يُعد التآكل مشكلة كبيرة تُواجه في صناعة النفط والغاز في خطوط الأنابيب وكذلك في المعدات. يؤدي تفاعل المواد الكيميائية والغازات والبيئة إلى تآكل المعادن، مما يتطلب عمليات إصلاح مكلفة، ويشكل خطرًا على البشرية ويلوث البيئة. تشمل دورات التدريب على النفط والغاز من أكاديمية بريتيش للتدريب والتطوير المعرفة الصناعية حول التآكل، وطرق التحكم فيه، والتقنيات الحديثة للتصدي له.
تستكشف هذه المقالة مفهوم التآكل في صناعة النفط والغاز، وأنواعه المختلفة، وإجراءات التحكم في التآكل.
ما هو التآكل في صناعة النفط والغاز؟
"في صناعة النفط والغاز، يُعرف التآكل بأنه العملية التي يتم من خلالها تآكل الأسطح المعدنية نتيجة هجوم كيميائي من البيئة المحيطة."
تشمل العوامل المرتبطة التي تسبب التآكل درجات الحرارة العالية، والضغط، ووجود محاليل مثل الماء، وغازات مثل ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، وكبريتيد الهيدروجين (H₂S)، والأكسجين. يؤدي التآكل إلى تدهور البنية المعدنية وقد يؤدي إلى تشقق السطح المعدني أو حتى فشله الكامل إذا لم يتم التحكم فيه.
يُعد التحكم في التآكل في صناعة النفط والغاز أمرًا ضروريًا للحفاظ على الاستثمار الرأسمالي، وحماية الأفراد والمعدات، وتجنب الضرر البيئي. توجد طرق وتقنيات يتم توظيفها للتحكم في التآكل، ومنعه، وتقليله.
أنواع التآكل الستة في صناعة النفط والغاز
هناك عدة أنواع من التآكل شائعة في صناعة النفط والغاز. المعرفة بهذه الأنواع تمكّن المهندسين والمديرين من تطبيق الأساليب المناسبة للتحكم في التآكل.
التآكل المتساوي:
يُعد هذا النوع من التآكل شائعًا جدًا في صناعة النفط، حيث يتعرض المعدن للتلف أو التآكل بشكل متساوٍ على سطحه. يسهم هذا النوع في ترقق المادة، لكنه تأثير يمكن السيطرة عليه من خلال المتابعة المستمرة والتدخل.
التآكل التنقيري:
يؤدي هذا النوع من التآكل إلى تكوّن حفر صغيرة وموضعية على سطح المعدن، حيث تتطور بسرعة وتسبب أضرارًا كبيرة. يكون التآكل التنقيري شديدًا بشكل خاص في المعدات المضغوطة وخطوط الأنابيب بسبب إمكانية حدوث الفشل فجأة.
التآكل الغلفاني:
يحدث عندما يتم توصيل معدنين مختلفين في بيئة تحتوي على إلكتروليت، بحيث يتآكل أحدهما بمعدل أسرع من الآخر. هذا النوع من التآكل شائع في التركيبات التي تحتوي على معادن مختلطة.
التآكل في المناطق المغلقة:
يحدث هذا النوع من التآكل في المناطق المغلقة أو المساحات الضيقة، مثل الأجزاء المعدنية أو تحت الرواسب التي تتشكل على سطح المعدن. تحتوي هذه المناطق على مواد تسرع من تدهور المعادن.
تآكل الشقوق الناتج عن الإجهاد (SCC):
يحدث SCC نتيجة وجود كل من الإجهاد الشدّي والبيئات التآكلية، مما يؤدي إلى تكوّن تشققات قد تغير الخصائص الميكانيكية للمادة.
تشقق المعدن الناتج عن الهيدروجين (HIC):
نوع من التآكل يرتبط بوجود كبريتيد الهيدروجين. يتسلل الهيدروجين إلى داخل المعدن ويجعله غير مستوٍ، وقد يتشقق بسبب وجوده.
التحكم في التآكل في صناعة النفط والغاز
تشمل أنظمة وتقنيات التحكم في التآكل في صناعة النفط والغاز عدة أساليب وممارسات. وفيما يلي بعض الأساليب الرئيسية:
اختيار المواد:
يمكن تقليل فرص التآكل باستخدام مواد مختارة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو مواد ذات مستويات مقاومة عالية للتآكل. يمكن أيضًا حماية المعدن باستخدام الطلاء أو البطانة لتوفير قوة إضافية للأسطح المعرضة لظروف قاسية.
الحماية الكاثودية:
في هذه التقنية، يتم تمرير كمية صغيرة من التيار الكهربائي على سطح المعدن لمنع اتصاله بالعوامل المسببة للتآكل. يتم استخدامها بشكل رئيسي في خطوط الأنابيب وخزانات التخزين.
مثبطات التآكل:
هي مواد كيميائية تُضاف إلى النفط أو الغاز أو الماء بهدف تقليل التآكل أو منعه تمامًا. تعتبر المثبطات أكثر فائدة في تآكل النفط والغاز حيث تقلل من المركبات الضارة مثل الكبريت وغيره.
الصيانة والمراقبة المنتظمة:
يساعد الفحص المنتظم واستخدام أدوات مراقبة التآكل الشركات على اكتشاف علامات التآكل والتدخل لمنعه. طرق مثل الفحص بالموجات فوق الصوتية والفحص الشعاعي لا تزال شائعة اليوم.
التحكم البيئي:
تشمل أساليب منع أو تقليل وصول الرطوبة، والتحكم في درجة الحرارة، واستبعاد العناصر المسببة للتآكل مثل الأكسجين، مما يقلل من إمكانية التآكل في النظام.
الخاتمة
لا يزال التآكل يمثل تحديًا في صناعة النفط والغاز اليوم، حيث يشكل تهديدًا كبيرًا لهذه الصناعة ويؤثر على سلامة العمليات وتكلفتها وكفاءتها التشغيلية. لذلك، يمكن استخدام أنواع التآكل وإجراءات مثل اختيار المواد، والحماية الكاثودية، واستخدام مثبطات التآكل، والمراقبة بفعالية لتقليل تدهور الهياكل والأصول الأخرى للشركة نتيجة للتآكل. إن منع تآكل النفط والغاز ضروري لتحقيق نجاح طويل الأمد بأقل تأثير على البيئة.
الأسئلة الشائعة (FAQs)
1. ما هي أسباب التآكل في صناعة النفط والغاز؟
تشمل المصادر الرئيسية للتآكل في صناعة النفط والغاز الماء، وثاني أكسيد الكربون، وكبريتيد الهيدروجين، والأكسجين، والأحماض. تتفاعل هذه العوامل مع المعدن لتقليل عمره الافتراضي.
2. ما هو النوع الأكثر شيوعًا للتآكل في صناعة النفط؟
التآكل المتساوي هو النوع الأكثر شيوعًا في صناعة النفط، حيث يتآكل السطح المعدني بشكل متساوٍ. ومع أنه يمكن التنبؤ به، إلا أنه يتطلب مراقبة وإشرافًا مستمرين.
3. هل يعتبر زيت الغاز مادة تآكلية؟
نعم، يعتبر زيت الغاز مادة تآكلية، إذ يحتوي على ملوثات مثل مركبات الكبريت التي تنتج كبريتيد الهيدروجين (H₂S)، وهو مركب تآكلي للغاية، خاصة عند درجات الحرارة العالية.
4. ما مدى تآكل الزيت؟
يعتمد تأثير الزيت على طبيعته، وخاصة على محتواه من الماء والأملاح والكبريت والأحماض. يعتبر النفط الخام الحلو أقل تآكلًا نسبيًا من النفط الخام الحامض لأنه يحتوي على كمية أعلى من الكبريت.