בקרת קורוזיה בצינורות נפט וגז
במדינות שונות משתמשים במקורות אנרגיה שונים, כגון דלקים, גז טבעי, מאובנים ושמנים.נפט וגז הם מקורות האנרגיה הדומיננטיים לייצור ולתמיכה בחיים בארצות הברית ובעולם כולו.בדיוק כמו כל מוצר אחר, יש צורך להגביר את ההפצה היעילה של נפט וגז ממרכזי הייצור למשתמשים שונים באמצעות מתווכים (אם קיימים).במקרה זה, הפצה יעילה של נפט וגם של גז למשתמשים מבטיחה שהם בטוחים.בנוסף, היא מבטיחה את בטיחות מפעלי האנרגיה, שכן כל נזילות שעלולות להתרחש מתגלות ונמנעות באופן מיידי.כתוצאה מכך, זיהום הסביבה ממוזער.מקורות אנרגיה שונים דורשים הובלה מאזור אחד לאחר, מה שמרמז שיש להקפיד על יעילות ויעילות במהלך התהליך.למשל, נפט גולמי צריך להיות מועבר מאזורי ההפקה או המקור לבתי הזיקוק ומבתי הזיקוק למשתמשים הסופיים.לפיכך, יש צורך בתכנון מנגנון מתאים של הובלת נפט וגז ממרכזי ההפקה לבתי הזיקוק ומבתי הזיקוק למשתמשים.טכנולוגיית צינורות הנפט והגז היא אמצעי התחבורה העיקרי המשמש לתנועת נפט וגז בארצות הברית של אמריקה.מגזרים שונים בכלכלה העולמית התפתחו, ולכן תחום האנרגיה אינו יוצא דופן.הטכנולוגיה המשמשת במגזר חוותה צמיחה מסיבית, אשר סובבת סביב הצורך לשפר את הבטיחות ואת היעילות הכוללת של צינורות הנפט והגז.פיתוחים אלו הפכו את המערכת ליעילה ביותר בהובלת נפט וגז במקומות שונים.
סוגי צינורות נפט וגז
כאמור, סוגי צינורות הנפט והגז תלויים באזור ההובלה ובחומר העובר.קווי איסוף מובילים מוצרים למרחקים קצרים.הם משמשים בעיקר בהובלת נפט גולמי וגז טבעי מאזורי הייצור לבתי הזיקוק.קווי האיסוף קצרים יחסית מכיוון שהם כרוכים בהובלה של נפט וגז טבעי לא מזוקקים ממרכזי ההפקה לבתי הזיקוק (Kennedy, 1993).קווי הזנה מעורבים בהובלת נפט וגז מבתי הזיקוק למתקני האחסון או מחברים את הנפט והגז המזוקקים לצינורות למרחקים ארוכים (Kennedy, 1993).לפיכך, קווים אלו מכסים מרחקים קצרים יחסית לאלו המפיצים נפט וגז טבעי למשתמשים/שוק.קווי הולכה הם בין המערכות המורכבות ביותר של צינורות.הם מורכבים מרשת של קווים המפיצים גז טבעי ונפט על פני גבולות.קווי ההולכה אחראים על חלוקת הנפט והגז למשתמשים הסופיים, וזו הסיבה שהם עוברים מרחקים ארוכים יחסית.יש לציין שהממשלה מנהלת בעיקר את קווי ההולכה מכיוון שהם מפיצים נפט וגז על פני גבולות פנימיים וחיצוניים.צינורות הפצה, בדיוק כפי שהשם מרמז, אחראים על חלוקת הנפט והגז למשתמשים.ברוב המקרים, צינורות אלו נמצאים בבעלות ומנוהלים על ידי חברות הפצה המספקות נפט וגז לצרכנים הסופיים.הצרכנים הסופיים כוללים עסקים, בתים ותעשיות התלויות בצורות האנרגיה (Miesner & Leffler, 2006).צינורות ההפצה הם המורכבים ביותר מכיוון שהם מתמקדים בשירות לקוחות במיקומים גיאוגרפיים שונים.
שימושים וחשיבותם של צינורות נפט וגז
לא ניתן לזלזל בחשיבותם של צינורות בהתחשב בתפקידם החשוב של הגז והנפט בניהול המשק.נפט וגז הם מקורות אנרגיה חשובים לתעשיות, מה שמרמז שהם תומכים בניהול המשק.השימוש הבסיסי בצינורות מתייחס לחלוקת נפט וגז למשתמשים הסופיים.זוהי השיטה הנוחה, היעילה והבטוחה ביותר להובלת כמויות גדולות של נפט וגז ממרכזי הייצור, לבתי הזיקוק ולצרכנים הסופיים (Miesner & Leffler, 2006).חשיבותם של צינורות היא גורם לשימוש בו בהפצת צינורות נפט וגז.מלכתחילה, צינורות נפט וגז הוכחו כשיטות בטוחות להובלת נפט וגז.הם ממוקמים מתחת לרחובות, על פני מבנים ושדות אך אינם פוגעים באיכות החיים של התושבים.בנוסף, הכיסוי הרחב שלהם מסייע בהרחבת הגישה לאנרגיה לכל הקהילות ללא קשר למיקומן.לכן, הם חשובים ביצירת אנרגיה, שהיא היבט חשוב בהישרדות המין האנושי.ללא אנרגיה, יהיה קשה למדינות לקיים את אזרחיהן בשל היעדר הסחורות והשירותים החיוניים.החשיבות הנוספת של צינורות נפט וגז היא שהם משפרים את הניצול המלא של משאבי הטבע במדינה.צינורות מאפשרים הובלה של נפט גולמי וגז טבעי ממקורותיהם לבתי הזיקוק.לכן, המדינה יכולה לנצל את הזמינות של גז טבעי ונפט גם באזורים כפריים בגלל הקלות בתחבורה.פעילות חיפושי נפט באזורים כפריים הייתה בלתי אפשרית ללא קיומם של הצינורות.מכאן נובע שהצינורות משפיעים על ייצור כל מוצרי הנפט מנפט גולמי המופק מהמקורות.צינורות הנפט והגז עזרו גם למדינות שאין להן מקורות נאותים של נפט וגז.ניתן להעביר נפט וגז ממדינה למדינה באמצעות הצינורות.לכן, מדינות ללא בארות נפט או בתי זיקוק עדיין יכולות להשתמש במוצרי נפט, נפט וגז כמקור האנרגיה העיקרי שלהן (Miesner & Leffler, 2006).הם מורכבים מרשת מורכבת של קווי הפצה המסייעים בשירות קהילות שאין להן מקורות אנרגיה טבעיים נאותים.ניתן לטעון, חיי היומיום שלנו תלויים במידה רבה בקיומה של טכנולוגיית הצינור.הזמינות של בנזין מעבר לרחוב, גז בישול, דלק סילוני ומנועים תעשייתיים היא תוצאה של השקעה בטכנולוגיית הצינור.רשת הצינורות הרחבה בארצות הברית ובמדינות אחרות היא אינדיקציה לחשיבותם בתמיכה בחיים ובפעילויות כלכליות.נפט וגז, כפי שהוזכרו על ידי Miesner & Leffler (2006), הם המרכיבים החיוניים ביותר של הפריון התעשייתי של מדינות, מה שמרמז על כך שזו הצורה החדשה של סדר תחרותי.חברות בעלות גישה נאותה לצורות האנרגיה צפויות להיות תחרותיות יותר, מה שמצדיק את קיומה וחשיבותה של רשת הצינורות עוד יותר.חשיבותם של צינורות נפט וגז מתחזקת גם בשל הכשלים וחוסר היעילות של צורות אחרות של הובלת נפט וגז טבעי.למשל, זה בלתי אפשרי להעביר כמויות גדולות של נפט וגז באמצעות המשאיות והרכבת בשל העלויות הנלוות לכך.בנוסף, הצינורות אינם פוגעים בצורות תשתיות אחרות כמו כבישים, מה שמרמז כי מדובר בצורות תחבורה חסכוניות ועצמאיות.
חומרים המשמשים בצינורות נפט וגז
ניתן לחשוב על צינורות כחלק מהחיים שלנו מכיוון שהם נמצאים מתחת לבניינים ולרחובות שלנו.לכן, בטיחות הצנרת היא ערך עליון בתכנון ובהנדסה שלהם.פלדה היא החומר העיקרי המשמש בבניית צינורות נפט וגז.הסיבה העיקרית לשימוש בפלדה היא מאפייניה של קשיחות, משיכות וריתוך (Kiefner & Trench, 2001).הקשיחות מסייעת בהתנגדות לסדקים, מה שיוביל לדליפות.לכן, הפלדה עוזרת לצנרת לעמוד בלחץ העומס, החום ודפוסי מזג האוויר המשתנים מכיוון שהיא עמידה בפני סדקים.עם זאת, נירוסטה אינה חומר יעיל בבניית צנרת, למרות שהיא היעילה ביותר לגבי המאפיינים שהוזכרו לעיל.פלדה דלת פחמן, לפי Kiefner & Trench (2001), היא צורה חסכונית של פלדה הנושאת את המאפיין של חוזק וגמישות הנדרשים לצינורות.מתכות אחרות כגון ברזל אינן חזקות כל כך ועלולות להוביל לסדקים ושברים.לכן פלדה דלת פחמן היא החומר היעיל ביותר לשימוש בבניית צינורות מכיוון שהיא מונעת שברים, שעלולים להוביל לדליפות נפט וגז.הסיבה הנוספת לשימוש בפלדה בבניית צינורות היא יכולתם לעמוד בטמפרטורות משתנות לאורך זמן.הפלדה אינה משתנה עם הזמן, מה שמרמז שהיא היעילה ביותר לשימוש בבניית חומרים החשופים לתנאי מזג אוויר משתנים.חוזק המתיחה של פלדה דלת פחמן נשאר קבוע לאורך זמן, מה שמרמז שהיא הטובה ביותר לשימוש בפיתוח תשתיתי ארוך טווח (Kiefner & Trench, 2001).הקמת צינורות היא השקעה יקרה, מה שמרמז על הצורך לגשת אליה מנקודת מבט ארוכת טווח.פלדה דלת פחמן היא, אם כן, הטובה ביותר לשימוש בבניית צינורות מכיוון שהיא מסייעת במזעור הצורך בתיקונים מתמידים.לפלדה דלת פחמן, המשמשת בבניית צינורות נפט וגז, יש חסרונות.הוא תומך בחמצון בנוכחות אוויר, אדמה ומים (Kiefner & Trench, 2001).חמצון מוביל לקורוזיה, שעלולה לפגוע באיכות הנפט והגז בהובלה.לכן, הפלדה דלת הפחמן חייבת להיות מכוסה בציפויים המונעים את החמצון מאחר והצינורות קבורים, ברוב המקרים, מתחת לאדמה, התומכת גם בחמצון.לכן, החומרים המשמשים בבניית צינורות נפט וגז חייבים לעמוד בדרישות של חוזק (יכולת עמידה בלחץ בהעמסה ופריקה), משיכות (יכולת עמידה במתח לאורך זמן או חוזק מתיחה), ויכולת עמידה בפני שינויים. , סדקים ושברים.
דרכים להימנע מקורוזיה
קורוזיה זוהתה כאתגר העיקרי המשפיע על יעילות צינורות הנפט והגז.חסרונות הקורוזיה מצביעים על הצורך לתכנן דרכים להתגבר על האיום, בעיקר במניעת התרחשות תאונות הנובעות מנזילות ושברים.פלדה דלת פחמן נקשרה עם רגישות לחמצון בנוכחות אלקטרוליטים, מים ופחמן דו חמצני.קורוזיה חיצונית היא גם גורם למגע עם אדמה, שתומך גם הוא בחמצון.לכן, אחת השיטות הבסיסיות לשליטה על קורוזיה חיצונית היא באמצעות ציפוי והגנה קתודית (Baker, 2008).הגנה קתודית היא הפעלת זרם על הצינור כדי לשבש את תנועת האלקטרונים מהאנודה לקתודה.זה יוצר שדה קתודי מעל הצינור, מה שמרמז שהאנודות במשטח החשוף אינן מגיבות.הצינור פועל כמו קתודה, מה שמרמז על חוסר תנועה של אלקטרונים.בנוסף, הגנה קתודית מובילה להתפתחות משקעים המגינים על הפלדה שכן הם בסיסיים באופיים.בייקר (2008) מציע שתי שיטות עיקריות להגנה קתודית.שיטת הגנת האנודה להקרבה כוללת חיבור הצינור עם מתכת חיצונית בעלת פעילות גבוהה יחסית מפלדה.לאחר מכן, המתכת מונחת הרחק מהצינור אך בתוך האלקטרוליט (אדמה).התוצאה היא שזרם יזרום למתכת מכיוון שהיא מגיבה יותר מפלדה.לכן, מתכת ההקרבה עוברת קורוזיה ובכך מגינה על צינור הנפט והגז מפני קורוזיה.שיטת האנודה עם הזרם המתרשם כוללת הכנסת זרם ישר בין הצינור לאנודה.המטרה היא למשוך זרם הרחק מהצינור, מה שמונע קורוזיה.לכן, הגנה קתודית כרוכה בשיבוש תנועת הזרם מהאנודה לצינורות דרך האלקטרוליט.השימוש בו ויישומו תלויים באופי מערכת הצנרת, ובמאפיינים הגיאולוגיים של האזור הנבדק (Baker, 2008).עם זאת, השיטה לא יכולה להיות אפקטיבית בפני עצמה, כי זה יהיה יקר להתאים את הזרם הנדרש לכל קטע הצינור.
הדרך הטובה ביותר לבדוק קורוזיה
קורוזיה זוהתה כאתגר העיקרי המשפיע על חששות הבטיחות של טכנולוגיית הצינור בארצות הברית.לכן, ניהול קורוזיה צריך להיות בראש סדר העדיפויות של בעלי העניין בתעשיית הנפט והגז.המיקוד או המטרה של מחזיקי העניין סובבים סביב פיתוח צינורות ללא תאונות, מה שמתאפשר במיוחד באמצעות ניהול קורוזיה.לכן, בעלי עניין צריכים להשקיע בניטור רציף של מערכת הצנרת כדי לזהות אזורים שנפגעו מקורוזיה, כמו גם כאלה הזקוקים לפעולת הגנה.בדיקה היא שיטת הניטור הנפוצה ביותר מכיוון שהיא מסייעת בזיהוי פגמים בתוך המערכת.קיימות שיטות שונות המשמשות בבדיקת צנרת נפט וגז, ובחירתן תלויה באופי הצינור ובמיקומו וכן במניעי ההערכה.ניתן להשתמש גם בשיטת ההגנה הקתודית של הימנעות קורוזיה בבדיקה.היא מסייעת למומחים באיסוף הנתונים הנדרשים להערכת מידת הקורוזיה בצינור, מה שמרמז שהשיטה ישימה בעיקר בבדיקת ניטור חיצוני.נתונים שנאספים על פני תקופה ארוכה מסייעים בקביעת היקף הנזק לצינור, המשפיע על התפתחות פעולה מתקנת.ניתן לטעון, הבדיקה החיצונית של קורוזיה קלה יחסית מכיוון שהיא תלויה בתצפית על פני השטח החיצוניים, כמו גם באיסוף נתונים בשיטת ההגנה הקתודית.מדי בדיקת צינורות (PIGS כאן) הם מכשירים המוכנסים לתוך צינורות הנפט והגז בעזרת הנוזל הזורם.טכנולוגיית PIGs חוללה מאז מהפכה וכוללת היבטים של מודיעין המסייעים בקביעה קלה של אזורים פגומים בתוך הצינורות.המודיעין מתייחס ליכולתם של המתכננים לתעד נתונים על אופי הצינורות, וכן לתעד נתונים לניתוח מאוחר יותר (Pistoia, 2009).הטכנולוגיה מאמצת צורות שונות, וזכתה לשבחים על אופייה הבלתי הרסני.הצורה האלקטרו-מגנטית של PIGs היא אחת מצורות ההערכה הפופולריות.זה עוזר בזיהוי פגמים בתוך הצינורות, ובאופי חומרת הליקויים הללו.שיטת הערכת PIGs מורכבת מאוד ומהווה התגלמות של יישומים טכנולוגיים מוגברים, במיוחד במנגנוני הרגישות לפגמים בתוך הצינורות.השיטה ישימה במיוחד להערכת צינורות גז מכיוון שהמכשירים אינם מפריעים להרכב ולמאפיינים של הגז.PIGs מסייעים באיתור פגמים נפוצים בצנרת כגון עייפות קורוזיה ושקעים בין תקלות אחרות.עייפות קורוזיה מתייחסת להתדרדרות מוגברת של היכולות המכניות של פלדה לאחר קורוזיה.למעשה, חלק מבעלי העניין משתמשים בעייפות קורוזיה כדי לבדוק את מידת הקורוזיה.הרציונל הוא שקורוזיה היא סוג של התקפה מכנית, המתאפשרת בנוכחות זרזים כמו מימן גופרתי.לכן, קביעת מידת ההתקפה המכנית על הפלדה, המהווה את עייפות הקורוזיה, היא דרך יעילה לבדיקת קורוזיה.למעשה, מפתחים המציאו מכשירים שעוזרים לכמת את מידת עייפות הקורוזיה.לכן, מדידת עייפות קורוזיה היא דרך יעילה לבדיקת מידת הקורוזיה בצנרת נפט וגז.שיטה זו חלה הן על בדיקה חיצונית והן פנימית של קורוזיה בגלל ההרכב האלקטרוני והמבני המורכב שלה.השיטה מזהה ליקויים בתוך ומחוץ לצנרת באמצעות עובי הקיר השיורי הנובע מקורוזיה.היתרון של שיטה זו הוא בכך שהיא מאפשרת בדיקת קורוזיה על המשטחים החיצוניים והפנימיים של צינורות הנפט והגז.שיטת בדיקה זו זכתה לפופולריות בעבר הלא רחוק בשל העלות האפקטיבית, האמינות והמהירות שלה.עם זאת, זה קשור למגבלה של חוסר אמינות אם הוא נחשף לרעש.בנוסף, לפי דאי וחב'.(2007), השיטה מושפעת ממרקם הצינור, במיוחד מחספוס הקיר.
סיכום
לסיכום, קורוזיה היא נושא מתעורר הדורש התייחסות דחופה באמצעות פיתוח עיצובים ומנגנוני מניעה ובקרה חדשים.השפעות הקורוזיה הוכחו כאיום על קיימות ויעילות צינורות בהפצת נפט וגז ממרכזי הייצור למשתמשים.שמן וגז חשוביםמקורות אנרגיה בארצות הברית ובעולם, מה שמצדיק את הצורך להשקיע באסטרטגיות ובשיטות הפצה יעילות.היעדר אמצעים יעילים להפצת נפט וגז לא רק יאתגר את המעורבות בפעילויות יצרניות אלא גם מאיים על ההישרדות בשל הסבירות המוגברת לתאונות.קורוזיה מובילה להפחתה מכנית של חוזק צינורות הנפט והגז, מה שמוביל לדליפות ובעיות אחרות.נזילות הן מסוכנות מכיוון שהן חושפות אוכלוסיות לסכנת פיצוצים ושריפות, כמו גם פגיעה בסביבה הסובבת.בנוסף, השכיחות של תאונות הקשורות לקורוזיה בצינורות נפט וגז מורידה את אמון הציבור במערכת מכיוון שהיא מאתגרת את היבטי הבטיחות המופעלים של הצנרת.מנגנוני הגנה שונים שהופעלו כדי לשלוט על קורוזיה בצינורות נפט וגז מתמקדים בתכונות של פלדה דלת פחמן, שהיא החומר העיקרי המשמש בייצור ובנייה של צינורות.כפי שנדון במאמר, יש צורך להשקיע במנגנוני איתור ובדיקת קורוזיה בצנרת מכיוון שהיא הבסיס למניעה ובקרה.הטכנולוגיה סיפקה אפשרויות בלתי מוגבלות להשגת אותו הדבר, אך יש צורך להשקיע יותר בקביעת הגישות הטובות ביותר לזיהוי, מניעה ובקרה של קורוזיה, אשר ישפרו את התוצאות הנלוות.
זמן פרסום: יוני-03-2019