کک نفتی ماده جامد کربنی است که در اثر فرآیند پالایش نفت خام تولید میشود و جزو گروه سوخت ها به شمار می آید و دارای مقدار زیاد گوگرد و فلزات سنگین مانند نیکل و وانادیم است. کک نفتی یکی از پر مصرف ترین مواد در صنایع تولید آلومینویوم و فولاد که جهت جلوگیری از زنگ زدگی، نشتی و خرابی در تجهیزات حیاتی خطوط لوله نفت و گاز و پتروشیمی و مخازن و سازه های دریایی کاربرد دارد. در سیستم های حفاظت کاتدی از کک نفتی به عنوان ماهد پشت بندی آندی استفاده میشود. گوگرد بالا می تواند عمر سیستم حفاظت کاتدیک را کاهش دهد و مواد آلاینده باعث خوردگی تجهیزات می شود. کک نفتی با گوگرد پایین و دانه بندی مناسب، بستری متراکم و رسانا اطراف آند ایجاد می کند و باعث میشود رطوبت محیط را جذب کند تا رسایی الکترولیتی بهتری انجام شود.

مشخصات تیپ‌های کک نفتی حفاظت کاتدیک

کک نفتی بر اساس ترکیب و دانه بندی در تیپ های مختلفی (Grade) عرضه می گردد.

تیپ یک : دانه بندی 1 تا 10 میلی متر - این ثیپ ذرات درشتی دارد و درصد خاکستر آن نسبت به سایر موارد بالاتر است. حدود 80% کربن ثابت،حداکثر ۲٪ گوگرد، ۱۲ تا ۱۵٪ خاکستر و ۳ تا ۵٪ مواد فرّار دارد. مقاومت الکتریکی و خاکستر پایینی دارد.

تیپ دو : دانه بندی ۰٫۵ تا ۳ میلی‌متر - این محصول طی فرآیند حرارتی، بصورت گرانول ریز کلسینه شده و به شکل دانه ای می باشد و خلوص بالاتری نسبت به تیپ یک دارد. حدود ۹۰٪ کربن ثابت، حداکثر ۰٫۱٪ گوگرد، حداکثر ۸٪ خاکستر و حداکثر ۲٪ مواد فرّار. 

تیپ سه : دانه‌بندی ۰ تا ۱ میلی‌متر - این کک بصورت پودر بسیار نرم است بصورت ویژه کلسینه شده و بالاترین خلوص و هدایت الکتریکی را دارد و مناسب محیط هایی که بسیار حساس هستند و نیاز به حداکثر کارایی حفاظت کاتدی دارند توصیه می شود. حدود ۹۰٪ کربن ثابت، حداکثر ۰٫۱٪ گوگرد، حداکثر ۸٪ خاکستر و حداکثر ۲٪ مواد فرّار. دانه های تیپ سه باید گرد باشند و به راحتی خرد نشوند.

ویژگی های محصول:

sulphur : 1.2

size: 0-10

volatile matter: 0-4

ash: 14-16

carboon: 80

moisture: 3

کاربردهای کک های نفتی حفاظت کاتدیک

• ​صنایع نفت و گاز و پتروشیمی: جهت حفاظت و افزایش طول عمر از لوله های زیرزمینی و تجهیزات پیمانکاری به کار می رود که جلوگیری می کند از خوردگی ناشی از تماس با محیط های خورنده و این امر هزینه های تعمیر و تعویض تجهیزات را کاهش می دهد.

• انتقال خطوط لوله:  حفاظت از خطوط لوله در پروژه های مختلف یکی ازن نیازهای مهم صنعتی است و برای پروژه های نفت و گاز و سایر مایعات خورنده بسیار کاربرد دارد.
• مخازن ذخیره سازی: در صنایع پتروشیمی و شیمیایی، مخازن و تانک های ذخیره سازی به شدت در معرض خوردگی و زنگ زدگی قرار دارند که با استفاده از کک های حفاظت کاتدی، از خوردگی و نشتی تانک ها و مخازن جلوگیری می شود و هزینه های تعمیرات و تعویض کاهش می یابد.

استاندارد IPS-M-TP-۷۵۰ در حفاظت کاتدی

استاندارد IPS-M-TP-۷۵۰ یکی از مهمترین مراجع مهم در زمینه حفاظت کاتدی در صنعت نفت ایران است که این استاندارد توسط وزارت نفت تدوین گردیده و مشخصات موارد و تجهیزات حفاظت کاتدی در پروژه های نفت  گاز و پتروشیمی را مشخص می کند. طبق این استاندارد، کیفیت و عملکرد در سیستم حفاظت کاتدی سنجیده می شود.

روش‌های حفاظت کاتدی

• پاسخ کاتدی با آندهای قربانی (Sacrificial Anode Protection) : در این روش فلزاتی مانند روی، منزیم و آلومینیوم به عنوان آندهای قربانی استفاده می شوند. این آندها پتانسیل الکتروشیمیایی پایین تری نسبت به فلز اصلی دارند ابتدا دچار خوردگی می شوند و در نتیجه از خوردگی مستقیم فلز اصلی مانند لوله ها جلوگیری می کند.
• پاسخ کاتدی با جریان اعمالی (Impressed Current Cathodic Protection - ICCP):  این روش از منبع تغذیه الکتریکی برای ارسال جریان DC به سیستم استفاده می کند و آندهای خاصی که از تیتانیوم پوشش دار یا گرافیت ساخته شده باشند، در خاک نصب و جریان الکتریکی به فلز اصلی ارسال می شود تا آن را به حالت کاتدی تبدیل کند و از خوردگی محافظت کند.

• پاسخ کاتدی با استفاده از پوشش‌های خاص الکتریکی (Electroplated Coatings): این روش پوشش های الکتریکی کروم، نیکی و روی را بر روی سطح فلزات قرار می دهد و این پوشش ها بصورت لایه محافط می باشند و از تماس مستقیم فلز با محیط خورنده جلوگیری می کند.
• پاسخ کاتدی با استفاده از آندهای آلیاژی (Alloyed Anode Protection):  بکارگیری آندهای خاص برای بهبود عملکرد در شرایط خاص از این روش استفاده میشود.

آند فدا شونده چیست؟

آند فدا شونده آندی است از جنس فزات فعال ماندد منیزیوم، روی یا آلومینوم که عمدا به سازه فلزی وصل می شود تا خودش به جای سازه خورده شود. این آند به دلیل پتانسیل الکتروشیمیایی پایین‌تر زودتر اکسید می شود و از خوردگی فلزات جلوگیری می کند. نیاز به برق خارجی ندارد با هر شرایطی سازگار بوده و بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است. اما برای سازه های بزرگ تر باید از سیستم تزریق جریان استفاده کرد.

انتخاب کک نفتی تیپ یک، دو یا سه

انتخاب نوع کک نفتی بر اساس پروژه، نوع سازه، ابعاد سیستم حفاظت، مقاومت خاک و آب متفاوت می باشد.

تیپ 3 بالاترین خلوص کربن و مقاومت ویژه را دارد و در محیط های به شدت خورنده و حساس مانند چاه های عمیق یا مناطقی با مقاومت الکتریکی بالا استفاده می شود.

تیپ 2 به دلیل خلوص بالا و گوگرد بسیار کم، درپروژه های صنعتی استفاده می شود.

تیپ 1 به دلیل خلوص و رسانایی الکتریکی پایین درشرایط معمولی تر یا در پروژه هایی که حساسیت کمتر دارند به کار می رود

در کل انتخاب کلیه کک های نفتی باید به استاندارد IPS-M-TP-۷۵۰ دقت شود و مناسب ترین کک نفتی را انتخاب کنید.