القول الشائع "الصدأ لا ينام" صحيح جدًا في صناعة النفط والغاز. يبدأ التآكل من يوم التصنيع، يجب حماية الأسطح الفولاذية سواء كان من السهل الوصول إليها أم لا.
البنية التحتية ومعدات النفط والغاز مصنوعة بشكل أساسي من الفولاذ. يتزايد الاستخراج من قاع البحر، مما يعرض المنصات لبيئة بحرية قاسية. تعمل البنية التحتية للمعالجة والتوزيع والتخزين، المصنوعة أيضًا بشكل أساسي من الفولاذ، عادةً في بيئات قاسية، وتتعرض أسطحها الداخلية للمنتجات الثانوية المسببة للتآكل من النفط والغاز. كل هذا يجعل التآكل قضية رئيسية في الصناعة.
قبل أواخر الستينيات، كانت معظم آبار النفط والغاز موجودة على الأرض (بشكل رئيسي في الصحاري) أو في مصبات الأنهار الضحلة والخلجان والمستنقعات.
منذ سبعينيات القرن الماضي، بدأ إنتاج نفط وغاز بحر الشمال في أعماق قاع البحر فيما يتراوح بين 50 و 100 متر، وفي بيئة بحرية غالبًا ما تكون شديدة العواصف.
منذ التسعينيات، بدء استغلال النفط / الغاز في أعماق البحار (300 متر أو أكثر)، وبعد ذلك عميقًا جدًا (3000 متر أو أكثر). تعتبر منصة Perdido التابعة لشركة شل في خليج المكسيك بئرًا شديد العمق.
اليوم، تقريبًا كل النفط / الغاز القابل للاستغلال "الأحدث" موجود في أعماق البحار، وغالبًا ما يكون على عمق آلاف الأمتار تحت قاع البحر. تشكل الأعماق الكبيرة تحت سطح البحر، جنبًا إلى جنب مع الأعماق الكبيرة تحت قاع البحر، مع الغلاف الجوي البحري المالح، تحديًا هائلاً للحماية من التآكل - أي الوصول إلى الغلاف الواقي وفحصه وتجديده.
تتعرض الأسطح الداخلية لجهاز التكرير المعقد للهجوم من خلال المحتوى الحمضي للزيت الذي يتم تكريره. يتفاقم التآكل بفعل الضغوط العالية ودرجات الحرارة والتدفقات المستخدمة في العملية. يحدث التآكل في الغالب في وحدة التقطير الخام (CDU) وفي وحدة التفريغ العالي (HVU) حيث يتم تقطير الزيت الخام على خطوتين، عند الضغط الجوي وتحت التفريغ، إلى أجزائه الرئيسية.
تتفاعل الأسطح الداخلية للجهاز الفولاذي مع محتوى النفط من الكبريت، وبشكل أساسي H2S (تآكل "حامض" - والذي يؤثر أيضًا على خطوط الأنابيب). تتفاعل هذه الأسطح الداخلية أيضًا مع محتوى زيت الثيول (مركبتان) وأحماض النفثينية (من الصيغة العامة CnH2n-z O2)، والتي تعتبر شديدة التآكل. تعمل درجة الحرارة المرتفعة على تسريع التفاعلات الكيميائية المسببة للتآكل، ويزيد الضغط والتدفق المرتفعان من ضغوط القص على أسطح الأنابيب الداخلية؛ هذا يحط من الطبقة الواقية FeS، وبالتالي يسهل تآكل المعدن السائب.
يتم نشر خطوط أنابيب النفط والغاز، سواء من البئر إلى مرافق المعالجة، أو في شبكة التوزيع إلى المستخدمين النهائيين، فوق أو تحت الأرض، وكذلك تحت الماء، على مسافات شاسعة وفي تضاريس متنوعة. يمكن تقسيم التآكل الناجم عن المادة المنقولة، سواء كان زيتًا أو غازًا، إلى تآكل "حلو" و "حامض": يحدث التآكل الحلو في الأنظمة التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون فقط، مع مستوى منخفض من كبريتيد الهيدروجين (ضغط جزئي H2S <0.05 رطل / بوصة مربعة). يحدث التآكل الحامض عندما يكون الضغط الجزئي لكبريتيد الهيدروجين أعلى من 0.05 رطل / بوصة مربعة.
في حد ذاته ليس مادة آكلة، ولكن بيئة الغاز التي تحتوي على الماء تسبب تفاعلات تؤدي إلى تآكل السطح الداخلي لخط الأنابيب الفولاذي. ينتج عن التآكل الحلو تخريب داخلي لخط الأنابيب، في حين أن التآكل الحمضي يكون أكثر حدة، ويمكن أن يضر بالسلامة الهيكلية لخط الأنابيب، مما يؤدي إلى فشلها. بالإضافة إلى ذلك، بسبب المسافات الطويلة في البيئات غير المحمية، تتعرض خطوط الأنابيب لهجوم تآكل خارجي. كل ما سبق يؤدي إلى تسرب خط الأنابيب، مع احتمال حدوث ضرر بيئي أو خطر على الحياة.
أجهزة تخزين النفط والغاز عرضة للتآكل "الحلو" و "الحامض" على غرار خطوط الأنابيب، كما هو موضح أعلاه. كما أن تغلغل الرطوبة داخل الجهاز وتراكمها في قاع الحاوية يؤدي إلى تفاقم التآكل، خاصة في الجزء السفلي من الحاوية. قد تتبخر هذه الرطوبة أيضًا في الطقس الدافئ، ومع انخفاض درجة الحرارة الخارجية، تتكاثف مرة أخرى على السطح الداخلي للحاوية. يحدث اختراق الرطوبة بشكل أساسي في حالة عدم وجود صمام حشو فعال غير مرجعي و / أو - بالنسبة لأسطوانات الغاز - عندما تُترك مفتوحة في حالة منخفضة الضغط تمامًا. تتعرض أسطوانات الغاز المنزلي أيضًا للتآكل الخارجي الناجم عن الصدمات أثناء النقل وعند وضعها على أسطح رطبة أثناء الإستخدام.
الضرر الناتج عن التآكل تدريجي، وقد يستغرق سنوات حتى يحدث تدهور كبير؛ مما يؤدي في النهاية إلى حدوث تسريبات وتعطل المعدات وفشل هيكلي. كل هذا له تأثير حاسم في بعض الأحيان على: الإنتاجية (تدهور الأداء وتعطل المعدات)، والبيئة (التلوث من خلال الانسكاب)، وقبل كل شيء السلامة (الفشل الهيكلي، والحريق، والانفجار وما هو أسوأ).
غالبًا لا يشجع الإقتصاد اليومي لتشغيل منشأة للنفط / الغاز اتخاذ وجهة نظر طويلة المدى فيما يتعلق بصيانة التآكل - عدم استقرار أسعار النفط مما يتسبب في تقلبات في هامش الربح. على وجه الخصوص، فيما يتعلق بمنصات الاستخراج، حيث تتناقص الاحتياطيات عند بئر معين ويتوقع الإغلاق المستقبلي، لا يشجع الاستثمار في الصيانة الباهظة - بالضبط في المرحلة التي تصبح فيها صيانة الحماية من التآكل أمرًا بالغ الأهمية.
تعد تكلفة الحماية من التآكل عنصرًا مهمًا في فاتورة صيانة منشآت ومعدات النفط والغاز المعاصرة:
- - منصات الاستخراج البحرية، ونقاط ارتفاعها (قد تكون أجزاء منها مئات أو حتى آلاف الأمتار تحت الماء)، البئر ومعدات الحفر الخاصة به (لا يمكن الوصول إليها تحت قاع البحر أو في أعماق الأرض) - شدة بيئة العمل وعدم إمكانية الوصول للمعدات تجعل الفحص وصيانة التآكل مكلفة للغاية.
- - معمل التكرير شديد التعرض للتآكل الداخلي. نظرًا لتعقيد المعدات وعدم القدرة على الوصول مباشرة إلى الأنابيب الداخلية، تتطلب طرق مراقبة التآكل والتخفيف منه نفقات كبيرة.
- - خطوط الأنابيب وخزانات التخزين، المنتشرة في منطقة جغرافية واسعة - في حالة حاويات الغاز المنزلي - قد تتعرض لسوء المعاملة من قبل المستخدم، مما يتطلب من شركات التوزيع قضاء الوقت والموارد في الفحص والإصلاح.
وفقًا لدراسة أجرتها الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة الأمريكية (FHWA) في عام 2002 (تكاليف التآكل والاستراتيجيات الوقائية في الولايات المتحدة، المنشور رقم FHWA-RD-01-156 - NACE International)، في الولايات المتحدة، فإن تكلفة التآكل قُدّر توزيع الغاز بحوالي 5 مليارات دولار، واستكشاف وإنتاج النفط والغاز بحوالي 1.4 مليار دولار، مع 0.6 مليار دولار تُعزى إلى الأنابيب السطحية وتكاليف المرافق، و 0.5 مليار دولار لأنابيب قاع البئر، و 0.3 مليار دولار للنفقات الرأسمالية المتعلقة بالتآكل.
