دليلك للتعرف على التآكل في النفط والغاز

نُشِر في Dec 13, 2022 at 10:12 PM

لتأمين تدفق مستمر للنفط والغاز للمستهلكين يتوجب على مشغلي الحقول ومهندسي الخطوط الوعي الكافي في التحكم في التآكل في النفط والغاز لأنّ الخطوط وتجهيزاتها ستكون بالتأكيد عرضة للتدهور نتيجةً للتآكل، تقدم هذه المقالة لمحة عامة حول كل ما تحتاجه من معلومات عن التآكل في الغاز والنفط وكيفية الحد منها وتخفيف أضرارها.

ما هو مفهوم التآكل في النفط والغاز (Corrosion Control in Oil and Gas)؟

بالتعريف التآكل هو ظاهرة طبيعية ينتج عنها تغيير مدمر لمعادن أنابيب نقل البترول ومعدات حقول النفط ووحدات معالجة الغاز ومصافي التكرير، من الصمامات والخزانات وغيرها من المعدات الخاصة في العملية الإنتاجية، نتيجةً لتفاعل كهروكيميائي أو كيميائي بين المعدن والبيئة الرئيسية المحيطة به، مما ينتج تغيير ﻓﻲ خصائص المعادن وإضعافها.

التآكل من الموضوعات المهمة التي يجب مناقشتها، لأنه أمر محتم نتيجة الرغبة الفطرية للمواد لخفض طاقة جيبس، حيث تسعى جميع المواد بشكل عام إلى تحقيق أخفض حالة طاقية للوصول إلى حالة أكسيد منخفض الطاقة، بالرغم من أنّ ذلك هو الحالة الطبيعية لجميع المواد إلا أنّه لا بدّ من التفكير في كيفية تحقيق توازن ما بين المواد والبيئة المحيطة بهم لـ التحكم في التآكل في النفط والغاز.

إذ يسعى علم التآكل الحديث إلى تحقيق ذلك التوازن فهو يمتلك جذور في كل من أساسيات الكيمياء الكهربائية وعلوم المعادن، حيث تساعد الكيمياء الكهربائية في زيادة فهم طبيعة المواد من خلال التآكل، في حين يقدم علم المعادن كافة المعلومات عن المواد وسبائكها وسلوكها، وبالتالي يقدم طريقة للحد من تدهورها للمحافظة على السلامة العامة للمنشآت بشكل عام وتقليل التكلفة العالية للصيانات الكبيرة فيها.

كما أنه يتحكم في آلية التآكل وسرعة نموها البيئة التي يحدث فيها التآكل، سواء إن كانت ترابية أو مائية أو هوائية أو غيرها، إذ أنّ بعض البيئات يمكن أن تكون عامل مساعد في الحد من التآكل لكن بالمقابل بعضها الآخر يمكن أن يكون مسرعًا له، كذلك يتعلق الأمر بالمخلفات والمنتجات الصناعية إمّا أن تحفز أو تثبط التآكل.


 

ما هي أهم الأنواع الشائعة للتآكل في النفط والغاز؟ 

تشتمل صناعة النفط الخام والغاز الطبيعي على أهم الأنواع التالية للتآكل:

• التآكل الغلفاني: إن ما يطلق عليه مسمى تآكل جلفاني هو تآكل يحدث عند جمع معدنين مختلفين كهربائيًا أو عند تعرض المعادن للكهارل أو عند توصيل المعادن كهربائيًا.
  
  
• التآكل المنتظم: يظهر هذا الشكل من التآكل على الأنابيب والمعدات بشكل موحد عندما تتعرض للظروف البيئية المحيطة بها، حيث يظهر الصدأ على كامل القطع والأنابيب بشكل منتظم وموحد.
  
  
• تأليب التآكل: بالنسبة لهذه الحالة يظهر التآكل على شكل حفر وبقع على المعدن، والتي تشير إلى تعرض تلك المنطقة إلى تكسر فيها أو في الطبقة الواقية، وهو شكل من أشكال التآكل الموضعي.
  
  
• تآكل إجهاد التكسير: هو توسع بنية الشقوق ضمن بيئة قابلة للتآكل، الأمر الذي قد يؤدي إلى حدوث فشل مفاجئ وغير متوقع للسبائك المعدنية المُعرضة للإجهاد خصيصًا تلك الموجودة في درجات الحرارة المرتفعة.
  
  
• التآكل المائي: عبارة عن تفاعل كهروكيميائي للمواد نتيجةً لتواجدها ضمن بيئات ذات طبيعة رطبة، مثل الخطوط النقل البحرية في المياه عبر المحيطات، الأمر الذي ينتج عنه تدهور في طبيعة المعدن ومواصفاته الحيوية.

كيف يمكن التحكم في التآكل في النفط والغاز؟

لا بدّ من العمل على الحد والتحكم في مشكلات التآكل في صناعة النفط والغاز لزيادة العمر التشغيلي للمعدات ورفع الكفاءة الإنتاجية، في بعض الحالات يكون التآكل أمر حتمي لا يمكن إيقافه إلا أنّه يمكن تطبيق مجموعة من الطرق والتقنيات للحد منه ومنع انتشاره، منها:

• الصدأ والأكسدة:

بالرغم من أن الصدأ غالبًا ما يكون هو المدمر لكنه في بعض الحالات هو الحل لـ التحكم في التآكل في أنابيب الغاز والنفط. 

لا سيما أنََّ الصدأ من الناحية التقنية هو عبارة عن أكسيد الحديد، عندما يترك سطح الأنابيب الحديدية أو الفولاذية معرضًا للهواء الطلق فإنّه سوف يصدأ بسرعة، لكن مع زيادة سماكة طبقة الصدأ يقل معدل الأكسدة، لتتحول تلك الطبقة في النهاية إلى طبقة واقية، تفيد هذه التقنية في المناخات الجافة.

يمكن استخدام هذه التقنيات أيضًا على المعدات والأنابيب النحاسية والألمنيوم وغيرها من المعادن غير الحديدية.

 

• التغطية والطلاء:
   

تعتبر تغطية الأجزاء المختلفة بطبقة من  الطلاء مفيدة بشكل كبير في تحسين معدل التآكل، لذا لا بدّ من المحافظة على الخزانات والأنابيب والمعدات المختلفة مطلية وغالبًا ما يتم ذلك أثناء الصيانة الدورية للمنشآت، يفيد الطلاء الداخلي داخل خطوط نقل الغاز والنفط وخزانات التخزين في بعض الحالات بشكل أفضل في منع بعض أنواع التآكل.

لا تحتاج بعض الأجزاء إلى الطلاء، مثل المعدات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المجلفن والخطوط المطلية بالنيكل، للزيت دور في حماية الأجزاء الداخلية للأنابيب والمعدات والخزانات من التآكل طالما لم يكن هو مادة تآكل.

 

• استخدام مواد مقاومة للتآكل:
   

بالرغم من أنّ معظم التجهيزات والأنابيب في المحطات النفطية والغازية مصنوعة من الفولاذ والحديد الصلب، إلا أنّه يمكن استخدام بعض المواد الأخرى الأقل عرضة للتآكل، مثل الألياف الزجاجية التي شاع استخدامها مؤخرًا من قبل شركات تكرير النفط والغاز، خاصةّ في صناعة خزانات النفط، من أجل تفادي حدوث التفاعلات الكيميائية المسببة للتآكل.

يمكننا استخدام المعدات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو المطلية بالنيكل، بالإضافة إلى استخدام بعض المواد البلاستيكية في الحالات الشديدة التآكل، مثل البولي فينيل كلورايد والبولي إيثيلين. 

• بعض الطرق الأخرى لمنع التآكل:
   

في الحالات التي لا تنفع فيها الطرق السابقة في التخفيف مع معدل التآكل يمكن استخدام بعض المواد الكيميائية المهمة لتحقيق ذلك، غالبًا ما تكون تلك المواد باهظة الثمن إلا أنّها فعالة جدًا.

من الطرق الأخرى والبسيطة إزالة التراب الرطب من حول الأنابيب والمعدات للتقليل بشكل كبير من الأكسدة والتآكل الكهروكيميائي، أو تغليف الخطوط المدفونة تحت الأرض بالقار ولفها لمنع الرطوبة.

كيف يمكن منع التآكل الكهروكيميائي؟

يحدث التآكل الكهروكيميائي نتيجةً لمرور تيار ينتج عنه تفاعل كيميائي، يعمل التفاعل الكيميائي على سحب الإلكترونات من المعدن من مكان واحد وترسيبها في مكان آخر، الأمر الذي يؤدي إلى إنتاج نقطة ضعف في خواص المادة المصنوع منها المعدن في المنطقة التي سحبت منها الإلكترونات.

التيار المار إمّا أن يكون طبيعيًا نتيجةً للرياح المنتجة للكهرباء الساكنة على سبيل المثال، أو أن يكون ناتج عن سبب غير طبيعي مثل سوء في عملية التأريض أو تسرب كهربائي.

تفيد تقنية الفلنجات العازلة في هذه الحالة، حيث تعمل حواف الفلنجة المستخدمة على عزل الخطوط الأمر الذي يعيق تدفق الكهرباء، تستخدم المصاعد (أنودات) الذوابة في الحماية أيضًا، الأنود هو عبارة عن عمود ذو طبيعة سالبة يميل إلى فقد الإلكترونات، تقوم هذه العواميد على إطلاق الإلكترونات بدلًا من المعدن، يتأكل أنبوب الأنود شيئًا فشيئًا بفقدان الإلكترونات، بينما يبقى المعدن سليمًا.

في بعض الحالات، يكون التيار الكهربائي بحد ذاته هو وسيلة الحماية، إذ يعمل مشغلي الآبار على حفر بئر ضحل مزود بأنودات قربانية بالقرب من البئر الحقيقي الذي يستخرج منه النفط أو الغاز، يطلق على هذه الآبار اسم آبار الحماية الكاثودية، وتستخدم هذه الآبار لإرسال تيارات كهربائية صغيرة إلى البئر ومن ثمّ  إعادتها ضمن دارة كهربائية إلى فوهة البئر. 

إن كنت مهندسًا أو طالب هندسة أو عاملًا في مجال التنقيب ومعالجة النفط والغاز وتحتاج التدريب وفهم أكبر لأساسيات التآكل والتخفيف منه شارك الآن في التسجيل ضمن دورة تدريبية في التحكم في التآكل في صناعة استكشاف النفط والغاز والتي يتشرف موقعنا الرسمي بتقديمها لك.