ایجاد شده را به طور مناسب مورد بررسی قرار داد. این مسئله مورد بررسی قرار گرفت که اگر نواحی کاتدی بر روی خط لوله، نسبت به پتانسیل های مدار باز مربوط به نواحی آندی، پلاریزه باشند، خوردگی ماکروسل ایجاد می شود. و همانگونه که بوسیله ی افراد مختلف گفته شده است، آندی ترین نواحی بر روی خط لوله ی فولادی در بیشتر خاک ها، دارای پتانسیلی در حدود -0.8 V است که با توجه به الکترود استاندارد CSE متصل شده به محیط (در نزدیکی ناحیه ی آندی)، اندازه گیری شده است. برای اندازه گیری های معمولی پتانسیل، این کار قابل اجرا نیست به نحوی که این الکترود می تواند در عمق لوله قرار داده شود. برای ایجاد یک افت در پتانسیل خاک در این نقطه نسبت به خط لوله، مقادیر عملی -0.85 V به عنوان شاخصی از محافظت مناسب، در نظر گرفته می شود.
اندازه گیری پتانسیل از راه دور نسبت به اندازه گیری نزدیک پتانسیل
قرائت های پتانسیل خط لوله معمولاً بر اساس استفاده از الکترودهای از راه دور و استفاده از الکترودهای نزدیک، طبقه بندی می شود.
نمودارهای بدست آمده از یک بستر زمین تحت تأثیر، مشابه هستند به جز اینکه این پتانسیل ها، در جهت مثبت افزایش می یابند نه در جهت منفی و از این رو، فاصله نسبت به بستر دور، افزایش می یابد.
این مسئله باید تذکر داده شود که فاصله نسبت به زمین از راه دور، ضرورتاً در تمام نقاط موجود در طول لوله ی محافظت شده، مشابه نیست و همچنین ضرروتاً فاصله ی نسبت به زمین از راه دور، برای تمام بسترهای زمینی کنونی و تحت تأثیر (در محل های مختلف) مشابه نیست. هم مقاومت خاک و هم ساختار خاک، دارای اثر هستند. در نواحی با مقاومت بالا، فاصله ی این الکترود نسبتاً بزرگتر است. احتمالاً بالاترین اثر به دلیل افزایش فاصله از زمین ایجاد می شود. این مسئله در نواحی مشاهده می شود که خط لوله یا بستر زمین، در لایه های سطحی زمین واقع شده باشد. در این فواصل، جریان ایجاد شده از خط لوله و یا از بستر زمین، در لایه ی سطحی بیشتر از توده ی زمین است. این مسئله موجب می شود تا فاصله ی بستر از راه دور، نسبت به ساختار، بیشتر شود. با آگاهی از این اثر، وقتی در یک چنین نواحی در حال کار هستید، باید اثر تداخلی میدان های گرادیانی پتانسیل را در سایر ساختارها، در نظر گرفت.
عموماً در زمان تفسیر قرائت های مربوط به پتانسیل خط لوله در خط لوله های بدون حفاظت کاتدی، بدترین حالت خوردگی در جایی اتفاق می افتد که قرائت های پتانسیل منفی تر است. همچنین در جاهایی که قرائت خوردگی منفی کم و اندک است، خوردگی اندک می باشد.
برای نشان دادن نتایجی که از بررسی پتانسیل در بالای خط لوله ی پوشش دار، بدستس آمده است، شکل 4 نشاندهنده ی داده های بدست آمده از یک بررسی میدانی واقعی است.
داده های ترسیم شده یک نمودار صاف ایجاد نمی کنند. پیک ها در نمودار، نشاندهنده ی مکان هایی است که به عنوان نواحی مستعد به خوردگی، تلقی می شوند. پیک های اصلی نواحی را نشان می دهند که نیازمند توجه و ملاحظه ی بیشتری هستند.
اگر این نواحی در جاهایی واقع شده باشند که الکترولیز جریان انحرافی، مشکل آفرین باشد، این مسئله از اندازه گیری های پتانسیل، مشهود می باشد. پتانسیل هایی که به خاطر شرایط خاک، ایجاد می شوند، تنها اندکی تفاوت را نشان می دهند در حالی که اثرات مربوط به سیستم گذرای DC، می تواند موجب تغییر واقعاً بالا در مقادیر پتانسیل گردد. در موارد مورد بررسی، این تغییرات، از چند ولت منفی تا چند ولت مثبت باشد (نسبت به الکترود سولفات مس). وقتی یک چنین حالت هایی ایجاد گردد، اندازه گیری های پیش گیرانه ی مربوط به الکترولیز، ممکن است ضروی باشند.
برای نشان دادن اطلاعاتی که بتوان آنها را با استفاده از بررسی پتانسیل در خط لوله های با پوشش و مجهز به حفاظت کاتدی، بدست آورد، شکل 5 بیان کننده ی داده هایی است که از یک بررسی میدانی واقعی، گرفته شده است. داده های ترسیم شده، یک نمودار صاف را تشکیل نمی دهند، حتی در زمانی که خط لوله تحت حفاظت کاتدی است. تورفتگی های مشاهده شده در نمودار نشان دهنده ی مکان هایی است که حفاظت کاتدی، به اندازه ی کافی نیست. در این بخش ها، معمولاً تماس بین خط لوله ی مورد نظر با سایر خط لوله ها و ساختارها وجود دارد و از این رو، خط لوله، در این نواحی متحمل تخریب می شود. این نواحی تورفتگی در نمودار، ممکن است نیازمند بررسی میدانی می باشند.
بررسی های انجام شده بر روی خط لوله، مقادیری از پتانسیل را اندازه گیری می کند که بوسیله ی آنها می توان نقاط مستعدتر برای خوردگی را تعیین نمود. همچنین از این داده ها، نواحی را که تحت حفاظت کاتدی نیستند، تعیین می شوند. سه روش برای در نظر گرفتن این قرائت های وجود دارد. این سه روش عبارتند از:
روش 1
اساس مورد استفاده در بررسی خط لوله در شکل 6 نشان داده شده است. این شکل نشاندهنده ی قرائت هایی است که بر اساس بازده های 3 تا 5 فوتی در طول لوله، اندازه گیری شده است. برای یک خط لوله ی فولادی با اتصال های جوش داده شده، یک افت ولتاژ ناچیز بین خط لوله و هر دو نقطه ی مورد بررسی، وجود دارد. به طور نمونه وار، یک دستگاه اندازه گیری با سیم های سبک مورد استفاده قرار می گیرد. این سیم ها، به طور پیوسته به خط لوله، متصل می شود و بدین صورت اطلاعات مورد نیاز، جمع آوری می شود. محل قرارگیری هر الکترود، با میزان پتانسیل اندازه گیری شده، ثبت می گردد.
در نواحی که شرایط ترافیکی، ساختمان اراضی یا سایر موانعی وجود دارد که تداخل ایجاد نمی کنند، فواصل طویل در هر دو سمت خط لوله، باید مورد ارزیابی قرار گیرد. این فاصله تنها بوسیله ی طول رساناهای موجود، محدود می شود. مقاومت بار اعمال شده بوسیله ی آزمون با سیم سبک، به اندازه ی کافی بالا نیست که بتواند خطاهای قابل توجه ایجاد شده در اندازه گیری های پتانسیل را خنثی کند. این مسئله صحیح است اگر رساناهای سبک با طول 3 تا 5 مایل، به طور مناسب نگهداری شوند و هیچ ارتباط با مقاومت بالا، وجود نداشته باشد. برای مثال، 3 مایل از سیم های سبک شماره ی 34، دارای مقاومتی برابر با 2800 ohm می باشد. یک ولتمتر با امپدانس بالا یا یک ثبت کننده ی با امپدانس وردی 20×〖10〗^(6 ) ohm، به طور نمونه وار هر خطای ایجاد شده در مقاومت سیم ها را کاهش می دهد.
روش 2
یکی دیگر از روش های اندازه گیری، استفاده از یک جفت الکترود CSE در حالت مرحله به مرحله (leapfrog fashion) می باشد. این روش در شکل 7 نشان داده شده است.
وقتی از این روش استفاده می شود، ارزیابی ممکن است با یک اندازه گیری خط لوله در محل تماس (ETS) و با روش معمولی، شروع شود (مشابه حالت مشاهده شده درموقعیت 1 در شکل). مقادیر مشاهده شده و موقعیت الکترودها ثبت می شود. با خارج شدن الکترود A از این موقعیت، الکترود ثانویه (B) در محل بعدی موجود در خط لوله (موقعیت 2 در شکل) قرار داده می شود. تفاوت پتانسیل بین این دو نقطه، ثبت می گردد و علاوه بر آن، پلاریزاسیون الکترود جلویی نیز اندازه گیری می شود. الکترود A در موقعیت 1 به موقعیت 3 انتقال می یابد و پتانسیل میان این الکترودها نیز اندازه گیری می شود. این رویه، به طور پیوسته در طول خط لوله، انجام می شود.
پتانسیل واقعی لوله- الکترود در موقعیت 2، پتانسیلی است که در موقعیت 1 است و تفاوت میان پتانسیل های موقعیت 1 و 2، به طور عددی به مقدار پتانسیل موقعیت 1 اضافه می شود اگر پلاریزه شدن الکترود جلویی، مثبت باشد. در صورت منفی بودن این پلاریزاسیون، این مقدار از پتانسیل موقعیت 1 کم می شود. این مسئله در هر قرائتی تکرار می شود. این داده ها، مانند جدول 1، ثبت می شود.
روش دو الکترودی، نیازی به رشته های طولانی سیم ندارد اما احتمال بروز خطا در آن، بیشتر است، مخصوصاً در نواحی که دارای جریان منحرف کننده ی DC متغییر هستند. جابجا شدن الکترودها، از بروز هر خطای تجمعی که به دلیل وجود تفاوت در پتانسیل میان الکترودها، ایجاد می شود، جلوگیری می کند. افت پتانسیل های میان الکترودها، باید به طور واقعی ثبت گردد و استفاده از ولتمترهای با امپدانس بالا، موجب می شود تا این خطاها، حذف گردد. یک خطا در مشاهده و ثبت این داده ها، در هر موقعیتی، در تمام پتانسیل های محاسبه شده ی لوله- الکترود، انعکاس خواهد داشت.
وقتی این روش، مورد استفاده قرار می گیرد، سلول های واقعی ایجاد شده برای بررسی پتانسیل های لوله- خط تجمعی، از طریق اندازه گیر ی مستقیم پتانسیل الکترود در فواصل چند هزار فوتی، مورد استفاده قرار می گیرد. این مسئله از بروز خطاهای ناخواسته جلوگیری می کند. البته با کار دقیق، این روش، روشی قابل اطمینان است.
روش 3
این روش که اغلب روش تخلیه ی جانبی (side drain technique) نامیده می شود، افت پتانسیل های ایجاد شده میان دو الکترود مس سولفات را همانگونه که در شکل 8 نشان داده شده است، اندازه گیری می کند. الکترودهای مورد استفاده، باید با هم تطابق داشته باشند و بیش از 5 mV اختلاف بین ولتاژ الکترودها، وجود نداشته باشد.
اندازه گیری های انجام شده در هر سمت از یک لوله ی محافظت نشده، به طور نمونه وار در نواحی مد نظر، برای شناسایی بخش هایی مورد استفاده قرار می گیرد که در آنها جریان های الکتریکی، وارد خط لوله می شود. در شکل 8 قرائت های مثبت مربوط به جریان، نشاندهنده ی ایجاد جریان به سمت لوله می باشد. یک قرائت ولتاژ منفی نشاندهنده ی خروج جریا از لوله می باشد.
این روش به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد که علت اصلی آن، زمان بر بودن این روش می باشد. اندازه گیری مربوط به پتانسیل مستقیم که در روش 1 بدان اشاره شد، ساده ترین راه برای اندازه گیری می باشد. روش 2 و 3 به طور نمونه وار برای پیدا کردن نواحی خاصی مورد استفاده قرار می گیرد که در روش 1 مشخص شده اند.
نقاط بررسی دو سیمی دائمی (Permanent Two-Wire Test Points)
در جایی که نقطه های آزمونی دو سیمی، یک طول شناخته شده از یک لوله را پوشش دهی می کنند، جریان ها ممکن است با تعیین افت پتانسیل در این بخش، اندازه گیری شوند. این کار با انتخاب مقاومت لوله از جدول ها و محاسبه جریان، با استفاده از قانون اهم، انجام می شود. آرایه های مورد استفاده در این کار، در شکل 9 نشان داده شده است.
رویه ی مورد استفاده به صورت زیر می باشد:
1. اندازه گیری مقاومت مدار بارهای مورد بررسی و طول لوله، با استفاده از عبور دادن یک جریان شناخته شده از یک باطری، از میان مدار و اندازه گیری افت ولتاژ منتج شده در ترمینال های مورد بررسی بر روی لوله. مقاومت را از طریق قانون اهم محاسبه کنید. اگر مقاومت بدست آمده بالاتر از مقاومت مناسب برای اندازه و طول سیم های آزمایش باشد، این انتظار وجود دارد که سیم آسیب دیده باشد.
2. میزان افت ولتاژ در ترمینال های نقاط مورد بررسی، بوسیله ی جریان های نرمالی ایجاد می شود که در خط لوله، ایجاد می شود. معمولاً این افت ولتاژها در حد میلی ولت یا میکرو ولت هستند. مقاومت ابزاری باید برای اتصال اندازه گیری، مشخص باشد و این میزان، نشاندهنده ی جهت جریان یافتن جریان در طول خط لوله می باشد.
3. با استفاده از جدول مقاومت خط لوله، مقاومت مربوط به طول خط لوله، تعیین می شود.
4. جریان خط لوله را با استفاده از قانون اهم، محاسبه کنید. جریان در واحد میلی آمپر= افت ولتاژ تصحیح شده در واحد میلی ولت تقسیم بر مقاومت طول خط لوله در واحد اهم
جدول 2 ممکن است به عنوان یک راهنمایی کلی برای بررسی مقاومت خط لوله، مورد استفاده قرار گیرد. مقادیر مقاومت برای لوله های فولادی مختلف، در گستره ی 15 تا 23 μΩ-cm می باشد. این مقدار به ترکیب شیمیایی فولاد، وابسته است. متوسط این مقاومت برابر با 18 μΩ-cm می باشد.
تعیین نمونه وار جریان در یک خط لوله ی 200 فوتی با قطر 30 اینچ، نیازمند اندازه گیری و محاسبات زیر است:
مرحله ی 1: جریان باتری = 1.2 A؛ افت ولتاژ = 0.108 V؛ مقاومت مدار = 0.108/1.2=0.09ohm
مرحله ی 2: افت پتانسیل در ترمینال های مورد بررسی= 0.16 mV؛ ترمینال غربی مثبت است.
مرحله ی 3: مقاومت خط لوله (از جدول 2)= 2.44×〖10〗^(-6)×200=0.49 miliohm
مرحله ی 4: جریان = 0.17 miliohm/0.49 miliohm=346mA (جریان از سمت غرب به شرق است).
رویه ی انجام این آزمایش، به صورت زیر است:
1. اندازه گیری مقاومت مدار در طول اندازه گیری جریان با استفاده از مرحله ی یک که در قسمت قبل، بدان اشاره شده است.
2. طول خط لوله را با استفاده از عبور دادن یک مقدار مشخص از جریان میان ترمینال های 1 و 4، کالیبره کنید و تغییر ایجاد شده در افت پتانسیل را در طول مورد بررسی، اندازه گیری کنید (ترمینال 2 و 3). جریان در واحد آمپر را بر افت پتانسیل در واحد میلی ولت، تقسیم کنید و بدین صورت، فاکتور کالیبراسیون را در واحد آمپر بر میلی ولت، بدست آورید. به طور طبیعی، وقتی خط لوله ای در ولتاژهای عملیاتی، پایدار باشد، فاکتور کالیبراسیون ثابت باقی می ماند و نیاز به کالیبراسیون مجدد نمی باشد. به هر حال، بر روی خطوط لوله ای که دما به طور قابل توجهی، تغییر می کند، کالیبراسیون بیشتری باید انجام شود.
3. افت پتانسیل در بخش مورد بررسی را در واحد میلی ولت، اندازه گیری کنید. این ولتاژ در واقع بوسیله ی جران نرمال خط لوله، ایجاد شده است. جریان ایجاد شده را با ضرب افت پتانسیل اندازه گیری شده در فاکتور کالیبراسیون، محاسبه کنید.
نمونه ای از تعیین جریان در یک بخش خط لوله ای مشابه، با استفاده از دو روش اشاره شده در بالا، نیازمند اندازه گیری ها و محاسبات زیر است:
مرحله ی 1: مقاومت مدار میان ترمینال 2 و 3 برابر با 0.09 ohm می باشد.
مرحله ی 2: 10 آمپر جریان از میان ترمینال های 1 و 4 می گذرد. افت پتانسیل مربوط به این جریان، برابر با 5.08 mV می باشد. افت پتانسیل های مربوطه در حالت بدون جریان، برابر با 0.17 mV می باشد. تغییر در افت پتانسیل (∆V) برابر با 4.91 mV می باشد. فاکتور کالیبراسیون برابر 10 A/4.91 =2.04 A/mV می باشد.
مرحله ی 3. افت پتانسیل در طول خط لوله ی مورد بررسی (ترمینال های 2 و3) برابر است با 0.17 mV با ترمینال انتهایی غربی مثبت. جریان خط لوله برابر است با 0.17 mV×2.04 A/mV=0.346 A. جریان نیز از غرب به شرق است.
یک روش جایگزین برای اندازه گیری جریان های خطی، استفاده از المان های آزمون آمپر نول بر اساس رویه ی بیان شده بوسیله ی Werner می باشد. این مدار، که در شکل 11 نشان داده شده است، با آزمون 4 نقطه ای استفاده می شود. با استفاده از ولتمتر با امپدانس بالا که به جفت سیم های داخلی وصل می شود، جریان از باطری به سمت جفت های خارجی سیم ها جریان می یابد. این جریان در جهت عکس جریان اندازه گیری شده ای است که در خط لوله ایجاد می شود. همین طور که جریان مخالف، افزایش می یابد، ولتاژ اندازه گیری شده، به سمت صفر حرکت می کند. وقتی قرائت های ولتاژ نزدیک به صفر باشد، جریان های مخالف ایجاد شده در آمپرمتر، بیان کننده ی بزرگی جریانی است که در خط لوله و تحت شرایط گفته شده، ایجاد می شود. به یاد داشته باشید که جریان مخالفی که اندازه گیری شده است، در جهت مخالف با جریان واقعی در خط لوله است و بنابراین، این اطمینان حاصل می شود که جهت واقعی جریان خط لوله مستند می باشد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
جمع آوری داده ها پیش از شروع ارزیابی میدانی
پیش از هر بررسی میدانی، مهندس خوردگی باید اطلاعات کافی در مورد خط لوله ی مورد بررسی، بدست آورد. این مسئله ممکن است داده های ارزشمندی را در مورد شرایط خوردگی، مهیا کند و می تواند به ما در زمینه ی طراحی یک روش بررسی نیز کمک کند. در واقع کسب این اطلاعات همچنین می تواند در زمینه ی اهداف طراحی نیز یاری رسان باشد.موارد زیر، اطلاعات نمونه واری است که باید پیش از انجام برنامه ریزی و شروع یک ارزیابی میدانی، به آنها توجه کرد.
ماده ی مورد استفاده در ساخت لوله: انواع فولادهای، چدن، آهن کار شده (wrought iron)، یا سایر ماده شناخته شده ی دارای مقاومت الکتریکی.
پوشش دار بودن یا نبودن خط لوله؟ اگر خط لوله دارای پوشش بود، پوشش مورد استفاده چیست و ویژگی های پوشش مورد استفاده نیز چیست؟
اگر خط لوله، یک خط لوله ی قدیمی باشد، آیا از آن نشتی مشاهده شده است؟ اگر این مسئله مشاهده شده است، اطلاعات در مورد محل و زمان این روخداد نشاندهنده ی نواحی با مشکل بیشتر است.
قطر لوله، ضخامت دیواره، وزن بر واحد فوتف اطلاعات مربوط به هر تغییری در این آیتم ها در مسیر خط لوله، از جمله اطلاعات مهم می باشد.
اندازه ی لوله ی محافظ و ضخامت دیواره و وزن بر واحد فوت، نوع فولاد مورد استفاده، اطلاعات مربوط به عایق های میان لوله و لوله ی محافظ و اطلاعات مربوط به بخش های آب بندی، نوع پوشش و ویژگی های کاربردی.
محل و جزئیات ساختاری تمام نقاط مورد بررسی که در طول خط لوله، ایجاد شده است. اگر هیچ نقطه ی آزمونی برای بررسی خوردگی، ایجاد نشده باشد، محل هایی را برای آزمون در نظر بگیرید که بتوان میزان خوردگی را در آن مکان ها، بررسی کرد.
آیا لوله ها با استفاده از جوش به هم متصل شده اند و یا کوپل مکانیکی دارند؟
محل قرارگیری انشعابات
محل قرارگیری پیوند لوله یا متصل کننده ها.
نقشه ی مسیر و جزئیات نقشه ای
محل ساختارهای زیر زمینی نزدیک به خط لوله. در صورتی که این خط لوله به صورت کاتدی، محافظت شده باشند. محل قرارگیری حفاظت کاتدی که ممکن است در نزدیکی خط لوله، قرار گرفته باشد.
محل قرارگیری جریان های منحرف کننده که می تواند بر روی ساختار خط لوله ی زیر زمینی، اثر بگذارد.
آیا بخشی از لوله به موازات خط انتقال فشار قوی برق قرار گرفته است؟ اگر این مسئله وجود داشته باشد، طول در معرض برخورد این خط لوله چه میزان است؟ ولتاژ خط لوله چه میزان است؟
آیا خط در دماهای بالا قرار دارد و یا در آینده ی نزدیک، این خط لوله در دمای بالا قرار می گیرد؟
روش های بررسی موجود
بررسی های میدانی واقعی باید به گونه ای سازمان دهی شود تا بدین صورت تمام یا چند رویه مورد استفاده قرار گیرد. انتخاب واقعی و اهمیت نسبی اطلاعات بدست آمده از هر روش انتخابی، به وضعیت خاصی وابسته خواهد بود. روش های بررسی برای وضعیت های مختلف در زیر ارائه شده است و می تواند برای مهندسین خوردگی، مناسب باشد. این روش ها باید با استفاده از اطلاعاتی مناسب دیگر، تکمیل گردد.بررسی مسیرهای خط لوله قبل از ساخت خط لوله
اندازه گیری مقاومت الکتریکی محیط خاکی اطراف خط لوله
تعیین شرایط مناسب برای خوردگی باکتریایی بی هوازی
تعیین مواد شیمیایی مختلف در محیط خاکی
بررسی خط لوله هایی که تحت حفاظت کاتدی نیست
اندازه گیری مقاومت الکتریکی محیط خاکی اطراف خط لوله
تعیین شرایط مناسب برای خوردگی باکتریایی ناهوازی
تعیین اجزای شیمیایی مختلف در محیط خاکی
برررسی پتانسیل: اندازه گیری پتانسیل میان خط لوله و محیط
بررسی جریان ایجاد شده در خط لوله: اندازه گیری جریان الکتریکی ایجاد شده در خط لوله
اندازه گیری مقاومت الکتریکی مؤثر هر پوشش ایجاد شده بر روی خط لوله ی مورد مطالعه
بررسی های Bellhole مربوط به شواهد در ارتباط با فعالیت خوردگی
استفاده از ابزارهای ثبت کننده برای مطالعه ی شرایط ناپایدار
اگر محافظت کاتدی ضروری به نظر آید، ارزیابی جریان الکتریکی برای محافظت کاتدی، مورد نیاز است.
ارزیابی خط لوله ی تحت محافظت کاتدی
ارزیابی پتانسیل: اندازه گیری پتانسیل میان خط لوله و محیطبررسی جریان خط: اندازه گیری جریان الکتریکی ایجاد شده در خط لوله
اندازه گیری مقاومت الکتریکی مؤثر پوشش خط لوله ی مورد مطالعه
بررسی Bellhole برای تعیین میزان فعالیت خوردگی
استفاده از ابزارهای ثبت کننده برای مطالعه ی شرایط ناپایدار
از بررسی لیست شده در بالا، این فهمیده می شود که بررسی خوردگی ممکن است درگیر این فرایند باشد. این مسئولیت مهندس خوردگی است که ابزار مناسبی را برای مطالعه ی وضعیت خاص و مهیا نمودن اطلاعات مناسب، در نظر بگیرد. این مسئله به سادگی ممکن است که بررسی های خوردگی را به خوبی انجام داد و تمرکز بالایی بر روی داده های مهم انجام داد. این جایی است که دانش و مخصوصاً تجربه، مهم می باشد.
رویه های اندازه گیری و روش های بررسی
در این قسمت، ما برخی از آزمون های میدانی مهمی را مورد بررسی قرار می دهیم. این رویه های اندازه گیری، روش های متداولی هستند که به طور متداول، برای ارزیابی خط لوله های محافظت شده با استفاده از حفاظت کاتدی و محافظت نشده، استفاده می شوند.اندازه گیری پتانسیل
اندازه گیری پتانسیل میان یک خط لوله و یک الکترود مرجع سولفات مس (CSE)، آزمون متداول در صنعت خوردگی است.اندازه گیری پتانسیل لوله نسبت به زمین، با قراردادن الکترود بر روی خط لوله، انجام می شود. اتصال متخلخل، پس از برداشته شدن کلاهک آن، در تماس کامل با زمین مرطوب قرار می گیرد. در نواحی بسیار خشک، این ضروری است که زمین اطراف الکترود با آب تازه مرطوب سازی شود تا بدین صورت، تماس مناسبی بین الکترود و زمین، ایجاد گردد. چمن و علف های خشک را از اطراف الکترود کنار بزنید تا بدین صورت، تماس میان الکترود و زمین، ناقص نباشد. در واقع وجود این علف و چمن های خشک، موجب می شود تا پتانسیل قرائت شده، کمتر از میزان واقعی باشد.
به منظور استانداردسازی، الکترود مرجع به یک ترمینال منفی با ولتمتر امپدانس بالا و یک ترمینال مثبت به خط لوله وصل می شود (شکل 1).
خطوط لوله ی بدون حفاظت کاتدی
پتانسیل های اندازه گیری شده، چندین مسئله در مورد خط لوله را مورد ارزیابی قرار می دهد. این موارد شامل یک ایده ی عمومی در مورد میزان خوردگی، محل نقاط بحرانی که در آنها، خوردگی شدید است و محل قرارگیری نواحی که متحمل الکترولیز جریان منحرف کننده می شود.یک ایده ی کلی در مورد میزان خوردگی، می تواند از طریق بررسی و اندازه گیری ولتاژ متوسط خط لوله، بدست آید. وقتی پتانسیل ها با توجه به الکترود مرجع و در هر مایل، اندازه گیری گردد و این قرائت ها، ترسیم شود، می توان این ایده ی کلی در مورد میزان خوردگی، ارزیابی گردد. مثلاً در مورد لوله های فولادی تازه کشیده شده، پتانسیل متوسط می تواند در گستره ی -0.5 ,-0.7 V باشد، در حالی که برای لوله های فولادی قدیمی و بدون پوشش، این ولتاژ متوسط ممکن است در گستره ی -0.1 ,-0.3 V (CSE) باشد.
محل نقاط بحرانی، می تواند با بررسی کلی این پتانسیل ها، انجام شود. این روش، به طور خاص، هم در لوله های بدون پوشش و هم در لوله های پوشش دار، مفید است. در بررسی این خط لوله ها، اندازه گیری در فواصل نزدیک به هم انجام می شود (حدود 1 متر).
خطوط لوله ی حفاظت کاتدی شده
معیار محافظت بر اساس اندازه گیری پتانسیل، یک توسعه ی منطقی در زمینه ی یادگیری نحوه ی کار حفاظت کاتدی است. همانگونه که می دانید، یک جریان الکتریکی به صورت کاتدی، از خط لوله در برابر محیط، محافظت می کند و در این میان، یک تغییر در پتانسیل و همچنین ترکیبی از افت ولتاژ در مقاومت ایجاد شده بین خط لوله و محیط ایجاد می شود و پتانسیل پلاریزاسیون در سطح لوله ایجاد می شود. مقاومت میان خط لوله و محیط شامل مقاومت میان پوشش خط لوله می باشد. میزان خالص این پتانسیل منجر می شود تا خط لوله نسبت به محیط او، منفی تر شود. این مسئله در شکل 2 نشان داده شده است.
تحت برخی شرایط، این مسئله ضرورتاً مناسب نیست که به اندازه گیری های ایده آل از پتانسیل های پلاریزاسیونی برسیم. سپس ممکن است یک اندازه گیری از پتانسیل میان خط لوله و زمین، مد نظر باشد. این محل جایگزین، در شکل 2 نشان داده شده است. دلایل مربوط به استفاده از یک محل دورتر از زمین، در بخش های بعدی، بحث می شود.
فرض کنید که اندازه گیری پتانسیل یک روش ایده آل و کارا باشد، بنابراین، سوال بعدی این است که چه پتانسیلی باید در بین این بخش ها، وجود داشته باشد که ما اطمینان حاصل کنیم که محافظت به طور کامل، انجام می شود. پتانسیل واقعی اندازه گیری شده، به روشی وابسته است که برای اتصال لوله به محیط، استفاده شده است. این تماس، باید با یک روش مناسب و با استفاده از یک مرجع پایدار انجام شود تا بدین صورت، بتوان نتایج قابل تکرار، بدست آورد.
با توجه به مباحث مطرح شده در بالا، باید پتانسیل های واقعی ایجاد شده را به طور مناسب مورد بررسی قرار داد. این مسئله مورد بررسی قرار گرفت که اگر نواحی کاتدی بر روی خط لوله، نسبت به پتانسیل های مدار باز مربوط به نواحی آندی، پلاریزه باشند، خوردگی ماکروسل ایجاد می شود. و همانگونه که بوسیله ی افراد مختلف گفته شده است، آندی ترین نواحی بر روی خط لوله ی فولادی در بیشتر خاک ها، دارای پتانسیلی در حدود -0.8 V است که با توجه به الکترود استاندارد CSE متصل شده به محیط (در نزدیکی ناحیه ی آندی)، اندازه گیری شده است. برای اندازه گیری های معمولی پتانسیل، این کار قابل اجرا نیست به نحوی که این الکترود می تواند در عمق لوله قرار داده شود. برای ایجاد یک افت در پتانسیل خاک در این نقطه نسبت به خط لوله، مقادیر عملی -0.85 V به عنوان شاخصی از محافظت مناسب، در نظر گرفته می شود.
اندازه گیری پتانسیل از راه دور نسبت به اندازه گیری نزدیک پتانسیل
قرائت های پتانسیل خط لوله معمولاً بر اساس استفاده از الکترودهای از راه دور و استفاده از الکترودهای نزدیک، طبقه بندی می شود.
نزدیک زمین
یک قرائت با استفاده از الکترود نزدیک، معمولاً بدین معناست که مشاهده با توجه به الکترودی انجام می شود که بر روی سطح زمین یا آبی قرار داده شده است که بر روی خط لوله ی مورد بررسی، قرار گرفته است. یک قرائت با استفاده از الکترود از راه دور، به معنای این است که الکترود مرجع در زمینی قرار داده می شود که از لحاظ الکتریکی نسبت به خط لوله، دور است. در اغلب موارد، برای بوجود آوردن مجدد یک چنین شرایطی، فاصله و جهت قرارگیری الکترود، در نظر گرفته می شود. کاربردهای هر دو نوع از این قرائت ها، در زیر آورده شده است.الکترود از راه دور
تحت شرایط آزمایش مشخص، این ممکن است مناسب باشد که بفهمیم در چه فاصله ای یک فرد باید یک ساختار را مورد ارزیابی قرار دهد. مثال هایی از این موارد، عبارتند از نواحی تحت تأثیر در اطراف یک بستر کنونی تحت تأثیر قرار گرفته و ناحیه ی تحت تأثیر بوسیله ی گردیان های پتانسیل ایجاد شده در اطراف خط لوله ی محافظت کاتدی شده. این فاصله ممکن است بوسیله ی یک سری از قرائت های میان ساختار مورد ارزیابی، تعیین شود. در این قرائت ها، یک الکترود CSE در بازه های زمانی خاص، در فواصل مختلف نسبت به ساختار، حرکت می کند. وقتی داده ها برای یک خط لوله ی محافظت کاتدی شده، ترسیم می شود، این نمودار به صورت شکل 3 در می آید.
این مسئله باید تذکر داده شود که فاصله نسبت به زمین از راه دور، ضرورتاً در تمام نقاط موجود در طول لوله ی محافظت شده، مشابه نیست و همچنین ضرروتاً فاصله ی نسبت به زمین از راه دور، برای تمام بسترهای زمینی کنونی و تحت تأثیر (در محل های مختلف) مشابه نیست. هم مقاومت خاک و هم ساختار خاک، دارای اثر هستند. در نواحی با مقاومت بالا، فاصله ی این الکترود نسبتاً بزرگتر است. احتمالاً بالاترین اثر به دلیل افزایش فاصله از زمین ایجاد می شود. این مسئله در نواحی مشاهده می شود که خط لوله یا بستر زمین، در لایه های سطحی زمین واقع شده باشد. در این فواصل، جریان ایجاد شده از خط لوله و یا از بستر زمین، در لایه ی سطحی بیشتر از توده ی زمین است. این مسئله موجب می شود تا فاصله ی بستر از راه دور، نسبت به ساختار، بیشتر شود. با آگاهی از این اثر، وقتی در یک چنین نواحی در حال کار هستید، باید اثر تداخلی میدان های گرادیانی پتانسیل را در سایر ساختارها، در نظر گرفت.
ارزیابی پتانسیل در بالای خط لوله
حال، چرا قرائت های متفاوتی از قراردادن الکترود مرجع بر روی خط لوله، حاصل می شود؟ این قرائت ها، تحت تأثیر جریان های خوردگی هستند که در خط لوله ایجاد می شود. یک چنین جریان هایی موجب افت ولتاژ در خاک موجود در نزدیکی خط لوله، می شود. این مسئله در قرائت های نزدیک الکترودها اثر گذار است. کدام یک از این قرائت ها، نشاندهنده ی شرایط نامناسب است؟عموماً در زمان تفسیر قرائت های مربوط به پتانسیل خط لوله در خط لوله های بدون حفاظت کاتدی، بدترین حالت خوردگی در جایی اتفاق می افتد که قرائت های پتانسیل منفی تر است. همچنین در جاهایی که قرائت خوردگی منفی کم و اندک است، خوردگی اندک می باشد.
برای نشان دادن نتایجی که از بررسی پتانسیل در بالای خط لوله ی پوشش دار، بدستس آمده است، شکل 4 نشاندهنده ی داده های بدست آمده از یک بررسی میدانی واقعی است.
اگر این نواحی در جاهایی واقع شده باشند که الکترولیز جریان انحرافی، مشکل آفرین باشد، این مسئله از اندازه گیری های پتانسیل، مشهود می باشد. پتانسیل هایی که به خاطر شرایط خاک، ایجاد می شوند، تنها اندکی تفاوت را نشان می دهند در حالی که اثرات مربوط به سیستم گذرای DC، می تواند موجب تغییر واقعاً بالا در مقادیر پتانسیل گردد. در موارد مورد بررسی، این تغییرات، از چند ولت منفی تا چند ولت مثبت باشد (نسبت به الکترود سولفات مس). وقتی یک چنین حالت هایی ایجاد گردد، اندازه گیری های پیش گیرانه ی مربوط به الکترولیز، ممکن است ضروی باشند.
برای نشان دادن اطلاعاتی که بتوان آنها را با استفاده از بررسی پتانسیل در خط لوله های با پوشش و مجهز به حفاظت کاتدی، بدست آورد، شکل 5 بیان کننده ی داده هایی است که از یک بررسی میدانی واقعی، گرفته شده است. داده های ترسیم شده، یک نمودار صاف را تشکیل نمی دهند، حتی در زمانی که خط لوله تحت حفاظت کاتدی است. تورفتگی های مشاهده شده در نمودار نشان دهنده ی مکان هایی است که حفاظت کاتدی، به اندازه ی کافی نیست. در این بخش ها، معمولاً تماس بین خط لوله ی مورد نظر با سایر خط لوله ها و ساختارها وجود دارد و از این رو، خط لوله، در این نواحی متحمل تخریب می شود. این نواحی تورفتگی در نمودار، ممکن است نیازمند بررسی میدانی می باشند.
روش 1
اساس مورد استفاده در بررسی خط لوله در شکل 6 نشان داده شده است. این شکل نشاندهنده ی قرائت هایی است که بر اساس بازده های 3 تا 5 فوتی در طول لوله، اندازه گیری شده است. برای یک خط لوله ی فولادی با اتصال های جوش داده شده، یک افت ولتاژ ناچیز بین خط لوله و هر دو نقطه ی مورد بررسی، وجود دارد. به طور نمونه وار، یک دستگاه اندازه گیری با سیم های سبک مورد استفاده قرار می گیرد. این سیم ها، به طور پیوسته به خط لوله، متصل می شود و بدین صورت اطلاعات مورد نیاز، جمع آوری می شود. محل قرارگیری هر الکترود، با میزان پتانسیل اندازه گیری شده، ثبت می گردد.
روش 2
یکی دیگر از روش های اندازه گیری، استفاده از یک جفت الکترود CSE در حالت مرحله به مرحله (leapfrog fashion) می باشد. این روش در شکل 7 نشان داده شده است.
وقتی از این روش استفاده می شود، ارزیابی ممکن است با یک اندازه گیری خط لوله در محل تماس (ETS) و با روش معمولی، شروع شود (مشابه حالت مشاهده شده درموقعیت 1 در شکل). مقادیر مشاهده شده و موقعیت الکترودها ثبت می شود. با خارج شدن الکترود A از این موقعیت، الکترود ثانویه (B) در محل بعدی موجود در خط لوله (موقعیت 2 در شکل) قرار داده می شود. تفاوت پتانسیل بین این دو نقطه، ثبت می گردد و علاوه بر آن، پلاریزاسیون الکترود جلویی نیز اندازه گیری می شود. الکترود A در موقعیت 1 به موقعیت 3 انتقال می یابد و پتانسیل میان این الکترودها نیز اندازه گیری می شود. این رویه، به طور پیوسته در طول خط لوله، انجام می شود.
وقتی این روش، مورد استفاده قرار می گیرد، سلول های واقعی ایجاد شده برای بررسی پتانسیل های لوله- خط تجمعی، از طریق اندازه گیر ی مستقیم پتانسیل الکترود در فواصل چند هزار فوتی، مورد استفاده قرار می گیرد. این مسئله از بروز خطاهای ناخواسته جلوگیری می کند. البته با کار دقیق، این روش، روشی قابل اطمینان است.
روش 3
این روش که اغلب روش تخلیه ی جانبی (side drain technique) نامیده می شود، افت پتانسیل های ایجاد شده میان دو الکترود مس سولفات را همانگونه که در شکل 8 نشان داده شده است، اندازه گیری می کند. الکترودهای مورد استفاده، باید با هم تطابق داشته باشند و بیش از 5 mV اختلاف بین ولتاژ الکترودها، وجود نداشته باشد.
این روش به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد که علت اصلی آن، زمان بر بودن این روش می باشد. اندازه گیری مربوط به پتانسیل مستقیم که در روش 1 بدان اشاره شد، ساده ترین راه برای اندازه گیری می باشد. روش 2 و 3 به طور نمونه وار برای پیدا کردن نواحی خاصی مورد استفاده قرار می گیرد که در روش 1 مشخص شده اند.
اندازه گیری جریان خط
اندازه گیری جریان خط لوله بوسیله ی روش افت مقاومت، یک روش مفید در بررسی خط لوله ها می باشد. این روش همچنین روشی مفید برای تعیین توزیع جریان در طول یک خط لوله ی حفاظت کاتدی شده، و سایر کاربردها مانند بررسی جریان منحرف کننده می باشد. در این روش، معمولاً از نقاط بررسی دائمی بر روی خط لوله، استفاده می شود.نقاط بررسی دو سیمی دائمی (Permanent Two-Wire Test Points)
در جایی که نقطه های آزمونی دو سیمی، یک طول شناخته شده از یک لوله را پوشش دهی می کنند، جریان ها ممکن است با تعیین افت پتانسیل در این بخش، اندازه گیری شوند. این کار با انتخاب مقاومت لوله از جدول ها و محاسبه جریان، با استفاده از قانون اهم، انجام می شود. آرایه های مورد استفاده در این کار، در شکل 9 نشان داده شده است.
1. اندازه گیری مقاومت مدار بارهای مورد بررسی و طول لوله، با استفاده از عبور دادن یک جریان شناخته شده از یک باطری، از میان مدار و اندازه گیری افت ولتاژ منتج شده در ترمینال های مورد بررسی بر روی لوله. مقاومت را از طریق قانون اهم محاسبه کنید. اگر مقاومت بدست آمده بالاتر از مقاومت مناسب برای اندازه و طول سیم های آزمایش باشد، این انتظار وجود دارد که سیم آسیب دیده باشد.
2. میزان افت ولتاژ در ترمینال های نقاط مورد بررسی، بوسیله ی جریان های نرمالی ایجاد می شود که در خط لوله، ایجاد می شود. معمولاً این افت ولتاژها در حد میلی ولت یا میکرو ولت هستند. مقاومت ابزاری باید برای اتصال اندازه گیری، مشخص باشد و این میزان، نشاندهنده ی جهت جریان یافتن جریان در طول خط لوله می باشد.
3. با استفاده از جدول مقاومت خط لوله، مقاومت مربوط به طول خط لوله، تعیین می شود.
4. جریان خط لوله را با استفاده از قانون اهم، محاسبه کنید. جریان در واحد میلی آمپر= افت ولتاژ تصحیح شده در واحد میلی ولت تقسیم بر مقاومت طول خط لوله در واحد اهم
جدول 2 ممکن است به عنوان یک راهنمایی کلی برای بررسی مقاومت خط لوله، مورد استفاده قرار گیرد. مقادیر مقاومت برای لوله های فولادی مختلف، در گستره ی 15 تا 23 μΩ-cm می باشد. این مقدار به ترکیب شیمیایی فولاد، وابسته است. متوسط این مقاومت برابر با 18 μΩ-cm می باشد.
مرحله ی 1: جریان باتری = 1.2 A؛ افت ولتاژ = 0.108 V؛ مقاومت مدار = 0.108/1.2=0.09ohm
مرحله ی 2: افت پتانسیل در ترمینال های مورد بررسی= 0.16 mV؛ ترمینال غربی مثبت است.
مرحله ی 3: مقاومت خط لوله (از جدول 2)= 2.44×〖10〗^(-6)×200=0.49 miliohm
مرحله ی 4: جریان = 0.17 miliohm/0.49 miliohm=346mA (جریان از سمت غرب به شرق است).
نقاط بررسی 4 سیمی دائمی
خط لوله هایی که دارای نقاط بررسی 4 گانه هستند، دو رنگ سیم در هر انتهای خط لوله ی مورد بررسی دارند. در واقع هر یک از این بخش ها، می توانند به طور دقیق کالیبره شوند. این مسئله موجب می شود تا خطاهای رخ داده در طی خط لوله، جلوگیری شود. آرایه های متداول مورد استفاده در اندازه گیری در این روش، در شکل 10 نشان داده شده است.
1. اندازه گیری مقاومت مدار در طول اندازه گیری جریان با استفاده از مرحله ی یک که در قسمت قبل، بدان اشاره شده است.
2. طول خط لوله را با استفاده از عبور دادن یک مقدار مشخص از جریان میان ترمینال های 1 و 4، کالیبره کنید و تغییر ایجاد شده در افت پتانسیل را در طول مورد بررسی، اندازه گیری کنید (ترمینال 2 و 3). جریان در واحد آمپر را بر افت پتانسیل در واحد میلی ولت، تقسیم کنید و بدین صورت، فاکتور کالیبراسیون را در واحد آمپر بر میلی ولت، بدست آورید. به طور طبیعی، وقتی خط لوله ای در ولتاژهای عملیاتی، پایدار باشد، فاکتور کالیبراسیون ثابت باقی می ماند و نیاز به کالیبراسیون مجدد نمی باشد. به هر حال، بر روی خطوط لوله ای که دما به طور قابل توجهی، تغییر می کند، کالیبراسیون بیشتری باید انجام شود.
3. افت پتانسیل در بخش مورد بررسی را در واحد میلی ولت، اندازه گیری کنید. این ولتاژ در واقع بوسیله ی جران نرمال خط لوله، ایجاد شده است. جریان ایجاد شده را با ضرب افت پتانسیل اندازه گیری شده در فاکتور کالیبراسیون، محاسبه کنید.
نمونه ای از تعیین جریان در یک بخش خط لوله ای مشابه، با استفاده از دو روش اشاره شده در بالا، نیازمند اندازه گیری ها و محاسبات زیر است:
مرحله ی 1: مقاومت مدار میان ترمینال 2 و 3 برابر با 0.09 ohm می باشد.
مرحله ی 2: 10 آمپر جریان از میان ترمینال های 1 و 4 می گذرد. افت پتانسیل مربوط به این جریان، برابر با 5.08 mV می باشد. افت پتانسیل های مربوطه در حالت بدون جریان، برابر با 0.17 mV می باشد. تغییر در افت پتانسیل (∆V) برابر با 4.91 mV می باشد. فاکتور کالیبراسیون برابر 10 A/4.91 =2.04 A/mV می باشد.
مرحله ی 3. افت پتانسیل در طول خط لوله ی مورد بررسی (ترمینال های 2 و3) برابر است با 0.17 mV با ترمینال انتهایی غربی مثبت. جریان خط لوله برابر است با 0.17 mV×2.04 A/mV=0.346 A. جریان نیز از غرب به شرق است.
یک روش جایگزین برای اندازه گیری جریان های خطی، استفاده از المان های آزمون آمپر نول بر اساس رویه ی بیان شده بوسیله ی Werner می باشد. این مدار، که در شکل 11 نشان داده شده است، با آزمون 4 نقطه ای استفاده می شود. با استفاده از ولتمتر با امپدانس بالا که به جفت سیم های داخلی وصل می شود، جریان از باطری به سمت جفت های خارجی سیم ها جریان می یابد. این جریان در جهت عکس جریان اندازه گیری شده ای است که در خط لوله ایجاد می شود. همین طور که جریان مخالف، افزایش می یابد، ولتاژ اندازه گیری شده، به سمت صفر حرکت می کند. وقتی قرائت های ولتاژ نزدیک به صفر باشد، جریان های مخالف ایجاد شده در آمپرمتر، بیان کننده ی بزرگی جریانی است که در خط لوله و تحت شرایط گفته شده، ایجاد می شود. به یاد داشته باشید که جریان مخالفی که اندازه گیری شده است، در جهت مخالف با جریان واقعی در خط لوله است و بنابراین، این اطمینان حاصل می شود که جهت واقعی جریان خط لوله مستند می باشد.
/ج
