Chuyên đề Bảo vệ và chống ăn mòn cho hệ thống đường ống

Khoa Hóa Học và CNTP ĐưỜNG ỐNG VÀ BỂ CHỨA DẦU KHÍNHÓM 2CHUYÊN ĐỀ BẢO VỆ VÀ CHỐNG ĂN MÒN CHO HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG Giới thiệu chung.Một số đường ống dầu khí trên thế giớiNỘI DUNG Phân Loại Ăn Mòn.Các Phương Pháp Kiểm Tra Và Phát Hiện Ăn Mòn.Các Phương Pháp Bảo Vệ Chống Ăn Mòn.I.PHÂN LOẠI ĂN MÒNĂn mòn bên trongĂn mòn bên ngoàiTheo vị tríĂn mòn bên trongĂn mòn ngọtĂn mòn chuaNước trong đường ốngĂn mòn do sinh vậtĂn mòn bên ngoài chủ yếu là ăn mòn điện hóaTheo hình tháiII. KIỂM TRA VÀ PHÁT HIỆN ĂN MÒN1. MẪU THỬĐặt mẫu thử trong vùng ăn mòn, sau đó đem phân tích. Trong phương pháp này bao gồm việc sử dụng và thiết bị đặc biệt dò ăn mòn.2. COUPONLà một mẫu thử bằng kim loại được làm sạch sẽ và cẩn thận đưa vào hệ thống. Dựa vào sự chênh lệch khối lượng, xác định được tốc độ ăn mòn mm/năm.Độ chính xác của COUPON phụ thuộc vào: vị trí, môi trường, thao tác lắp đặt & thu hồi Coupon, thời gian kiểm tra.Mm/năm = m.3650/Atp3. KHỚP NỐI & TRỤC QUẤNCũng giống như Coupon nhưng thời gian hoạt động lâu hơn, thể hiện mức độ ăn mòn toàn bộ bề mặt đường ống và có thể đo được chiều sâu của những lỗ ăn mòn bằng cách cắt ra.4. ĐO BẰNG CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ4.1 Máy Đò Điện TrởDựa vào lượng kim loại mất mát bằng cách đo mức tăng điện trở của kim loại, khi điện tích ngang của chúng bị giảm do ăn mòn. Mẫu thử làm bằng kim loại tương tự kim loại làm đường ống. Sau đó giá trị điện trở sẽ được xác định khi đầu dò ở trạng thái cân bằng với môi trường.4.2 Máy Đo Điện Trở Phân Cực4.3 Máy Đò GalvanicĐược làm từ 2 điện cực khác nhau thường là đồng và sắt. Chúng được nối với nhau và đưa vào hệ thống. Sau khi các điện cực cân bằng với môi trường, một cường độ điện được khi nhận. Nếu giá trị nhỏ nghĩa là không có ăn mòn và ngược lại. Chủ yếu dùng để đo ăn mòn do oxygen tan trong dung dịch.4.4 Máy Đo HydrogenGồm một ống thép có thành rất mỏng nối với một thiết bị đo áp, chủ yếu được sử dụng trong môi trường chua. Trong phản ứng ăn mòn hydrogen sinh ra khuếch tán qua thành ống thép, tại đó nó kết hợp với thành phân tử, quá lớn khuếch tán ngược lại, áp suất do phân tử hydrogen sẽ được đo và chuyển thành giá trị ăn mòn.5. PHÂN TÍCH HÓA HỌC5.1 Xác Định Hàm Lượng Sắt Hòa TanMột phương pháp đánh giá ăn mòn hiệu quả là xác định lượng sắt có trong lưu chất thông qua mẫu lấy. - Thiết bị lấy mẫu phải sạch - Van lấy mẫu phải không bị rỉ và vấy bẩn, thường được làm bằng đồng - Mẫu lấy phải đại diện cho toàn bộ lưu chất - Thời gian hoạt động của mỏ - Độ ổn định của mỏ - Thành phần nước giống nhau5.2 Phân Tích Sản Phẩm Ăn MònKiểm tra ăn mòn bằng cách phân tích sản phẩm và những mảng bám trên hệ thống. Mẫu lấy từ coupon hay trực tiếp từ hệ thống, khi biết được thành phần những chất có thể đánh giá và xác định ăn mòn.5.3 Phân Tích KhíNhững khí quan trọng trong đánh giá ăn mòn là CO2, H2S và O2. Trong mỏ khí hoặc những thiết bị dùng khí, xác định 3 khí trên tương đối đơn giản nếu chúng tập trung một số lượng lớn. Trong mỏ dầu, xác định các mỏ khí đó khó khăn hơn.6. HOẠT ĐỘNG CỦA VI KHUẨNDựa trên số lượng vi khuẩn để xác định mức độ ảnh hưởng của chúng đến ăn mòn.7. THIẾT BỊ KIỂM TRA BỀ MẶT7.1 Kiểm Tra Bằng Siêu ÂmLà sử dụng năng lượng siêu âm để đo bề dày của vật thể và xác định chỗ rạn nứt.7.2 Kiểm Tra Đường Ống Bằng Điện TửThiết bị này được gắn trên thoi, trong quá trình hoạt động của thoi nó sẽ ghi nhận tình trạng của thành ống.7.3 Sử Dụng Tia Phóng XạChủ yếu sử dụng phương pháp chụp hình để kiểm tra mối hàn và bề mặt bên trong đường ốngIII. PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ CHỐNG ĂN MÒNPhương pháp bảo vệ chống ăn mòn đường ống bao gồm:Sử dụng vật liệu chống ăn mònSử dụng chất ức chế chống ăn mònBảo vệ bằng các lớp bao phủBảo vệ cathod bằng anod hy sinhBảo vệ bề mặt bên ngoại thường dùng các phương pháp bao phủ hoặc bảo vệ bằng cathode, bên trong thì dùng chất ức chế hay bao phủ.1. VẬT LIỆU CHỐNG ĂN MÒNVật liệu phi kimHợp kim chống ăn mòn ( CARs)Thép không rỉ martansiricThép không rỉ AustenicThép không rỉ DuplexThép hợp kim cao Nickel2. LỚP PHỦ CHỐNG ĂN MÒN-Là phương pháp chống ăn mòn hữu hiệu nhất hiện nay, thông thường sử dụng kết hợp với biện pháp bảo vệ cathod.- Đặc tính:Khả năng bám dính, mềm dẻo, điện trơ, khả năng cách nhiệt, chống chịu các tác đọng cơ học, tính chất vật lý hóa học ổn định, dễ sử dụng và bền trong môi trường.- Lớp phủ cho bề mặt ngoàiVật liệu làm lớp bảo phủNhựa đường nóngPE và PPFBEBăng plasticEpikote ( một laoij nhựa xuất phát từ thang đá)Giới hạn nhiệt độ sư dụng của những loại vật liệu trên theo bảng sau:Loại vật liệuNhiệt độ tối đaNhựa đường60PE65PP*FBE100**Băng plastic60Asphalt mastic60Epikote 80• Lớp phủ tại điểm nổiNhững loại vật liệu này thường được sử dụng:Poly EtylenPhủ băng bột FBE hoặc bột PEBăng cold - applied • Lớp phủ bề mặt bên trong của đường ốngNhằm mục đích tạo ra một rào ngăn giữa lưu chất và bề mặt kim loại, chống lại những quá trình ăn mòn của những sản phẩm có tính ăn mòn. Lớp phủ bên trong thường là lớp sơn có tính epoxy, ngoại việc bảo vệ chống ăn mòn còn nhằm mục đích giảm ma sát và tạo sự sạch cho bề mặt bên trong ống. Ảnh : Phủ bề mặt bên trong đường ống.3. Sử dụng chất ức chế.Chất Ức Chế 3. SỬ DỤNG CHẤT ỨC CHẾ- Sử dụng để giảm tốc độ ăn mòn. Nó được cho vào lưu chất vận chuyển hoặc là phụ gia trong lớp sơn phủ đường ống- Chất ức chế chia làm 3 loại:Chất ức chế hoạt độngChất ức chế thụ độngChất ức chế thay đổi tính ăn mòn của môi trường- Các độ chất sinh hoạt dùng để diệt vi sinh vật cũng là một loại chất ức chế nhằm làm giảm số lượng vi sinh vật hoạt động trong đường ống.• Chất ức chế hoạt động Chất này được đưa vào hệ thống với nồng độ thấp và thường là loại chất rắn có thể hòa tan trong lưu chất vận chuyển. Chúng phản ửng với kim loại và tạo thành một lớp film bảo vệ kim loại bên trong không bị ăn mòn.• Chất Ức Chế Thụ Động : Tương thích với những chất hóa học trong dầu.Không tạo nhũ tương với nước hay dầu.Ổn định nhiệt.Tạo kết tủa bám dính.Không gây ô nhiễm môi trường.Giá cả và khả năng cung cấp.• Chất diệt vi sinh :Hạn chế sự phát triển của vi khuẩn khử.Kết hợp với chất ức chế khi tiến hành.4. PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ CATHODPhương pháp này dùng để bảo vệ bề mặt phía ngoài của đường ống, chủ yếu để đảm bảo ngăn chặn quá trình ăn mòn điện hóa xảy ra tại những điể lớp bọc bị hư hỏng.Quá trình bảo vệ này được thực hiện bằng cách cung cấp một dòng điện một chiều chạy dọc theo đường ống hoặc nối đường ống với một kim loại khác tạo thành một cặp pin điện.*Nguyên lý của phương pháp bảo vệ Cathod Khi một kim loại nằm trong môi trường điện ly(nước, đất...)nó dễ dàng bị ăn mòn theo cơ ché ăn mòn điện hóa. Vì vậy để tạo ra electron, nguyên tử kim loại sẽ tạo thành ion (+) để tan vào môi trường điện ly. Từ đó quá trình ăn mòn sẽ diễn ra. Hệ thống bảo vệ cathod sẽ cung cấp một nguồn electron thay thế , ngăn chặn phản ứng tạo ra electron của kim loại và quá trình ăn mòn. Nguồn cung cấp electron cos thể là một nguồn ngoài hoặc nguồn tạo thành từ cặp pin galvanic giữa thép và một kim loại như Mg, Zn....Một số điều cần lưu ý:Phải cung cấp đủ electron, không dư tại tất cả khu vực cần bảo vệ.Hệ thống đường ống trong thực tế được bao phủ hoàn toàn, hệ thống bảo vệ cathod chỉ đảm bảo không bị ăn mòn tại những chỗ hư hỏng lớp bọc.Đối với một đường ống trên bờ , dòng điện thường được cung cấp bởi một máy phát điện hoặc từ lưới điện.Đối với đường ống ngoài khơi sẽ được bảo vệ bằng anod hi sinh. Vật liệu làm anod thường là Mg, Zn..nhưng gần đây Al được sử dụng nhiều nhất.