Korozja siarkowodoru w przemyśle naftowym i gazowym

Rurociągi odgrywają kluczową rolę w sektorze naftowo-gazowym, ułatwiając transport produktów do zakładów przetwarzania, magazynów i kompleksów rafineryjnych. Biorąc pod uwagę, że rurociągami tymi transportowane są cenne i niebezpieczne substancje, każda potencjalna awaria niesie ze sobą istotne konsekwencje finansowe i środowiskowe, w tym ryzyko katastrofalnych strat ekonomicznych i zagrożenia życia ludzkiego. Awarie mogą wynikać z różnych czynników, w tym korozji (zewnętrznej, wewnętrznej i pęknięć naprężeniowych), problemów mechanicznych (takich jak wady materiałowe, projektowe i konstrukcyjne), działań stron trzecich (przypadkowych lub zamierzonych), problemów operacyjnych (awarii, niedociągnięć, zakłócenia systemów zabezpieczeń, błędy operatorów) oraz zjawiska naturalne (takie jak uderzenia pioruna, powodzie, przesunięcia terenu).

Pokazano rozkład awarii na przestrzeni 15 lat (1990–2005). Korozja jest głównym czynnikiem powodującym 46,6% awarii rurociągów gazu ziemnego i 70,7% rurociągów ropy naftowej. Ocena kosztów korozji przeprowadzona przez renomowany koncern naftowo-gazowy wykazała, że ​​w roku finansowym 2003 wydatki na korozję wyniosły około 900 milionów dolarów. Globalne koszty związane z korozją w sektorze naftowo-gazowym wynoszą około 60 miliardów dolarów. W samych Stanach Zjednoczonych udokumentowane koszty związane z korozją w tych gałęziach przemysłu sięgają 1,372 miliarda dolarów. Co więcej, biorąc pod uwagę rosnące zapotrzebowanie na energię pozyskiwaną z ropy i gazu oraz związane z tym obawy, oczekuje się, że ogólnoświatowe wydatki na korozję w branży będą w dalszym ciągu rosnąć. Dlatego istnieje pilna potrzeba proaktywnych ocen ryzyka, które równoważą efektywność kosztową i bezpieczeństwo.

Zapewnienie integralności rurociągów ma ogromne znaczenie dla bezpieczeństwa operacji, ochrony środowiska i funkcjonalności głównych aktywów produkcyjnych. Korozja stwarza poważne zagrożenie, zarówno zewnętrzne, jak i wewnętrzne. Korozja zewnętrzna może wynikać z czynników takich jak tlen i chlorki w środowisku zewnętrznym [6] Natomiast korozja wewnętrzna może wynikać z substancji takich jak siarkowodór (H2S), dwutlenek węgla (CO2) i kwasy organiczne obecne w płynie produkcyjnym. Niemonitorowana i niekontrolowana korozja rurociągów może prowadzić do wycieków i katastrofalnych awarii. Korozja wewnętrzna stanowi poważny problem i stanowi odpowiednio około 57,4% i 24,8% awarii korozyjnych w rurociągach ropy naftowej i gazu ziemnego. Rozwiązanie problemu korozji wewnętrznej jest niezbędne dla utrzymania integralności i bezpieczeństwa w branży.

W sektorze ropy i gazu korozję dzieli się zwykle na dwa podstawowe typy: korozję słodką i kwaśną, występującą w środowiskach charakteryzujących się podwyższonym ciśnieniem cząstkowym H2S i CO2 (PH2S i PCO2). Te szczególne formy korozji stanowią poważne wyzwania w branży. Korozja jest dalej podzielona na trzy rodzaje w oparciu o stosunek PCO2 do PH2S: korozja słodka (PCO2/PH2S > 500), korozja słodko-kwaśna (PCO2/PH2S w zakresie od 20 do 500) i korozja kwaśna (PCO2/PH2S

Do najważniejszych czynników wpływających na korozję należą poziomy PH2S i PCO2, a także temperatura i wartości pH. Zmienne te znacząco wpływają na rozpuszczanie gazów korozyjnych, wpływając w ten sposób na szybkość i mechanizm powstawania produktów korozji w środowiskach słodko-kwaśnych. Temperatura przyspiesza reakcje chemiczne i zwiększa rozpuszczalność gazów, wpływając na szybkość korozji. Poziomy pH określają kwasowość lub zasadowość środowiska, przy czym niskie pH przyspiesza korozję, a wysokie pH potencjalnie wyzwala miejscowe mechanizmy korozji. Rozpuszczone gazy CO2 i H2S wytwarzają w wodzie żrące kwasy, reagując z powierzchniami metalowymi, tworząc mniej związków ochronnych, przyspieszając w ten sposób korozję. Korozja słodka zazwyczaj wiąże się z tworzeniem się węglanów metali (MeCO3), podczas gdy korozja kwaśna wiąże się z tworzeniem się różnych siarczków metali.

W sektorze ropy i gazu awarie materiałowe wynikające z korozji zarówno w środowisku kwaśnym, jak i słodkim stwarzają różne wyzwania w zakresie bezpieczeństwa, ekonomii i ochrony środowiska. Rysunek 2 pokazuje względny udział różnych form uszkodzeń korozyjnych w latach 70-tych. Korozja kwaśna wywoływana przez H2S jest uznawana za główną przyczynę usterek związanych z korozją w tej branży, a jej częstość występowania stale rośnie z biegiem czasu. Aktywne zajęcie się korozją kwaśną i wprowadzenie środków zapobiegawczych jest niezbędne w celu zarządzania związanym z nią ryzykiem w przemyśle naftowym.

Zarządzanie substancjami zawierającymi H2S i ich przetwarzanie stwarza poważne wyzwania w sektorze ropy i gazu. Zrozumienie zawiłości korozji H2S jest konieczne, ponieważ stwarza ona poważne zagrożenie dla sprzętu i infrastruktury, zwiększając ryzyko awarii konstrukcyjnej i potencjalnych wypadków. Ten rodzaj korozji wyraźnie skraca żywotność sprzętu, powodując konieczność kosztownej konserwacji lub wymiany. Co więcej, pogarsza to efektywność operacyjną, prowadząc do zmniejszenia wydajności i zwiększonego zużycia energii.

Zrozumienie i sprostanie wyzwaniom, jakie stwarza korozja H2S w takich gałęziach przemysłu, przynosi zauważalne korzyści. Środki bezpieczeństwa zostają wzmocnione poprzez zapobieganie awariom i konserwację sprzętu, a ryzyko wypadków i konsekwencji dla środowiska jest zmniejszone. Strategia ta wydłuża także żywotność sprzętu, zmniejszając potrzebę kosztownych wymian i minimalizując przestoje wymagane do napraw. Dodatkowo poprawia efektywność operacyjną, gwarantując skuteczne i spójne procedury, zmniejszając zużycie energii i wzmacniając niezawodność przepływu.

Niezbędne jest zbadanie obszarów do dalszych badań, w tym zaawansowanych technologii powlekania, nowych materiałów, procesów elektrochemicznych i nowych technologii. Rozwój innowacyjnych podejść, takich jak systemy ciągłego monitorowania i modelowanie predykcyjne, pokazuje potencjał wzmocnienia środków zapobiegawczych. Stosowanie zaawansowanej sztucznej inteligencji i zaawansowanej analityki w zarządzaniu, przewidywaniu i kontrolowaniu korozji to wyłaniająca się dziedzina, która zasługuje na dalsze badania.

Dział badawczo-rozwojowy firmy Vigor z sukcesem opracował nowy mostek kompozytowy (z włókna szklanego) odporny na siarkowodór. Wykazał doskonałą wydajność zarówno w testach laboratoryjnych, jak i próbach terenowych u klientów. Nasz zespół techniczny jest w pełni wyposażony, aby dostosować i wyprodukować te wtyczki zgodnie z konkretnymi wymaganiami miejsca. Jeśli masz pytania dotyczące rozwiązań wtyczek mostkowych firmy Vigor, skontaktuj się z naszym zespołem, aby uzyskać dostosowane do indywidualnych potrzeb produkty i wyjątkową jakość usług.

Aby uzyskać więcej informacji, możesz napisać na naszą skrzynkę pocztowąinfo@vigorpetroleum.com&marketing@vigordrilling.com