کنترل خوردگی در خطوط لوله نفت و گاز
در کشورهای مختلف از منابع مختلف انرژی مانند سوخت، گاز طبیعی، فسیل و نفت استفاده می شود.نفت و گاز منابع اصلی انرژی برای تولید و حمایت از زندگی در ایالات متحده و در سراسر جهان هستند.درست مانند هر محصول دیگری، نیاز به افزایش توزیع کارآمد نفت و گاز از مراکز تولید به کاربران مختلف از طریق واسطه (در صورت وجود) وجود دارد.در این حالت، توزیع کارآمد نفت و گاز به کاربران، ایمن بودن آنها را تضمین می کند.علاوه بر این، ایمنی کارخانه‌های انرژی را تضمین می‌کند، زیرا هرگونه نشتی که ممکن است رخ دهد با اثر فوری شناسایی و از آن جلوگیری می‌کند.در نتیجه آلودگی محیط زیست به حداقل می رسد.منابع مختلف انرژی نیاز به حمل و نقل از یک منطقه به منطقه دیگر دارند، که به این معنی است که کارایی و اثربخشی باید در طول فرآیند رعایت شود.به عنوان مثال، نفت خام باید از مناطق تولید یا منبع به پالایشگاه های نفت و از پالایشگاه های نفت به مصرف کنندگان نهایی منتقل شود.بنابراین باید سازوکار مناسبی برای انتقال نفت و گاز از مراکز تولید به پالایشگاه ها و از پالایشگاه ها به استفاده کنندگان اندیشید.فناوری خط لوله نفت و گاز، وسیله اصلی حمل و نقل مورد استفاده در انتقال نفت و گاز در ایالات متحده آمریکا است.بخش‌های مختلف اقتصاد جهانی تکامل یافته‌اند و بنابراین بخش انرژی استثنایی نیست.فناوری مورد استفاده در این بخش رشد گسترده ای را تجربه کرده است که حول محور نیاز به افزایش ایمنی و کارایی کلی خطوط لوله نفت و گاز می چرخد.این پیشرفت‌ها باعث شده است که این سیستم در انتقال نفت و گاز در نقاط مختلف مؤثرتر باشد.
انواع خط لوله نفت و گاز
همانطور که قبلا ذکر شد، انواع خطوط لوله نفت و گاز به منطقه حمل و نقل و ماده تحت ترانزیت بستگی دارد.خطوط جمع آوری محصولات را در فواصل کوتاه حمل می کند.آنها بیشتر در انتقال نفت خام و گاز طبیعی از مناطق تولید به پالایشگاه ها استفاده می شوند.خطوط جمع آوری نسبتا کوتاه هستند زیرا شامل حمل و نقل نفت و گاز طبیعی تصفیه نشده از مراکز تولید به پالایشگاه ها می شود (کندی، 1993).خطوط فیدر در انتقال نفت و گاز از پالایشگاه ها به تاسیسات ذخیره سازی یا اتصال نفت و گاز تصفیه شده به خطوط لوله مسافت طولانی نقش دارند (کندی، 1993).بنابراین، این خطوط در مقایسه با خطوطی که نفت و گاز طبیعی را بین کاربران/بازار توزیع می کنند، مسافت نسبتاً کوتاهی را پوشش می دهند.خطوط انتقال یکی از پیچیده ترین سیستم های خطوط لوله هستند.آنها از شبکه ای از خطوط تشکیل شده اند که گاز طبیعی و نفت را در سراسر مرزها توزیع می کنند.خطوط انتقال وظیفه توزیع نفت و گاز به کاربران نهایی را بر عهده دارند و به همین دلیل مسافت های نسبتا طولانی را طی می کنند.قابل ذکر است که دولت عمدتا خطوط انتقال را مدیریت می کند زیرا آنها نفت و گاز را در مرزهای داخلی و خارجی توزیع می کنند.خطوط لوله توزیع همانطور که از نام آن پیداست وظیفه توزیع نفت و گاز به کاربران را بر عهده دارند.در بیشتر موارد، این خطوط لوله تحت مالکیت و مدیریت شرکت های توزیع است که نفت و گاز را به مصرف کنندگان نهایی خرده فروشی می کنند.مصرف کنندگان نهایی شامل مشاغل، خانه ها و صنایعی هستند که به اشکال انرژی وابسته هستند (میزنر و لفلر، 2006).خطوط لوله توزیع پیچیده ترین هستند زیرا بر خدمات رسانی به مشتریان در مکان های جغرافیایی مختلف تمرکز دارند.
کاربردها و اهمیت خطوط لوله نفت و گاز
اهمیت خطوط لوله را نمی توان با توجه به نقش مهم گاز و نفت در اداره اقتصاد نادیده گرفت.نفت و گاز منابع مهم انرژی برای صنایع هستند که به معنای حمایت از اقتصاد است.کاربرد اصلی خطوط لوله، توزیع نفت و گاز به کاربران نهایی است.این راحت ترین، کارآمدترین و ایمن ترین روش برای انتقال حجم زیادی از نفت و گاز از مراکز تولید، به پالایشگاه ها و مصرف کنندگان نهایی است (میزنر و لفلر، 2006).اهمیت خطوط لوله عامل استفاده از آن در توزیع خطوط لوله نفت و گاز است.برای شروع، ثابت شده است که خطوط لوله نفت و گاز روش های ایمن برای انتقال نفت و گاز هستند.آنها در زیر خیابان ها، در سراسر ساختمان ها و مزارع قرار دارند اما بر کیفیت زندگی ساکنان تأثیر نمی گذارند.علاوه بر این، پوشش گسترده آنها به گسترش دسترسی به انرژی برای همه جوامع صرف نظر از مکان آنها کمک می کند.بنابراین، آنها در تولید انرژی که جنبه مهمی از بقای نسل بشر است، مهم هستند.بدون انرژی، به دلیل کمبود کالاها و خدمات ضروری، حفظ شهروندان خود برای کشورها دشوار خواهد بود.اهمیت دیگر خطوط لوله نفت و گاز این است که بهره برداری کامل از منابع طبیعی کشور را افزایش می دهد.خطوط لوله امکان انتقال نفت خام و گاز طبیعی را از منابع خود به پالایشگاه ها فراهم می کند.بنابراین کشور به دلیل سهولت حمل و نقل می تواند از وجود گاز طبیعی و نفت حتی در مناطق روستایی نیز استفاده کند.فعالیت های اکتشاف نفت در مناطق روستایی بدون وجود خطوط لوله غیرممکن بود.سپس نتیجه می شود که خطوط لوله بر تولید تمام فرآورده های نفتی از نفت خام استخراج شده از منابع تأثیر می گذارد.خطوط لوله نفت و گاز به کشورهایی که منابع کافی نفت و گاز ندارند نیز کمک کرده است.انتقال نفت و گاز از کشوری به کشور دیگر با استفاده از خطوط لوله امکان پذیر است.بنابراین، کشورهای بدون چاه های نفت یا پالایشگاه هنوز می توانند از فرآورده های نفتی، نفت و گاز به عنوان منبع اصلی انرژی خود استفاده کنند (Miesner & Leffler, 2006).آنها از شبکه پیچیده ای از خطوط توزیع تشکیل شده اند که به خدمات رسانی به جوامعی که منابع طبیعی انرژی کافی ندارند کمک می کنند.مسلماً، زندگی روزمره ما به طور گسترده ای به وجود فناوری خط لوله وابسته است.در دسترس بودن بنزین در سراسر خیابان، گاز پخت و پز، سوخت جت و موتورهای صنعتی نتایج سرمایه گذاری در فناوری خط لوله است.شبکه گسترده خطوط لوله در ایالات متحده و سایر کشورها نشان دهنده اهمیت آنها در حمایت از زندگی و فعالیت های اقتصادی است.نفت و گاز همانطور که توسط Miesner & Leffler (2006) ذکر شده است، ضروری ترین عناصر بهره وری صنعتی کشورها هستند که نشان می دهد شکل جدیدی از نظم رقابتی است.شرکت‌هایی که دسترسی کافی به انواع انرژی دارند، احتمالاً رقابتی‌تر خواهند بود، که وجود و اهمیت شبکه خط لوله را حتی بیشتر توجیه می‌کند.اهمیت خطوط لوله نفت و گاز نیز با شکست و ناکارآمدی سایر اشکال انتقال نفت و گاز طبیعی تقویت شده است.به عنوان مثال، حمل و نقل حجم زیادی از نفت و گاز با استفاده از کامیون و ریل به دلیل هزینه های مرتبط غیرممکن است.علاوه بر این، خطوط لوله به اشکال دیگر زیرساخت‌ها مانند جاده‌ها آسیبی وارد نمی‌کنند، که به این معنی است که آنها اشکال حمل و نقل مقرون به صرفه و مستقلی هستند.
مواد مورد استفاده در خطوط لوله نفت و گاز
خطوط لوله را می توان بخشی از زندگی ما دانست زیرا در زیر ساختمان ها و خیابان های ما قرار دارند.بنابراین، ایمنی خطوط لوله در طراحی و مهندسی آنها بسیار مهم است.فولاد ماده اصلی مورد استفاده در ساخت خطوط لوله نفت و گاز است.دلیل اصلی استفاده از فولاد ویژگی های چقرمگی، شکل پذیری و جوش پذیری آن است (Kiefner & Trench, 2001).چقرمگی به مقاومت در برابر ترک ها کمک می کند، که منجر به نشتی می شود.بنابراین فولاد به خطوط لوله در تحمل فشار بار، گرما و تغییر الگوهای آب و هوایی کمک می کند زیرا در برابر ترک مقاوم است.با این حال، فولاد ضد زنگ ماده موثری در ساخت خطوط لوله نیست، اگرچه با توجه به ویژگی های ذکر شده در بالا، بیشترین تأثیر را دارد.فولاد کم کربن، طبق گفته Kiefner & Trench (2001)، یک فرم مقرون به صرفه از فولاد است که دارای ویژگی استحکام و شکل پذیری مورد نیاز برای خطوط لوله است.سایر فلزات مانند آهن آنقدر قوی نیستند و می توانند منجر به ترک و شکستگی شوند.بنابراین فولاد کم کربن موثرترین ماده برای استفاده در ساخت خطوط لوله است زیرا از شکستگی جلوگیری می کند که می تواند منجر به نشت نفت و گاز شود.دلیل دیگر استفاده از فولاد در ساخت خطوط لوله، توانایی آنها در تحمل تغییرات دما در طول زمان است.فولاد در طول زمان تغییر نمی کند، که به این معنی است که برای استفاده در ساخت موادی که در معرض شرایط آب و هوایی مختلف قرار دارند، موثرترین است.استحکام کششی فولاد کم کربن در طول زمان ثابت می ماند و این نشان می دهد که برای استفاده در توسعه زیرساخت های بلندمدت بهترین است (Kiefner & Trench, 2001).ساخت خطوط لوله یک سرمایه گذاری پرهزینه است که نیاز به رویکرد بلندمدت به آن را نشان می دهد.بنابراین، فولاد کم کربن برای استفاده در ساخت خطوط لوله بهترین است زیرا به حداقل رساندن نیاز به تعمیرات مداوم کمک می کند.فولاد کم کربن که در ساخت خطوط لوله نفت و گاز استفاده می شود، دارای معایبی است.از اکسیداسیون در حضور هوا، خاک و آب پشتیبانی می کند (Kiefner & Trench, 2001).اکسیداسیون منجر به خوردگی می شود که ممکن است کیفیت نفت و گاز تحت حمل و نقل را به خطر بیندازد.بنابراین، فولاد کم کربن باید با پوشش هایی پوشانده شود که از اکسیداسیون جلوگیری می کند، زیرا خطوط لوله، در بیشتر موارد، در زیر خاک مدفون هستند، که از اکسیداسیون نیز پشتیبانی می کند.بنابراین، مصالح مورد استفاده در ساخت خط لوله نفت و گاز باید دارای الزامات استحکام (توانایی تحمل فشار در بارگیری و تخلیه)، شکل پذیری (قابلیت تحمل کرنش در طول زمان یا استحکام کششی) و توانایی مقاوم در برابر تغییر باشد. ، ترک ها و شکستگی ها.
راه های جلوگیری از خوردگی
خوردگی به عنوان چالش اصلی موثر بر کارایی خطوط لوله نفت و گاز شناسایی شده است.معایب خوردگی به لزوم ابداع راه‌هایی برای غلبه بر تهدید به ویژه در پیشگیری از وقوع حوادث ناشی از نشت و شکستگی اشاره دارد.فولاد کم کربن با حساسیت به اکسیداسیون در حضور الکترولیت ها، آب و دی اکسید کربن همراه است.خوردگی خارجی نیز عامل تماس با خاک است که از اکسیداسیون نیز پشتیبانی می کند.بنابراین یکی از روشهای اساسی کنترل خوردگی خارجی از طریق پوشش و حفاظت کاتدی است (بیکر، 2008).حفاظت کاتدیک اعمال جریان به خط لوله برای ایجاد اختلال در حرکت الکترون ها از آند به کاتد است.این یک میدان کاتدی روی خط لوله ایجاد می کند که به این معنی است که آندها در سطح در معرض غیر واکنش هستند.لوله مانند یک کاتد عمل می کند که به معنای عدم حرکت الکترون ها است.علاوه بر این، حفاظت کاتدی منجر به ایجاد رسوباتی می شود که از فولاد محافظت می کنند زیرا ماهیت قلیایی دارند.بیکر (2008) دو روش اصلی حفاظت کاتدی را پیشنهاد می کند.روش حفاظت از آند قربانی شامل اتصال لوله با یک فلز خارجی است که فعالیت نسبتاً بالاتری نسبت به فولاد دارد.سپس فلز دور از خط لوله اما در داخل الکترولیت (خاک) قرار می گیرد.نتیجه این است که جریان به فلز جریان می یابد زیرا بیشتر از فولاد واکنش نشان می دهد.بنابراین، فلز قربانی دچار خوردگی می شود و در نتیجه خط لوله نفت و گاز را از خوردگی محافظت می کند.روش آند جریان تحت تاثیر شامل وارد کردن جریان مستقیم بین خط لوله و آند است.هدف جذب جریان دور از خط لوله است که از خوردگی جلوگیری می کند.بنابراین، حفاظت کاتدی شامل اختلال در حرکت جریان از آند به خطوط لوله از طریق الکترولیت است.استفاده و کاربرد آن به ماهیت سیستم خط لوله، و ویژگی های زمین شناسی منطقه مورد نظر بستگی دارد (بیکر، 2008).با این حال، این روش به خودی خود نمی تواند مؤثر باشد زیرا تطبیق جریان مورد نیاز برای کل خط لوله هزینه بر است.
بهترین راه برای بررسی خوردگی
خوردگی به عنوان چالش اصلی که بر نگرانی های ایمنی فناوری خط لوله در ایالات متحده تأثیر می گذارد، شناسایی شده است.بنابراین مدیریت خوردگی باید در اولویت اصلی ذینفعان صنعت نفت و گاز باشد.تمرکز یا هدف ذینفعان حول محور توسعه خطوط لوله بدون حادثه است که به ویژه از طریق مدیریت خوردگی امکان پذیر است.بنابراین، ذینفعان باید در نظارت مستمر سیستم خط لوله برای شناسایی مناطق تحت تأثیر خوردگی و همچنین مناطقی که نیاز به اقدامات حفاظتی دارند، سرمایه گذاری کنند.بازرسی پرکاربردترین روش نظارت است زیرا به شناسایی عیوب در سیستم کمک می کند.روش های مختلفی در بازرسی خطوط لوله نفت و گاز استفاده می شود که انتخاب آنها به ماهیت و مکان خط لوله و همچنین انگیزه های ارزیابی بستگی دارد.از روش حفاظت کاتدی برای جلوگیری از خوردگی نیز می توان در بازرسی استفاده کرد.این به متخصصان در جمع‌آوری داده‌های مورد نیاز برای ارزیابی میزان خوردگی روی لوله کمک می‌کند، که به این معنی است که این روش بیشتر در بازرسی نظارت خارجی قابل استفاده است.داده های جمع آوری شده در یک دوره طولانی به تعیین میزان آسیب به لوله کمک می کند، که بر توسعه اقدامات اصلاحی تأثیر می گذارد.مسلماً بازرسی خارجی خوردگی نسبتاً آسان است زیرا به مشاهده سطح بیرونی و همچنین جمع آوری داده ها با استفاده از روش حفاظت کاتدی بستگی دارد.گیج های بازرسی خط لوله (PIGS در اینجا) دستگاه هایی هستند که در داخل خطوط لوله نفت و گاز با کمک سیال جاری معرفی می شوند.فناوری PIG ها از آن زمان به بعد متحول شده است و جنبه هایی از هوشمندی را شامل می شود که به تشخیص آسان مناطق معیوب در لوله ها کمک می کند.اطلاعات مربوط به توانایی دستگاه ها برای ثبت داده ها در مورد ماهیت لوله ها و همچنین ثبت داده ها برای تجزیه و تحلیل بعدی است (Pistoia, 2009).این فناوری اشکال مختلفی دارد و به دلیل ماهیت غیر مخرب آن مورد تحسین قرار گرفته است.شکل الکترومغناطیسی PIGها یکی از اشکال رایج ارزیابی است.این به شناسایی عیوب داخل لوله ها و ماهیت شدت این عیوب کمک می کند.روش ارزیابی PIGها بسیار پیچیده است و نمونه ای از افزایش کاربردهای تکنولوژیکی، به ویژه در مکانیسم های حساسیت به نقص در لوله ها است.این روش به ویژه برای ارزیابی خطوط لوله گاز کاربرد دارد زیرا دستگاه ها با ترکیب و ویژگی های گاز تداخلی ندارند.PIGها به تشخیص عیوب رایج لوله مانند خستگی ناشی از خوردگی و فرورفتگی در میان سایر خطاها کمک می کنند.خستگی ناشی از خوردگی به افزایش تخریب توانایی های مکانیکی فولاد پس از خوردگی اشاره دارد.در واقع، برخی از ذینفعان از خستگی خوردگی برای بررسی میزان خوردگی استفاده می کنند.منطق این است که خوردگی نوعی حمله مکانیکی است که در حضور کاتالیزورهایی مانند سولفید هیدروژن امکان پذیر است.بنابراین، تعیین میزان حمله مکانیکی به فولاد، که خستگی خوردگی را تشکیل می دهد، یک راه موثر برای بازرسی خوردگی است.در واقع، توسعه‌دهندگان دستگاه‌هایی ابداع کرده‌اند که به اندازه‌گیری میزان خستگی ناشی از خوردگی کمک می‌کنند.بنابراین، اندازه گیری خستگی ناشی از خوردگی روشی موثر برای بازرسی میزان خوردگی در خطوط لوله نفت و گاز است.این روش برای بازرسی خارجی و داخلی خوردگی به دلیل ترکیب الکترونیکی و ساختاری پیچیده آن کاربرد دارد.این روش عیوب داخل و خارج خط لوله را با استفاده از ضخامت دیواره باقیمانده ناشی از خوردگی تشخیص می دهد.مزیت این روش این است که امکان بازرسی خوردگی در سطوح بیرونی و داخلی خطوط لوله نفت و گاز را فراهم می کند.این روش بازرسی به دلیل مقرون به صرفه بودن، قابلیت اطمینان و سرعت در گذشته محبوبیت زیادی پیدا کرده است.با این حال، در صورت قرار گرفتن در معرض نویز، با محدودیت عدم اطمینان همراه است.علاوه بر این، به گفته دای و همکاران.(2007)، این روش تحت تأثیر بافت لوله، به ویژه زبری دیوار است.
نتیجه
در نتیجه، خوردگی یک موضوع نوظهور است که نیاز به توجه فوری از طریق توسعه طرح‌ها و مکانیسم‌های جدید پیشگیری و کنترل دارد.ثابت شده است که اثرات خوردگی تهدیدی برای پایداری و کارایی خطوط لوله در توزیع نفت و گاز از مراکز تولید به کاربران است.نفت و گاز مهم استمنابع انرژی در ایالات متحده و جهان، که نیاز به سرمایه گذاری در استراتژی ها و روش های توزیع موثر را توجیه می کند.فقدان ابزار مؤثر توزیع نفت و گاز نه تنها مشارکت در فعالیت‌های تولیدی را به چالش می‌کشد، بلکه به دلیل افزایش احتمال وقوع حوادث، بقا را نیز تهدید می‌کند.خوردگی منجر به کاهش مکانیکی استحکام لوله های نفت و گاز می شود که منجر به نشتی و مشکلات دیگر می شود.نشت ها خطرناک هستند زیرا جمعیت را در معرض خطر انفجار و آتش سوزی و همچنین آسیب رساندن به محیط اطراف قرار می دهند.علاوه بر این، شیوع حوادث مرتبط با خوردگی در لوله‌های نفت و گاز، اعتماد عمومی به سیستم را کاهش می‌دهد، زیرا جنبه‌های ایمنی تبلیغاتی خطوط لوله را به چالش می‌کشد.مکانیسم‌های حفاظتی مختلفی که برای کنترل خوردگی در خطوط لوله نفت و گاز به کار می‌روند، بر خواص فولاد کم کربن، که ماده اصلی مورد استفاده در ساخت و ساخت لوله‌ها است، تمرکز دارند.همانطور که در مقاله مورد بحث قرار گرفت، نیاز به سرمایه گذاری در مکانیسم های تشخیص و بازرسی خوردگی در لوله ها وجود دارد زیرا این امر پایه پیشگیری و کنترل است.فناوری امکانات بی حد و حصری را برای دستیابی به آن فراهم کرده است، اما نیاز به سرمایه گذاری بیشتر در تعیین بهترین رویکردهای تشخیص، پیشگیری و کنترل خوردگی است که نتایج مرتبط را بهبود می بخشد.
زمان ارسال: ژوئن-03-2019