إصلاح مركب

خلاصة:
مع توسع صناعة النفط، تعرضت المعدات وخطوط نقل النفط والغاز في البر والبحر بشدة للأضرار الميكانيكية الناجمة عن القوى الخارجية والتآكل البيئي. منذ أكثر من عشرين عامًا، تم استخدام أنظمة الطلاء المركبة كطريقة مجربة للإصلاح المستدام لجدران أنابيب الغاز والفولاذ السائل ذات الضغط العالي، وصهاريج التخزين، وأوعية الضغط المتضررة بسبب التآكل والعوامل البيئية. بالمقارنة مع الطرق المعتادة مثل تثبيت السطح الخارجي للأنبوب واللحام والقطع واستبدال الأنابيب، فإن هذه الطريقة لها مزايا مثل الأمان وعدم الحاجة إلى اللحام والوزن المنخفض وسهولة التركيب وعمر خدمة أعلى وتكلفة أقل. ويرجع ذلك إلى القوة الميكانيكية العالية للمواد المركبة في مواجهة الظروف البيئية القاسية.
الغرض من هذه المقالة هو إظهار القدرات الاستثنائية للمواد المركبة في إصلاح الأنابيب الفولاذية وصهاريج التخزين وأوعية الضغط المتضررة بسبب عوامل التآكل والضغوط الميكانيكية.

مقدمة:
وبتعريف بسيط، يمكن اعتبار المواد المركبة عبارة عن خليط يحتوي على مادتين أو أكثر من المواد العيانية التي تتمتع بتآزر عالٍ مع بعضها البعض. يسمح هذا التآزر للمركب بالحصول على خصائص لا يمتلكها أي من المكونات المكونة للمركب بمفرده. تتكون المركبات من مرحلتين، الخلفية والتعزيز. تحتوي المواد المركبة المستخدمة في إصلاح الأنابيب الفولاذية أساسًا على قاعدة من الراتنجات المتصلدة بالحرارة (الإيبوكسي والبولي يوريثان وما إلى ذلك) ومرحلة تقوية من الألياف (ألياف الأراميد وألياف الكربون والألياف الزجاجية وألياف البوليستر وما إلى ذلك). الجسيمات (كربيد السيليكون، الألومينا، الطين، الخ) تتمتع المركبات المقواة بالألياف بمقاومة ممتازة للتآكل وقوة ميكانيكية ممتازة لإصلاح الأنابيب الفولاذية لنقل الغاز والسوائل عالية الضغط.

إصلاح العناصر

1- التآكل الخارجي
تآكل الأنابيب لا يشمل فقط الأنابيب المدفونة في الأرض، بل أيضاً الأنابيب التي تكون على سطح الأرض معرضة بشكل كبير لأضرار التآكل الناجمة عن الظروف الجوية. يوضح الشكل (1) التآكل الخارجي الناتج في الأنابيب (قطر 12 بوصة) لبرج التبريد لوحدة المصفاة.

. التآكل الخارجي في أنابيب برج التبريد لوحدة المصفاة

إن استخدام الطرق الشائعة (التثبيت، واللحام، والقطع، واستبدال الأنابيب، وغيرها) لإصلاح هذه الأنابيب يخلق شروطًا خاصة مثل إصدار تصريح للعمل باللهب وتحديد جدول زمني دقيق وغيرها من المسائل البيئية والسلامة، وكلها أمور بسبب قرب معدات العملية من بعضها البعض ووجود مواد قابلة للاشتعال في أنابيب النقل (شكل رقم (2)). إن استخدام المركبات المسلحة في إصلاح الأنابيب يجعل من الممكن الحد من الحاجة إلى العمل باللهب، وإخراج خط الأنابيب من الخدمة والأضرار البيئية، ويمكن إجراء الإصلاحات حتى في بيئة محدودة.

. الطريقة المعتادة (اللحام) لإصلاح الأنابيب التالفة

بالإضافة إلى الأنابيب، يمكن أيضًا إصلاح جميع أنواع الوصلات بما في ذلك المحملات والأكواع 45 درجة و90 درجة باستخدام المواد المركبة المقواة (الشكل (3)).

. إصلاح المحملات والركبتين
بالإضافة إلى إصلاح النقاط التالفة، تعمل الطلاءات المركبة المعززة كطبقة واقية ضد عوامل التآكل، مما يزيد من عمر خدمة الأنابيب.
2- إصلاح نقاط الحرارة المرتفعة والمنخفضة
ويتسبب الترسيب الذي تظهره منصات استخراج النفط والغاز البحرية خلال فترة الاستغلال في استقرار عدد من الناهضات وتعرضها بشدة لعوامل التآكل البيئي. استبدال الناهضين لديه العديد من المشاكل الرئيسية.

1) توقف إنتاج المنصة البحرية وهدر جزء كبير من المنتجات المصنعة.
2) وجود زيت مستعمل داخل الناهضات بدرجة حرارة تزيد عن 70 درجة مئوية.
3) خلق ظروف آمنة تماما للعاملين في مجال التشغيل.
4) تغليف الجزء المنحني.
إن استخدام الطلاء المركب يتغلب على كل هذه المشاكل. يمكن للراتنج المتصلد بالحرارة والتعزيز والمواد اللاصقة أن يتحمل بسهولة درجات حرارة تصل إلى 84 درجة مئوية. إن الغطاء المركب المستخدم في إصلاح الناهضات خفيف ويمكن تطبيقه بسهولة على السطح بواسطة عاملين، ولا توجد حاجة لتحريك الأجزاء الثقيلة (شكل (4)). مع هذه الطريقة، يستغرق إصلاح الناهضين مدة أقصاها ثلاثة أيام. ومن الفوائد المهمة لهذه الطريقة تقليل القلق البيئي من دخول السوائل الهيدروكربونية إلى البيئة المحيطة عند إخراج الناهضات من الخدمة.

. إصلاح الناهضين باستخدام مركب

3- الأضرار الميكانيكية
إن اصطدام الأنابيب التي تحتوي على الماء والغاز الطبيعي أثناء الحفر أمر يحدث دائمًا في مناطق العمليات؛ وهذا يقلل من كفاءة خطوط أنابيب النقل على المدى الطويل في ظل الأحمال الثابتة والدورية. ونظرًا لحساسية هذا النوع من الأضرار التي تصيب خطوط الأنابيب، فقد سعت الشركات دائمًا إلى إصلاح هذا الضرر. وأظهرت نتائج الدراسات أن استخدام الطلاءات المركبة هي طريقة معتمدة لإصلاح هذه الأنابيب لأنها تسبب فقدان تركيز الإجهاد في النقاط المتضررة وإزالة الشقوق الشعرية الناتجة عن الارتطام. عادة، يتم تغطية المناطق البادئة بحشوات قابلة للتصلب بحيث يمكن نقل الضغط بسهولة بين الأنبوب والطلاء المركب، ومن ثم يتم تغطيتها بالطلاء المركب (الشكل (5)).

. الأنابيب المتضررة من التأثير
4- التسرب
تتسرب أنابيب النقل وخزانات النفط الخام بشكل رئيسي في عدة نقاط. عادةً ما يكون لأنابيب النقل ضغط يساوي 22 بار (300 رطل لكل بوصة مربعة)، حيث لا يمكن العمل باللهب واستخدام الصنفرة الميكانيكية (لتنظيف سطح الأنبوب). تتمتع الطلاءات المركبة بالعديد من النتائج التجريبية والعملية لإظهار فائدة هذه الطلاءات في إغلاق الأنابيب وخزانات النفط الخام. بعد تقليل ضغط خط أنابيب النقل، يتم تطبيق طلاء مركب عليه

. تطبيق هذه الطريقة يسبب
• لا حاجة لغمر كامل سطح الأنبوب
• سهولة تسوية الطلاء مع السطح الخارجي للأنبوب
• إزالة الضغوط الشعاعية من مناطق التسرب
• زيادة مقاومة الأنابيب ضد التآكل
• تقليل وزن غطاء الإصلاح وتسهيل تركيبه.

. الأنابيب المتسربة
الأضرار التي لحقت اللحام
تظهر فحوصات موقع اللحام بعض الأضرار مثل التسرب من جدار اللحام والمسامية وعدم انتظام محاور الجدران. ويوضح الشكل (7) عملية إصلاح الأنابيب المتضررة بسبب اللحام. إصلاح مناطق اللحام بطبقة مركبة يجعل الأنبوب تحت اختبار الضغط يظهر نتيجة مقبولة. يؤدي استخدام الطلاء المركب إلى زيادة السلامة وتقليل تكلفة ووقت الإصلاحات.

. الأنابيب التالفة من اللحام