석유 및 가스 산업의 황화수소 부식

파이프라인은 처리 시설, 저장고, 정유 단지로의 제품 운송을 촉진함으로써 석유 및 가스 부문에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 파이프라인은 가치 있고 위험한 물질을 운반한다는 점을 감안할 때, 잠재적인 실패는 치명적인 경제적 손실 및 인명 위협을 포함하여 심각한 재정적, 환경적 결과를 초래합니다. 고장은 부식(외부, 내부 및 응력 균열), 기계적 문제(예: 재료, 설계 및 구성 결함), 제3자 활동(사고 또는 고의), 운영 문제(오작동, 부족, 보호 시스템의 중단 또는 운영자 오류) 및 자연 현상(예: 낙뢰, 홍수 또는 토지 이동).

15년(1990~2005) 동안의 실패 분포가 설명되어 있습니다. 부식은 주요 원인으로 천연가스 파이프라인 고장의 46.6%, 원유 파이프라인 고장의 70.7%를 차지합니다. 평판이 좋은 석유 및 가스 회사가 실시한 부식 비용 평가에 따르면 2003 회계연도에 부식에 대한 지출이 약 9억 달러에 달하는 것으로 나타났습니다. 석유 및 가스 부문의 부식으로 인한 전 세계 비용은 약 600억 달러에 달합니다. 미국에서만 해당 산업의 기록된 부식 관련 비용이 13억 7,200만 달러에 이릅니다. 또한, 석유 및 가스에서 생산되는 에너지에 대한 수요 증가와 관련 우려를 고려할 때 업계 내 전 세계 부식 비용은 계속해서 증가할 것으로 예상됩니다. 따라서 비용 효율성과 안전성의 균형을 맞추는 사전 예방적 위험 평가가 매우 필요합니다.

파이프라인의 무결성을 보장하는 것은 안전한 운영, 환경 보존 및 주요 생산 자산의 기능을 위해 가장 중요합니다. 부식은 외부와 내부 모두에 심각한 위협이 됩니다. 외부부식은 외부환경의 산소, 염화물 등의 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.6]. 이와 대조적으로 내부 부식은 생산 유체에 존재하는 황화수소(H2S), 이산화탄소(CO2) 및 유기산과 같은 물질로 인해 발생할 수 있습니다. 모니터링되지 않고 통제되지 않는 파이프라인 부식은 누출과 치명적인 고장으로 이어질 수 있습니다. 내부 부식은 원유와 천연가스 파이프라인의 부식 실패 중 각각 약 57.4%와 24.8%를 차지할 만큼 중요한 문제였습니다. 내부 부식을 해결하는 것은 산업 무결성과 안전을 유지하는 데 필수적입니다.

석유 및 가스 부문에서 부식은 일반적으로 H2S 및 CO2(PH2S 및 PCO2)의 부분압이 높아지는 환경에서 널리 나타나는 스위트 부식과 신맛 부식이라는 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다. 이러한 특정 형태의 부식은 업계 내에서 심각한 문제를 나타냅니다. 부식은 PCO2와 PH2S의 비율에 따라 단맛 부식(PCO2/PH2S > 500), 단맛-신 부식(PCO2/PH2S 범위 20~500), 신맛 부식(PCO2/PH2S

부식에 영향을 미치는 중요한 요소에는 PH2S 및 PCO2 수준뿐만 아니라 온도 및 pH 값도 포함됩니다. 이러한 변수는 부식성 가스의 용해에 큰 영향을 미치므로 단맛과 신맛이 나는 환경에서 부식 생성물 형성 속도와 메커니즘에 영향을 미칩니다. 온도는 화학 반응을 가속화하고 가스 용해도를 증가시켜 부식 속도에 영향을 미칩니다. pH 수준은 환경의 산도 또는 알칼리도를 결정하며, 낮은 pH는 부식을 촉진하고 높은 pH는 잠재적으로 국부적인 부식 메커니즘을 유발할 수 있습니다. 용해된 CO2 및 H2S 가스는 물 속에서 부식성 산을 생성하고 금속 표면과 반응하여 보호 화합물을 덜 형성하여 부식을 촉진합니다. 달콤한 부식은 일반적으로 금속 탄산염(MeCO3)의 생성을 수반하는 반면, 산성 부식은 다양한 금속 황화물 형성을 수반합니다.

석유 및 가스 부문에서 신맛이 나는 환경과 달콤한 환경 모두에서 부식으로 인한 재료 고장은 다양한 안전, 경제 및 환경 문제를 야기합니다. 그림 2는 1970년대 전반에 걸친 다양한 형태의 부식 실패의 상대적 기여도를 보여줍니다. H2S로 인한 산성 부식은 이 업계에서 부식 관련 오작동의 주요 원인으로 확인되었으며, 그 발생률은 시간이 지남에 따라 꾸준히 증가하고 있습니다. 석유 산업의 관련 위험을 관리하려면 산성 부식을 사전에 해결하고 예방 조치를 취하는 것이 필수적입니다.

H2S가 포함된 물질을 관리하고 처리하는 것은 석유 및 가스 부문에서 심각한 문제를 야기합니다. H2S 부식의 복잡성을 이해하는 것은 장비와 인프라에 상당한 위협을 가하고 구조적 결함과 잠재적인 사고 위험을 높이기 때문에 필수적입니다. 이러한 유형의 부식은 장비의 수명을 확실히 단축시켜 유지 관리나 교체 비용이 많이 듭니다. 또한, 이는 운영 효율성을 저해하여 생산량을 감소시키고 에너지 소비 수준을 높입니다.

이러한 산업 내에서 H2S 부식으로 인한 문제를 이해하고 해결하면 눈에 띄는 이점을 얻을 수 있습니다. 고장 예방 및 장비 유지관리를 통해 안전대책을 강화하고, 사고 발생 가능성과 환경적 영향을 줄입니다. 또한 이 전략은 장비의 수명을 연장하여 비용이 많이 드는 교체 필요성을 줄이고 수리에 필요한 가동 중지 시간을 최소화합니다. 또한 효과적이고 일관된 절차를 보장하고 에너지 소비를 줄이며 흐름 신뢰성을 강화하여 운영 효율성을 향상시킵니다.

고급 코팅 기술, 신소재, 전기화학 공정, 신기술 등 추가 조사를 위한 영역을 탐색하는 것이 필수적입니다. 지속적인 모니터링 시스템 및 예측 모델링과 같은 혁신적인 접근 방식의 개발은 예방 조치를 강화할 수 있는 잠재력을 보여줍니다. 관리, 예측, 부식 제어에 고급 인공 지능과 고급 분석을 적용하는 것은 추가 조사가 필요한 새로운 분야입니다.

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