وصف

الدليل الشامل ل كوبونات التآكل في صناعة النفط والغاز

تلعب كوبونات التآكل دورًا حاسمًا في صناعة النفط والغاز، حيث توفر معلومات قيمة حول معدل التآكل وحالة خطوط الأنابيب. سيغطي هذا الدليل الشامل أنواعًا مختلفة من قسائم التآكل وتطبيقاتها والعوامل التي يجب مراعاتها عند استخدامها. من خلال فهم أهمية كوبونات التآكل واستخدامها بشكل سليم، يمكن لمحترفي الصناعة ضمان سلامة خطوط الأنابيب ومنع الأعطال المكلفة.

مقدمة إلى كوبونات التآكل

تعتبر كوبونات التآكل أدوات أساسية في الكشف عن تآكل خطوط الأنابيب في صناعة النفط والغاز. فهي تساعد في مراقبة وقياس معدل التآكل في خطوط الأنابيب، مما يوفر معلومات حيوية لاستراتيجيات الصيانة والوقاية. تكون قسائم التآكل سليمة في البداية، ويتم تسجيل وزنها الأولي قبل وضعها في خطوط الأنابيب لمدة محددة، عادةً 30 أو 60 أو 90 يومًا. وبعد التعرض للبيئة المسببة للتآكل في خط الأنابيب، يشير فقدان الوزن إلى معدل التآكل، مما يتيح إجراء تقييمات دقيقة لظروف خط الأنابيب.

أنواع كوبونات ومواد التآكل

هناك عدة أنواع من كوبونات التآكل، ولكل منها تطبيقات وميزات محددة:

قسيمة الشريط: القسيمة الأكثر استخدامًا لمعظم التقييمات، ويبلغ قياسها عادةً 3 × 3/4 × 1/16 بوصة مع فتحتين للتركيب.

قسيمة متعددة الفتحات: مصممة للاستخدام مع معدات الوصول ذات الضغط المنخفض أو المنافذ الضيقة حيث لا يمكن تمرير قسيمة قياسية بعرض 3/4 بوصة، وقياس أيضًا 3 بوصة × 3/4 بوصة × 1/16 بوصة مع فتحتين للتثبيت.

قسيمة القرص: الكوبونات الدائرية المستخدمة في تطبيقات مراقبة الأقراص المتعددة المكدسة، بقطر 1.25 بوصة وسمك 1/16 بوصة، وتتميز بفتحة تثبيت واحدة.

يعد اختيار المواد أمرًا بالغ الأهمية أيضًا عند اختيار كوبونات التآكل. تشمل المواد الشائعة الفولاذ منخفض الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك الأخرى. ومن الضروري استخدام كوبونات التآكل المصنوعة من نفس مادة الأنابيب لضمان الحصول على نتائج دقيقة.

القسيمة الموصى بها مع الصمام: قسيمة التآكل القابلة للإزالة

يوصى باستخدام قسيمة تآكل قابلة للإزالة مع صمام لمعظم التطبيقات. يمكن توصيله عن طريق اللحام أو توصيل الحافة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من المواقف. يمكن إزالة هذا النوع من الكوبونات باستخدام أدوات التفكيك، مما يوفر حلاً فعالاً من حيث التكلفة مقارنة بكوبونات التآكل الأخرى التي تتطلب أدوات متخصصة للإزالة.

أسباب تآكل خطوط الأنابيب

يمكن أن يعزى تآكل خطوط الأنابيب في صناعة النفط والغاز إلى مجموعة من العوامل الكيميائية والبيولوجية، التي تساهم كل منها في التدهور العام لسلامة خطوط الأنابيب.

العوامل الكيميائية

الأكسجين: وجود الأكسجين في بيئة خطوط الأنابيب يمكن أن يؤدي إلى تفاعلات الأكسدة، مما يؤدي إلى تكوين الصدأ وغيرها من المنتجات الثانوية المسببة للتآكل. يمكن أن يذوب الأكسجين في الماء ثم يتفاعل مع سطح المعدن، مما يسبب التآكل. غالبًا ما تحتوي خطوط الأنابيب التي تنقل الغاز الطبيعي والنفط على الماء، مما يجعل التآكل الناجم عن الأكسجين مشكلة شائعة.

الغازات المسببة للتآكل: إن وجود كبريتيد الهيدروجين (H2S) وثاني أكسيد الكربون (CO2) في خطوط أنابيب النفط والغاز يمكن أن يؤدي إلى تفاعلات تآكلية. يشكل H2S حمض الكبريتيك، في حين يشكل ثاني أكسيد الكربون حمض الكربونيك. تتفاعل هذه الأحماض مع السطح المعدني، مما يسبب التآكل والحفر على السطح الداخلي لخط الأنابيب.

كلوريدات: يمكن أن تؤدي أيونات الكلوريد، والتي غالبًا ما تكون موجودة في المياه المالحة، إلى تآكل موضعي، خاصة في خطوط أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ. تقوم أيونات الكلوريد بتكسير طبقة الأكسيد السلبي الموجودة على سطح المعدن، مما يجعلها عرضة للتآكل.

التآكل الكلفاني: عندما يكون معدنان مختلفان في اتصال كهربائي، فإنهما يشكلان خلية كلفانية يمكنها تسريع تآكل المعدن الأقل نقاء. هذه الظاهرة شائعة في خطوط الأنابيب حيث يتم استخدام معادن أو سبائك مختلفة لمكونات مختلفة.

التآكل التآكل: يمكن أن تؤدي معدلات التدفق المرتفعة أو الاضطراب أو وجود جزيئات كاشطة داخل خط الأنابيب إلى تآكل التآكل. تتضمن هذه العملية الإزالة الميكانيكية لطبقة الأكسيد الواقية، مما يعرض السطح المعدني العاري للبيئة المسببة للتآكل.

العوامل البيولوجية

التآكل المتأثر بالميكروبيولوجيا (MIC): يحدث MIC بسبب الأنشطة الأيضية للكائنات الحية الدقيقة، مثل البكتيريا والفطريات، التي يمكنها استعمار سطح خط الأنابيب. تنتج هذه الميكروبات منتجات ثانوية حمضية يمكن أن تؤدي إلى تآكل السطح المعدني. يمكن أن يؤدي MIC إلى تأليب موضعي، وتآكل الشقوق، وحتى التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي.

البكتيريا المختزلة للكبريتات (SRB): SRBs هي بكتيريا لا هوائية تحول أيونات الكبريتات إلى كبريتيد الهيدروجين، مما يسبب التآكل. وهي توجد بشكل شائع في خطوط أنابيب النفط والغاز، خاصة في المناطق الراكدة أو منخفضة التدفق حيث تشكل أغشية حيوية يمكنها تسريع التآكل.

البكتيريا المنتجة للحمض (APB): تنتج APBs، مثل البكتيريا المؤكسدة للحديد، منتجات ثانوية حمضية يمكن أن تؤدي إلى تآكل الأسطح المعدنية. يمكن لهذه البكتيريا أن تشكل أغشية حيوية تركز العوامل المسببة للتآكل وتعزز التآكل الموضعي.

الفطريات: يمكن لبعض الفطريات إنتاج أحماض عضوية، مثل حمض الأكساليك، الذي يمكن أن يؤدي إلى تآكل الأسطح المعدنية. يمكن للفطريات أيضًا أن تشكل أغشية حيوية، والتي يمكن أن تحبس العوامل المسببة للتآكل وتؤدي إلى تآكل موضعي.

الحشف الحيوي: تراكم المواد العضوية والكائنات الحية الدقيقة على سطح خط الأنابيب يمكن أن يخلق بيئة مسببة للتآكل. يمكن للأغشية الحيوية حماية العوامل المسببة للتآكل وتعزيز التآكل الموضعي. علاوة على ذلك، يمكن أن يسبب الحشف الحيوي انسدادات ويزيد من خطر فشل خطوط الأنابيب.

حساب معدل التآكل

لحساب معدل التآكل، استخدم الصيغة التالية لمعدل تآكل قسيمة انعدام الوزن:

معدل التآكل (mpy) = [22,300 × الوزن المفقود (جم)] / [كثافة المعدن (جم / سم مكعب) × مساحة القسيمة (بوصة مربعة) × الوقت (أيام)]

في هذه الصيغة، يمثل الوزن المفقود الفرق بين الوزن الأولي والوزن بعد التنظيف، وتشير كثافة المعدن إلى كثافة المعدن أو السبيكة، وتشير منطقة القسيمة إلى مساحة القسيمة المعرضة للوسط المتآكل، ويمثل الوقت عدد الأيام بين التثبيت والإزالة.

العوامل التي يجب مراعاتها عند استخدام كوبونات التآكل

عند استخدام قسائم التآكل، من الضروري مراعاة موضعها وكميتها وتوقيت إزالتها:

1. التمركز: تركيب كوبونات التآكل على ارتفاعات مختلفة داخل خط الأنابيب، وذلك لاختلاف تركيز الشوائب. ضعها في الأقسام العلوية والمتوسطة والسفلية، مع ضمان وجود مسافة متساوية بينها.
2. كمية: يجب استخدام قسائم متعددة لاختبار مواقع مختلفة داخل خط الأنابيب للحصول على تمثيل دقيق للتآكل.
3. توقيت الإزالة: تجنب إزالة الكوبونات في وقت مبكر جدًا أو متأخر جدًا، حيث قد يؤثر ذلك على دقة اختبار التآكل. راقب موضعي الساعة 6 و12، وضع الكوبونات في المواضع العالية والمتوسطة والمنخفضة للحصول على أفضل تمثيل لتدفق المادة داخل الأنبوب.

قسيمة الأحجام والتطبيقات

كل نوع من كوبونات التآكل له أحجام وتطبيقات محددة:

• قسيمة الشريط: مقاس 3 بوصة × 3/4 بوصة × 1/16 بوصة مع فتحتين للتركيب ويستخدم بشكل شائع في التقييمات العامة.
• قسيمة متعددة الفتحات: مقاس 3 بوصة × 3/4 بوصة × 1/16 بوصة مع فتحتين للتركيب ومصمم للاستخدام مع معدات الوصول ذات الضغط المنخفض أو المنافذ الضيقة.
• قسيمة القرص: يبلغ قطره 1.25 بوصة وسمكه 1/16 بوصة مع فتحة تثبيت واحدة، ويستخدم في تطبيقات مراقبة الأقراص المتعددة.

استنتاج

في الختام، تعتبر كوبونات التآكل أدوات حيوية لرصد وقياس التآكل في صناعة النفط والغاز. من خلال فهم الأنواع المختلفة لقسائم التآكل وتطبيقاتها والعوامل التي يجب مراعاتها عند استخدامها، يمكن لمحترفي الصناعة ضمان سلامة خطوط الأنابيب ومنع الأعطال المكلفة. تتيح التقييمات الدقيقة لظروف خطوط الأنابيب استراتيجيات الصيانة والوقاية الفعالة، مما يساهم في نهاية المطاف في سلامة وكفاءة صناعة النفط والغاز.