السيطرة على التآكل في خطوط أنابيب النفط والغاز

في بلدان مختلفة، يتم استخدام مصادر مختلفة للطاقة، مثل الوقود والغاز الطبيعي والحفريات والزيوت.يعتبر النفط والغاز مصدري الطاقة الرئيسيين للإنتاج ودعم الحياة في الولايات المتحدة والعالم.كما هو الحال مع أي منتج آخر، هناك حاجة إلى تعزيز كفاءة توزيع النفط والغاز من مراكز الإنتاج إلى مختلف المستخدمين من خلال الوسطاء (إن وجد).وفي هذه الحالة، فإن التوزيع الفعال لكل من النفط والغاز على المستخدمين يضمن سلامتهم.بالإضافة إلى ذلك، فهو يضمن سلامة مصانع الطاقة، حيث يتم الكشف عن أي تسرب قد يحدث ومنعه بشكل فوري.ونتيجة 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.ولذلك فإن هناك حاجة إلى إيجاد آلية مناسبة لنقل النفط والغاز من مراكز الإنتاج إلى المصافي ومن المصافي إلى المستخدمين.تعد تكنولوجيا خطوط أنابيب النفط والغاز وسيلة النقل الرئيسية المستخدمة في حركة النفط والغاز في الولايات المتحدة الأمريكية.لقد تطورت قطاعات مختلفة من الاقتصاد العالمي، وبالتالي فإن قطاع الطاقة ليس استثنائيا.وتشهد التكنولوجيا المستخدمة في هذا القطاع نمواً هائلاً، والذي يتمحور حول الحاجة إلى تعزيز السلامة والكفاءة الشاملة لخطوط أنابيب النفط والغاز.وقد جعلت هذه التطورات النظام الأكثر فعالية في نقل النفط والغاز عبر مواقع مختلفة.

أنواع خطوط أنابيب النفط والغاز

كما ذكرنا سابقًا، تعتمد أنواع خطوط أنابيب النفط والغاز على منطقة النقل والمادة التي يتم نقلها.خطوط التجميع تنقل المنتجات لمسافات قصيرة.وهي تستخدم في الغالب في نقل النفط الخام والغاز الطبيعي من مناطق الإنتاج إلى المصافي.خطوط التجميع قصيرة نسبيًا لأنها تتضمن

نقل النفط والغاز الطبيعي غير المكرر من مراكز الإنتاج إلى المصافي (كينيدي، 1993).وتشارك خطوط التغذية في نقل النفط والغاز من المصافي إلى مرافق التخزين أو ربط النفط والغاز المكرر بخطوط الأنابيب الطويلة المسافة (كينيدي، 1993).ولذلك فإن هذه الخطوط تغطي مسافات قصيرة نسبياً مقارنة بتلك التي تقوم بتوزيع النفط والغاز الطبيعي على المستخدمين/السوق.تعد خطوط النقل من أكثر أنظمة خطوط الأنابيب تعقيدًا.وهي تتألف من شبكة من الخطوط التي توزع الغاز الطبيعي والنفط عبر الحدود.خطوط النقل هي المسؤولة عن توزيع النفط والغاز إلى المستخدمين النهائيين، وهذا هو السبب في أنها تغطي مسافات طويلة نسبيا.على وجه الخصوص ،

تدير الحكومة في الغالب خطوط النقل لأنها تقوم بتوزيع النفط والغاز عبر الحدود الداخلية والخارجية.خطوط أنابيب التوزيع، كما يوحي اسمها، هي المسؤولة عن توزيع النفط والغاز على المستخدمين.في معظم الحالات، تمتلك وتدير خطوط الأنابيب هذه شركات التوزيع التي تبيع النفط والغاز بالتجزئة للمستهلكين النهائيين.يشمل المستهلكون النهائيون الشركات والمنازل والصناعات التي تعتمد على أشكال

الطاقة (ميسنر وليفلر، 2006).تعد خطوط التوزيع الأكثر تعقيدًا لأنها تركز على خدمة العملاء في مواقع جغرافية مختلفة.

استخدامات وأهمية خطوط أنابيب النفط والغاز

ولا يمكن التقليل من أهمية خطوط الأنابيب بالنظر إلى الدور الهام الذي يلعبه الغاز والنفط في إدارة الاقتصاد.يعتبر النفط والغاز مصدرين مهمين للطاقة للصناعات، مما يعني ضمناً أنهما يدعمان إدارة الاقتصاد.يتعلق الاستخدام الأساسي لخطوط الأنابيب بتوزيع النفط والغاز على المستخدمين النهائيين.إنها الطريقة الأكثر ملاءمة وكفاءة وأمانًا لنقل كميات كبيرة من النفط والغاز من مراكز الإنتاج إلى المصافي والمستهلكين النهائيين (Miesner & Leffler, 2006).تعد أهمية خطوط الأنابيب أحد عوامل استخدامها في توزيع خطوط أنابيب النفط والغاز.بادئ ذي بدء، أثبتت خطوط أنابيب النفط والغاز أنها وسائل آمنة لنقل النفط والغاز.وهي تقع تحت الشوارع وعبر المباني والحقول ولكنها لا تؤثر على نوعية حياة السكان.بالإضافة إلى ذلك، تساعد تغطيتها الواسعة في توسيع نطاق الوصول إلى الطاقة لجميع المجتمعات بغض النظر عن موقعها.ولذلك فهي مهمة في توليد الطاقة التي تعتبر جانبا هاما من جوانب بقاء الجنس البشري.وبدون الطاقة، سيكون من الصعب على البلدان إعالة مواطنيها بسبب نقص السلع والخدمات الأساسية.والأهمية الأخرى لخطوط أنابيب النفط والغاز هي أنها تعزز الاستخدام الكامل للموارد الطبيعية في البلاد.تتيح خطوط الأنابيب نقل النفط الخام والغاز الطبيعي من مصادرهما إلى المصافي.ولذلك يمكن للبلاد الاستفادة من توفر الغاز الطبيعي والنفط حتى في المناطق الريفية بسبب سهولة النقل.لم تكن أنشطة التنقيب عن النفط في المناطق الريفية مستحيلة لولا 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 بلد إلى آخر باستخدام خطوط الأنابيب.ولذلك، فإن البلدان التي ليس لديها آبار نفط أو مصافي لا يزال بإمكانها استخدام المنتجات البترولية والنفط والغاز كمصدر رئيسي للطاقة (ميسنر وليفلر، 2006).وهي تتكون من شبكة معقدة من خطوط التوزيع التي تساعد في خدمة المجتمعات التي لا تملك 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.وتعد شبكة خطوط الأنابيب الواسعة في الولايات المتحدة وفي بلدان أخرى مؤشرا على أهميتها في دعم الحياة والأنشطة الاقتصادية.يعتبر النفط والغاز، كما ذكر ميسنر وليفلر (2006)، من أهم العناصر الأساسية للإنتاجية الصناعية للأمم، مما يعني ضمناً أنه الشكل الجديد للنظام التنافسي.ومن المرجح أن تكون الشركات التي تتمتع بإمكانية الوصول الكافي إلى أشكال الطاقة أكثر قدرة على المنافسة، وهو ما يبرر وجود شبكة خطوط الأنابيب وأهميتها بشكل أكبر.وتتعزز أهمية خطوط أنابيب النفط والغاز أيضًا بسبب فشل وعدم كفاءة الأشكال الأخرى من نقل النفط والغاز الطبيعي.على سبيل المثال، من غير الممكن نقل كميات كبيرة من النفط والغاز باستخدام الشاحنات والسكك الحديدية بسبب التكاليف المرتبطة بها.وبالإضافة إلى ذلك، فإن خطوط الأنابيب لا تلحق الضرر بأشكال أخرى من البنية التحتية مثل الطرق، مما يعني ضمناً أنها أشكال نقل فعالة من حيث التكلفة ومستقلة.

المواد المستخدمة في خطوط أنابيب النفط والغاز

يمكن اعتبار خطوط الأنابيب جزءًا من حياتنا لأنها تقع تحت مبانينا وشوارعنا.ولذلك، فإن سلامة خطوط الأنابيب أمر بالغ الأهمية في تصميمها وهندستها.الصلب هو المادة الرئيسية المستخدمة في بناء خطوط أنابيب النفط والغاز.السبب الرئيسي لاستخدام الفولاذ هو خصائصه من المتانة والليونة وقابلية اللحام (Kiefner & Trench، 2001).تساعد المتانة في مقاومة الشقوق التي قد تؤدي إلى حدوث التسربات.ولذلك فإن الفولاذ يساعد خطوط الأنابيب على 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.الفولاذ منخفض الكربون، وفقًا لكيفنر وترينش (2001)، هو شكل فعال من حيث التكلفة من الفولاذ الذي يحمل خاصية القوة والليونة المطلوبة لخطوط الأنابيب.المعادن الأخرى مثل الحديد ليست قوية ويمكن أن تؤدي إلى الشقوق والكسور.ولذلك فإن الفولاذ منخفض الكربون هو المادة الأكثر فعالية للاستخدام في بناء خطوط الأنابيب لأنه يمنع الكسور التي يمكن أن تؤدي إلى انسكابات النفط والغاز.والسبب الآخر لاستخدام الفولاذ في بناء خطوط الأنابيب هو قدرته على تحمل درجات الحرارة المتغيرة مع مرور الوقت.لا يتغير الفولاذ بمرور الوقت، مما يعني أنه الأكثر فعالية للاستخدام في بناء المواد المعرضة لظروف الطقس المختلفة.تظل قوة الشد للفولاذ منخفض الكربون ثابتة مع مرور الوقت، مما يعني أنه الأفضل للاستخدام في تطوير البنية التحتية على المدى الطويل (Kiefner & Trench, 2001).إن بناء خطوط الأنابيب هو استثمار مكلف، مما يعني الحاجة إلى التعامل معه من منظور طويل الأجل.ولذلك فإن الفولاذ منخفض الكربون هو الأفضل للاستخدام في بناء خطوط الأنابيب لأنه يساعد في تقليل الحاجة إلى الإصلاحات المستمرة.الفولاذ منخفض الكربون، الذي يستخدم في بناء خطوط أنابيب النفط والغاز، له عيوبه.وهو يدعم الأكسدة في وجود الهواء والتربة والماء (Kiefner & Trench، 2001).تؤدي الأكسدة إلى التآكل، مما قد يؤثر على جودة النفط والغاز أثناء النقل.لذلك، يجب تغطية الفولاذ منخفض الكربون بطبقات تمنع الأكسدة حيث أن خطوط الأنابيب، في معظم الحالات، تكون مدفونة تحت التربة، مما يدعم الأكسدة أيضًا.ولذلك، فإن المواد المستخدمة في بناء خطوط أنابيب النفط والغاز يجب أن تستوفي متطلبات القوة (القدرة على تحمل الضغط أثناء التحميل والتفريغ)، والمرونة (القدرة على تحمل الضغط بمرور الوقت أو قوة الشد)، والقدرة على مقاومة التغيير. والشقوق والكسور.

طرق تجنب التآكل

تم تحديد التآكل باعتباره التحدي الرئيسي الذي يؤثر على كفاءة خطوط أنابيب النفط والغاز.وتشير عيوب التآكل إلى ضرورة ابتكار طرق للتغلب على التهديد، خاصة في منع وقوع الحوادث الناتجة عن التسربات والكسور.ارتبط الفولاذ منخفض الكربون بقابلية الأكسدة في وجود الإلكتروليتات والماء وثاني أكسيد الكربون.يعد التآكل الخارجي أيضًا عامل تلامس مع التربة، والذي يدعم أيضًا الأكسدة.ولذلك، فإن إحدى الطرق الأساسية للتحكم في التآكل الخارجي هي من خلال الطلاء والحماية الكاثودية (بيكر، 2008).الحماية الكاثودية هي تطبيق التيار على خط الأنابيب لتعطيل حركة الإلكترونات من القطب الموجب إلى الكاثود.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 ظهور رواسب تحمي الفولاذ نظرًا لأنه قلوي بطبيعته.يقترح بيكر (2008) طريقتين رئيسيتين للحماية الكاثودية.تتضمن طريقة حماية الأنود المضحي توصيل الأنبوب بمعدن خارجي له نشاط أعلى نسبيًا من الفولاذ.يتم بعد ذلك وضع المعدن بعيدًا عن خط الأنابيب ولكن داخل المنحل بالكهرباء (التربة).والنتيجة هي أن التيار سوف يتدفق إلى المعدن لأنه يتفاعل أكثر من الفولاذ.ولذلك، فإن المعدن المضحى يتعرض للتآكل وبالتالي حماية خط أنابيب النفط والغاز من التآكل.تتضمن طريقة أنود التيار المؤثر إدخال تيار مباشر بين خط الأنابيب والأنود.والغرض من ذلك هو جذب التيار بعيدًا عن خط الأنابيب، مما يمنع التآكل.ولذلك، فإن الحماية الكاثودية تنطوي على تعطيل حركة التيار من القطب الموجب إلى خطوط الأنابيب من خلال المنحل بالكهرباء.ويعتمد استخدامه وتطبيقه على طبيعة نظام خطوط الأنابيب، والخصائص الجيولوجية للمنطقة قيد النظر (بيكر، 2008).ومع ذلك، لا يمكن لهذه الطريقة أن تكون فعالة بمفردها، لأنها ستكون مكلفة لمطابقة التيار المطلوب مع كامل امتداد خط الأنابيب.

أفضل طريقة لفحص التآكل

تم تحديد التآكل باعتباره التحدي الرئيسي الذي يؤثر على مخاوف السلامة الخاصة بتكنولوجيا خطوط الأنابيب في الولايات المتحدة.ولذلك، ينبغي أن تكون إدارة التآكل الأولوية القصوى لأصحاب المصلحة في صناعة النفط والغاز.يتمحور تركيز أو هدف أصحاب المصلحة حول تطوير خطوط أنابيب خالية من الحوادث، وهو أمر ممكن بشكل خاص من خلال إدارة التآكل.ولذلك، يحتاج أصحاب المصلحة إلى الاستثمار في المراقبة المستمرة لنظام خطوط الأنابيب لتحديد المناطق المتضررة من التآكل، وكذلك تلك التي تحتاج إلى إجراءات وقائية.يعد الفحص أكثر طرق المراقبة استخدامًا لأنه يساعد في تحديد العيوب داخل النظام.هناك طرق مختلفة تستخدم في فحص خطوط أنابيب النفط والغاز، ويعتمد اختيارها على طبيعة خط الأنابيب وموقعه، وكذلك دوافع التقييم.يمكن أيضًا استخدام طريقة الحماية الكاثودية لتجنب التآكل في الفحص.إنها تساعد الخبراء في جمع البيانات المطلوبة لتقييم مدى التآكل على الأنابيب، مما يعني أن الطريقة قابلة للتطبيق في الغالب في فحص المراقبة الخارجية.تساعد البيانات التي يتم جمعها على مدى فترة طويلة في تحديد مدى الضرر الذي لحق بالأنبوب، مما يؤثر على تطور الإجراء التصحيحي.يمكن القول أن الفحص الخارجي للتآكل سهل نسبيا لأنه يعتمد على مراقبة السطح الخارجي، فضلا عن جمع البيانات باستخدام طريقة الحماية الكاثودية.أجهزة قياس فحص خطوط الأنابيب (PIGS هنا) هي أجهزة يتم إدخالها داخل خطوط أنابيب النفط والغاز بمساعدة السائل المتدفق.لقد أحدثت تقنية PIGs منذ ذلك الحين ثورة لتشمل جوانب الذكاء التي تساعد في التحديد السهل للمناطق المعيبة داخل الأنابيب.ويتعلق الذكاء بقدرة الأجهزة على تسجيل البيانات عن طبيعة الأنابيب، وكذلك تسجيل البيانات لتحليلها لاحقا (بيستويا، 2009).تتخذ هذه التكنولوجيا أشكالًا مختلفة، وقد تمت الإشادة بها لطبيعتها غير المدمرة.يعد الشكل الكهرومغناطيسي للخنازير أحد أشكال التقييم الشائعة.يساعد في التعرف على العيوب الموجودة داخل الأنابيب، وطبيعة خطورة هذه العيوب.إن طريقة تقييم PIGs معقدة للغاية وهي مثال للتطبيقات التكنولوجية المتزايدة، خاصة في آليات الحساسية للعيوب داخل الأنابيب.تنطبق هذه الطريقة بشكل خاص على تقييم خطوط أنابيب الغاز لأن الأجهزة لا تتداخل مع تكوين الغاز وخصائصه.تساعد PIGs في اكتشاف عيوب الأنابيب الشائعة مثل إجهاد التآكل والخدوش بين العيوب الأخرى.يشير إجهاد التآكل إلى زيادة تدهور القدرات الميكانيكية للصلب بعد التآكل.في الواقع، يستخدم بعض أصحاب المصلحة كلال التآكل لفحص مدى التآكل.الأساس المنطقي هو أن التآكل هو شكل من أشكال الهجوم الميكانيكي، وهو أمر ممكن في وجود محفزات مثل كبريتيد الهيدروجين.ولذلك، فإن تحديد مدى الهجوم الميكانيكي على الفولاذ، والذي يشكل كلال التآكل، هو وسيلة فعالة لفحص التآكل.في الواقع، توصل المطورون إلى أجهزة تساعد في قياس مدى إجهاد التآكل.لذلك، يعد قياس كلال التآكل وسيلة فعالة لفحص مدى التآكل في خطوط أنابيب النفط والغاز.تنطبق هذه الطريقة على الفحص الخارجي والداخلي للتآكل بسبب تركيبته الإلكترونية والهيكلية المعقدة.تكتشف الطريقة العيوب داخل وخارج خط الأنابيب باستخدام سمك الجدار المتبقي الناتج عن التآكل.وميزة هذه الطريقة هي أنها تمكن من فحص التآكل على الأسطح الخارجية والداخلية لخطوط أنابيب النفط والغاز.اكتسبت طريقة الفحص هذه شعبية في الماضي القريب نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة والموثوقية والسرعة.ومع ذلك، فقد ارتبطت بحدود عدم الموثوقية في حالة تعرضها للضوضاء.وبالإضافة إلى ذلك، وفقا لداي وآخرون.(2007)، تتأثر الطريقة بملمس الأنبوب، وخاصة خشونة الجدار.

خاتمة

في الختام، يعتبر التآكل قضية ناشئة تتطلب اهتماما عاجلا من خلال تطوير تصاميم وآليات جديدة للوقاية والسيطرة.لقد أثبتت تأثيرات التآكل أنها تشكل تهديدًا لاستدامة وكفاءة خطوط الأنابيب في توزيع النفط والغاز من مراكز الإنتاج إلى المستخدمين.النفط والغاز مهمان

مصادر الطاقة في الولايات المتحدة والعالم، وهو ما يبرر ضرورة الاستثمار في استراتيجيات وطرق توزيع فعالة.إن الافتقار إلى وسائل فعالة لتوزيع النفط والغاز لن يشكل تحديًا للمشاركة في الأنشطة الإنتاجية فحسب، بل يهدد أيضًا البقاء على قيد الحياة بسبب زيادة احتمال وقوع الحوادث.يؤدي التآكل إلى انخفاض ميكانيكي في قوة أنابيب النفط والغاز، مما يؤدي إلى حدوث تسربات ومشاكل أخرى.وتشكل التسربات خطورة 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 المثيرة للاهتمام في خطوط الأنابيب.تركز آليات الحماية المختلفة الموضوعة للتحكم في التآكل في خطوط أنابيب النفط والغاز على خصائص الفولاذ منخفض الكربون، وهو المادة الرئيسية المستخدمة في تصنيع وبناء الأنابيب.وكما ناقشنا في الورقة، فإن هناك حاجة إلى الاستثمار في آليات كشف وفحص التآكل في الأنابيب لأنه أساس الوقاية والسيطرة.وقد وفرت التكنولوجيا إمكانيات لا حدود لها لتحقيق ذلك، ولكن هناك حاجة إلى استثمار المزيد في تحديد أفضل الأساليب للكشف عن التآكل ومنعه والسيطرة عليه، مما سيؤدي إلى تحسين النتائج المرتبطة به.