Kiểm soát ăn mòn trong đường ống dẫn dầu khí
Ở các quốc gia khác nhau, các nguồn năng lượng khác nhau, chẳng hạn như nhiên liệu, khí tự nhiên, hóa thạch và dầu được sử dụng.Dầu khí là nguồn năng lượng chính cho sản xuất và hỗ trợ cuộc sống ở Hoa Kỳ và trên toàn thế giới.Cũng giống như bất kỳ sản phẩm nào khác, cần tăng cường phân phối hiệu quả dầu khí từ các trung tâm sản xuất đến các đối tượng sử dụng khác nhau thông qua các trung gian (nếu có).Trong trường hợp này, việc phân phối hiệu quả cả dầu cũng như khí cho người sử dụng sẽ đảm bảo rằng họ được an toàn.Ngoài ra, nó đảm bảo rằng các nhà máy năng lượng được an toàn, vì bất kỳ rò rỉ nào có thể xảy ra đều được phát hiện và ngăn chặn ngay lập tức.Nhờ đó, ô nhiễm môi trường được giảm thiểu.Các nguồn năng lượng khác nhau yêu cầu vận chuyển từ khu vực này sang khu vực khác, điều này ngụ ý rằng hiệu suất và hiệu quả phải được tuân thủ trong suốt quá trình.Ví dụ, dầu thô phải được vận chuyển từ các khu vực sản xuất hoặc nguồn đến các nhà máy lọc dầu và từ các nhà máy lọc dầu đến người sử dụng cuối cùng.Vì vậy, cần có cơ chế vận chuyển dầu khí phù hợp từ trung tâm sản xuất đến nhà máy lọc dầu và từ nhà máy lọc dầu đến người sử dụng.Công nghệ đường ống dẫn dầu và khí đốt là phương tiện vận chuyển chính được sử dụng trong việc vận chuyển dầu và khí đốt ở Hoa Kỳ.Các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế toàn cầu đã phát triển, và do đó lĩnh vực năng lượng không phải là ngoại lệ.Công nghệ được sử dụng trong lĩnh vực này đã và đang có sự phát triển vượt bậc, xoay quanh nhu cầu tăng cường an toàn và hiệu quả tổng thể của các đường ống dẫn dầu và khí đốt.Những phát triển này đã làm cho hệ thống trở nên hiệu quả nhất trong việc vận chuyển dầu và khí đốt qua các địa điểm khác nhau.
Các loại đường ống dẫn dầu khí
Như đã đề cập trước đó, các loại đường ống dẫn dầu và khí phụ thuộc vào khu vực vận chuyển và chất được vận chuyển.Dây chuyền thu gom vận chuyển sản phẩm trên quãng đường ngắn.Chúng chủ yếu được sử dụng để vận chuyển dầu thô và khí đốt tự nhiên từ các khu vực sản xuất đến các nhà máy lọc dầu.Các dây chuyền thu gom tương đối ngắn vì chúng liên quan đến việc vận chuyển dầu chưa tinh chế và khí thiên nhiên từ các trung tâm sản xuất đến các nhà máy lọc dầu (Kennedy, 1993).Các đường trung chuyển có liên quan đến việc vận chuyển dầu và khí đốt từ các nhà máy lọc dầu đến các cơ sở lưu trữ hoặc kết nối dầu và khí đốt tinh chế với các đường ống dài (Kennedy, 1993).Do đó, những đường dây này có khoảng cách tương đối ngắn so với những đường dây phân phối dầu và khí đốt tự nhiên cho người dùng/thị trường.Đường dây tải điện là một trong những hệ thống đường ống phức tạp nhất.Chúng bao gồm một mạng lưới các đường phân phối khí tự nhiên và dầu qua các ranh giới.Các đường dây truyền tải chịu trách nhiệm phân phối dầu và khí đốt cho những người sử dụng cuối cùng, đó là lý do chúng bao phủ một khoảng cách tương đối dài.Đáng chú ý, chính phủ chủ yếu quản lý các đường dây truyền tải vì chúng phân phối dầu và khí đốt xuyên biên giới bên trong và bên ngoài.Các đường ống phân phối, đúng như tên gọi, chịu trách nhiệm phân phối dầu và khí đốt cho người sử dụng.Trong hầu hết các trường hợp, các đường ống này được sở hữu và quản lý bởi các công ty phân phối bán lẻ dầu khí cho người tiêu dùng cuối cùng.Người tiêu dùng cuối cùng bao gồm các doanh nghiệp, hộ gia đình và các ngành công nghiệp phụ thuộc vào các dạng năng lượng (Miesner & Leffler, 2006).Các đường ống phân phối là phức tạp nhất vì chúng tập trung phục vụ khách hàng ở các vị trí địa lý khác nhau.
Công Dụng Và Tầm Quan Trọng Của Đường Ống Dẫn Dầu Khí
Không thể đánh giá thấp tầm quan trọng của các đường ống khi xem xét vai trò quan trọng của khí đốt và dầu mỏ đối với hoạt động của nền kinh tế.Dầu khí là nguồn năng lượng quan trọng cho các ngành công nghiệp, điều này có nghĩa là chúng hỗ trợ hoạt động của nền kinh tế.Việc sử dụng cơ bản của đường ống liên quan đến việc phân phối dầu và khí đốt cho người sử dụng cuối cùng.Đây là phương pháp thuận tiện, hiệu quả và an toàn nhất để vận chuyển khối lượng lớn dầu khí từ các trung tâm sản xuất, đến các nhà máy lọc dầu và người tiêu dùng cuối cùng (Miesner & Leffler, 2006).Tầm quan trọng của đường ống là một yếu tố sử dụng nó trong việc phân phối đường ống dẫn dầu và khí đốt.Đầu tiên, các đường ống dẫn dầu và khí đốt đã được chứng minh là phương pháp vận chuyển dầu và khí đốt an toàn.Chúng nằm dưới đường phố, khắp các tòa nhà, cánh đồng nhưng không ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của cư dân.Ngoài ra, phạm vi phủ sóng rộng của chúng giúp mở rộng khả năng tiếp cận năng lượng cho tất cả các cộng đồng bất kể vị trí của họ.Do đó, chúng rất quan trọng trong việc tạo ra năng lượng, một khía cạnh quan trọng đối với sự sống còn của loài người.Nếu không có năng lượng, các quốc gia sẽ khó có thể duy trì cuộc sống cho công dân của mình do thiếu hàng hóa và dịch vụ thiết yếu.Tầm quan trọng khác của các đường ống dẫn dầu và khí đốt là chúng tăng cường việc sử dụng hoàn toàn các nguồn tài nguyên thiên nhiên trong nước.Các đường ống cho phép vận chuyển dầu thô và khí tự nhiên từ các nguồn của chúng đến các nhà máy lọc dầu.Do đó, quốc gia này có thể tận dụng nguồn khí đốt tự nhiên và dầu mỏ sẵn có ngay cả ở các vùng nông thôn do giao thông vận tải dễ dàng.Các hoạt động thăm dò dầu ở các vùng nông thôn sẽ không thể thực hiện được nếu không có sự tồn tại của các đường ống.Sau đó, các đường ống ảnh hưởng đến việc sản xuất tất cả các sản phẩm dầu mỏ từ dầu thô được khai thác từ các nguồn.Các đường ống dẫn dầu và khí đốt cũng đã giúp ích cho các quốc gia không có đủ nguồn dầu mỏ và khí đốt.Có thể vận chuyển dầu và khí đốt từ nước này sang nước khác bằng đường ống.Do đó, các quốc gia không có giếng dầu hoặc nhà máy lọc dầu vẫn có thể sử dụng các sản phẩm dầu mỏ, dầu và khí đốt làm nguồn năng lượng chính (Miesner & Leffler, 2006).Chúng bao gồm mạng lưới đường dây phân phối phức tạp giúp phục vụ các cộng đồng không có đủ nguồn năng lượng tự nhiên.Có thể cho rằng, cuộc sống hàng ngày của chúng ta phụ thuộc rất nhiều vào sự tồn tại của công nghệ đường ống.Sự sẵn có của xăng trên đường phố, khí nấu ăn, nhiên liệu máy bay và động cơ công nghiệp là kết quả của việc đầu tư vào công nghệ đường ống.Mạng lưới đường ống rộng khắp ở Hoa Kỳ và các quốc gia khác là một dấu hiệu cho thấy tầm quan trọng của chúng trong việc hỗ trợ các hoạt động kinh tế và đời sống.Dầu khí, như Miesner & Leffler (2006) đã đề cập, là những yếu tố thiết yếu nhất đối với năng suất công nghiệp của các quốc gia, điều này ngụ ý rằng đó là hình thức trật tự cạnh tranh mới.Các công ty có khả năng tiếp cận đầy đủ các dạng năng lượng có khả năng cạnh tranh cao hơn, điều này chứng minh sự tồn tại và tầm quan trọng của mạng lưới đường ống hơn nữa.Tầm quan trọng của các đường ống dẫn dầu và khí đốt cũng được củng cố bởi sự thất bại và kém hiệu quả của các hình thức vận chuyển dầu và khí tự nhiên khác.Ví dụ, việc vận chuyển khối lượng lớn dầu và khí đốt bằng xe tải và đường sắt là không khả thi do các chi phí liên quan.Ngoài ra, các đường ống không làm tổn hại đến các hình thức cơ sở hạ tầng khác như đường xá, điều này ngụ ý rằng chúng là các hình thức vận chuyển độc lập và hiệu quả về chi phí.
Vật liệu được sử dụng trong đường ống dẫn dầu khí
Đường ống có thể được coi là một phần trong cuộc sống của chúng ta vì chúng nằm bên dưới các tòa nhà và đường phố của chúng ta.Do đó, sự an toàn của đường ống là tối quan trọng trong thiết kế và kỹ thuật của chúng.Thép là vật liệu chính được sử dụng trong việc xây dựng đường ống dẫn dầu và khí đốt.Lý do chính cho việc sử dụng thép là do đặc tính dẻo dai, dễ uốn và khả năng hàn của nó (Kiefner & Trench, 2001).Độ dẻo dai giúp chống lại các vết nứt, dẫn đến rò rỉ.Do đó, thép giúp các đường ống chịu được áp lực của tải trọng, nhiệt độ và sự thay đổi của thời tiết vì nó có khả năng chống lại các vết nứt.Tuy nhiên, thép không gỉ không phải là vật liệu hiệu quả trong việc xây dựng đường ống, mặc dù nó là vật liệu hiệu quả nhất xét về các đặc điểm nêu trên.Thép carbon thấp, theo Kiefner & Trench (2001), là một dạng thép tiết kiệm chi phí mang đặc tính về độ bền và độ dẻo cần thiết cho đường ống.Các kim loại khác như sắt không bền bằng và có thể dẫn đến nứt và gãy.Do đó, thép carbon thấp là vật liệu hiệu quả nhất để sử dụng trong việc xây dựng đường ống vì nó ngăn ngừa các vết nứt có thể dẫn đến sự cố tràn dầu và khí đốt.Một lý do khác cho việc sử dụng thép trong xây dựng đường ống là khả năng chịu được nhiệt độ thay đổi theo thời gian.Thép không thay đổi theo thời gian, điều đó ngụ ý rằng nó là hiệu quả nhất để sử dụng trong việc xây dựng các vật liệu tiếp xúc với các điều kiện thời tiết khác nhau.Độ bền kéo của thép carbon thấp không đổi theo thời gian, điều này ngụ ý rằng nó là loại tốt nhất để sử dụng trong phát triển cơ sở hạ tầng dài hạn (Kiefner & Trench, 2001).Việc xây dựng các đường ống là một khoản đầu tư tốn kém, điều này hàm ý cần phải tiếp cận nó từ một quan điểm dài hạn.Do đó, thép carbon thấp là loại tốt nhất để sử dụng trong việc xây dựng đường ống vì nó giúp giảm thiểu nhu cầu sửa chữa liên tục.Thép carbon thấp, được sử dụng trong xây dựng đường ống dẫn dầu và khí đốt, có những nhược điểm.Nó hỗ trợ quá trình oxy hóa khi có không khí, đất và nước (Kiefner & Trench, 2001).Quá trình oxy hóa dẫn đến ăn mòn, có thể ảnh hưởng đến chất lượng dầu và khí khi vận chuyển.Do đó, thép carbon thấp phải được bao phủ bởi các lớp phủ ngăn chặn quá trình oxy hóa vì trong hầu hết các trường hợp, đường ống được chôn dưới đất, lớp đất này cũng hỗ trợ quá trình oxy hóa.Vì vậy, vật liệu sử dụng trong thi công đường ống dẫn dầu khí phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền (khả năng chịu áp lực khi chất tải và giảm tải), độ dẻo (khả năng chịu biến dạng theo thời gian hoặc độ bền kéo), khả năng chịu biến đổi. , nứt và đứt gãy.
Các cách để tránh ăn mòn
Ăn mòn đã được xác định là thách thức chính ảnh hưởng đến hiệu quả của các đường ống dẫn dầu và khí đốt.Những bất lợi của sự ăn mòn chỉ ra nhu cầu nghĩ ra các cách khắc phục mối đe dọa, đặc biệt là trong việc ngăn ngừa sự cố xảy ra do rò rỉ và gãy xương.Thép carbon thấp có liên quan đến tính dễ bị oxy hóa khi có chất điện phân, nước và carbon dioxide.Ăn mòn bên ngoài cũng là một yếu tố tiếp xúc với đất, cũng hỗ trợ quá trình oxy hóa.Do đó, một trong những phương pháp cơ bản để kiểm soát ăn mòn bên ngoài là thông qua lớp phủ và bảo vệ catốt (Baker, 2008).Bảo vệ catốt là ứng dụng của dòng điện vào đường ống để làm gián đoạn chuyển động của các electron từ cực dương sang cực âm.Nó tạo ra một trường catốt trên đường ống, ngụ ý rằng các cực dương trên bề mặt tiếp xúc là không phản ứng.Đường ống hoạt động như một cực âm, nghĩa là không có sự chuyển động của các điện tử.Ngoài ra, bảo vệ catốt dẫn đến sự phát triển của các chất lắng đọng bảo vệ thép vì chúng có tính kiềm trong tự nhiên.Baker (2008) đề xuất hai phương pháp bảo vệ catốt chính.Phương pháp bảo vệ anot hy sinh bao gồm việc nối ống với một kim loại bên ngoài có hoạt tính tương đối cao hơn thép.Kim loại sau đó được đặt cách xa đường ống nhưng nằm trong chất điện phân (đất).Kết quả là dòng điện sẽ chạy qua kim loại vì nó phản ứng nhiều hơn thép.Do đó, kim loại hy sinh bị ăn mòn do đó bảo vệ đường ống dẫn dầu và khí đốt khỏi bị ăn mòn.Phương pháp anode dòng điện ấn tượng liên quan đến việc giới thiệu dòng điện một chiều giữa đường ống và anode.Mục đích là để thu hút dòng điện ra khỏi đường ống, ngăn ngừa sự ăn mòn.Do đó, bảo vệ catốt liên quan đến sự gián đoạn chuyển động của dòng điện từ cực dương đến đường ống dẫn qua chất điện phân.Việc sử dụng và ứng dụng của nó phụ thuộc vào bản chất của hệ thống đường ống và đặc điểm địa chất của khu vực đang xem xét (Baker, 2008).Tuy nhiên, phương pháp này không thể tự nó có hiệu quả vì sẽ rất tốn kém để phù hợp với dòng điện cần thiết cho toàn bộ đoạn đường ống.
Cách tốt nhất để kiểm tra ăn mòn
Ăn mòn đã được xác định là thách thức chính ảnh hưởng đến mối quan tâm về an toàn của công nghệ đường ống tại Hoa Kỳ.Do đó, quản lý ăn mòn phải là ưu tiên hàng đầu của các bên liên quan trong ngành dầu khí.Trọng tâm hoặc mục tiêu của các bên liên quan xoay quanh việc phát triển các đường ống không xảy ra sự cố, điều này đặc biệt có thể thực hiện được thông qua việc quản lý ăn mòn.Do đó, các bên liên quan cần đầu tư vào việc giám sát liên tục hệ thống đường ống để xác định các khu vực bị ảnh hưởng bởi sự ăn mòn, cũng như những khu vực cần hành động bảo vệ.Kiểm tra là phương pháp giám sát được sử dụng rộng rãi nhất vì nó giúp xác định các lỗi trong hệ thống.Có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để kiểm tra đường ống dẫn dầu và khí đốt, và sự lựa chọn của chúng phụ thuộc vào bản chất và vị trí của đường ống, cũng như động cơ của việc đánh giá.Phương pháp bảo vệ catốt để tránh ăn mòn cũng có thể được sử dụng trong quá trình kiểm tra.Nó giúp các chuyên gia thu thập dữ liệu cần thiết để đánh giá mức độ ăn mòn trên đường ống, điều này ngụ ý rằng phương pháp này chủ yếu được áp dụng trong kiểm tra giám sát bên ngoài.Dữ liệu được thu thập trong một thời gian dài giúp xác định mức độ hư hỏng của đường ống, điều này ảnh hưởng đến việc phát triển hành động khắc phục.Có thể cho rằng, việc kiểm tra ăn mòn bên ngoài tương đối dễ dàng vì nó phụ thuộc vào việc quan sát bề mặt bên ngoài, cũng như thu thập dữ liệu bằng phương pháp bảo vệ catốt.Đồng hồ đo kiểm tra đường ống (PIGS ở đây) là thiết bị được đưa vào bên trong đường ống dẫn dầu và khí đốt với sự trợ giúp của chất lỏng đang chảy.Kể từ đó, công nghệ PIG đã tạo ra một cuộc cách mạng để bao gồm các khía cạnh thông minh giúp dễ dàng xác định các khu vực bị lỗi trong đường ống.Trí thông minh liên quan đến khả năng ghi lại dữ liệu về bản chất của đường ống của các nhà phát minh, cũng như ghi lại dữ liệu để phân tích sau này (Pistoia, 2009).Công nghệ này áp dụng nhiều hình thức khác nhau và đã được ca ngợi vì tính chất không phá hủy của nó.Hình thức điện từ của PIG là một trong những hình thức đánh giá phổ biến.Nó giúp xác định các khuyết tật trong đường ống và bản chất mức độ nghiêm trọng của các khuyết tật này.Phương pháp đánh giá PIG rất phức tạp và là mẫu mực của các ứng dụng công nghệ ngày càng tăng, đặc biệt là trong các cơ chế nhạy cảm với các khuyết tật bên trong đường ống.Phương pháp này đặc biệt có thể áp dụng để đánh giá các đường ống dẫn khí vì các thiết bị này không can thiệp vào thành phần và đặc tính của khí.PIG giúp phát hiện các khuyết tật đường ống phổ biến như mỏi do ăn mòn và vết lõm trong số các lỗi khác.Mệt mỏi do ăn mòn đề cập đến sự suy giảm gia tăng khả năng cơ học của thép sau khi ăn mòn.Trên thực tế, một số bên liên quan sử dụng mỏi do ăn mòn để kiểm tra mức độ ăn mòn.Cơ sở lý luận là ăn mòn là một hình thức tấn công cơ học, có thể xảy ra khi có chất xúc tác như hydro sunfua.Do đó, xác định mức độ tấn công cơ học vào thép, cấu thành sự mỏi do ăn mòn, là một cách hiệu quả để kiểm tra sự ăn mòn.Trên thực tế, các nhà phát triển đã đưa ra các thiết bị giúp định lượng mức độ mỏi do ăn mòn.Do đó, đo mỏi ăn mòn là một cách hiệu quả để kiểm tra mức độ ăn mòn trong đường ống dẫn dầu và khí đốt.Phương pháp này áp dụng cho cả kiểm tra ăn mòn bên ngoài và bên trong do thành phần cấu trúc và điện tử phức tạp của nó.Phương pháp phát hiện các khuyết tật bên trong và bên ngoài đường ống bằng cách sử dụng độ dày của thành còn lại do ăn mòn.Ưu điểm của phương pháp này là cho phép kiểm tra sự ăn mòn trên bề mặt bên ngoài và bên trong của đường ống dẫn dầu và khí đốt.Phương pháp kiểm tra này đã trở nên phổ biến trong thời gian gần đây do tính hiệu quả về chi phí, độ tin cậy và tốc độ của nó.Tuy nhiên, nó đi kèm với hạn chế là độ tin cậy không cao nếu tiếp xúc với tiếng ồn.Ngoài ra, theo Dai et al.(2007), phương pháp bị ảnh hưởng bởi kết cấu của đường ống, đặc biệt là độ nhám của tường.
PHẦN KẾT LUẬN
Tóm lại, ăn mòn là một vấn đề mới nổi đòi hỏi sự quan tâm khẩn cấp thông qua việc phát triển các thiết kế và cơ chế phòng ngừa và kiểm soát mới.Tác động của ăn mòn đã được chứng minh là mối đe dọa đối với tính bền vững và hiệu quả của các đường ống trong việc phân phối dầu khí từ các trung tâm sản xuất đến người sử dụng.Dầu khí rất quan trọngnguồn năng lượng ở Hoa Kỳ và thế giới, điều này chứng minh sự cần thiết phải đầu tư vào các chiến lược và phương pháp phân phối hiệu quả.Việc thiếu các phương tiện phân phối dầu khí hiệu quả sẽ không chỉ thách thức sự tham gia vào các hoạt động sản xuất mà còn đe dọa sự sống còn do khả năng xảy ra tai nạn gia tăng.Ăn mòn dẫn đến giảm cơ học độ bền của ống dẫn dầu và khí đốt, dẫn đến rò rỉ và các vấn đề khác.Rò rỉ rất nguy hiểm vì chúng khiến người dân có nguy cơ xảy ra cháy nổ, cũng như gây hại cho môi trường xung quanh.Ngoài ra, sự phổ biến của các vụ tai nạn liên quan đến ăn mòn trong đường ống dẫn dầu và khí đốt làm giảm niềm tin của công chúng vào hệ thống vì nó thách thức các khía cạnh an toàn được thổi phồng của đường ống.Các cơ chế bảo vệ khác nhau được đưa ra để kiểm soát sự ăn mòn trong đường ống dẫn dầu và khí đốt tập trung vào các đặc tính của thép carbon thấp, là vật liệu chính được sử dụng trong sản xuất và xây dựng đường ống.Như đã phân tích trong bài báo, cần đầu tư cơ chế phát hiện và kiểm tra ăn mòn trong đường ống vì nó là nền tảng của phòng ngừa và kiểm soát.Công nghệ đã cung cấp những khả năng vô hạn để đạt được điều tương tự, nhưng cần phải đầu tư nhiều hơn vào việc xác định các phương pháp tốt nhất để phát hiện, ngăn ngừa và kiểm soát sự ăn mòn, điều này sẽ cải thiện các kết quả liên quan.
Thời gian đăng: Jun-03-2019