石油およびガスパイプラインの腐食制御
国が異なれば、燃料、天然ガス、化石、石油などの異なるエネルギー源が使用されます。石油とガスは、米国および世界中で生産と生活を支える主要なエネルギー源です。他の製品と同様に、生産センターから仲介業者 (存在する場合) を介してさまざまなユーザーへの石油とガスの効率的な流通を強化する必要があります。この場合、石油とガスの両方をユーザーに効率的に配布することで、ユーザーの安全が確保されます。さらに、発生する可能性のある漏洩は即座に検出され防止されるため、エネルギー工場の安全性が保証されます。その結果、環境汚染が最小限に抑えられます。さまざまなエネルギー源がある地域から別の地域への輸送が必要となるため、プロセス中に効率と有効性を観察する必要があります。たとえば、原油は生産地域または供給源から製油所まで、また製油所から最終ユーザーまで輸送する必要があります。したがって、石油とガスを生産センターから製油所まで、また製油所からユーザーまで輸送する適切なメカニズムを考案する必要があります。石油とガスのパイプライン技術は、米国における石油とガスの移動に使用される主要な輸送媒体です。世界経済のさまざまな部門が進化しており、エネルギー部門も例外ではありません。この分野で使用される技術は大幅な成長を遂げており、石油とガスのパイプラインの安全性と全体的な効率を高める必要性を中心に展開しています。これらの開発により、このシステムはさまざまな場所にわたる石油とガスの輸送において最も効率的なものになりました。
石油とガスのパイプラインの種類
前述したように、石油およびガスのパイプラインの種類は輸送地域と輸送中の物質によって異なります。収集ラインは短距離で製品を輸送します。これらは主に、原油や天然ガスを生産地から製油所に輸送するために使用されます。収集ラインは、未精製の石油と天然ガスを生産センターから製油所まで輸送するため、比較的短いです(Kennedy、1993)。供給ラインは、製油所から貯蔵施設への石油とガスの輸送、または精製された石油とガスを長距離パイプラインに接続することに関与しています (Kennedy、1993)。したがって、これらのラインは、石油や天然ガスをユーザー/市場に配送するラインと比較して、比較的短い距離をカバーします。送電線は、パイプラインの中で最も複雑なシステムの 1 つです。それらは、天然ガスと石油を国境を越えて配送するラインのネットワークで構成されています。送電線は最終ユーザーへの石油とガスの分配を担当しており、それが比較的長距離をカバーする理由です。特に、送電線は国内と国外の境界を越えて石油とガスを流通させるため、政府が送電線のほとんどを管理している。配給パイプラインは、その名前が示すとおり、石油とガスをユーザーに分配する役割を担っています。ほとんどの場合、これらのパイプラインは、石油とガスを最終消費者に小売る流通会社によって所有および管理されています。最終消費者には、エネルギーの形態に依存する企業、家庭、産業が含まれます (Miesner & Leffler、2006)。流通パイプラインは、地理的に異なる場所の顧客にサービスを提供することに重点を置いているため、最も複雑です。
石油とガスのパイプラインの用途と重要性
経済の運営におけるガスと石油の重要な役割を考慮すると、パイプラインの重要性を過小評価することはできません。石油とガスは産業にとって重要なエネルギー源であり、経済の運営を支えていることを意味します。パイプラインの基本的な用途は、石油とガスを最終ユーザーに分配することです。これは、大量の石油とガスを生産センターから製油所、最終消費者まで輸送する最も便利で効率的かつ安全な方法です (Miesner & Leffler、2006)。パイプラインの重要性は、石油とガスのパイプラインの流通にパイプラインが使用される要因です。まず、石油とガスのパイプラインは、石油とガスを輸送する安全な方法であることが証明されています。それらは道路の下、建物の向こう、畑の上に位置していますが、住民の生活の質には影響を及ぼしません。さらに、その広範囲なカバー範囲は、場所に関係なく、すべてのコミュニティのエネルギーへのアクセスを拡大するのに役立ちます。したがって、それらは人類の生存の重要な側面であるエネルギーの生成において重要です。エネルギーがなければ、必要不可欠な物品やサービスが不足するため、各国は国民を維持することが困難になります。石油とガスのパイプラインのもう 1 つの重要性は、国内の天然資源の完全な利用を促進することです。パイプラインにより、原油と天然ガスを供給源から製油所まで輸送できます。したがって、輸送が容易なため、田舎でも天然ガスと石油の利用可能性を活用できます。パイプラインの存在がなければ、地方での石油探査活動は不可能でした。したがって、パイプラインは、供給源から抽出された原油からのすべての石油製品の生産に影響を与えるということになります。石油とガスのパイプラインは、十分な石油とガス源を持たない国々にも役立っています。パイプラインを利用して石油やガスを国から国へ輸送することが可能です。したがって、油井や製油所のない国でも、主要なエネルギー源として石油製品、石油、ガスを使用することができます (Miesner & Leffler、2006)。それらは、適切な自然エネルギー源を持たないコミュニティにサービスを提供するのに役立つ配電線の複雑なネットワークで構成されています。おそらく、私たちの日常生活はパイプライン技術の存在に大きく依存しています。道路を挟んでガソリン、調理用ガス、ジェット燃料、産業用エンジンが入手できるようになったのは、パイプライン技術への投資の結果です。米国およびその他の国のパイプラインの幅広いネットワークは、生活と経済活動を支えるパイプラインの重要性を示しています。Miesner & Leffler (2006) が言及したように、石油とガスは国家の産業生産性の最も重要な要素であり、それが競争秩序の新しい形態であることを意味します。エネルギー形態に適切にアクセスできる企業は競争力が高まる可能性が高く、パイプラインネットワークの存在と重要性がさらに正当化されます。石油とガスのパイプラインの重要性は、石油と天然ガスを輸送する他の形態の失敗と非効率によっても強化されています。たとえば、トラックや鉄道を使用して大量の石油やガスを輸送することは、関連コストの観点から現実的ではありません。さらに、パイプラインは道路などの他の形態のインフラを傷つけないため、パイプラインは費用対効果が高く、独立した輸送形態であることがわかります。
石油とガスのパイプラインで使用される材料
パイプラインは建物や道路の下にあるため、私たちの生活の一部と考えることができます。したがって、パイプラインの安全性は、その設計とエンジニアリングにおいて最も重要です。鋼は石油やガスのパイプラインの建設に使用される主な材料です。鋼を使用する主な理由は、靭性、延性、溶接性などの特性にあります (Kiefner & Trench、2001)。靭性は、漏れにつながる亀裂に耐えるのに役立ちます。したがって、鋼鉄は亀裂が発生しにくいため、パイプラインが荷重の圧力、熱、天候の変化に耐えるのに役立ちます。しかしながら、ステンレス鋼は、上記の特性に関して最も効果的であるにもかかわらず、パイプラインの建設には効果的な材料ではありません。Kiefner & Trench (2001) によれば、低炭素鋼は、パイプラインに必要な強度と延性の特性を備えた、コスト効率の高い鋼材です。鉄などの他の金属は強度がそれほど高くないため、亀裂や破損を引き起こす可能性があります。したがって、低炭素鋼は、石油やガスの流出につながる可能性のある破損を防ぐため、パイプラインの建設に使用するのに最も効果的な材料です。パイプラインの建設に鋼が使用されるもう 1 つの理由は、時間の経過とともに変化する温度に耐えられる能力です。鋼は時間が経っても変化しないため、さまざまな気象条件にさらされる材料の構造に使用するのが最も効果的であることがわかります。低炭素鋼の引張強度は時間が経っても一定に保たれ、これは長期的なインフラ開発での使用に最適であることを意味します (Kiefner & Trench、2001)。パイプラインの建設には多額の費用がかかるため、長期的な視点から取り組む必要があります。したがって、低炭素鋼は定期的な修理の必要性を最小限に抑えることができるため、パイプラインの建設に使用するのに最適です。石油やガスのパイプラインの建設に使用される低炭素鋼には欠点があります。空気、土壌、水の存在下で酸化を促進します (Kiefner & Trench、2001)。酸化は腐食を引き起こし、輸送中の石油やガスの品質を損なう可能性があります。したがって、パイプラインはほとんどの場合土壌の下に埋められており、土壌も酸化を促進するため、低炭素鋼は酸化を防ぐコーティングで覆われている必要があります。したがって、石油およびガスのパイプラインの建設に使用される材料は、強度（積み降ろし時の圧力に耐える能力）、延性（経時的なひずみや引張強度に耐える能力）、および変化に対する耐性の要件を満たさなければなりません。 、亀裂や割れ目。
腐食を避ける方法
腐食は、石油およびガスのパイプラインの効率に影響を与える主な課題として認識されています。腐食の欠点は、特に漏れや破損による事故の発生を防ぐために、その脅威を克服する方法を考案する必要があることを示しています。低炭素鋼は、電解質、水、二酸化炭素の存在下で酸化しやすいとされています。外部腐食も土壌との接触の要因であり、これも酸化を促進します。したがって、外部腐食を制御する基本的な方法の 1 つは、コーティングと陰極防食によるものです (Baker、2008)。陰極保護は、パイプラインに電流を流して、アノードからカソードへの電子の移動を妨害することです。これは、パイプライン上に陰極電界を生成します。これは、露出した表面の陽極が非反応性であることを意味します。パイプは陰極のように機能します。これは、電子の移動がないことを意味します。さらに、陰極防食は、性質がアルカリ性であるため、鋼を保護する析出物の生成につながります。Baker (2008) は、陰極防食の 2 つの主な方法を提案しています。犠牲陽極保護法では、鋼よりも比較的活性の高い外部金属でパイプを接続します。次に、金属はパイプラインから離れた場所、ただし電解質 (土壌) 内に配置されます。その結果、金属は鋼よりも反応しやすいため、電流が流れます。したがって、犠牲金属は腐食を受け、それによって石油およびガスのパイプラインを腐食から保護します。印加電流アノード法では、パイプラインとアノードの間に直流電流を導入します。目的は、パイプラインから電流を引き離して腐食を防ぐことです。したがって、陰極防食には、陽極から電解質を通ってパイプラインに至る電流の移動を遮断することが含まれます。その使用と応用は、パイプライン システムの性質と、検討対象の地域の地質学的特徴によって異なります (Baker、2008)。ただし、パイプラインの全長に必要な電流を一致させるにはコストがかかるため、この方法は単独では効果的ではありません。
腐食を検査する最良の方法
米国では、パイプライン技術の安全性への懸念に影響を及ぼす主な課題として腐食が特定されています。したがって、腐食の管理は石油・ガス業界の関係者にとって最優先事項である必要があります。関係者の焦点または目的は、事故のないパイプラインの開発を中心に展開されており、これは特に腐食の管理を通じて可能になります。したがって、関係者はパイプライン システムの継続的な監視に投資して、腐食の影響を受ける領域や保護措置が必要な領域を特定する必要があります。検査はシステム内の欠陥の特定に役立つため、最も広く使用されている監視方法です。石油やガスのパイプラインの検査にはさまざまな方法が使用されており、その選択はパイプラインの性質や場所、評価の目的によって異なります。腐食を避ける陰極防食法も検査に使用できます。これは、専門家がパイプの腐食の程度を評価するために必要なデータを収集するのに役立ちます。これは、この方法が外部モニタリングの検査に主に適用できることを意味します。長期間にわたって収集されたデータは、パイプの損傷の程度を判断するのに役立ち、是正措置の展開に影響を与えます。おそらく、腐食の外部検査は、外面の観察と陰極防食法を使用したデータの収集に依存するため、比較的簡単です。パイプライン検査ゲージ (ここでは PIGS) は、流れる流体の助けを借りて石油およびガスのパイプライン内に導入される装置です。それ以来、PIG テクノロジーは革命を起こし、パイプ内の欠陥領域を簡単に特定するのに役立つインテリジェンスの側面を組み込んでいます。インテリジェンスは、パイプの性質に関するデータを記録する装置の能力と、後の分析のためにデータを記録する能力に関係します (Pistoia、2009)。この技術はさまざまな形で採用されており、非破壊的な性質が評価されています。PIG の電磁的形式は、一般的な評価形式の 1 つです。これは、パイプ内の欠陥とその重大度の性質を特定するのに役立ちます。PIG の評価方法は非常に複雑であり、特にパイプ内の欠陥に対する感度のメカニズムにおいて、技術的応用が増加していることの典型です。この方法は、デバイスがガスの組成や特性に干渉しないため、ガスパイプラインの評価に特に適用できます。PIG は、欠陥の中でも特に腐食疲労やへこみなどの一般的なパイプ欠陥の検出に役立ちます。腐食疲労とは、腐食後の鋼の機械的能力の劣化の増大を指します。実際、一部の関係者は腐食疲労を使用して腐食の程度を検査しています。その理論的根拠は、腐食は機械的攻撃の一形態であり、硫化水素などの触媒の存在下で起こり得るというものです。したがって、腐食疲労を構成する鋼への機械的攻撃の程度を測定することは、腐食を検査する効果的な方法です。実際、開発者は腐食疲労の程度を定量化するのに役立つ装置を考案しました。したがって、腐食疲労の測定は、石油およびガスのパイプラインの腐食の程度を検査する効果的な方法です。この方法は、電子的および構造的構成が複雑であるため、腐食の外部および内部の両方の検査に適用されます。この方法は、腐食によって生じた残存壁の厚さを使用して、パイプラインの内外の欠陥を検出します。この方法の利点は、石油およびガスのパイプラインの外面および内面の腐食を検査できることです。この検査方法は、費用対効果、信頼性、スピードの点で最近人気が高まっています。ただし、ノイズにさらされた場合は信頼性が低下するという制限があります。さらに、Dai らによると、(2007) によると、この方法はパイプの質感、特に壁の粗さに影響されます。
結論
結論として、腐食は新たな問題であり、新しい設計と防止と制御のメカニズムの開発を通じて緊急の対応が必要です。腐食の影響は、生産センターからユーザーまでの石油とガスの流通におけるパイプラインの持続可能性と効率に対する脅威であることが証明されています。石油とガスは重要ですこれは、効果的な戦略と分配方法に投資する必要性を正当化します。石油やガスを配布する効果的な手段がなければ、生産活動に参加することが困難になるだけでなく、事故の可能性が高まるため生存も脅かされるでしょう。腐食は石油やガスのパイプの機械的強度の低下につながり、漏れやその他の問題を引き起こします。漏洩は周囲の環境に損害を与えるだけでなく、人々を爆発や火災の危険にさらすため危険です。さらに、石油やガスのパイプラインの腐食に関連する事故の蔓延により、このシステムに対する社会の信頼が低下しています。これは、誇大宣伝されているパイプラインの安全性の側面に疑問を投げかけるものだからです。石油およびガスのパイプラインの腐食を制御するために導入されたさまざまな保護機構は、パイプの製造および建設に使用される主な材料である低炭素鋼の特性に焦点を当てています。論文で説明したように、パイプの腐食は予防と制御の基礎であるため、その検出と検査のメカニズムに投資する必要があります。テクノロジーは同じことを達成するための無限の可能性を提供してきましたが、関連する成果を向上させる、腐食の検出、防止、制御の最適なアプローチを決定するためにさらに投資する必要があります。
投稿時刻: 2019 年 6 月 3 日