חקר כשלי קורוזיה מיסתוריים - ההיבט הבלשי

דברי מבוא

נכון הוא שההתפתחות של מדע הקורוזיה מתרחש במעבדות משוכללות ומצוידות במיטב המיכשור החדיש, ומתבצעת ע"י חוקרים מנוסים אנשי אקדמיה בעלי כישורים רבים, המבצעים מחקרים ומפתחים תיאוריות חדשות, חומרים חדשים וציפויים עמידים יותר. לעיתים קרובות עוסקות מעבדות כאלה כעיסוק צדדי גם בניתוח מקרי כשל עקב קורוזיה.

אולם מקרי הכשל עקב קורוזיה מתרחשים מחוץ למעבדה, במפעלים, במבנים, בצינורות, במכלים, במוצרים ובציוד  במילים אחרות – בעולם המעשה.

במרבית מקרי הכשל  אנו רואים בעין את הכשל עצמו, חור או סדק בצינור או במיכל או במחליף חום או במוט במתיחה – כלומר אין צורך לבצע מחקר  כדי להוכיח שהם נוצרו בתהליך קורוזיה.

יחד עם זאת רבים פונים למעבדות לחקר כשל לבדיקה יסודית של הכשל  ומקבלים דו"ח ברמה גבוהה המלווה בצילומים של חתכים מטלוגרפיים מיקרוסקופיים של מבנה המתכת של צורת החור או הסדק, עם אנליזות של אלמנטים על פני שטח ועוד. בהמלצות המובאות בסוף הדו"ח, מפורטים התנאים הנדרשים על מנת להימנע ממקרי כשל דומים בעתיד.

אולם, במרבית המקרים מזמין הבדיקה לא מקבל תשובה על השאלה - מדוע וכיצד נגרם הכשל המיוחד שלו. ובאם אינו יודע כיצד הוא נגרם - אין הוא יודע כיצד למנוע הופעת כשל דומה בעתיד.

חקר ההיבט הזה של מקרי הכשל קשור באיסוף מידע רב ככל האפשר על פעולת המערכות שבהן התגלו מקרי הכשל, על הנוזלים , התמיסות, שנמצאו או זרמו בתוך המערכת, על טמפרטורות הפעולה, על משטרי הזרימה, על הלחצים שבמערכת ועוד. ובנוסף מידע אמיתי ומלא על מה שהתרחש בפועל בשטח שהיה הגורם להתרחשות הכשל.

כאן נדרשת פעולת בילוש אמיתית - כזו שניתן לראות כיום בסרטי פעולה מסוגים שונים. בתיאור המקרים שיפורטו להלן ניתן לקבל תמונה כללית של משמעות  המילה ההיבט הבלשי של חקר מקרי כשל קורוזיה.

היבט זה רחוק מאד מפעולת המעבדות המשוכללות לחקר הכשל - אך בלעדיו הסיכוי להתרחשויות חוזרות של כשל הקורוזיה הוא גבוה מאד.

בהמשך יובאו דוגמאות למספר מקרים להמחשת הרעיון.

 

1. קורוזיה של מכל ענק מפלב"מ במכלית להובלת כימיקלים מישראל לאירופה

מיכלית כימיקלים פועלת מזה שנים בקו ישראל יוגוסלביה איטליה ומעבירה כימיקלים קורוזיביים מישראל לארצות אלה. המכלית השייכת לחברה אוסטרית חכורה על ידי חברה ישראלית  ויש בה מספר מכלי ענק העשויים מפלב"מ L316 והיא משמשת להעברת כימיקלים שונים מישראל לאירופה. צוות העובדים כולו שייך לבעלי האוניה החכורה.

המכלית נטענת בישראל שטה לאירופה ופורקת את הכימיקלים בנמלים שונים. אחרי פריקת המטען ביעד כל מכל עובר תהליך שטיפה סופית במי ברז.

באחד הימים מגלים העובדים האחראים על ניקוי המכלים גומות רבות על תחתית אחד המכלים ומדווחים להנהלת החברה. (בחו"ל).

הנהלת החברה טוענת שהחוכרת הישראלית הטעינה חומר כימי תוקפני שגרם לקורוזיה ודורשת מהחוכר הישראלי להביא את המכלית למבדוק להחלפת התחתית שנתקפה. מאחר וכל יום על המבדוק - פירושו יום חסר בתוכנית העבודה של המפעל ונזק עצום לחברה הישראלית החוכרת. הוזמנתי לערוך עבודת חקר לצורך חשיפת הגורמים לתופעה.  

בדיקה ראשונה של המכל הנתקף נערכה על ידי בזמן שהותה של האוניה בישראל לפני שהוטענה בכימיקלים.

בבדיקה של המכל היבש כל שיכולתי לעשות הוא לאשר שאכן הייתה התקפת גימום רצינית על קרקעית המכל. אולם בבדיקה במצב יבש אין כל אפשרות לדעת מה גרם למכל שבו מעבירים במשך שנים את אותו כימיקל ולא התגלתה בו כל תופעת קורוזיה. אגב, חשוב לציין שבכל העברת כימיקל המוטען נלקחות מספר דגימות של הכימיקל ונשמרות הן על האוניה והן אצל המשלח. כך שניתן לבדוק אם החומר שנשלח עומד בדרישות ואינו גורם לקורוזיה.

הבהרתי לחברה מזמינת העבודה שבדיקה במצב יבש אינה יכולה לגלות דבר וכי אני חייב להימצא על הסיפון לפני הורקת המכל מהכימיקל לבדוק את המערכות באוניה המיועדות לשטיפת הכימיקל אחרי פריקתו בנמל היעד ואז לערוך את הבדיקה. סוכם שאמתין לאוניה באיטליה שם העלה אפליג איתה ליעד הפריקה הבא ואוכל לרדת למכל מיד עם גמר שטיפתו משרידי הכימיקל. אגב, בעלי המכלית האוסטרים דאגו לשלוח במקביל אלי גם צוות של שני מומחי קורוזיה אוסטריים משלהם.

במהלך הנסיעה חקרתי את הקפיטן על נוהלי הניקוי ואת המערכות המשתתפות בתהליך השטיפה של המכלים ולמדתי כי זו נעשית בשני שלבים בשלב הראשון - במי ים ובשלב השטיפה הסופית  נעשית במי שתייה - כל זאת כדי לחסוך נפח גדול מאד של אגירת מים מתוקים על מנת לנצל נפח גדול יותר של האוניה להובלת הכימיקלים. הרעיון הוא נכון ופעל בהצלחה במשך שנים לא מעטות. במהלך הנסיעה בדקתי את איכות המים המתוקים המשמשת לשטיפה הסופית והם היו מי שתייה ברמה טובה מאד.

ביעד הראשון שבו נפרק המטען של המכל שנפגע בקורוזיה בנמל איטלקי הקרוב לוורנה יכולנו להיכנס למכל בתום פעולת השטיפה. ברגע שקבלנו אישור לרדת למיכל ירדתי וביחד אתי ירד גם הצוות האוסטרי. ראינו כי אחרי השטיפה עדיין הייתה שכבת רטיבות על הקירות  ואילו על הקרקעית נמצאה שכבת רטיבות עבה יותר ומאחר והתחתית המתכתית מפלב"מ L316 אינה מפולסת וכי ישנם מקומות ובהם שכבת הרטיבות עבה יותר. מובן שאספנו דגימות הנוזל לבקבוקים כדי למצוא את הרכבן באנליזה במעבדה. יש לי נוהג שבמקרים לא מעטים כדי לבדוק את הנוזל בדיקה ראשונית אני מרטיב את אצבעי בנוזל וטועם את הנוזל. ("מכשיר אנליטי משוכלל") מובן שאני עושה זאת רק כאשר אני יודע בביטחון שלא מדובר ברעל. הטעימה הזו הבהירה לי מיד שמדובר בנוזל מלוח וחמוץ גם יחד.

משמעות הדבר היא שעקב סיבה שלא הבנתי אותה מיד הייתה תקלה בתהליך השטיפה המונעת ממנה לסלק את כל החומצה ומאותה סיבה לא הצליחה לסלק גם את מי הים שישימשו לשטיפה הראשונה. כלומר על קרקעית המכל נמצאה שכבת רטיבות המכילה מלח הים יחד עם חומצה ואלה הם בדיוק התנאים שבהם מתפתחת קורוזית גימום חריפה. חשוב להוסיף  שבתהליך ההתייבשות של המכל הנמשך ימים לא מעטים, עד להטענת המכל מחדש בישראל, ריכוז המלחים עולה ובמקביל עולה גם ריכוז החומצה. וזהו בדיוק המרשם להתקפה ניכרת של קורוזית הגימום על תחתית המכל.

אחרי בדיקה קצרה התברר ששטיפת המכלים מתבצעת באמצעות ממטרה ענקית הנמצאת במרכז תקרת המכל ועקב תקלה בממטרה היא לא ביצעה את השטיפה על החלק העליון של דפנות המכל ושאריות חומצה מחד ומי ים שהותזו לצורך שטיפה באריות החומצה מאידך ואלה נזלו מהקירות והצטברו על רצפת המכל הם שגרמו לקורוזיה.

בסיכומו של דבר בעלי האוניה - האחראים להפעלתה התקינה, הם שהיו האחראים לקורוזיה והחברה החוכרת הישראלית חסכה את הסכומים הגדולים מאד של החלפת תחתית המכל והעלות הגבוהה של העלאת המכלית על המבדוק והפסד נוסף של אי ניצול האוניה החכורה להובלת כימיקלים בימי השהייה על המבדוק.

 

2. כשל של צינורות פלדה בקווים עיליים במטע אבוקדו

מדובר בתופעה קורוזיה אטמוספירית חיצונית של צינורות פלדה עיליים במטע שלא נתקלו בה בעבר בישראל.

קורוזיה חיצונית של פלדה בכלל ופלדה צבועה בפרט,  בקווי צינורות עיליים, היא כמעט תמיד קורוזיה של שטח שעוצמתה נמוכה, הגורמת לירידה איטית של עובי הדופן תוך החלדה של פני השטח.

יש מקומות רבים בארץ שבהם מונחים קווי צינורות חשופים ללא הגנה במשך עשרות שנים ללא כל טיפולי אחזקה והם ממשיכים בתפקידם.

על כן מפתיע היה לגלות קורוזיה גימום חזקה (הגורמת ליצירת גומות עמוקות) במקומות רבים על גבי הצנרת במטע אבוקדו באזור עמק הירדן, שהייתה עשויה מפלדה וצבועה בצבע מגן.

ברור היה מיד, כי מדובר בתופעה חריגה ובלתי מוכרת - מיסתורית ממש.

מספר מאפיינים שאובחנו מיד בבדיקה חזותית היו:

  • החורים נמצאו רק על חלקו העליון של הצינור.
  • פיזור הגומות היה אקראי.
  • צורת הגומות הייתה דומה וכך גם גודלן.

מי ההשקיה המומטרים במטע (שהיו מי שתייה באיכות מעולה) אינם מסוגלים לתקוף את המתכת מה גם שזו הייתה מוגנת על ידי צבע.

מטעים רבים מאד שבהם קווי צינורות פלדה עיליים הושקו ללא כל סימן לקורוזיה של גימום. מכאן נראה על פניו הגורם לתופעה אינה במים עצמם.

בתחקיר שנעשה לחקלאי שהיה אחראי להשקיית המטע התברר כי דישון המטע מתבצע באמצעות צנרת ההשקיה. על כן נבחנו על ידי כל חומרי הדישון.

למרות שחומרי הדישון עצמם הם בדרך כלל חומרים קורוזיביים הרי מיהולם במים והמגע הקצר שלהם עם הצינורות לא גרם בעבר לכל תופעות קורוזיה לצנרת. לא נראה היה כי מרביתם מסוגלים לתקוף את הצינורות מצידם החשוף לאטמוספירה ודווקא בצורת גימום.

במהלך התחקיר נבדק המפרט הטכני של כל חומרי הדישון והתברר כי אחד מחומרי הדישון שהותזו יחד עם המים על הצינורות הוא חומר בשם"SQUESTRIN" ובחיפוש בספרות הטכנית התברר שבמגע עם זרחן הופך הסקווסטרין לתוקפני ביותר כנגד פלדה. 

והשאלה הייתה מאיכן מגיע היסוד זרחן לחומר הדישון עצמו או לצינורות הפלדה שבמטע?!

ואז נזכרתי, כי עוד בילדותי קראתי כי אחד ממקורות הזרחן הראשונים בעולם היו הפרשות של ציפורים שהצטברו בכמויות ענק והפכו בתהליך ארוך שנים לזרחן. אגב, היו תקופות שזה היה מקור הזרחן היחיד בעולם.

מתברר כי לשלשת הציפורים שהיו במטע היא המקור לזרחן.

לשלשת הציפורים נופלת רק על חלקו העליון של הצינור והיא מתייבשת בימים שבהם אין השקייה ונצמדת היטב לצינור. נקודות הלשלשת נראו פזורות על החלק העליון של הצינורות.

הדישון ב-  SQUESTERINחדר לתוך הלשלשת והירווה אותה וגרם להתקפה החזקה של לשלשת הציפורים בתחילה על צבע הצינורות ואחר כך על פלדת הצינור. ומאחר וההתקפה התקיימה רק בתוך תחום המגע של הלשלשת בצינור, ולא מעבר לה ברור שהיא זו שגרמה להתקפת הגימום החיצונית החזקה בצינורות- שצורתה אחידה וגודלה פחות או יותר זהה. ההתקפה המשיכה עד לחירור הצינורות.

 

3. כשל  של מחליפי חום מפלב"מ במפעל מזון גדול ומודרני

פלב"מ = נירוסטה בגרמנית נמצאת בשימוש עצום בישראל ובעולם.

כיועץ קורוזיה הוזמנתי פעמים אין ספור לחקור מקרי כשל שונים של קורוזיה לעיתים קרובות ההזמנה הגיעה אחרי שמעבדה מטלורגית קבלה לידיה את חקר הכשל, בדקה את מקרה הכשל וקבעה את צורת הקורוזיה שגרמה לכשל כמו כשל של סידוק מאמצים, או כשל של גימום, או כשל של קורוזית נקיקים וכד'.

בדרך כלל מלווים דוחות אלו בהמלצות כלליות של המעבדה המתייחסות להבטחת התנאים שבהם לא יתפתחו תופעות קורוזיה אלו– כמו למשל ההמלצה לשימוש במים נטולי מלחים. שהיא תרופה מצוינת להרבה מקרי כשל של מחליפי חום.

השאלה העיקרית של הלקוחות במקרים רבים היא - הרי אנחנו השקענו השקעות ענק כדי ליצר מים נטולי מלחים בדיוק כפי שהמליצה המעבדה המטלורגית  - מדוע בכל זאת אירע הכשל.

וברור שמבלי לדעת מה גרם בדיוק לכשל - לא נוכל למנוע כשל דומה בעתיד.

במילים אחרות - חקר הכשל הנעשה במעבדה המטלורגית - לא נותן במקרים רבים את התשובה לשאלות הבאות:

  • מה גרם לכשל ?
  • מה צריך המפעל לעשות כדי למנוע כשל דומה בעתיד ?

לא מספיק לדעת שמה שגרם לכשל הם חורים שנגרמו עקב גימום או סדקים.

לא מספיק לומר שכדי למנוע כשל צריך להשתמש במים נטולי מינרלים.

חייבים לחקור ולהגיע לגורם הישיר שהיה אחראי לכשל.

וכאן נדרשים תכונות של בלש הבקיא בתחומים רבים ומגוונים כמו איכות מים, זרימה,  טיפול במים סוגי צינורות וחיבוריהם, וכשרים נוספים אחרים.

המקרה שבו מדובר אירע באחת ממפעלי המזון הגדולים החדישים והמשוכללים הפועלים בישראל .

התגלו במפעל זה מאות מחליפי חום שטוחים מפלב"מ שחוררו מקורוזיה בשבוע אחד.

בדיקת מעבדה מטלורגית רצינית גילתה תופעות גימום שהיו אחראיות לנזילות. וגם כאן נמסרו  בדו"ח המלצות - שלא תרמו דבר למציאת הגורם לקורוזיה ולא לשיפור המצב.   הגורם לקורוזיה של מחליפי החום לא התגלה.

מסתבר שבמפעל מופעלת מערכת לייצור מים דמינרליים - ורק מים כאלה הוזרמו למחליפי החום.

לכן מה שאירע לא היה הגיוני.

הוזמנתי לחקור את גורמי הקורוזיה אחרי שהמעבדה המטלורגית  סיימה תפקידה והגישה הדו"ח.

מובן שבשלב הראשון אני אוסף ולומד בצורה יסודית את המערכת שבה אירעו מקרי הכשל. כן אני לומד את כל המערכות הקשורות בדרך כלשהי למערכת בה אירע הכשל.

אחת הפעולות הראשונות שאני מבצע בכל - בודק את איכות המים הדמינרליים, את איכות מי האספקה במקור, ואת איכות המים בנקודות שונות במפעל וזאת באמצעי פשוט – מד מוליכות חשמלית משוכלל.

בבדיקות מצאתי שאיכות המים בנקודות שונות של מערכת המים במפעל שונה מאד במהלך היום שבו ערכתי את הבדיקות במפעל.

פניתי לחברת מקורות האחראית על אספקת המים למפעל לברר מהם מקורות המים השונים למפעל ומהם השינויים שעלולים להתרחש באיכות המים המסופקת למפעל.

מסתבר שלא יכולים להיו להיות שינויים משמעותיים במקורות המים ובוודאי שלא במהלך יום אחד.

מיד עלתה בראשי המחשבה שקיים קשר בין מערכת המים הדמינרליים לבין מערכת אספקת המים במפעל.

בדקתי את משטר הלחצים במערכות השונות ומצאתי כי לחץ המים במערכת המיםהדמינרליים גבוה מלחצי המים במערכת אספקת המים ובאופן מכוון. על כן ברור כי אם קיים קשר לא מתוכנן בין צנרת המים  הדמינרליים לצנרת המים במפעל הרי המים הדמינרליים חודרים למערכת אספקת המים (משפרים את איכותם וגורמים לביבוז עצום של כסף). חיבור צנרת המים הדמינרליים לרשת המים שבוצע בטעות על ידי איש אחזקה  עדיין אינו מסביר מדוע חדרו מי ברז למערכת המים הדמינרליים.

ואחרי חקירה ובירור עם האחראים התברר כי בשבתות מופסקת פעולת מערכת המים הדימנרליים.

הסבר זה הבהיר את התמונה: מה שקרה הוא שבשבתות חדרו מי ברז למערכת המים הדמינרליים וזרמו לניקוז  דרך התקן הזרימה העודפת ומילאו את המערכת הזו במי ברז.

מערכת המים הדמינרליים התמלאה במי ברז ועם חידוש ההפעלה בצאת השבת זרמו דרך מחליפי החום מי ברז רגילים ולא מים דמינרליים והטמפרטורות הגבוהות של המים שבהם מתבצעות פעולת העיקור הם שגרמו לתופעת הכשל המסיבית של מחליפי החום.

 

4. כשל קורוזיה טוטלי של כל מחליפי החום במפעל

מפעל כימי גדול הפעיל מספר גדול של מחליפי- חום ממתכות שונות: וביניהן גם פלב"מ .

מערכת הקירור במפעל סיפקה מי מגדל קירור מטופלים לכל מחליפי החום שהיו אמורים לקרר בתהליכי הייצור במפעל.

במקרה זה המים המטופלים היו מים שאליהם מיננו הוספו כימיקלים מונעי קורוזיה ןמונעי שיקוע וחומצה להורדת ה-PH  של המים לתחום החומצי הנמוך תחום שבו לא יכול תהליך שיקוע אבנית להתרחש.

יום אחד חוררו כל מחליפי החום בצורה מסיבית והמפעל הושבת.

כדי לחדש את פעולת המפעל הוזמנו מיד מחליפי חום חדשים שהיו אמורים להיות מובלים לישראל בהטסה אווירית.

הוזמנתי לחקור את תופעת הכשל הקטסטרופלית שהשביתה את המפעל כולו למשך שבועות.

בשיחות עם המנהלים נמסר כי קיימת בקרת PHאוטומטית. וכי בנוסף לבקרה זו נערכות בדיקות ידניות יומיות. בשאלות שהפניתי למנהל המפעל ולמנהל האחזקה נאמר לי כי לא היה כל סימן או רמז מקדים למשהו לא תקין וכי האירוע בא עליהם כהפתעה גמורה.

מניסיוני רב השנים למדתי שבמקרים רבים הנתונים הנמסרים על ידי האחראים השונים על המערכות שבהן אירע הכשל, נועדו להגן עליהם עצמם מפני האשמה כי הם היו אלה שאמורים לדאוג לתיקון או לפעולה מתקנת מהירה כדי לפתור בעיה שהתגלתה. אולם משלא פעלו כנדרש והכשל אירע הם חוששים שהאשמה לכשל תוטל עליהם והם עלולים להינזק עד כדי פיטורים.

מעניין לספר על מקרה הבא הממחיש באופן ברור את הנטייה הזו של מנהלים.

במפעל מסוים הותקנו מספר התקנים שאמורים היו למנוע שיקוע אבנית במגדלי קירור גדולים. עלות ההתקנים הייתה גבוהה מאד. משהתברר אחרי זמן לאותו אדם שהמתקנים שרכש בכסף רב אינם נותנים את התוצאות המובטחות  פנה ליצרן אחר רציני הרבה היותר והתקין את מוצריו.

כשבקרתי את המקום לצורך עריכת סקר על מתקני הטיפול השונים במי מגדלי הקירור בכל הקניונים ברשת ישראלית גדולה של קניונים,מצאתי את המתקנים הישניםכשהם מחוברים עדיין למערכת. המחשבה שעלתה באותו רגע בראשי הייתה שכדי לפרק את המתקנים הישנים על אותו אדםלהשקיע זמן וכסף  ומי שאמור היה לאשר לו את הסכום הנדרש לפירוק המתקנים היה מבין מיד שהמתקנים של האדםהמסוים המליץ על רכישתם כשלו. וכדי למנוע זאת הושארו המתקנים הישנים והלא יעילים במקומם.

החלטתי לצאת לשטח ללא ליווי של האחראים על מנת ללמוד על המערכת ותיפקודה מיד ראשונה.

תחקרתי אנשים בשטח ומצאתי את האדם שערך את המדידות הידניות והתברר לי כי הוא זה האחראי גם על הציוד לטיפול במים .

מסתבר שהוא התריע ולא רק פעם אחת על כך שיש תקלה במשאבת מינון החומצה ודרש לתקנה. ובנוסף אמר לי כי מסר לאחראים עליו שבקר ה- PHהרציף דורש תיקון, משום שבבדיקות הידניות שהוא עורך מדי יום הוא מקבל תוצאות PHנמוכות הרבה יותר ממה שהבקר הרציף מראה ורושם. האחראים הבטיחו לו שידאגו לתיקון המשאבה ותיקון מודד PHהרציף, אך דבר לא נעשה.

מסתבר שבאותו יום שבו אירעו כל הכשלים במחליפי החום משאבת החומצה פעלה אך לא הפסיקה להזרים חומצה למים. מתקן בקרת ה-PHהרציף דיווח על ירידה – אך לא הראה את ה-PHהאמיתי.

מי ברז רגילים הם מים קורוזיביים בישראל  (עשירים בכלורידים) בהשוואה למרבית מדינות העולם. כאשר מוזרמת חומצה למי קירור אלה שהטמפרטורות שלהם גבוהות - הם תוקפים בעוצמה רבה את כל החומרים מהם בנויים מחליפי החום שהיו במפעל וגרמו בתוך זמן קצר לכשל של כולם.

 

5. כשל של ציפוי מלט פנימי בקו "42 לעיר אקרא בגאנה

קו מים ראשי לעיר אקרה, בירת גאנה, עשוי מפלדה בקוטר "42 עם ציפוי מלט שיושם על גבי הצינורות אחרי הנחתם בתעלה (ציפוי מלט באתר).

אחרי כ-13 שנות שימוש בקו,  אירעה סתימה מלאה של הזרימה בקו והעיר אקרה נותרה ללא מים למשך יותר משבוע. הצמא הגדול שהתעורר – גרם לתושבים לנצל מקורות מים מזוהמים כולל מים מקווי הביוב והניקוז ולהתפרצות מחלות מעיים זיהומיות..

צוות האחזקה המקומי היה חסר אונים וחוסר המים בעיר אקרה המשיך.

במצב זה נאלצו מפעילי הקו לפנות  למהנדסי חברה אמריקאית המתפעלת מפעל ליצור אלומיניום שהיתה גם צרכנית גדולה מאד של מים מהקו. צוות זה איתר את מקום הסתימה וחשף את הקו והתברר לו כי שברי ציפוי מלט הפנימי שנפלו מהדפנות הם שגרמו לסתימה.

הובאו לגאנה מומחים מהארץ, שנכנסו לתוך הצינור מספר פעמים ובמספר מקומות ואחרי שכל הבדיקות, הדיונים והבירורים עם עם מומחים, ופרופסורים מהטכניון ומומחי הידראוליקה של צינורות, לא התקבלה תשובה לתעלומה – מדוע נשרו שברי ציפוי המלט הפנימי לתוך הצינור וסתמו אותו.

ביום עיון שיזם אינג' נחום נוה שנער במקרה אחרי כל ישיבות המומחים והפרופסורים שהרימו ידיים הגיש כותב המאמר מספר הרצאות שדנו בהיבטים השונים של ציפוי המלט עמידותו בפני קורוזיה ומגבלותיה ומנהל הפרויקט של עבודות תהל בארצות אפריקה שנכח ביום העיון החליט מיד כי מכל המומחים שתהל נועצה בהם - כותב המאמר הוא המתאים ביותר לביצוע חקירת האירוע בגאנה.

אחרי שנחתם הסכם העבודה בין תהל בע"מ לכותב המאמר  סוכמו כל פרטי העבודה.

הערה: העבודה בוצעה עבור הבנק העולמי שמימן את תכנון והנחת הקו.

השאלות שהועלו על ידי נציגי תהל (שהיו גם הגורם שהיה אחראי על תכנון ביצוע ופיקוח על ביצוע הקו המקורי) היו:

א.      מה גרם לנפילת הציפוי מהדופן.

ב.      האם התופעה עלולה להתרחש פעם נוספת.

ג.       מהן הפעולות שצריך לנקוט בעקבות האירוע .

 

עבודת חקר הכשל כללה:

א. כניסה לתוך הצינור

כניסה לתוך הצינור ב-11 נקודות פתחי אדם, שעליהם היו מורכבים שסתומי אוויר.

תנועה בתוך הצינור ל-2 הכיוונים עד למרחק של 500 מ'. עריכת בדיקות ומדידות שונות בתוך הצינור במרחקים של 5 מ' – כולל צילומים ולקיחת מדגמי ציפוי מלט לצורך בדיקות מעבדה שונות.

ב. איסוף נתונים שהצטברו אצל מפעילי הקו

*איסוף נתונים על איכות המים במקור ובסוף הקו (בכל צד של הצינור פעלה מעבדה כימית שבין היתר הייתה אחראית על אנליזות של פרמטרים כימיים שונים של המים הנכנסים והיוצאים מהצינור). איסוף נתונים על רעידות אדמה ופרמטרים שונים אחרים העלולים להשפיע על כשל ציפוי המלט.

ג.  תיחקור של כוח האדם המקומי 

על תופעות שונות שאירעו בעבר (כולל עבודות  שנעשו במהלך התקנת הקו).

ד. בדיקות מעבדה חדשות

* בדיקות איכות המים בכניסה לקו וביציאה ממנו.

* בדיקות של שברי ציפוי שנלקחו מותך הצינור.

ה. ניתוח כל הממצאים

ו. עיבוד הדו"ח כולל מסקנות והמלצות

 

מספר פרטים מעניינים שיש להם חשיבות להבנת האירוע

מקור המים לקו הם עד היום מי נהר הוולטה.

בשלב הראשון נשאבו המים ישירות מהנהר והיה צורך לבצע טיפולי קדם שונים כמו סינון, שיקוע של מרחפים ועוד.

מספר שנים אחרי הפעלת הקו הוקם סכר על נהר הוולטה ומקור המים החדש לקו היו המים שהצטברו באגם שלפני הסכר.

המים נשאבו לקו והוזרמו בלחץ הידרולי גבוה מאד.

תהליכי השיקוע הטבעיים של המים באגם הביאו לסילוק המרחפים והמים הצלולים נשאבו לקו - כך שלמעשה נחסכו מספר פעולות טיפול במים שהופעלו לפני הקמת הסכר.

פרט להיבטים של הבדיקות פיסיות של פנים הצינור - נערך תיחקור בלשי ממש של כל האחראים על הפעלת הקו בתחילת הקו, לכל אורך הקו ובסןף הקו.

 

מסקנות החקירה

1.      הגורם העיקרי לנפילת הציפוי היה איכות המים שהוזרמה לקו אחרי בניית הסכר.

הסתבר, כי מדובר במים אגרסיביים מאד בעלי אינדקס רוויה שלילי גבוה - שהם בעלי כושר המסה גבוה של סידן מתוך ציפוי המלט.

התברר כי מפעילי הקו שראו כי מי האגם שאחרי הסכר נעשו צלולים - הפסיקו את כל פעולות הטיפול במים מבלי לדעת כי הטיפול במים כלל שלב אחרון של הוספת סיד למים להקטנת נטיית המים להמסת סידן (להעלאת אינדקס הרוויה לכיוון החיובי).

מים אלה הם שגרמו למיצוי הבסיסיות הגבוהה של ציפוי המלט עד לעומק הריתוכים האורכיים של הצינורות שבלטו בליטת לאורכם של הצינורות. ראש הריתוך בלט כלפי פנים הצינור עד כ-1/2 סמ' לתוך חלל הצינור. על בליטת התפר התחילה להתפתח קורוזיה. מוצרי הקורוזיה גרמו לדחיקת ציפוי המלט - שבשלב הראשון הביאה להיווצרות סדק בציפוי לכל אורך קו הריתוך ובשלב השני גרמו לנפילת חלק מהציפוי לתחתית הצינור.

במילים אחרות – ציפוי המלט שאיבד את כושר ההגנה הגבוה על הפלדה במגעו עם חלקם העליון של בליטות הריתוך – נדחק כלפי פנים על ידי מוצרי הקורוזיה והביאו לשבירתו. 

2.      התברר כי בתהליך ישום הציפוי באתר נעשה שימוש בחול ים לא שטוף. כתוצאה מכך נכלאו בתוך ציפוי המלט כלורידים בכמות גדולה והם שגרמו לקורוזיה שמתחת לבטון באיזור הריתוך ויצרו כמות גדולה של מוצרי קורוזיה שהיו הגורם לדחיקת הציפוי מהדופן ולשבירתו.

עדות לנוכחות הכלורידים בתוך הציפוי נמצאה בבדיקות הכימיות שנערכו, כאמור, בין המים הנכנסים לצינור ולמים היוצאים ממנו. בדיקות אלה גילו עליה גדולה מאד של כלורידים במים היוצאים מהקו שהגיעה עד כדי פי 10 מתכולת הכלורידים של המים הנכנסים (זאת רק בתקופה שבה החלה תנועת שברי ציפוי המלט על תחתית הצינור). 

3.      משאבה שלישית שהוכנסה לפעולה אחרי מספר שנים (עקב הקטנת כושרו ההידרולי של הקו בגלל נוכחות שברי הבטון בתחתית הקו) גרמה לתנועת שברי ציפוי המלט לעבר מעלה הקו, ולמעשה היא שהביאה להצטברות שברים גדולים בתנוחה מסוימת אחרי זוית בתוך הקו (השברים הסתדרו כשהם צמודים זה לזה אחד אחרי השני בצורה אנכית לקרקעית הצינור) - היא שגרמה לסתימה. האחראים על הזרמת המים בקו הבחינו ברעשים בכל פעם שהופעלה המשאבה השלישית. עד להפעלת המשאבה השלישית – שברי ציפוי המלט נפלו על תחתית הצינור ונשארו במקומם. בכך הם גרמו להגדלה ניכרת בהתנגדות לזרימת המים בצינור והם היו הגורם העיקרי להוספת המשאבה השלישית.

מסתבר שתנועת שברי הציפוי נעשית בדיוק כמו תנועת חול ברוח על גבי הדיונות – תוך כדי קפיצות, וקפיצות אלה גרמו לרעשים האופייניים בתוך הקו. קפיצות אלה גרמו לרעשים שבהם הבחינו מפעילי הקו רקבזמן פעולת המשאבה השלישית..

עוד לפני מועד סתימת הקו נמצאו כמויות גדולות מאד של שברי ציפוי מלט בבריכות של העיר תמה הנמצאת כ-55 ק"מ במעלה הקו וכ-30 ק"מ מהעיר אקרה. שברי ציפוי מלט אלו הוצאו מתחתית הבריכות בכמויות ענק. אך לא עוררו את מפעילי הקו לחקירת גורמיהם ולפעולה מונעת כלשהי.

4.      במקומות בהם עובי הציפוי היה גדול מאד - התפתחה קורוזיה של גימום מתחת לציפוי והציפוי לא נשבר.

5.      תהליך הקורוזיה על דפנות הפלדה מתחת לציפוי הפסיקו מיד אחרי נפילת הציפוי. ושטחי פנים צינור ללא ציפוי נראו חלקים לגמרי אחרי זמן לא רב.

6.      הציפוי הנותר שמצאתי בבדיקות שערכתי בתוך הקו לכל אורכו לא היה בכמות מספקת המסוגלת לגרום לסתימה נוספת.

 

המלצות

מבלי להיכנס לפירוט מעמיק של ההמלצות בעבודה עצמה נציין את שתי ההמלצות העיקריות:

  1. אין צורך בכל פעולה בקו שנחשף מציפוי המלט.
  2. להפעיל מחדש את הטיפול שנועד למנוע את אגרסיביות המים כלפי ציפוי המלט.

 

הערות סיום

א.      העבודה זכתה לציון לשבח על ידי הבנק העולמי שעבורו נעשתה העבודה (עובדה שהועברה לכל עובדי תהל בעלון המידע שפורסם לעובדים).

ב.      עד היום כ-30 שנה אחרי האירוע של סתימת הקו ולמרות שלא נעשו כל פעולות מנע בתוך הצינור ממשיך הקו לתפקד ולא אירעה בו סתימה נוספת.

הוסף תגובה
צור קשר