التحكم في التآكل في أنابيب النفط والغاز
في بلدان مختلفة ، يتم استخدام مصادر مختلفة للطاقة ، مثل الوقود والغاز الطبيعي والحفريات والزيوت.النفط والغاز هما المصدران السائدان للطاقة للإنتاج ودعم الحياة في الولايات المتحدة والعالم أجمع.تمامًا مثل أي منتج آخر ، هناك حاجة إلى تحسين التوزيع الفعال للنفط والغاز من مراكز الإنتاج إلى مستخدمين مختلفين من خلال وسطاء (إن وجد).في هذه الحالة ، يضمن التوزيع الفعال لكل من النفط والغاز للمستخدمين سلامتهم.بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يضمن أن مصانع الطاقة آمنة ، حيث يتم الكشف عن أي تسرب قد يحدث ومنعه بأثر فوري.نتيجة لذلك ، يتم تقليل التلوث البيئي.تتطلب مصادر الطاقة المختلفة النقل من منطقة إلى أخرى ، مما يعني أنه يجب مراعاة الكفاءة والفعالية أثناء العملية.على سبيل المثال ، يجب نقل النفط الخام من مناطق الإنتاج أو المصدر إلى مصافي النفط ومن مصافي النفط إلى المستخدمين النهائيين.لذلك هناك حاجة لابتكار آلية مناسبة لنقل النفط والغاز من مراكز الإنتاج إلى المصافي ومن المصافي إلى المستخدمين.تعد تقنية خطوط أنابيب النفط والغاز وسيلة النقل الرئيسية المستخدمة في حركة النفط والغاز في الولايات المتحدة الأمريكية.تطورت قطاعات مختلفة من الاقتصاد العالمي ، وبالتالي فإن قطاع الطاقة ليس استثنائياً.تشهد التكنولوجيا المستخدمة في هذا القطاع نموًا هائلاً ، والذي يدور حول الحاجة إلى تعزيز السلامة والكفاءة العامة لأنابيب النفط والغاز.جعلت هذه التطورات النظام الأكثر فعالية في نقل النفط والغاز عبر المواقع المختلفة.
أنواع خطوط أنابيب النفط والغاز
كما ذكرنا سابقاً ، تعتمد أنواع أنابيب النفط والغاز على منطقة النقل والمادة التي تمر بمرحلة العبور.تجميع خطوط نقل المنتجات لمسافات قصيرة.تستخدم في الغالب في نقل النفط الخام والغاز الطبيعي من مناطق الإنتاج إلى المصافي.خطوط التجميع قصيرة نسبيًا لأنها تنطوي على نقل النفط والغاز الطبيعي غير المكرر من مراكز الإنتاج إلى المصافي (كينيدي ، 1993).تشارك خطوط التغذية في نقل النفط والغاز من المصافي إلى مرافق التخزين أو ربط النفط والغاز المكرر بخطوط الأنابيب الطويلة (كينيدي ، 1993).لذلك ، تغطي هذه الخطوط مسافات قصيرة نسبيًا مقارنة بتلك التي توزع النفط والغاز الطبيعي على المستخدمين / السوق.تعد خطوط النقل من أكثر أنظمة خطوط الأنابيب تعقيدًا.تتكون من شبكة من الخطوط التي توزع الغاز الطبيعي والنفط عبر الحدود.خطوط النقل مسؤولة عن توزيع النفط والغاز للمستخدمين النهائيين ، وهذا هو السبب في أنها تغطي مسافات طويلة نسبيًا.والجدير بالذكر أن الحكومة تدير في الغالب خطوط النقل لأنها توزع النفط والغاز عبر الحدود الداخلية والخارجية.خطوط أنابيب التوزيع ، كما يوحي الاسم ، مسؤولة عن توزيع النفط والغاز للمستخدمين.في معظم الحالات ، تكون خطوط الأنابيب هذه مملوكة ومدارة من قبل شركات التوزيع التي تبيع النفط والغاز بالتجزئة للمستهلكين النهائيين.يشمل المستهلكون النهائيون الشركات والمنازل والصناعات التي تعتمد على أشكال الطاقة (Miesner & Leffler ، 2006).تعد خطوط أنابيب التوزيع هي الأكثر تعقيدًا لأنها تركز على خدمة العملاء في مواقع جغرافية مختلفة.
استخدامات وأهمية أنابيب النفط والغاز
لا يمكن التقليل من أهمية خطوط الأنابيب بالنظر إلى الدور المهم للغاز والنفط في إدارة الاقتصاد.يعتبر النفط والغاز من المصادر المهمة للطاقة للصناعات ، مما يعني أنهما يدعمان تسيير الاقتصاد.يتعلق الاستخدام الأساسي لخطوط الأنابيب بتوزيع النفط والغاز على المستخدمين النهائيين.إنها الطريقة الأكثر ملاءمة وفعالية وأمانًا لنقل كميات كبيرة من النفط والغاز من مراكز الإنتاج إلى المصافي والمستهلكين النهائيين (Miesner & Leffler ، 2006).تعتبر أهمية خطوط الأنابيب عاملاً من عوامل استخدامها في توزيع أنابيب النفط والغاز.بادئ ذي بدء ، أثبتت أنابيب النفط والغاز أنها طرق آمنة لنقل النفط والغاز.تقع تحت الشوارع وعبر المباني والحقول ولكنها لا تؤثر على نوعية حياة السكان.بالإضافة إلى ذلك ، فإن تغطيتها الواسعة تساعد في توسيع نطاق الوصول إلى الطاقة لجميع المجتمعات بغض النظر عن موقعها.لذلك ، فهي مهمة في توليد الطاقة ، وهو جانب مهم لبقاء الجنس البشري.بدون الطاقة ، سيكون من الصعب على الدول إعالة مواطنيها بسبب نقص السلع والخدمات الأساسية.تكمن الأهمية الأخرى لأنابيب النفط والغاز في أنها تعزز الاستخدام الكامل للموارد الطبيعية في البلاد.تتيح خطوط الأنابيب نقل النفط الخام والغاز الطبيعي من مصادرهما إلى المصافي.لذلك يمكن للبلد الاستفادة من توافر الغاز الطبيعي والنفط حتى في المناطق الريفية لسهولة النقل.كانت أنشطة التنقيب عن النفط في المناطق الريفية مستحيلة بدون وجود خطوط الأنابيب.ويترتب على ذلك أن خطوط الأنابيب تؤثر على إنتاج جميع المنتجات البترولية من النفط الخام المستخرج من المصادر.كما ساعدت خطوط أنابيب النفط والغاز البلدان التي ليس لديها مصادر كافية للنفط والغاز.من الممكن نقل النفط والغاز من دولة إلى أخرى باستخدام خطوط الأنابيب.لذلك ، لا يزال بإمكان البلدان التي لا توجد بها آبار نفطية أو مصافي تكرير استخدام المنتجات البترولية والنفط والغاز كمصدر أساسي للطاقة (Miesner & Leffler، 2006).وهي تتكون من شبكة معقدة من خطوط التوزيع التي تساعد في خدمة المجتمعات التي ليس لديها مصادر طبيعية كافية للطاقة.يمكن القول أن حياتنا اليومية تعتمد بشكل كبير على وجود تكنولوجيا خطوط الأنابيب.إن توفر البنزين عبر الشارع وغاز الطهي ووقود الطائرات والمحركات الصناعية هو نتيجة الاستثمار في تكنولوجيا خطوط الأنابيب.تعد الشبكة الواسعة من خطوط الأنابيب في الولايات المتحدة وفي البلدان الأخرى مؤشرًا على أهميتها في دعم الحياة والأنشطة الاقتصادية.يعتبر النفط والغاز ، كما ذكر Miesner & Leffler (2006) ، أهم العناصر الأساسية للإنتاجية الصناعية للدول ، مما يعني أنه الشكل الجديد للنظام التنافسي.من المرجح أن تكون الشركات التي تتمتع بإمكانية الوصول الكافي إلى أشكال الطاقة أكثر قدرة على المنافسة ، مما يبرر وجود شبكة خطوط الأنابيب وأهميتها بشكل أكبر.كما تعززت أهمية خطوط أنابيب النفط والغاز بفعل إخفاقات وعدم كفاءة الأشكال الأخرى لنقل النفط والغاز الطبيعي.على سبيل المثال ، من غير المجدي نقل كميات كبيرة من النفط والغاز باستخدام الشاحنات والسكك الحديدية بسبب التكاليف المرتبطة بذلك.بالإضافة إلى ذلك ، لا تضر خطوط الأنابيب بأشكال البنية التحتية الأخرى مثل الطرق ، مما يعني أنها فعالة من حيث التكلفة وأشكال نقل مستقلة.
المواد المستخدمة في أنابيب النفط والغاز
يمكن اعتبار خطوط الأنابيب جزءًا من حياتنا لأنها تحت مبانينا وشوارعنا.لذلك ، فإن سلامة خطوط الأنابيب لها أهمية قصوى في تصميمها وهندستها.الصلب هو المادة الرئيسية المستخدمة في إنشاء خطوط أنابيب النفط والغاز.السبب الرئيسي لاستخدام الفولاذ هو خصائصه المتانة والليونة وقابلية اللحام (Kiefner & Trench ، 2001).تساعد المتانة في مقاومة التشققات مما يؤدي إلى حدوث تسربات.لذلك ، يساعد الفولاذ خطوط الأنابيب في تحمل ضغط الحمل والحرارة وتغير أنماط الطقس لأنه مقاوم للتشققات.ومع ذلك ، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ ليس مادة فعالة في بناء خطوط الأنابيب ، على الرغم من أنه الأكثر فعالية فيما يتعلق بالخصائص المذكورة أعلاه.يعتبر الفولاذ منخفض الكربون ، وفقًا لـ Kiefner & Trench (2001) ، شكلًا فعالًا من حيث التكلفة من الفولاذ يحمل خاصية القوة والليونة المطلوبة لخطوط الأنابيب.المعادن الأخرى مثل الحديد ليست قوية ويمكن أن تؤدي إلى تشققات وكسور.لذلك ، يعد الفولاذ منخفض الكربون أكثر المواد فاعلية للاستخدام في إنشاء خطوط الأنابيب لأنه يمنع الكسور التي يمكن أن تؤدي إلى انسكاب النفط والغاز.السبب الآخر لاستخدام الفولاذ في بناء خطوط الأنابيب هو قدرتها على تحمل درجات الحرارة المتغيرة بمرور الوقت.لا يتغير الفولاذ بمرور الوقت ، مما يعني أنه الأكثر فاعلية للاستخدام في بناء المواد المعرضة لظروف مناخية متفاوتة.تظل قوة الشد للفولاذ منخفض الكربون ثابتة بمرور الوقت ، مما يعني أنه الأفضل للاستخدام في تطوير البنية التحتية على المدى الطويل (Kiefner & Trench ، 2001).يعد إنشاء خطوط الأنابيب استثمارًا مكلفًا ، مما يعني الحاجة إلى التعامل معه من منظور طويل الأجل.لذلك ، يعد الفولاذ منخفض الكربون هو الأفضل للاستخدام في إنشاء خطوط الأنابيب لأنه يساعد في تقليل الحاجة إلى الإصلاحات المستمرة.الصلب منخفض الكربون ، والذي يستخدم في إنشاء خطوط أنابيب النفط والغاز ، له عيوبه.يدعم الأكسدة في وجود الهواء والتربة والماء (Kiefner & Trench ، 2001).تؤدي الأكسدة إلى التآكل ، مما قد يضر بجودة النفط والغاز أثناء النقل.لذلك ، يجب تغطية الفولاذ منخفض الكربون بطبقات تمنع الأكسدة لأن خطوط الأنابيب ، في معظم الحالات ، مدفونة تحت التربة ، مما يدعم الأكسدة أيضًا.لذلك ، يجب أن تفي المواد المستخدمة في إنشاء خط أنابيب النفط والغاز بمتطلبات القوة (القدرة على تحمل الضغط في التحميل والتفريغ) ، والليونة (القدرة على تحمل الإجهاد بمرور الوقت أو قوة الشد) ، والقدرة على مقاومة التغيير والشقوق والكسور.
طرق تجنب التآكل
تم تحديد التآكل باعتباره التحدي الرئيسي الذي يؤثر على كفاءة أنابيب النفط والغاز.تشير مساوئ التآكل إلى الحاجة إلى ابتكار طرق للتغلب على التهديد ، خاصة في منع وقوع الحوادث الناتجة عن التسربات والكسور.ارتبط الفولاذ منخفض الكربون مع القابلية للأكسدة في وجود الشوارد والماء وثاني أكسيد الكربون.يعد التآكل الخارجي أيضًا أحد عوامل التلامس مع التربة ، مما يدعم الأكسدة أيضًا.لذلك ، فإن إحدى الطرق الأساسية للتحكم في التآكل الخارجي هي من خلال الطلاء والحماية الكاثودية (Baker ، 2008).الحماية الكاثودية هي تطبيق التيار على خط الأنابيب لتعطيل حركة الإلكترونات من القطب الموجب إلى القطب السالب.إنه يخلق مجالًا كاثوديًا فوق خط الأنابيب ، مما يعني أن الأنودات الموجودة في السطح المكشوف غير تفاعلية.يعمل الأنبوب مثل الكاثود ، مما يعني عدم وجود حركة للإلكترونات.بالإضافة إلى ذلك ، تؤدي الحماية الكاثودية إلى تكوين رواسب تحمي الفولاذ نظرًا لكونه قلويًا بطبيعته.يقترح Baker (2008) طريقتين رئيسيتين للحماية الكاثودية.تتضمن طريقة حماية الأنود القرباني توصيل الأنبوب بمعدن خارجي له نشاط أعلى نسبيًا من الفولاذ.ثم يتم وضع المعدن بعيدًا عن خط الأنابيب ولكن مع المنحل بالكهرباء (التربة).والنتيجة هي أن التيار سوف يتدفق إلى المعدن لأنه يتفاعل أكثر من الفولاذ.لذلك ، يتعرض المعدن القرباني للتآكل وبالتالي يحمي خط أنابيب النفط والغاز من التآكل.تتضمن طريقة الأنود للتيار المسلط إدخال التيار المباشر بين خط الأنابيب والأنود.الغرض من ذلك هو جذب التيار بعيدًا عن خط الأنابيب ، مما يمنع التآكل.لذلك ، تتضمن الحماية الكاثودية تعطيل حركة التيار من القطب الموجب إلى خطوط الأنابيب عبر الإلكتروليت.يعتمد استخدامه وتطبيقه على طبيعة نظام خطوط الأنابيب ، والخصائص الجيولوجية للمنطقة قيد الدراسة (Baker ، 2008).ومع ذلك ، لا يمكن أن تكون الطريقة فعالة من تلقاء نفسها لأنها ستكون مكلفة لمطابقة التيار المطلوب مع امتداد خط الأنابيب بالكامل.
أفضل طريقة لفحص التآكل
تم تحديد التآكل باعتباره التحدي الرئيسي الذي يؤثر على مخاوف السلامة لتكنولوجيا خطوط الأنابيب في الولايات المتحدة.لذلك ، يجب أن تكون إدارة التآكل على رأس أولويات أصحاب المصلحة في صناعة النفط والغاز.يدور تركيز أو هدف أصحاب المصلحة حول تطوير خطوط أنابيب خالية من الحوادث ، وهو أمر ممكن بشكل خاص من خلال إدارة التآكل.لذلك ، يحتاج أصحاب المصلحة إلى الاستثمار في المراقبة المستمرة لنظام خطوط الأنابيب لتحديد المناطق المتأثرة بالتآكل ، وكذلك تلك التي تحتاج إلى إجراءات وقائية.يعد التفتيش أكثر طرق المراقبة استخدامًا لأنه يساعد في تحديد العيوب داخل النظام.هناك طرق مختلفة مستخدمة في فحص أنابيب النفط والغاز ، ويعتمد اختيارهم على طبيعة وموقع خط الأنابيب ، بالإضافة إلى دوافع التقييم.يمكن أيضًا استخدام طريقة الحماية الكاثودية لتجنب التآكل في الفحص.يساعد الخبراء في جمع البيانات المطلوبة لتقييم مدى التآكل على الأنبوب ، مما يعني أن الطريقة قابلة للتطبيق في الغالب في فحص المراقبة الخارجية.تساعد البيانات التي تم جمعها على مدى فترة طويلة في تحديد مدى الضرر الذي يلحق بالأنبوب ، مما يؤثر على تطوير الإجراء التصحيحي.يمكن القول أن الفحص الخارجي للتآكل سهل نسبيًا لأنه يعتمد على مراقبة السطح الخارجي ، بالإضافة إلى جمع البيانات باستخدام طريقة الحماية الكاثودية.مقاييس فحص خطوط الأنابيب (PIGS هنا) هي أجهزة يتم إدخالها داخل أنابيب النفط والغاز بمساعدة السائل المتدفق.لقد أحدثت تقنية PIGs منذ ذلك الحين ثورة في تضمين جوانب الذكاء التي تساعد في تحديد المناطق المعيبة داخل الأنابيب بسهولة.يتعلق الذكاء بقدرة الأجهزة على تسجيل البيانات حول طبيعة الأنابيب ، وكذلك تسجيل البيانات لتحليلها لاحقًا (بيستويا ، 2009).تتخذ هذه التقنية أشكالًا مختلفة ، وقد تم الإشادة بطبيعتها غير المدمرة.يعد الشكل الكهرومغناطيسي لـ PIGs أحد الأشكال الشائعة للتقييم.يساعد في تحديد العيوب داخل الأنابيب وطبيعة خطورة هذه العيوب.طريقة تقييم PIGs معقدة للغاية وهي مثال للتطبيقات التكنولوجية المتزايدة ، خاصة في آليات الحساسية للعيوب داخل الأنابيب.هذه الطريقة قابلة للتطبيق بشكل خاص لتقييم خطوط أنابيب الغاز لأن الأجهزة لا تتداخل مع تكوين وخصائص الغاز.تساعد الخنازير الخنازير في اكتشاف عيوب الأنابيب الشائعة مثل إجهاد التآكل والخدوش من بين العيوب الأخرى.يشير كلال التآكل إلى التدهور المتزايد للقدرات الميكانيكية للصلب بعد التآكل.في الواقع ، يستخدم بعض أصحاب المصلحة التعب الناتج عن التآكل لفحص مدى التآكل.الأساس المنطقي هو أن التآكل هو شكل من أشكال الهجوم الميكانيكي ، وهو أمر ممكن في وجود محفزات مثل كبريتيد الهيدروجين.لذلك ، فإن تحديد مدى الهجوم الميكانيكي على الفولاذ ، والذي يشكل إجهاد التآكل ، هو طريقة فعالة لفحص التآكل.في الواقع ، توصل المطورون إلى أجهزة تساعد في قياس مدى إجهاد التآكل.لذلك ، يعد قياس إجهاد التآكل طريقة فعالة لفحص مدى التآكل في أنابيب النفط والغاز.تنطبق هذه الطريقة على كل من الفحص الخارجي والداخلي للتآكل بسبب تركيبته الإلكترونية والهيكلية المعقدة.تكشف الطريقة عن العيوب داخل وخارج خط الأنابيب باستخدام سمك الجدار المتبقي الناتج عن التآكل.تتمثل ميزة هذه الطريقة في أنها تتيح فحص التآكل على الأسطح الخارجية والداخلية لأنابيب النفط والغاز.اكتسبت طريقة الفحص هذه شعبية في الماضي القريب بسبب فعاليتها من حيث التكلفة والموثوقية والسرعة.ومع ذلك ، فقد ارتبط بالحد من عدم الموثوقية إذا تعرضت للضوضاء.بالإضافة إلى ذلك ، وفقًا لـ Dai et al.(2007) ، تتأثر الطريقة بنسيج الأنبوب ، وخاصة خشونة الجدار.
خاتمة
في الختام ، يعد التآكل قضية ناشئة تتطلب اهتمامًا عاجلاً من خلال تطوير تصاميم وآليات جديدة للوقاية والسيطرة.أثبتت آثار التآكل أنها تشكل تهديدًا لاستدامة وكفاءة خطوط الأنابيب في توزيع النفط والغاز من مراكز الإنتاج إلى المستخدمين.النفط والغاز مهمانمصادر الطاقة في الولايات المتحدة والعالم ، مما يبرر الحاجة إلى الاستثمار في استراتيجيات وأساليب فعالة للتوزيع.لن يؤدي الافتقار إلى الوسائل الفعالة لتوزيع النفط والغاز إلى تحدي المشاركة في الأنشطة الإنتاجية فحسب ، بل يهدد أيضًا البقاء بسبب زيادة احتمالية وقوع الحوادث.يؤدي التآكل إلى التقليل الميكانيكي لقوة أنابيب النفط والغاز مما يؤدي إلى حدوث تسربات ومشاكل أخرى.التسربات خطيرة لأنها تعرض السكان لخطر الانفجارات والحرائق ، فضلاً عن الإضرار بالبيئة المحيطة.بالإضافة إلى ذلك ، فإن انتشار الحوادث المتعلقة بالتآكل في أنابيب النفط والغاز يقلل من ثقة الجمهور في النظام لأنه يتحدى جوانب السلامة المفرطة في خطوط الأنابيب.تركز آليات الحماية المختلفة الموضوعة للتحكم في التآكل في أنابيب النفط والغاز على خصائص الفولاذ منخفض الكربون ، وهو المادة الرئيسية المستخدمة في تصنيع وبناء الأنابيب.كما تمت مناقشته في الورقة ، هناك حاجة للاستثمار في آليات كشف وفحص التآكل في الأنابيب لأنه أساس الوقاية والسيطرة.قدمت التكنولوجيا إمكانيات غير محدودة لتحقيق نفس الشيء ، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من الاستثمار في تحديد أفضل الأساليب لاكتشاف التآكل والوقاية منه والسيطرة عليه ، مما سيحسن النتائج المرتبطة به.
الوقت ما بعد: يونيو 03-2019