بخشی از مقاله
بررسي مشکلات ناشي از عدم پيگراني صحيح و منظم
چکيده
بررسي آمار مصرف اقلام براي تعمير و نگهداري خطوط لوله در ايران در مقايسه با کشورهاي نفتي ديگر به نسبت خطوط لوله جرياني ، نشان دهنده عدم توجه اصولي به مقوله نگهداري و پيشگيري مي باشد. در اين مقاله پيامدهاي ناشي از عدم رعايت اصول صحيح پيگ راني در تست خطوط لوله در پايان مراحل نصب و تحويل کارفرما و همچنين خسارت مالي ناشي از برنامه ريزي ناکارآمد جهت پيگ راني در زمان بهره برداري و به منظور نگهداري بهينه از خطوط لوله بررسي شده - اند. به علاوه راهکارهايي که سبب کاهش خسارات مالي ناشي از اين دو مورد مي شوند نيز مورد اشاره قرار گرفته اند. از جمله اين راهکارها افزايش پژوهش هاي آماري به منظور تدوين آيين نامه هاي کاربردي در رابطه با نگهداري خطوط لوله در کنار مسئوليت توليد و انتقال و تغيير بازرسي نتيجه گرا به بازرسي فرآيند مدار مي باشند.
واژه هاي کليدي : پيگ ، پيگ راني ، تست هيدرواستاتيک ، برنامه زماني پيگ راني ، صدمات پيگ راني غيرصحيح
مقدمه
توسعه روزافزون صنايع گوناگون و نيز جوامع بشري ، نياز به انرژي را به عنوان يکي از ارکان اصلي هر فرآيند صنعتي و نيز به عنوان بخش مهمي از زندگي روزمره انسان ها، به طور چشم گيري افزايش داده است . در اين ميان انرژي هاي فسيلي نظير نفت خام و فرآورده هاي آن و نيز گاز طبيعي از ديرباز مورد توجه بشر قرار گرفته اند. مبحث انتقال نفت و گاز و ساير ميعانات محتوي انرژي در خور توجه بوده ، بخش مهمي از صنعت نفت و گاز را به خود اختصاص داده است . خط لوله به عنوان اصلي ترين مکانيزم انتقال نفت و گاز از ديرباز مورد استفاده وسيعي قرار گرفته است و صنايع سبک و سنگين بسياري مرتبط با مسايل مربوط به خط لوله ايجاد شده اند. يکي از مباحثي که در خصوص خطوط لوله از اهميت و جايگاه ويژه اي برخوردار است ، مبحث حفاظت و نگهداري خط لوله از انواع عيوب محتمل است تا در حد امکان بتوان از وقوع حوادثي نظير نشت و انفجار خط لوله جلوگيري کرد. تکنيک ها و ابزارهاي متنوعي تا کنون جهت حفاظت و بازرسي انواع خط لوله مورد استفاده قرار گرفته اند که از جمله آن ها مي توان به انواع پيگ ها اشاره کرد. در اين مقاله قصد بر آن است تا با معرفي انواع پيگ ها و هدف استفاده از آن ها، مشکلات ايجاد شده در اثر استفاده نامناسب و بدون برنامه از آنها را بيان و با پيشنهاد راه کارهايي در حل اين قبيل مشکلات مصمر ثمر باشد.
انواع پيگ ها و موارد کاربرد آنها
پيگ وسيله ايست شبيه موشک که به مقاصد گوناگون نظير تشخيص خوردگي و ترک ، تميزکاري ، جداسازي ، عيب يابي و... به داخل انواع خطوط لوله انتقال نفت ، گاز و ساير مواد صنعتي فرستاده مي شود. در يک تقسيم بندي کلي مي توان پيگ ها را به دو گروه هوشمند (Intelligent Pigs) و غير هوشمند (Utility Pigs) تقسيم کرد.
عوامل متعددي در انتخاب نوع پيگ يا طراحي پيگ خاص بسته به نوع کاربرد تأثير دارند. عواملي مانند بودجه ، سهولت عمليات ، زمان و مهلت پيگراني ، فشار قابل تأمين ، تنوع کلاس فشار خط لوله ، زوايا، طول خط ، نوع و تعداد اتصالات ، ابزار و لوازم و تجربه و تخصص عوامل پيگراني و غيره . در ادامه انواع و کاربردهاي پيگ هاي هوشمند و غيرهوشمند آورده شده است .
پيگ هاي هوشمند
پيگ هاي هوشمند نخستين بار در سال ١٩٦٥ وارد صنعت خط لوله شدند. کاربردهاي پيگ هاي هوشمند عبارتنداز: تشخيص خوردگي ، اندازه گيري هندسي ، تشخيص ترک ، مانيتورينگ پروفيل درون لوله ، تشخيص نشتي لوله ، بازرسي با دوربين ويديويي ، نمونه گيري از محصول درون خط ، اندازه گيري واکس رسوب کرده در ديواره لوله و ... .
خوردگي و ترک دو نوع عيبي هستند که هزينه هاي بسيار زيادي (بيش از يک ميليارد دلار١) براي تشخيص آن ها صرف شده است و اين صرف هزينه يک امر پذيرفته شده در بين صاحبان صنايع مي باشد. يکي از خطرناک ترين عيب ها در خطوط لوله وجود ترک است ، زيرا رشد ترک ها باعث انفجار ناگهاني مي گردند. براي تشخيص ترک در خطوط لوله از تکنولوژي فراصوتي استفاده مي گردد.
همچنين يکي از رايج ترين عيوب در خطوط لوله خوردگي مي باشد. درحال حاضر چندين تکنولوژي براي تشخيص خوردگي مورد استفاده قرار مي گيرد که مشهورترين آن ها نشت شار مغناطيسي ٢(MFL)، آزمون فراصوتي ٣(UT) و جريان ادي ٤ (ET) مي باشند.
تشخيص خوردگي
رايج ترين روش تشخيص خوردگي استفاده از پيگ هاي مبتني بر استفاده از تکنولوژي نشت شار مغناطيسي مي باشد. براي بيان نحوه کار روش نشت شار مغناطيسي مي توان آن را با آهنرباهاي نعل اسبي شکل معمول مقايسه نمود. براي تقويت و بقاي خاصيت مغناطيسي ، آهن ربا را به هسته مجهز مي کنند. هسته در واقع يک شمش فلزي است که باعث تقويت و همگرايي خطوط ميدان مغناطيسي مي شود. در صورتي که سطح مقطع هسته در نقطه اي داراي نقص هندسي (از جمله خوردگي ) باشد، سطح مقطع براي عبور شار مغناطيسي ناکافي است و نشت شار مغناطيسي رخ مي دهد. به هنگام استفاده از تکنولوژي نشت شار مغناطيسي در بازرسي لوله ، دو آهن ربا به صورت رينگ در آورده شده ، که در يکي سطح خارجي قطب مثبت و داخلي منفي است و در ديگري بالعکس . در نتيجه در اثر نزديکي سطوح خارجي دو رينگ به لوله ، شار مغناطيسي درون لوله (که در اينجا به عنوان يک هسته عمل مي کند) منتشر مي شود. حس گرها بين دو رينگ قرار داده مي شوند تا هرگونه نشت شار مغناطيسي را ثبت کنند.
تشخيص ترک
در اوايل امر، تلاش متخصصان بر اين بود تا به کمک پيگ هاي MFL به تشخيص ترک بپردازند که با توجه به وضعيت قرارگيري آهن رباها و حس گرها، تنها تشخيص ترک هاي شعاعي ممکن بود و ترک هاي محوري قابل تشخيص نبودند. از طرفي قدرت تفکيک روش MFL به اندازه اي نبود که ترک هاي ريز را تشخيص دهد. بنابراين به مرور زمان تنها روشي که براي تشخيص ترک مورد بررسي قرار گرفت روش فراصوتي بود. در اين روش توسط يک تراگذر، موجي به داخل جسم فرستاده مي شود. اين موج با سرعت مشخصي در جسم حرکت مي کند و در اثر برخورد با هرگونه ناپيوستگي بخشي از آن منعکس مي شود و مجددًا به تراگذر مي رسد.
از آنجايي که موج در محيط مايع و جامد منتشر مي شود، با کمک اين روش خطوط لوله گاز را نمي توان بازرسي کرد. تراگذرها به گونه اي تحريک مي شوند که تمامي سطح داخلي لوله را با توجه به سرعت پيگ ، مورد بازرسي قرار دهند.
پيگ هاي غيرهوشمند
پيگ هاي غيرهوشمند به لحاظ کاربرد، حجم کاربرد بيشتري از پيگ هاي هوشمند دارند و براي مقاصدي نظير تست هيدرواستاتيک ، تميزکاري خط لوله از رسوبات ، جداسازي مايعات مختلف در خط لوله ، تخليه آب ميعان شده در خطوط گاز، تشخيص وجود عيوب کلي در خط مانند فرورفتگي و يا بيضي شدن مقطع و ... را انجام مي دهند. در ادامه با اين پيگ ها آشنايي مختصري صورت مي گيرد.
پيگ هاي تميزکننده
شکل (١) يک پيگ تميزکننده را نشان مي دهد که داراي دو کاپ (Cup) مي باشد. پيگ هاي تميزکننده مجهز به برس هاي سيمي بوده و از سـايزهاي "٤ تا "٥٦ توليد مي شود. تميز کردن لولة خشک از دوده ، تميز کردن خطوط از مايعات گازي ، رسوبات گلي و رسوبات ماسه اي ، تميزکردن خطوط پس از عمليات جوشکاري و تعميرات از عمده وظايف اين نوع پيگ ها مي باشند. اهم وظايف تميزکنندگي خطوط لوله توسط اين پيگ ها انجام مي شود. اين پيگ ها وظيفة پيش رو را در تست فشار (هيدرواستاتيک ) و راه اندازي خطوط لوله دارند. تنوع در نوع و آرايش برسها، طراحي طول و ترکيب بندي اجزا و بدنه در مدل هاي مختلف ، کاربردهاي متفاوتي را براي شرايط عملياتي مختلف توسط آن ها امکان پذير مي سازد.
پيگ هاي جدا کننده
اين پيگ ها براي جدا کردن چند مادة غير مشابه در خط هاي چند منظوره ، جدا کردن يک سيال از ديگري ، پرکردن و خالي کردن خط از آب در تست هيدرواستاتيک ، خارج نمودن مايعات باقي مانده و تميزکنندگي سبک بکار مي روند. پيگ هاي جداکننده براي عبور از زوايايي با شعاع D١٥ به بالا (بسته به طول پيگ ) طراحي مي شوند. در شکل (٢) يک پيگ جدا کننده نشان داده شده است . همچنين يکي از کاربردهاي جالب پيگ هاي جداکننده ، محبوس کردن مايع در خطوط گاز براي بازرسي به روش فراصوتي است
پيگ هاي اندازه گيري
پيگ هاي مذکور مجهز به کاپ هاي پلي يورتان و فلنچي از جنس فولاد يا آلومينيوم (Gauging Plate) مي باشند که بر روي يکي از کاپ هاي پيگ نصب مي شود. اين صفحه داراي قــطر خارجي معادل ٩٠% يا ٩٥% قطر داخلي ضـخيم ترين ناحيه خط لوله مي - باشد و جهت کشف ايرادات خط لوله مانند فرورفتگي (Dent) و يا بيضي شدگي (Ovality) مقطع لوله بکار مي رود. شکل (٣) يک پيگ مجهز به صفحه اندازه گير را نشان مي دهد.
پيگ هاي دوطرفه
هم اکنون در اکثر نقاط جهان جهت انجام تست هاي هيدرواستاتيک و راه اندازي خطوط لوله از پيگ هاي دو طرفه استفاده مي گردد.
تفاوت اصلي پيگ هاي دو طرفه با پيگ هاي معرفي شده در قسمت قبل استفاده از ديسک به جاي کاپ در آن هاست . در پيگ هاي دوطرفه دو نوع ديسک موسوم به ديسک آب بندي (Seal Disk) و ديسک راهنما (Guide Disk) مورد استفاده قرار مي گيرند.
تفاوت اين دو ديسک در اندازه و سختي آن هاست . شکل (٤) يک پيگ دوطرفه با چهار ديسک راهنما و چهار ديسک آب بندي را نشان مي دهد. در شرايط عملياتي اين پيگ ها قابل توليد در سه مدل اصلي Short Run براي مسافت هاي کوتاه ، Heavy Duty براي شرايط سخت عملياتي و Long Run براي مسافت هاي طولاني مي باشند اين گروه پيگ ها به علت قابليت حرکت از دو طرف ، رانش ، تميزکنندگي بيشتر و همچنين قيمت کمتر نسبت به پيگ هاي ديگر، باعث صرفه جويي در زمان انجام تسـت و مقدار آب مصرفي خواهند شد. جمع آوري مايعات از خط لوله ، تست هيدرواستاتيک (پرکردن و خالي کردن خط از آب )، جداسازي جريان ، تميز کردن خط از رسوبات چرب و دوده اي و پايين آوردن رطوبت خط در جريان هاي گازي از جمله کاربردهاي اصلي اين نوع پيگ ها مي باشد.
پيگ هاي کروي
پيگ هاي کروي تو خالي از الاستومرهاي مختلفي مانند پلي يورتان ، نئوپرن ، نيتريل ، وايتون (بسته به کاربرد و شرايط کاري متفاوت ) ساخته مي شود. داراي والو براي پرکردن آب يا آب وگلايکول براي تغيير در قطر آن مي باشند. از پيگ هاي کروي در تست هاي هيدرواستاتيک خارج کردن آب از داخل لوله ، جداسازي مواد، خارج کردن رسوبات مايع ، راندن آب يا مواد شيميايي و غيره داخل لوله ، ايجاد جريان هاي دو فازي و ... استفاده مي گردد. شکل (٥) يک پيگ کروي را نشان مي دهد.
پيگ هاي آهن ربايي
از موارد کاربرد اين پيگ مي توان به قبل از بازرسي هوشمند، هنگام بازرسي راه اندازي خطوط جديد، قبل از راندن پيگ اندازه گير در مراحل بازرسي و تحويل خط ها اشاره کرد. همچنين اين پيگ بطور سالانه در خطوط مايعات و بطور شش ماهه در خطوط خشک رانده مي شود. دليل استفاده از اين پيگ ها در خطوط اين است که در اثر عوامل متعددي چون واکنش هاي شيميايي ، خوردگي ، جاماندن قطعات فلزي در خط و ... بعضاً ذرات فلز در خطوط لوله باقي مي ماند که ماندن آن ها در خط در دراز مدت مي تواند مشکلات متعددي را به بار آورد. در شکل (٦) چند نوع پيگ آهن ربايي ديده مي شوند.
پيگ هاي اسفنجي
پيگ هاي اسفنجي از مواد فوم پلي يورتان با سِل باز توليد مي شوند. موارد مصرف اين پيگ ها عمليات تميز کردن ، خشک کردن و تست هيدرواستاتيک مي باشد. اين پيگ ها سبک ، مقاوم در برابر سايش و پارگي ، بسيار انعطاف پذير و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه مي باشند. پيگ هاي اسفنجي در انواع مختلف ساخته مي شوند که بسته به کاربرد روي آن ها برس و يا روکش خاص تعبيه مي گردد (شکل ٧).
پيگ راني
پيگ راني مراقبتي
هدف اين نوع پيگ راني ها غالباً نظافت داخلي خطوط از رسوبات مختلف مي باشد. مانند پيگ راني هاي قبل از راه اندازي (Pre‐Commissioning) که پس از تست يا عمليات تعميري انجام مي گيرد. پيگ ران هاي راه اندازي (Commissioning) يا پس از راه اندازي (Post‐Commissioning) و پيگراني هاي دوره اي که بر اساس نوع رسوب ، طول خط و نوع جريان ، نوع و تعداد مناسب پيگ انتخاب و بصورت يک يا چند رانش در مقاطع خاص برنامه ريزي شده انجام مي شوند.
اين زمان بندي براساس معيارهاي مورد انتظار بهره بردار از راندمان ، خلوص و کيفيت سيال ، نرخ رسوب گيري خط ، ضرايب ايمني ، شدت تأثير خوردگي رسوبات ، وضعيت خط و تأسيسات ، و پس از چند مرحله رانش آزمايشي تعيين و دستورالعمل مي گردد و بسته به سايز، فشار، نوع جريان ، عمر خط ، سوابق تعميراتي و حساسيت عملياتي خط متفاوت خواهد بود. با توجه به اين تنوع ملاحظات طبعاً دستورالعمل هاي واحد که شامل انواع خط ها با يک ديد مي باشند، تأثير لازم را نخواهند داشت . از جمله اهداف خاص اين نوع پيگ راني ها کاهش رطوبت در خطوط گاز، جمع آوري رسوب جامد و مايع (پارافين ، دوده ، شن و ماسه ،
