Нефть ба хийн дулаан хангамжийн тоноглолын идэвхжлийн эсэргүүцэл

Нефть ба хийн дулаан хангамжийн системийн идэвхжлийн механизмийг ойлгох

Дулааныг хадгалах бүрхүүл доорх идэвхжил (CUI) дулаан хангамжийн үйл ажиллагааг хэрхэн муудуулдаг вэ

Дулаан хамгаалах давхаргад коррозийн CUI буюу дулаан хамгаалах давхаргын доорх коррози нь тос, хийн төхөөрөмжид дулаан хангамжийн системүүдийн гэмтэл үүсэх гол шалтгаануудын нэг юм. Энд ус дулаан хамгаалах давхаргын түвшинд орох нь ихэвчлэн энэ асуудлыг үүсгэдэг. 2022 онд Васим болон Джукисийн хийсэн судалгаагаар тав тухайн далайн эрэг орчмын хоолойд гарч буй коррозийн бүх асуудлын бараг дөрөвний нэг нь яг л энэ нууцад явагдаж буй гэмтлийн улмаас үүсдэг байна. Далайн агаарт байгаа давсны жижиг хэсгүүд дулаан хамгаалах давхаргын доор маш хатуу нөхцөл бүрдүүлдэг. Тэгээд юу болох вэ? Дулаан шилжүүлэх үйл явц маш их буурна. Минералын дулаан хамгаалах кабелууд дулаан шилжүүлэх чадвараасаа ойролцоогоор 22% алддаг. Мөн мөнгөний талаар ярихад, гэмтсэн хоолойн фут бүрт жил бүр засварын зардал ойролцоогоор 180 ам.доллароор нэмэгддэг. Ихэнх хүмүүс эд ангиуд ихэвчлэн төхөөрөмжийн дотор байдаг тул асуудал гарахад хэтэрчихсэн үед ойлгодог. Иймээс цаашид их зардал шаардлагатай засвар, эсвэл бизнесийн үргэлжлэх чадварын хооронд ямар ч ялгаагүй болгохын тулд шинжилгээ хийх шийдэл нь шатахуун боловсруулах үйлдвэр, эсвэл элсэн дээрх платформуудад маш ихээр чухал болж өгдөг.

Ихэвчлэн тохиолддог коррозийн төрлүүд: Цэврүүт корроз, хүчлэгийн цоорхойжилт, гальваник нөлөө

Дулаан дамжуулах системийн найдвартай байдлыг эрсдэлд оруулдаг гурван үндсэн коррозийн механизм:

1. Хоолой хураамж : Зэвэрдэг ган хальсанд 0.5–3 мм гүнзгийрэлттэй орон нутгийн довтолгоо
2. Хүчлэгийн коррозийн цоорхойжилт (SCC) : Хүчиллэг хийний үед дулааны утасны 19%-ийн гэмтлийг эзэлдэг (NACE 2023)
3. Галванай хураамж : Зэсэн утасны хоорондох хүчдэл (0.34 В) ба нүүрстөрөгчтэй гангийн туузны хоорондох хүчдэлийн зөрүү (-0.85 В)-ээс үүсдэг

2023 оны шинжилгээгээр 60–120°C хооронд температур циклдаж буй үед цэврүүт корроз болон SCC-ийн хавсарсан механизмын улмаас тусдаа тохиолдлуудтай харьцуулахад 63% илүү ихээр зогсонги байдал үүсдэг байна.

Туршлагын жишээ: Эзэн тэнгисийн платформын дулаан дамжуулах шугамд CUI-ийн гэмтэл

Эзэн тэнгисийн платформ дулаан дамжуулах системээ 18 сарын дотор CUI-ийн хяналтгүйгээр бүрэн алдагдсан:

Хааж дууссанаар хийсэн шинжилгээ нь Inconel халаагч элемент болон зэвэрдэггүй гангийн хавхлага хооронд гальваник холболт үүссэн бөгөөд 15 ¼A/cm²-с дээш гүйдлийн нягт үүсч, илүү хурдан хоёрдож, жилд 1.8 мм-р хурдассан нь анхны материал алдалтаас зургаан дахин хурдан байсан.

Дулаан дамжуулах системд коррозид тэсвэртэй материалыг сонгох

Хатуу орчинд коррозид тэсвэртэй хайлшийг (CRAs) сонгох шалгуур

Коррозийн эсрэг тэсвэртэй хайлш (CRAs) сонгохдоо тэдгээр нь ямар химийн бодисд өртөх, ажиллах температур, механик ачаалал болон урт хугацааны зардал зэрэг хэд хэдэн чухал хүчин зүйлсийг анхаарч үзэх шаардлагатай. Хромын агууламж 18%-25%, молибден 2%-6% байх нь харь гаран коррозийг түүнд хүртэл хлоридтой орчинд сайн тэсвэрлэх чадварыг нэмэгдүүлдэг. Жишээ нь сульфатын хүчилд 60°C-с дээш температурт 316 цэвэр төмөр задрана. Эсрэгээр никельд суурилсан CRA-ууд илүү хатуу нөхцөлд тэсвэртэй бөгөөд ойролцоогоор 200°C хүртэлх температурт тогтвортой байдаг. Илүү ихэвчлэн инженерчлэгчид гидрокарбон боловсруулах үйлдвэрт устөрөгчийн сульфидийн түвшин эсвэл шууд далайн усанд хүрэх зэрэг нөхцөлүүдийг тооцож ISO 21457 зааврыг ашигладаг.

Inconel шиг никелд суурилсан хайлшлуудын шатахуун ба өндөр температурт ашиглах давуу тал

Inconel 625 болон бусад никелд суурилсан хайлшлууд нь ойролцоогоор 980 градус Цельсийн температур хүртэлх исэлдэлтийн эсрэг тэсвэрт чанар сайтайгаар ялгардаг. Мөн хлоридын хордлогын улмаас үүсэх трещинийг ихэнх бусад материалынхаас илүү сайн эсэргүүцдэг. 2022 онд тав тэнгисийн нефтьний цамхаг дээр хийсэн туршилтын үр дүнгээр Inconel-оор будсан кабелууд нержавейка шигмүүстэй харьцуулахад таван жилийн турш 70% -иар цахилгааны саатал багассан байна. Эдгээр материалууд ийм хугацаанд үлээж чаддаг шалтгаан нь дулааны горимд өртөх үед никел хамгаалах исэлтэй давхаргыг үүсгэдэг тул трещин анх үүсэхээс сэргийлдэг. Өндөр температуртай уурны системтэй ажилладаг компаниуд никел хайлшлууд руу шилжихдээ зөвхөн засвар үйлчилгээний зардлаар жилд фут бүрт 18 ам.доллар хэмнэх боломжтой.

Амьдралын мөчлөгийн зардал шинжилгээ: Анхны хөрөнгө оруулалт, урт хугацааны тэсвэрт чанарыг тэнцвэржүүлэх

Хотийн цэвэр усны системд харьцангуй өндөр анхны зардал гардаг боловч (нүүрстөрөгчтэй гангаас 3-5 дахин их) 15 жилийн турш нийт эзэмшилтийн зардлыг 40–60% бууруулдаг. NACE International (2023) компани 12 ширхэг LNG үйлдвэрийг шинжилж үзэхэд дараахь зүйлийг тогтоов:

Никел хайлш ашигладаг тоноглолууд нь төлөвлөгөөгүй зогсолт болон засварын ажил хийх шаардлагагүй болсноор жилдээ миль бүртээ 740 мянган доллар хэмнэсэн.

Тоноглолын амьдралыг уртасгах хамгаалах давхаргууд ба гадаргуугийн эмчилгээ

Чийг, химийн бодисоос хамгаалах эпоксид ба полиуретан давхаргууд

Чийг, хүчиллэг конденсат эсвэл химийн бодисын цацрагдсан бүсэд өртөмтгий нефть, хийний дулаан дамжуулах системүүдэд эпоксид ба полиуретан давхаргууд нь чухал саад болдог. Тэдгээр нь дамжуулалт хийдэггүй давхарга байдлаар КИХ-ийн эрсдлийг хүртэл 68%-иар бууруулдаг. Полиуретан нь нугалаас шиг уян хатан бүсэд илүү сайн ажилладаг бол эпоксид нь удаан хугацааны гидрокарбон ба давстай өртөхөд тэсвэртэй байдаг.

Коррозийг эхлэхээс сэргийлэх металлын давхаргууд ба инкапсуляци хийх аргууд

Алтайн усны агентуудаас гадаргууг тусгаарлахын тулд алумин-цахиур хайлшиг дуслуураар хучих зэрэг дэвшилтэт инкапсуляцийн аргачлалыг ашигладаг. Гальванижирч, алтайн цайруулах нь далайн эрэг орчмын нөхцөлд нүүрстөрөгчийн болорын үйлчилгээний насыг 12–15 жилээр сунгадаг. Цахилгаан боловсруулах үйлдвэрийн уурны шугамд хлоридон SCC-г 400°C-с дээш температурт никель хайлшийн давхар ханаар хамгаална.

Бүрхүүлтэй ба бүрхүүлгүй минералын хоолойт (MI) кабелуудын үзүүлэлтийн давуу тал

Нийлмэл давхар ханатай MI кабелуудыг давсны усанд дүрэх туршилтын үеийн үргэлжлэх хугацаа бүрхүүлгүй хувилбараас дөрвөн дахин илүү (NACE 2022). Гаднах полимер хана нь магни-оксидын дулаан тусгаарлагчид чийг нэвтрэхээс хамгаалах бөгөөд дулааны гарцыг тогтвортой хэвээр хадгална. Ийм кабел ашигласнаар техник хангамжийн зогсолтууд 23%-иар буурч, жилдэх коррозитой холбоотой засварын тоо миль бүрт 4.2-с 0.9 болтлоо буурсан байна.

Коррозийг бууруулах зориулалттай загварчлал ба үйл ажиллагааны стратеги

Чийгийг барих, CUI-ийн эрсдэлийг бууруулахын тулд инженерийн загварчлал

Ихэнхдээ хүмүүс анзаарахаас хамаагүй их өмнөх нь даршилтын асуудал эхэлдэг тул төлөвлөлтийн шатанд ухаалгаар шийдвэр гаргах нь чийгийг гэмтэл учруулахаас сэргийлэхэд маш их ач холбогдолтой. Жишээ нь, дулааварын бүрхүүлийг зөв налуулах, цэвэрхэн нугалуур болгохын тулд зэвсэглэлтийг завсаргүй болгох, уур нэвтрэхийг зөвшөөрдөг уурны хаалтууд суурилуулах зэрэг арга замууд нь усыг хадгалагдах ёсгүй газруудад байрлахаас сэргийлж, чийгийг хориглоход тусалдаг. Компонентүүдийн хоорондох жижиг хагархайнуудыг арилгаж, ус байстлаараа гадагш шүүрч гарахуйц байдлаар тохируулах нь ирээдүйд хэн ч хариуцахыг хүсэхгүй байдаг орон нутгийн даршилтын цэгүүдийг урьдчилан сэргийлэхэд ихээхэн хувь нэмрээ оруулдаг. Цэвэр усны орчимд суурилуулалт хийх үед муруй бүтэц нь давсны хуримтлалын асуудлыг багасгадаг. Мөн модуль барилгын аргачлалыг мартахгүй байх хэрэгтэй, ингэснээр даршилт нуугдаж, цаг соёоноор асуудал үүсгэдэг хэцүү хандалттай газруудад засвар үйлчилгээний бригадад хялбархан хандах боломжийг олгодог.

Урьдчилан таамаглаж засвар үйлчилгээ хийх, бодит цагт коррозийг хянах технологи

Инээн утасгүй коррозийн датчикууд болон дууны долгион хэмжигч, IoT-ийн дулааны мэдрэгчид нь асуудал том болохоос өмнө лав шалтгааныг илрүүлэхэд тусалдаг. Эдгээр төхөөрөмжүүд температурын хэлбэлзэл, дамжуулалтын өөрчлөлт, чийгшилтийн түвшний хөдөлгөөнийг хянах замаар цоорлын эсвэл ханын зузаан багасах эрт үеийн шинж тэмдгийг олж илрүүлдэг. Бодит цагийн аккустик цацрагийн мэдрэгчийг суурилуулсан үйлдвэрүүд хуучин аргаар гар аргаар шалгахтай харьцуулахад хүлээгүй зогсолтыг ойролцоогоор 40%-иар бууруулсан гэж тайлагнаж байна. Энэ бүх техник хангамжийг ухаалаг урьдчилан таамаглаж буй шинжилгээний програм хангамжтай хослуулбал үр дүн маш сайн гардаг. Тоног төхөөрөмж далайн энгийн хортоо нөхцөлд далаа далай дээр 6-8 жилийн нэмэлт амьдардаг бөгөөд солих өртөг маш их байдаг далай эргийн хатуу нөхцөлд энэ нь маш их ялгаа гаргадаг.

Нэгдсэн арга: Материал, загварчлал болон идэвхтэй менежментийг хослуулах

Урт хугацаанд системийг хамгаалахын тулд цэвдэгтэй төрлийн зэвэрдэггүй гангаар хучих, чийгийг эсэргүүцэх чадвартай деталиудыг загварчлах, мөн таамаглалаас илүү бодит өгөгдөлд үндэслэн засвар үйлчилгээг хэрэгжүүлэх шаардлагатай. Жишээ нь, үйлдвэрийн үйлдвэрүүд Inconel трассер шугамыг гидрофобик аэрогель дулааныг хоолойлууртай хослуулж, сард нэг удаа электромагнит шалгалт хийлгэх замаар олон давхар хамгаалалтын системийг бий болгож байна. Энэ замаар явсан талбайд 10 жилийн дараа засварын зардал ойролцоогоор 70%-иар буурсан байна. Энэ бол сайн бодож үзэхэд маш гайхамшигтай юм. Эхний үед илүү сайн материал, оюунлаг хяналтанд зарцуулсан мөнгө нь цаашдаа гарах аварга цагийн алдагдал, яаралтай засварын тоог багасгаж, олон дахин өгөөжөө буцааж өгдөг.

Зэврэлтийн үйлчлэл нь үйл ажиллагааны аюулгүй байдал, системийн үр ашгийн хувьд

Зэврэлтээс үүдэлтэй дулаан дамжуулах чадвар, системийн урвал шинж чанарын бууралт

Хурц байх үед эдгээр дулаан тусгаарлагч исэлт давхаргууд гадаргуу дээр үүсдэг тул дулаан шилжихийг маш их хямардаг. Гэмтсэн хоолой болон кабелд дулаан дамжуулах чадвар 40-60 хувийн хооронд буурдаг. Дараа нь юу болох вэ? Эврийн дараа үзүүлэлтийг хадгалахын тулд операторууд энергийн оролтыг ерөнхийдөө 25%-иас 35% хүртэл нэмэгдүүлдэг, гэхдээ энэ нь системийн нийт үр ашгийг бууруулдаг. Гэнэт температур өөрчлөгдөх үед системүүд зохих ёсоор удаан хариу үзүүлдэг бөгөөд өвлийн нөхцөлд зориулж зохион байгуулсан тоног төхөөрөмжид хөлдөх аюул нэмэгддэг. Минералын жинтэй кабелууд задрах л хойно цэврэх явц хүчтэй саатдаг. Засварын багламж бүрэн ачаалалтай байхад ингэснээр тохиолдол бүрт дунджаар 8 цагийн зогсолт гарах боломжтой бөгөөд энэ нь хурдан хурдан нийлж, томоохон асуудал болдог.

Элэгдсэн дулаан хангамжийн элементүүдээс үүсэх цахилгааны аюулгүй байдлын эрсдэл

Хуучирсан системүүдэд исэлдэлт болон дамжуулах чадвар алдагдах нь цахилгааны аюул бий болгоно. 2023 оны эзэнгүй тэнгисийн аюулгүй байдлын шалгалтаар халаалтын системийн 22% ийн гэмтлийг давсны орчинд уусч, богино залгаас, газардуулах гэмтэл үүссэн коррозитой холбоотой гэж тодорхойлсон. Чийгшил нь эсэргүүцлийн эвдрэлтийг хурдасгах ба давсны орчинд нихром элементүүд өөрөө зохицуулагч кабелд гурван дахин хурдан эвдэрдэг.

Зардал хэмнэх парадокс: Богино хугацааны ашиг vs Урт хугацааны коррозийн эрсдэл

Компаниуд эхний зардлыг хэт их багасгахад төвлөрч, коррозийн эсрэг материалыг ашиглахад хөрөнгө оруулахаас татгалзах үед эцэст нь илүү их мөнгө төлөх шаардлагатай болдог — нийтдээ ойролцоогоор гурваас тав дахин их. Арктикийн судалгааны төвд арав гаруй жилийн өмнө өгсөн тохиолдолд анзаарна уу. Хамгаалах давхаргагүй ган элементүүдийг ойролцоогоор хагас хоёр жил тутамд солих шаардлагатай болсон. Харин ижилхэн деталуудыг коррозийн эсрэг материал ашиглан үйлдвэрлэсэн тохиолдолд тэдгээрийг арван хоёр гаруй жилийн дараа л анхаарал хандуулах шаардлага гарсан. Мөн эдгээр компанийн санхүүгийн байдал илүү муудаж байна. Понемоны судалгааны институтийн 2023 оны мэдээллээр, тэдгээр байгууламжууд цахилгааны аюултай тоноглолын тогтмол элэгдлийн улмаас шаардагдах байдлын шалгалтуудад жилд дунджаар долоон зуун дөчин мянган доллар нэмэлт зарцуулж байсан.