مقدمة

للأهمية القصوى لمنظومة الحماية المهبطية في الحفاظ على سلامة منظومة الأنابيب الخرسانية سابقة الإجهاد قام الجهاز بتنفيذ منظومة للحماية المهبطية لكامل مسار النهر الصناعي بطول 4000 كم والحقائق التالية تعكس مدى حجم المنظومة:

• المساحة السطحية للأنابيب الخرسانية التي تحميها المنظومة حوالي 50,285,714 متر مربع.
• كمية التيار المستخدمة في الحماية المهبطية حوالي 62,857,143 ملي أمبير.
• كمية الزنك المستخدمة في الحماية المهبطية حوالي 27,000 طن.
• طول كوابل النحاس الكهربائية الرئيسية المستخدمة في الحماية المهبطية حوالي 8,000 كم بمتوسط مساحة مقطع حوالي 70 مم مربع.
• عدد صناديق التحكم المستخدمة في الحماية المهبطية حوالي 16,000 صندوق.
• المسافة التي يقطعها فريق الكشف على الأنابيب الخرسانية مشياً على الأقدام خلال خمس سنوات لإجراء اختبارات قياس فرق الجهد بواسطة الخطوات المتقاربة (CIPS) حوالي 8,000 كم.

فلسفة الحماية من التآكل بمشروع النهر الصناعي

بنيت فلسفة ضمان الحماية من التآكل للأنابيب الخرسانية منذ بداية المشروع علي الأسس التالية:-

أولا:- مرحلة الإنشاءات :-

• ضمان توفير حماية للسك المعدني من خلال تغطيته بطبقة واقية من الملاط بسمك 19 مم لتوفير وسط قلوي خامل حول السلك برقم هيدروجين يصل الي 12.5 .كذلك تضمن حماية السلك من أي أعطاب ميكانيكية أو خدوش.
• حماية طبقة الملاط من العوامل البيئية المعادية للخرسانة كعملية الكربنه أو الكبرته في المناطق السبخية بطلائها بواقي عازل (طلاء قطران الفحم الحجري الممزوج بالإيبوكسيCooltar Epoxy) يقلل من تأثير الاحتكاك بالبيئة المحيطة ويطيل من عمرها.
• ضمان الاتصال الكهربائي لكل الأجزاء المعدنية بالأنبوب حتى يتسنى حمايته مهبطيا متي ثبت الاحتياج اليها.
• ضمان التحكم في جودة التصنيع والتدقيق في كل خطوة من تصنيع المواد الخام إلي المنتوج النهائي (الأنبوب).
• تركيب صناديق مراقبة يمكن عن طريقها إجراء الإطفاء اللحظي لقياس جهد الحماية.

ثانيا:- الدراسة الجيوتقنية لمسار المنظومة:-

لدراسة البيئة التي سيتم دفن الأنبوب بها وتحديد درجة عدوانيتها علي الأنابيب تم تكليف مقاول المنظومة بأجراء الدراسات الجيوتقنية لمسار المنظومة علي اقل مسافات ممكنة وتحديد الحماية المطلوبة للأنبوب قبل ردمه في الخندق وتركزت المسوحات في الأتي:-

• قياس المقاومة النوعية للتربة.
• تحديد نسبة أملاح الكلور في التربة.
• تحديد نسبة أملاح الكبريت في التربة والمياه الجوفية.
• تحديد معدل الرطوبة في التربة.
• قياس الأس الهيدروجيني للتربة.
• قياس منسوب المياه علي طول المسار وتحديد بعده من مستوي سطح الأرض.
• تحديد التقاطعات مع مسار المنظومة وتحديد نوعية الحماية المطبقة عليها.

منظومة الحماية المهبطية

تم الانتهاء من تركيب نظام الحماية المهبطية لكامل مسار منظومة انابيب النهر الصناعي باستخدام شرائط الزنك او اقطاب الحماية المهبطية الزنك او الماغنيسيوم تحت إشراف المركز الفني للتفتيش والحماية من التآكل. والرسم التالي يوضح الحماية المهبطية المستخدمة للأنابيب الخرسانية سابقة الإجهاد:

أعمال المراقبة الدورية:-

للمحافظة على كفاءة واسقرار منظومة الحماية المهبطية يتطلب الأمر المراقبة دورية لكامل مسار النهر الصناعي بطول حوالي 4000 كم و إجراء الإختبارات التالية:

• قياسات فرق الجهد الأستاتيكي:-وذلك بقياس فرق الجهد عند كل نقطة اختبار علي مسار المنظومة.
• قياسات فرق الجهد المتقارب:-وذلك بقياس فرق جهد الأنبوب عند كل متر واحد علي طول مسار المنظومة.
• قياس وجود تيارات شاردة علي طول مسار المنظومة.
• قياسات المقاومة النوعية للتربة.
• قياس التيارات السارية علي طول مسار المنظومة.

تقييم مستوى الحماية المهبطية

استخدمت المواصفات الأمريكية رقمي RP-100 2000 and RP-100-2004في تقييم فاعلية الحماية المهبطية والتي نصت على أن تحقيق الـ 100 ملى فولت اضمحلال أو إزاحة قادر على إيقاف التآكل في الأسلاك المعدنية للأنابيب الخرسانية سابقة الإجهاد، والمواصفة الأمريكية هي الوحيدة المختصة بالأنابيب الخرسانية سابقة الإجهاد وكذلك هي الوحيدة التي لها أساس علمي مبنى على منحنى توفل المبنى على الاستقطاب الكاثودى والانودى للحديد (Tafel Slop in EVAN Diagram) وعملي (حيث استخدمت هذه المواصفة في تقييم عدد من منظومات الحماية المهبطية للأنابيب الخرسانية سابقة الإجهاد بالولايات المتحدة الأمريكية)، كما أن المواصفة الأوربية BS EN 12696 2000 مختصة بحماية حديد خرسانة المركبات المكشوفة للهواء الجوى فقط ولا تعالج حماية حديد الخرسانة المدفونة تحت الأرض، كما أن المعياريات الأخرى مثل -710 ملى فولت أساسها العلمي حسابي مبنى على منحنى (pH –E Potential Diagram) والذي يحدد أمكانية حدوث التآكل من عدمه فى الحديد ولكنه لا يعالج معدلات تآكله، لهذا استخدم المركز هذه المواصفة الأمريكية في تقييم مستوى الحماية المهبطية لمنظومات الانابيب الخرسانية سابقة الإجهاد ، ويقوم المركز بأجراء مسوحات فرق الجهد اللحظي وكذلك مسوحات فرق الجهد المقاس بعد فصل منظومات الحماية المهبطية لمدة 48 ساعة وذلك لتحديد قيمة فرق الجهد المضمحل لكل محطة كالاتى:-

قيمة فرق الجهد المضمحل = (فرق الجهد اللحظي بالخطوات المتقاربة – فرق الجهد المقاس بعد 48 ساعة من فصل منظومة الحماية المهبطية)

الخطوات المتبعة لتقييم نتائج فرق الجهد المضمحل:-

• تركيز المراقبة الدورية على المحطات التي لم تحقق 100 ملى فولت، على أن يتم اختيار بعضها لمراقبتها بتقنية المراقبة الغير هدامة المتوفرة بالمشروع لمدة لأتقل عن سنتين وذلك لمعرفة قدرة مستويات الحماية المهبطية المنخفضة على إيقاف التآكل بالأسلاك المعدنية سابقة الإجهاد حسب مأتم الاتفاق علية مع الخبيرة الأمريكية سلفيا هول.
• تحديد واختيار محطات حققت معيارية 100 ملى فولت اضمحلال (عدد 3 على الأقل) بها أسلاك مقطوعة تم تحديدها سابقا بواسطة إحدى تقنيات الكشف الغير هدام وعمل برنامج اختبارات لها كامل يشمل ولا يقتصر على الآتي:-

- استخراج عينات من تربة محطات الاختبار وإجراء الآتي:-
      o قياس المقاومة النوعية.
      o قياس نسبة ايونات الكلوريد.
      o قياس نسبة الرطوبة.
- قياس التيار الخارج من أحواض الحماية المهبطية شهريا.
- قياس فرق الجهد المضمحل واللحظي بالخطوات المتقاربة سنويا.
- الكشف على الأنابيب بتقنية التيارات الدوامة.
- تثبيت محطات المراقبة الصوتية على محطات الاختبار.

التقاطعات والتداخل بين منظومات الحماية المهبطية

يتم إجراء اختبارات التداخل مع منظومات انابيب الشركات النفطية المتقاطعة مع انابيب النهر الصناعي بشكل دوري لتفادي حدوث اي تداخل او تاثير على كفاءة منظومات الحماية المهبطية.

إدراة بيانات المركز الفني للتفتيش والحماية من التآكل

ارتبطت جميع الأعمال الهندسية بالمركز الفني للتفتيش والحماية من التآكل بإدارة البيانات حيث استخدمت في تقييم حالة الأنابيب الخرسانية سابقة الإجهادة من خلال تقييم منظومة الحماية المهبطية أثناء فترة التشغيل والصيانة، ولإهمية مشروع ازدادت أهمية قاعدة البيانات وإدارتها لاتخاذ القرار المناسب في الوقت المناسب.

منذ نشأة المركز الفني للتفتيش والحماية من التآكل بالنهر بدء الاهتمام بوحدة إدارة البيانات حيث يتم تحويل نتائج المسوحات إلى جداول حسابية Excel format يمكن رسمها في منحنى واحد مهما كان عدد المسوحات لنفس المحطة بحيث يمكن تحديد مقدار الإزاحة أو الاضمحلال بمعادلات الجداول الحسابية، ولقد قام المركز على مدار السنوات الماضية بتطوير عرض البيانات واجتهد خبراء المركز في تحليلها إلى إن وصلنا إلى الوضع الحالي:-

• يمكن عرض جميع مسوحات فرق الجهد بالخطوات المتقاربة وقياس شدة التيار والمقاومة النوعية ومعلومات التربة لاى محطة مهما كان عدد المسوحات في ورقة واحدة تحتوى على عدة منحنيات.
• يمكن تحديد مقدار الإزاحة أو الاضمحلال لكامل المحطة فقط ( 600 متر) وذلك عن طريق حساب معدلات مستويات فرق الجهد المحقق في كل مسوحات المحطة وحساب الفرق بينها، ولكن لم نستطيع تحديد مقدار الإزاحة والاضمحلال عند كل أنبوب أو لمسافات محددة.
• انحصرت جميع الإعمال السابقة لإدارة البيانات في تطوير طرق عرض البيانات في جداول حسابية ومنحنيات بيانية.
• أعمال تحليل البيانات يقوم بها خبراء المركز بالطريقة التقليدية فلم نتمكن من بناء قاعدة بيانات تحوى جميع المسوحات ومزودة ببرامج لإداراتها وعرض بياناتها وتحليلها وفق معيارية محددة ولمسافات تبدأ من طول الأنبوب الواحد (7.5 متر) إلى مسافات كبيرة.

وللرفع من كفاءة إدارة البيانت جاري العمل على تطوير برنامج قاعدة البيانات وإدارة المخاطر وتضمينها لبيانات الحماية من التآكل من خلال الشركات المتخصصة في هذه المجال.

الأعمال المستقبلية للمركز الفني للتفتيش والحماية من التآكل

• القيام بأعمال صيانة مركبات منظومة الحماية المهبطية التي تتعرض للإعتداءات وسرقة مكوناتها.
• إجراء إختبارات فرق الجهد بالخطوات المتقاربة للوقوف على حالة الأنابيب وضمان حمايتها لمنظومات المشروع.
• متابعة تجهيز ورشة المعدات والإجهزة بالمركز لإجراء أعمال الصيانة للأجهزة والمعدات المستخدمة في أعمال الإختبارات.
• متابعة عقود تنفيذ الحماية المهبطية الجديدة على منظومات المشروع.