A szöveg kész

(1) ISKOLA POLITÉCNICA VEGYI MÉRNÖKI ÉS AGROIPARI NACIONÁLIS KAR. Belső korrózió vizsgálata az SPF-től az NPF-ig terjedő OSZTÁLYÚ OLAJ-Csővezeték blokkban 16. PROJEKT ELŐTT A VEGYI MÉRNÖK CÍMÉNEK ELÉRÉSE. MARIO ABDUL TUPIZA LUNA. IGAZGATÓ: Eng. MARCELO FERNANDO SALVADOR QUIESONES. Quito, 2017. november.

korrózió

(3) NYILATKOZAT. Én, Mario Abdul Tupiza Luna kijelentem, hogy az itt leírt mű saját; akit korábban nem nyújtottak be diplomára vagy szakmai képesítésre; és hogy áttekintettem az ebben a dokumentumban szereplő bibliográfiai hivatkozásokat. A Nemzeti Műszaki Iskola igénybe veheti az e munkának megfelelő jogokat, amelyeket a szellemi tulajdonról szóló törvény, annak rendeletei és a jelenlegi intézményi előírások állapítottak meg. __________________________ Mario Abdul Tupiza Luna.

(4) TANÚSÍTVÁNY. Igazolom, hogy ezt a munkát Mario Abdul Tupiza Luna fejlesztette ki, felügyeletem alatt. _________________________ Marcelo Fernando Salvador Quiñones PROJEKT IGAZGATÓ.

(5) Köszönet Istennek és Virgen del Quinche-nek, minden áldásukért. Mario és Calixta szüleimnek megértésükért és feltétel nélküli támogatásukért. Fanny és Majo nővéreimnek, akik elviselték a csalódottságomat a projekt során. A rokonaimnak, akik soha nem hagytak bennem hinni. Barátaimnak, Sin Texasnak, a Manantial Old School-nak, a Los del Valle-nak és még sok másnak, akik felejthetetlen, jó időkkel teli utazást tettek ennek az útnak. Marcelo Salvadornak és Carlos Jiméneznek, akik kiváló szakemberek voltak, akik elkötelezettek munkájuk iránt, mindig készek megoldani a projektben felmerült kétségeket és nehézségeket. Nelson Troncoso, Byron Sánchez, Héctor Aguayo, Mauricio Delgado, Leandro Martínez, Randy Delgado, a Vegyszerkezelő részleg és a Felszíni telepek részlege, akik lehetővé tették, hogy megosszam veletek a csapatmunkában szerzett tapasztalataimat és támogassam szakmai fejlődésemet. Mindazoknak, akik lehetővé tették ezt a projektet, és megosztották velem az egyetemi életemet. Nélküled ebből semmi sem lett volna lehetséges. .

(6) Elkötelezettség Calixta és Mario iránt, életemmel mindent köszönhetek nekik.

(7) i. TARTALOMJEGYZÉK OLDAL ÖSSZEFOGLALÓ BEVEZETÉS. XIII XV. 1 . BIBLIOGRÁFIAI FELÜLVIZSGÁLAT. 1. 1.1 . A belső korrózió típusai az olajvezetékekben 1.1.1. Korrózió alapjai 1.1.2. Egységes korrózió 1.1.3. Helyi korrózió 1.1.4. Baktériumok okozta korrózió 1.1.5. Galvanikus korrózió. 1 1 3 4 6 8. 1.2 . Belső korróziós szerek 1.2.1. Víz 1.2.2. Szén-dioxid (CO2) 1.2.3. Hidrogén-szulfid (H2S) 1.2.4. Oxigén (O2) 1.2.5. Szilárd 8 9 10 12 13 14. 1.3 . Belső korróziómegelőzési módszertan 1.3.1. Korróziógátlók 1.3.2. Biocidok 1.3.3. Pigging 1.3.4. Belső bevonatok. 16 16 18 19 21. 1.4 . Belső korrózióvédelmi módszertan 1.4.1. Vonali ellenőrzés (ILI) 1.4.2. Közvetlen értékelés 1.4.3. Hidrosztatikus tesztek. 21 22 26 29. 2 . KÍSÉRLETI RÉSZ. 30. 2.1 . Az SPF-NPF csővezeték szakasz működésének jellemzése 2.1.1. A csővezeték által az SPF-től az NPF-szakaszig szállított olaj jellemzése a 16. blokkban 2.1.2. Az SPF-NPF csővezeték működési körülményeinek meghatározása a 16. 30. blokkban. 2.2 . Matematikai modell kidolgozása a belső korrózióeloszlás meghatározására a víz, a szilárd anyagok és a hajlásprofilok felhalmozódása alapján. 30 34. 39.

(9) iii. A TÁBLÁZATOK MUTATÓJA 1.1. Táblázat: Az olaj- és gáziparban használt biocidok típusai. 19. 1.2. Táblázat . Közvetlen értékeléshez született normák. 28. 3.1. Táblázat: Az API-sűrűség, a dinamikus viszkozitás, az összes kéntartalom, a szilárd anyagok térfogatsűrűsége és a szilárd anyagok koncentrációjának vizsgálata. 46. ​​3.2. Táblázat . A részecskeméret eredményei. 47. 3.3. Táblázat . Az SPF - NPF csővezeték jellemzői. 48. 3.4. Táblázat: A csővezeték által az SPF szakasz 16-ból az NPF-be 16-ra szállított nyersolaj BS&W elmúlt 3 évének történelmi értékei. 49. A csővezeték által szállított maximális, minimális, átlagos és jelenlegi áramlás az SPF szakasz 16-tól az NPF-ig. 50. A csővezeték belépő nyomásának és hőmérsékletének értékei az elmúlt 4 hónapban. 52. 3.7. Táblázat . Korróziós anomáliák az ILI vizsgálata során. 56. 3.8. Táblázat: A 16 hüvelykes szakasz SPF - NPF csővezetékének vizsgálati területei az Alpha matematikai modellhez. 59. A 16 hüvelykes SPF - NPF csővezeték vizsgálati területei a Beta matematikai modellhez. 59. 3.10. Táblázat: Folyadék sebessége az egyes vizsgálati forgatókönyvekhez. 63. 3.11. Táblázat . A korróziós sebesség (V! "##) többváltozós elemzése. 93. 3.12. Táblázat . A hőmérséklet (T) többváltozós elemzése. 94. 3.5. Táblázat . 3.6. Táblázat . 3.9. Táblázat.

(11) v. AV.1. Táblázat: A nyomás (P) többváltozós elemzése. 168. AV.2. Táblázat . Az olajsűrűség (* +) többváltozós elemzése. 169. AV.3. Táblázat. AV.4. Táblázat Táblázat: AV.5 . táblázat: AV.6 . táblázat: AV.7 . a vízsűrűség többváltozós elemzése (*,). Az olaj viszkozitásának (- +) többváltozós elemzése. A dimenzió nélküli Weber-szám (We +) többváltozós elemzése. 169 170. 170. A dimenzió nélküli Reynolds 170-es szám többváltozós elemzése (Re +) A Fanning-súrlódási tényező (f +) többváltozós elemzése. 171. AV.8. Táblázat . A Darcy súrlódási tényező többváltozós elemzése (f. (# $ /). 171. AV.9. Táblázat . A dimenzió nélküli Froude-szám (Fr) többváltozós elemzése. 172. AV.10. Táblázat. Táblázat. A dimenzió nélküli Reynolds részecskeszám (Re0) 172 számú többváltozós elemzése. AV.11. Táblázat: A részecskehúzási együttható (C.) többváltozós elemzése 172. AV.12. Táblázat . A csővezeték dőlésszögének többváltozós elemzése (1) 173. AV.13. Táblázat . A víz kritikus sebességének többváltozós elemzése (V $ #% &) 173. AV.14. Táblázat . A szilárd anyagok minimális ülepedési sebességének (U2 $) többváltozós elemzése 174 AVI.1. Táblázat. Az Alpha modellel elvetett változók statisztikai paraméterei 176. AVI.2 táblázat . A Beta modell által elvetett változók statisztikai paraméterei 177.

(12) vi. AZ ÁBRÁK TÁRGYMUTATÓJA 1.1. Ábra . A korrózió vázlata egy vascsőben. 2. 1.2. Ábra . Egységes korrózió a csőben. 4. 1.3. Ábra. A gödör korróziója. 5. 1.4. Ábra . Réskorrózió korróziós szelvényben. 6. 1.5. Ábra: A MIC által érintett csővezeték. 7. 1.6 . ábra: Víz-olaj emulzió vízeloszlásának diagramja vízszintes csőhöz 10. 1.7 ábra . Szilárd anyagok felhalmozódása által képzett gödör. 12. 1.8. Ábra . Savanyú korrózió által érintett cső. 13. 1.9. Ábra . Az oxigénes korrózió által érintett cső. 14. 1.10. Ábra: A csőben lévő 3 áramlási réteg és az erőviszonyok diagramja egy szilárd részecske számára, amely az állóágyban lévő 2 szilárd részecskén nyugszik. 15. Az olajiparban leggyakrabban használt korróziógátlók osztályozása és gáz. 17. Szerves korróziógátló hatásmechanizmusa egy csővezetékben. 17. 1.11 . ábra: 1.12 . ábra: 1.13 . ábra: Sertések típusai (a) takarítók, (b) seprők és (c) okos 20. 1.14. Ábra . 1.15. Ábra. A hibák észlelésének sémája disznó axiális és kerületi mágneses fluxussal. 24. RoCorr MFL-A intelligens disznó. 24.

(17) xi. AV.14. Ábra . A dőlésszög és a korróziós sebesség mátrixdiagramja 168.

(18) xii. MELLÉKLETEK MUTATÓJA I. OLDAL Laboratóriumi jelentések a 16 hüvelykes csővezetékben szállított olajról SPF - NPF 129 II. MELLÉKLET A 16 hüvelykes csővezetékben szállított olaj szállítási tulajdonságainak kiszámítása SPF - NPF 132 III. MELLÉKLET 16 szakaszos csővezeték SPF - NPF 144 IV. MELLÉKLET A szilárd anyagok felhalmozódásának meghatározása a 16 szakaszos olajvezetékben SPF NPF 155 V. MELLÉKLET A víz és a szilárd anyagok felhalmozódásának előrejelzésére kidolgozott matematikai modellek előzetes elemzése 161 VI. MELLÉKLET A nem szignifikáns változók statisztikai paraméterei az Alpha és Beta 175 matematikai modellek kidolgozásában.

(23) xvii. korróziós előrejelzés. Az idézett szabvány nem határozza meg az utóértékelés pontos módját, de a matematikai modellek validálása alkalmazható, ez lehetővé teszi a pontos kapcsolat megtalálását a kidolgozott modell és a belső korrózió valós eredményei között (Moghissi és mtsai. 2008, 18. o.) . A közvetlen értékelés előnyei lehetővé teszik a személyi biztonság javítását, a környezetvédelmet, a rendszer megbízhatóságának növelését, a csövek és berendezések hasznos élettartamának meghosszabbítását, ami szintén javítja a vállalat jövedelmezőségét (NACE INTERNATIONAL, 2013, 42. o.).

(28) 5. A lokalizált korrózió a fémekben a leggyakoribb, a rozsdamentes acélok hosszú ideig ellenállnak a korróziónak, de ha korrózió lép fel, véletlenszerűen több gödröt képezhet. Ez a fajta korrózió nagyon veszélyes, mivel behatol a a fém gyorsan, gyakran kis anyagveszteségként jelenik meg a felületen, de nagyobb anyagveszteséggel a felület alatt, amint azt az 1.3. ábra mutatja. Ez a fajta korrózió kiszámíthatatlan és váratlan idő előtti meghibásodásokat okozhat (Vedavyasan, 2016, 468–469.). 1.3. Ábra. Gödrös korrózió (Vedavyasan, 2016, 469. o.). A lokalizált korrózió másik típusa a hasadékkorrózió, amely olyan helyeken fordul elő, amelyek nem férnek hozzá a maró környezethez, általában a karimákon és a tartozékokon. Azonban olyan helyeken is előfordul, ahol szilárd anyagok lerakódnak. A réskorrózió egy korróziós szelvényben az 1.4. Ábrán látható (Tan és Yongjun, 2012).

(29) 6. 1.4. Réskorrózió korróziós szelvényben (NACE INTERNATIONAL, 2014, 31. o.). 1.1.4. BORZÁSOK KORROZIÓJA. Keleti. kedves. nak,-nek. korrózió. Tudom. azt. ismert. Mit. Korrózió. Befolyásolt. Mikrobiológiailag (MIC) olyan mikroorganizmusok okozzák, mint: mikroalgák, baktériumok és gombák. A MIC a lokalizált korrózió különféle formáit okozhatja, például a lyukakat. A MIC különböző környezetekben fordulhat elő, például tengervízben, édesvízben, ásványmentesített vízben, szénhidrogén üzemanyagokban, kémiai folyamatokban, élelmiszerekben, talajban, szennyvízben stb. Az olajmezőkben található fő baktériumok a következők: szulfát redukáló baktériumok (BSR) és savtermelő baktériumok (APB), amelyek anaerobak és jelenlétük a védőfólia tönkremenetelét, savas környezet keletkezését, lerakódások kialakulását okozhatja. anódos és katódos reakciók (NACE INTERNATIONAL, 2014, 44-45. o.).

(37) 14. Az oxigén depolarizátorként működik, és katódos reakciókban fogadja az elektronokat, felgyorsítva az anódot képező fém pusztulását. Ennek következtében az oxigén növeli a savas gázok, például a szén-dioxid és a hidrogén-szulfid korróziós sebességét. Popoola és mtsai szerint. (2013) szerint az oxigén 5 ppb-nél nagyobb koncentrációnál romboló hatású (4. o.). Az 1.9. Ábrán oxigénkorrózió által érintett cső figyelhető meg, az e szer által okozott korrózió egyenletes vagy lokalizált korróziónak tűnhet (Popoola et al. 2013, 4. o.) . 1.9. Az oxigénkorrózió által érintett csővezeték (Popoola et al., 2013, 5. o.). 1.2.5. SZILÁRD. A szilárd anyagok felhalmozódása a korróziós sebesség növekedését okozza. A szilárd anyagok általában magas koncentrációban tartalmaznak olyan szennyező anyagokat, mint a baktériumok és a klórozott szerves vegyületek, amelyeket egy elektrokémiai eljárás kivételével nem lehet eltávolítani (Landry, Runstedtler, Papavinasam and Place, 2012, 905. o.).

(38) 15. Ezenkívül néhány szilárd részecske felszívja a vizet a hidrofil felületükön, amely potenciális maró pontokká alakítja őket (Landry és mtsai., 2012, 906. o.). A szilárd anyagok az álló réteg és a mozgó határfelületen halmozódnak fel. réteg, az 1.10. ábra szerint. Ha az áramlási sebesség nem elegendő a szilárd részecskék szuszpenzióban tartásához, akkor a csővezeték aljára telepednek, ugyanakkor az áramlás turbulenciája is befolyásolja a szilárd anyagok felhalmozódását (Moghissi et al., 2008). 1.10. Vázlat a csőben lévő 3 áramlási rétegről és a szilárd részecske erőegyensúlyáról, amely az állóágyban lévő 2 szilárd részecskén nyugszik. (Doron és Barnea, 1996, 275. o.). A szilárd anyagok felhalmozódásának meghatározásához fontos paraméter a minimális ülepedési sebesség, amely megfelel annak a minimális sebességnek, amellyel a rendszernek rendelkeznie kell, hogy a szilárd anyagok ne essenek a cső aljára. Ha az áramlási sebesség nagy, akkor az összes szilárd részecske szuszpendálódhat a turbulencia miatt, másrészt ha a sebesség csökken, akkor a szilárd részecskék felhalmozódnak a cső alján (Landry és mtsai, 2012, 906. o.) ).

(40) 17. A korróziógátlók osztályozása. Gáznemű fázis. Anódos (passzivátorok). Folyékony fázis. Vegyes. Interfész-gátlók. Katódos környezeti kondicionálók. 1.11. Ábra. Az olaj- és gáziparban leggyakrabban használt korróziógátlók osztályozása (Papavinasam, 2014, 375. o.). Az 1.12. Ábra mutatja az olajiparban alkalmazott korróziógátlók hatásmechanizmusát, ezek az anyagok tapadnak a fém felületéhez annak poláris részén, általában az aminok, a fémfelülettel érintkezve a vízmolekulákat is kiszorítják, és védőburkolatot képeznek. gát, mivel hidrofób szénhidrogénláncuk van (Salama, 2011, 4. o.) . 1.12. ábra. Szerves korróziógátló hatásmechanizmusa egy csővezetékben (Salama, 2011, 5. o.).

(43) 20. Szilárd anyagok, törmelék, habok, viaszok, aszfalt, biofilmek és minden idegen anyag lerakódása a csőbe (Papavinasam, 2014, 361. o.). Másrészt a sertéshúzó sertéseket folyadékok söpörésére használják, általában vízzel, korróziógátlókkal, biocidekkel, bevonattal és a különálló termékekkel (Papavinasam, 2014, 361. o.). A sertések tisztítását és söpörését sorrendben használják, mivel ezek tisztítják és védik a csövet a korróziótól (Papavinasam, 2014, 361. o.). Végül intelligens sertéseket használnak az In Line Inspection (ILI) technika végrehajtására. a cső fizikai és mechanikai tulajdonságainak meghatározására szolgál (Papavinasam, 2014, 361. o.) . a. c. b. 1.13. Ábra Sertéstípusok (a) takarítók, (b) seprők és (c) okosak (Fraser Engineering, 2014).

(47) 24. 1.14. Ábra. Séma axiális és kerületi mágneses fluxussal rendelkező disznók hibáinak kimutatására (Vanaei et al., 2017, 46. o.). Az MFL típusú disznót az 1.15. Ábra mutatja be, amely a Rosen céghez tartozik és RoCorr MFL-A néven ismert (Vanaei et al., 2017, 46. o.). 1.15. Ábra. RoCorr MFL-A Smart Pig (ROSEN, 2017b, 1. o.).

(48) 25. 1.4.1.2 . Ultrahangos eszköz (UT). Ez a fajta sertés ultrahang segítségével megállapítja a cső vastagságvesztését, ultrahangjelet küld a cső falára és elemzi annak visszatérő jelét, az 1.16. Ábra szerint (Vanaei et al., 2017, 46. o.). A disznó UT kis hullámhosszú, nagy frekvenciájú hanghullámokat használ a hibák és az anyagveszteség kimutatására. Ezenkívül nagyon jó eredményeket nyújt a rendellenességek pontosságában. Általában a lokalizált korrózió kimutatására használják őket (Bickerstaff, Vaughn, Stoker, Hassard és Garrett, 2015, 4. o.) . 1.16. Ábra. Egy UT sertés mérési elve (Vanaei et al., 2017, 46. o.).

(49) 26. Az UT disznó nem közvetlenül méri a vastagságvesztést, hanem az ultrahang visszatér jel alapján becsüli meg. Az eredmények minősége a készülék sebességétől függ. Pontosságuk általában ± 10% (Vanaei et al., 2017, 46. o.). Az 1.17. Ábrán a Rosen vállalat UT disznóját mutatjuk be, néven: RoGeo XT (Vanaei et al., 2017, 46. o.). Másrészt az UT disznó meghatározhatja a cső morfológiáját és vastagságát, korlátai a következők: gödrök észlelése és hogy eredményeinek pontossága attól függ, hogy milyen sebességgel halad keresztül a csövön 1.17. RoGeo XT Smart Pig (ROSEN, 2017c, 1. o.). 1.4.2. KÖZVETLEN ÉRTÉKELÉS. A közvetlen értékelés a NACE nemzetközi szabványokon alapuló tesztek értékelését jelenti, amelyek fő célja a korrózió helyeinek hatékony és megbízható meghatározása (NACE INTERNATIONAL, 2013, 26. o.). A közvetlen értékelés egy alternatív módszer, Működhet futó csöveken és nem mozgatható csöveken is. A közvetlen értékelésnek nincs lejárati dátuma, hacsak a feltételek nem változnak.

(50) 27. rendszerműveletek (NACE INTERNATIONAL, 2013, 26. o.). Az 1.18. Ábra a közvetlen értékeléshez használt NACE-szabványok használatának diagramját mutatja be, a korrózió helyétől, szolgáltatásától és típusától függően. A közvetlen értékelési módszerek vázlata (NACE International, 2013, 32. o.). A közvetlen értékelés alapjául szolgáló szabványok azonos felépítésűek, alkalmazhatóságuk a csövekre szolgálattól és a korrózió típusától függően, ily módon a következő 6 szabvány létezik, amelyeket az 1.2. Táblázat mutat be (NACE INTERNATIONAL, 2013, p. 27) . Ezeket a szabványokat általában a gázt és az olajat szállító csővezetékek jelenlegi állapotának meghatározására használják, a korróziós mechanizmusok szilárd ismeretein alapulnak (NACE INTERNATIONAL, 2013, 27. o.). Például az LP- Az ICDA Liquid Petroleum Internal Corrosion Direct Assessment szabvány a víz és a szilárd anyagok felhalmozódásán alapul, hogy előre jelezze a belső korrózió valószínűségét egy olyan csővezetékben, amely BS&W-vel dehidrált olajat szállít. A korrózió meghatározásához elengedhetetlen a csővezeték történeti és jelenlegi állapotáról szóló teljes információ (NACE INTERNATIONAL, 2013, 34. o.).

(52) 29. 1.4.3. HIDROSTATIKAI VIZSGÁLATOK. A hidrosztatikai vizsgálatokat a cső működésének megkezdése előtt végezzük, hogy megerősítsük annak elfogadhatóságát az általuk nyújtott szolgáltatás szempontjából. Ehhez meg kell határozni az anyag ellenállását, a szivárgások hiányát és a hegesztett tartozékok integritását. meghatározza a szivárgások fennállását és megakadályozza az esetleges nem kívánt eseményeket (Javaherdashti és Akvan, 2017, 6–7. o.). A teszt elve abból áll, hogy általában vízzel, a berendezéssel vagy a csővel nyomást gyakorolnak a normál működés és szemrevételezéssel ellenőrizze a szivárgást. A teszt minimális időtartama 4 óra, amelyet 24 órás szivárgásteszt követ. Ez a fajta teszt nem végezhető el az üzemelő csővezetékeken, mivel üzem, berendezés vagy csővezeték leállítására van szükség (Kiefner és Maxey, 2014, 150. o.).