Kiểm soát ăn mòn trong đường ống dẫn dầu và khí đốt

Ở các quốc gia khác nhau, các nguồn năng lượng khác nhau được sử dụng như nhiên liệu, khí đốt tự nhiên, hóa thạch và dầu.Dầu khí là nguồn năng lượng chủ yếu 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 dầu khí hiệu quả từ các trung tâm sản xuất đến những người sử dụng khác nhau thông qua các trung gian (nếu có).Trong trường hợp này, việc phân phối hiệu quả cả dầu và khí đốt cho người sử dụng sẽ đảm bảo rằng họ được an toàn.Ngoài ra, nó còn đảm bảo rằng các nhà máy năng lượng được an toàn vì mọi rò rỉ 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 đòi hỏi phải vận chuyển từ khu vực này sang khu vực khác, điều này ngụ ý rằng hiệu quả và hiệu quả phải được quan sát trong quá trình này.Ví dụ, dầu thô phải được vận chuyển từ khu vực sản xuất hoặc nguồn đến nhà máy lọc dầu và từ 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 tải chính được sử dụng trong hoạt động vận chuyển dầu khí 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 đang có sự tăng trưởng vượt bậc, xoay quanh nhu cầu nâng cao độ an toàn và hiệu quả tổng thể của 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 DẦU KHÍ

Như đã đề cập trước đó, các loại đường ống dẫn dầu và khí đốt phụ thuộc vào khu vực vận chuyển và chất được vận chuyển.Dây chuyền tập kết vận chuyển sản phẩm trên khoảng cách ngắn.Chúng chủ yếu được sử dụng để vận chuyển dầu thô và khí tự nhiên từ khu vực sản xuất đến nhà máy lọc dầu.Các đường tập hợp tương đối ngắn vì chúng liên quan đến

vận chuyển dầu thô và khí tự nhiên từ trung tâm sản xuất đến nhà máy lọc dầu (Kennedy, 1993).Các đường trung chuyển có liên quan đến việc vận chuyển dầu và khí từ nhà máy lọc dầu đến các cơ sở lưu trữ hoặc kết nối dầu và khí đã lọc với các đường ống dẫn đường dài (Kennedy, 1993).Do đó, những tuyến này có khoảng cách tương đối ngắn so với những tuyến phân phối dầu và khí đốt tự nhiên tới người dùng/thị trường.Đường dây truyền tải là một trong những hệ thống đường ống phức tạp nhất.Chúng bao gồm một mạng lưới các đường phân phối khí đốt tự nhiên và dầu qua các ranh giới.Các đường dây truyền tải chịu trách nhiệm phân phối dầu và khí đốt cho người sử dụng cuối cùng, đó là lý do tại sao chúng có 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 qua các ranh giới trong và ngoài nước.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, những đường ống này được sở hữu và quản lý bởi các công ty phân phối bán lẻ dầu và khí đốt 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 hình thức

năng lượng (Miesner & Leffler, 2006).Các đường ống phân phối phức tạp nhất vì chúng tập trung vào việc 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 đường ống khi xét đến vai trò quan trọng của khí đốt và dầu trong hoạt động của nền kinh tế.Dầu khí là nguồn năng lượng quan trọng cho các ngành công nghiệp, điều đó ngụ ý rằng chúng hỗ trợ sự vận hành 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 và khí đốt từ trung tâm sản xuất đến nhà máy lọc dầu và người tiêu dùng cuối cùng (Miesner & Leffler, 2006).Tầm quan trọng của đường ống là yếu tố sử dụng nó trong việc phân phối đường ống dẫn dầu và khí đốt.Đầu tiên, 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 lòng đường, ngang qua các tòa nhà, cánh đồng nhưng không ảnh hưởng tới chất lượng cuộc sống của người dân.Ngoài ra, phạm vi phủ sóng rộng rãi của họ giúp mở rộng khả năng tiếp cận năng lượng cho tất cả các cộng đồng bất kể vị trí của họ.Vì vậy, chúng rất quan trọng trong việc tạo ra năng lượng, một khía cạnh quan trọng cho sự sống còn của loài người.Nếu không có năng lượng, các quốc gia sẽ khó có thể duy trì cuộc sống cho người dân do thiếu hàng hóa và dịch vụ thiết yếu.Tầm quan trọng khác của đường ống dẫn dầu và khí đốt là chúng tăng cường việc sử dụng triệt để các nguồn tài nguyên thiên nhiên trong nước.Đường ống cho phép vận chuyển dầu thô và khí tự nhiên từ nguồn đến các nhà máy lọc dầu.Do đó, quốc gia này có thể tận dụng sự sẵn có của khí đốt và dầu tự nhiên ngay cả ở khu vực nông thôn vì giao thông thuận tiện.Các hoạt động thăm dò dầu khí ở khu vực nông thôn sẽ không thể thực hiện được nếu không có đường ống dẫn dầu.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 khí.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 khí 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, gas 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 nước khác là dấu hiệu cho thấy tầm quan trọng của chúng trong việc hỗ trợ cuộc sống và các hoạt động kinh tế.Dầu khí, như Miesner & Leffler (2006) đã đề cập, là những yếu tố thiết yếu nhất tạo nên năng suất công nghiệp của các quốc gia, hàm ý rằng đây 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 càng chứng minh sự tồn tại và tầm quan trọng của mạng lưới đường ống.Tầm quan trọng của 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 đốt tự nhiên khác.Ví dụ, không thể vận chuyển khối lượng lớn dầu và khí đốt bằng xe tải và đường sắt do chi phí liên quan.Ngoài ra, các đường ống không ảnh hưởng đến các dạng cơ sở hạ tầng khác như đường sá, điều này ngụ ý rằng chúng là hình thức vận chuyển độc lập và hiệu quả về mặt chi phí.

Vật liệu sử dụng trong đường ống dẫn dầu khí

Đường ống có thể được coi là một phần cuộc sống của chúng ta vì chúng nằm bên dưới các tòa nhà và đường phố của chúng ta.Vì vậy, sự an toàn của đường ống là điều tối quan trọng trong thiết kế và kỹ thuật của chúng.Thép là vật liệu chính được sử dụng trong xây dựng đường ống dẫn dầu và khí đốt.Lý do chính cho việc sử dụng thép là đặc tính dẻo dai, dẻo dai và khả năng hàn của nó (Kiefner & Trench, 2001).Độ dẻo dai giúp chống lại các vết nứt có thể dẫn đến rò rỉ.Vì vậy, thép giúp đường ống chịu được áp lực của tải trọng, nhiệt độ và sự thay đổi của thời tiết vì nó có khả năng chống nứt.Tuy nhiên, thép không gỉ không phải là vật liệu hiệu quả trong việc xây dựng đường ống, mặc dù nó có hiệu quả nhất xét về các đặc tính nêu trên.Thép carbon thấp, theo Kiefner & Trench (2001), là một dạng thép hiệu quả về mặt 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 các vết nứt và gãy.Vì vậy, thép có hàm lượng carbon thấp là vật liệu hiệu quả nhất để sử dụng trong xây dựng đường ống vì nó ngăn ngừa hiện tượng gãy xương, có thể dẫn đến tràn dầu khí.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 có nghĩa là nó hiệu quả nhất khi sử dụng trong việc xây dựng các vật liệu chịu được các điều kiện thời tiết khác nhau.Độ bền kéo của thép cacbon thấp không đổi theo thời gian, điều này ngụ ý rằng đây là loại thép tốt nhất để sử dụng trong phát triển cơ sở hạ tầng lâu dài (Kiefner & Trench, 2001).Việc xây dựng đường ống là một khoản đầu tư tốn kém, điều này đòi hỏi phải tiếp cận nó từ góc độ dài hạn.Do đó, thép carbon thấp là loại thép 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 làm ảnh hưởng đến chất lượng dầu khí khi vận chuyển.Do đó, thép cacbon thấp phải được bao phủ bởi lớp phủ ngăn chặn quá trình oxy hóa vì trong hầu hết các trường hợp, đường ống được chôn dưới đất, điều này cũng hỗ trợ quá trình oxy hóa.Vì vậy, vật liệu sử dụng trong xây dựng đường ống dẫn dầu khí phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền (khả năng chịu áp lực khi tải và dỡ tải), độ dẻo (khả năng chịu biến dạng theo thời gian hoặc độ bền kéo), khả năng chống thay đổi. , vết nứt và gãy xương.

Những cách để tránh ăn mòn

Ăn mòn được xác định là thách thức chính ảnh hưởng đến hiệu quả của đường ống dẫn dầu và khí đốt.Những nhược điểm của ăn mòn chỉ ra sự cần thiết phải tìm ra cách khắc phục mối đe dọa, đặc biệt là ngăn ngừa xảy ra tai nạn do rò rỉ và gãy xương.Thép có hàm lượng carbon thấp có liên quan đến tính dễ bị oxy hóa khi có chất điện giải, nước và carbon dioxide.Ăn mòn bên ngoài cũng là yếu tố tiếp xúc với đất, yếu tố này cũng hỗ trợ quá trình oxy hóa.Vì vậy, một trong những phương pháp cơ bản để kiểm soát sự ăn mòn bên ngoài là thông qua lớp phủ và bảo vệ ca-tốt (Baker, 2008).Bảo vệ catốt là việc sử dụng dòng điện vào đường ống để phá vỡ sự 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 ở bề mặt tiếp xúc không phản ứng.Ống hoạt động giống như cực âm, nghĩa là không có sự chuyển động của các electron.Ngoài ra, bảo vệ catốt dẫn đến sự phát triển của cặn bảo vệ thép vì chúng có bản chất kiềm.Baker (2008) đề xuất hai phương pháp bảo vệ catốt chính.Phương pháp bảo vệ cực dương hy sinh liên quan đến việc kết nối đường ống với kim loại bên ngoài có hoạt tính tương đối cao hơn thép.Sau đó, kim loại được đặt cách xa đường ống nhưng ở trong chất điện phân (đất).Kết quả là dòng điện sẽ chạy tới kim loại vì nó phản ứng mạnh hơn thép.Do đó, kim loại hy sinh bị ăn mòn, nhờ đó bảo vệ đường ống dẫn dầu và khí đốt khỏi bị ăn mòn.Phương pháp anode dòng điện cưỡng bức liên quan đến việc đưa dòng điện một chiều giữa đường ống và anode.Mục đích là để thu hút dòng điện ra khỏi đường ống, giúp ngăn ngừa sự ăn mòn.Do đó, bảo vệ catốt liên quan đến việc làm gián đoạn chuyển động của dòng điện từ cực dương đến đường ống thông qua chất điện phân.Việc sử dụng và ứng dụng nó phụ thuộc vào bản chất của hệ thống đường ống và đặc điểm địa chất của khu vực đang được xem xét (Baker, 2008).Tuy nhiên, phương pháp này tự nó không thể có hiệu quả vì sẽ rất tốn kém để điều chỉnh dòng điện cần thiết cho toàn bộ đoạn đường ống.

Cách tốt nhất để kiểm tra sự ăn mòn

Ăn mòn được xác định là thách thức chính ảnh hưởng đến mối lo ngại về an toàn của công nghệ đường ống ở 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 đường ống không gây tai nạn, 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 có hành động bảo vệ.Kiểm tra là phương pháp giám sát được sử dụng rộng rãi nhất vì nó giúp xác định các khiếm khuyết trong hệ thống.Có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để kiểm tra đường ống dẫn dầu và khí đốt và việc lựa chọn chúng phụ thuộc vào tính chất và vị trí của đường ống cũng như động cơ 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 hầu hết được áp dụng trong việc 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, ảnh hưởng đến việc đưa ra hành động khắc phục.Có thể cho rằng, việc kiểm tra bên ngoài về độ ăn mòn tương đối dễ dàng vì nó phụ thuộc vào việc quan sát bề mặt bên ngoài, cũng như việc 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 hỗ trợ của chất lỏng đang chảy.Công nghệ PIG kể từ đó đã được cách mạng hóa để bao gồm các khía cạnh thông minh giúp xác định dễ dàng các khu vực bị lỗi trong đường ống.Thông tin tình báo liên quan đến khả năng của các thiết bị trong việc ghi lại dữ liệu về bản chất của đường ống 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.Dạng 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 hình ảnh thu nhỏ của việc ứng dụng công nghệ ngày càng tăng, đặc biệt là trong các cơ chế nhạy cảm với các khuyết tật trong đường ống.Phương pháp này đặc biệt có thể áp dụng để đánh giá đường ống dẫn khí vì các thiết bị này không ảnh hưởng đến 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 cùng các lỗi khác.Mệt mỏi do ăn mòn đề cập đến sự suy giảm ngày càng tăng về khả năng cơ học của thép sau khi ăn mòn.Trên thực tế, một số bên liên quan sử dụng hiện tượng mỏi do ăn mòn để kiểm tra mức độ ăn mòn.Lý do cơ bản là ăn mòn là một dạng tấn công cơ học, có thể xảy ra khi có chất xúc tác như hydro sunfua.Vì vậy, việc xác định mức độ tấn công cơ học lên thép, tạo nên hiện tượng 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 độ mỏi do 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 bên ngoài và bên trong về sự ăn mòn 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 dư 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 hiệu quả về chi phí, độ tin cậy và tốc độ.Tuy nhiên, nó đi kèm với hạn chế là độ tin cậy không được đảm bảo nếu tiếp xúc với tiếng ồn.Ngoài ra, theo Đại và cộng sự.(2007), phương pháp này 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 sự ăn mòn đã được chứng minh là mối đe dọa đối với tính bền vững và hiệu quả của đường ống trong việc phân phối dầu khí từ trung tâm sản xuất đến người sử dụng.Dầu khí rất quan trọng

nguồn 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 ngày càng tăng.Ăn mòn dẫn đến giảm độ bền cơ học của đường 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 cháy nổ cũng như hủy hoại môi trường xung quanh.Ngoài ra, tỷ lệ tai nạn liên quan đến ăn mòn 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 cường điệu hóa 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 có hàm lượng carbon thấp, là vật liệu chính được sử dụng trong sản xuất và xây dựng đường ống.Như đã đề cập trong bài báo, cần đầu tư vào cơ chế phát hiện và kiểm tra ăn mòn trong đường ống vì đây là nền tảng của việc phòng ngừa và kiểm soát.Công nghệ đã mang lại khả năng vô hạn để đạt được điều tương tự, nhưng cần đầu tư nhiều hơn vào việc xác định các phương pháp tiếp cận tốt nhất để phát hiện, ngăn ngừa và kiểm soát ăn mòn, từ đó sẽ cải thiện các kết quả liên quan.