Giám sát ăn mòn chôn

Giám sát ăn mòn chôn là một công nghệ quan trọng để đánh giá tình trạng ăn mòn của đường ống kim loại ngầm và các cơ sở trong môi trường đất phức tạp, mục đích cốt lõi của nó là ngăn ngừa rò rỉ do ăn mòn, ô nhiễm môi trường và tai nạn an toàn, và đảm bảo hoạt động an toàn lâu dài của cơ sở hạ tầng.

Giám sát ăn mòn chôn là một công nghệ quan trọng để đánh giá tình trạng ăn mòn của đường ống kim loại ngầm và các cơ sở trong môi trường đất phức tạp, mục đích cốt lõi của nó là ngăn ngừa rò rỉ do ăn mòn, ô nhiễm môi trường và tai nạn an toàn, và đảm bảo hoạt động an toàn lâu dài của cơ sở hạ tầng. Sau đây là 5 khía cạnh của nguyên tắc giám sát, phương pháp, yếu tố ảnh hưởng, kịch bản ứng dụng và xu hướng phát triển:

I. Nguyên tắc giám sát

Giám sát ăn mòn chôn vùi dựa trên nguyên tắc điện hóa và điện từ, gián tiếp tính toán tốc độ ăn mòn của vật liệu kim loại bằng cách đo các thông số điện hóa (ví dụ: dòng điện, điện thế, điện trở suất) hoặc thay đổi tín hiệu điện từ trong môi trường đất. Ví dụ:

Phương pháp suy giảm hiện tại: Tín hiệu AC với tần số cụ thể được áp dụng cho đường ống, tốc độ suy giảm dòng điện dọc theo đường ống tương quan với chất lượng của lớp chống ăn mòn. Khi lớp chống ăn mòn bị vỡ, dòng điện bị rò rỉ tại điểm vỡ, dẫn đến sự thay đổi gradient từ trường xung quanh, và điểm vỡ có thể được xác định bằng cách phát hiện đột biến từ trường.

Phương pháp chênh lệch tiềm năng: Bằng cách đo sự khác biệt giữa tiềm năng bật và tiềm năng tắt ở các vị trí khác nhau của đường ống, điện trở suất của lớp chống ăn mòn được tính toán và hiệu suất bảo vệ tổng thể được đánh giá.

Phương pháp điện trở: Theo dõi sự thay đổi diện tích mặt cắt của tấm kim loại do ăn mòn, tỷ lệ ăn mòn được tính toán gián tiếp bằng sự thay đổi điện trở.

II. Phương pháp giám sát

Phương pháp giám sát ăn mòn chôn có thể được chia thành hai loại chính là phát hiện không phá hủy và phát hiện phá hủy, cụ thể như sau:

Phát hiện không phá hủy:

Phương pháp dòng điện trong ống đa tần số (PCM): Sử dụng máy phát để áp dụng tín hiệu AC cho đường ống, đo tốc độ phân rã dòng điện thông qua máy thu, đánh giá tính toàn vẹn của lớp chống ăn mòn. Thích hợp để sàng lọc nhanh đường ống dài, độ chính xác định vị có thể đạt ± 2,5%.

AC geopotential difference: Đầu dò được đưa vào mặt đất phía trên đường ống để đo sự thay đổi gradient tiềm năng. Khi lớp chống ăn mòn bị vỡ, gradient tiềm năng là nhỏ nhất ngay trên điểm vỡ và mũi tên chỉ ra hướng đảo ngược, có thể xác định chính xác điểm vỡ.

Phương pháp phát hiện siêu âm: Phát hiện và định vị các vết nứt, lỗ khí, vv do ăn mòn trong thành ống bằng siêu âm, đánh giá và chẩn đoán rủi ro.

Phương pháp phát hiện rò rỉ từ: sử dụng nguyên tắc từ tính để phát hiện sự thay đổi độ dày của tường ống, thích hợp để phát hiện sự suy giảm và lõm của tường ống do ăn mòn bên trong và bên ngoài.

Phát hiện phá hoại:

Phương pháp phân tích mẫu: Lấy mẫu trên đường ống để phân tích trong phòng thí nghiệm, lấy dữ liệu về thành phần sản phẩm ăn mòn, tốc độ ăn mòn và các dữ liệu khác. Thích hợp để đánh giá chính xác tình trạng ăn mòn cục bộ, nhưng cần phá hủy cấu trúc đường ống.

III. Yếu tố ảnh hưởng

Tình trạng ăn mòn của đường ống kim loại bị chôn vùi bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như môi trường đất, dòng điện đi lạc, hoạt động vi sinh vật và đặc tính vật liệu, cụ thể như sau:

Môi trường đất: Độ xốp, độ ẩm, điện trở suất, độ axit và hàm lượng muối của đất là những yếu tố chính ảnh hưởng đến sự ăn mòn. Ví dụ, đất có hàm lượng muối cao có độ dẫn điện cao và ăn mòn mạnh hơn; Đất axit (pH<6) đẩy nhanh quá trình khử cực hydro và tăng cường ăn mòn.

Dòng điện đi lạc: Dòng điện đi lạc DC từ các thiết bị như đường sắt điện, điện phân và các thiết bị khác có thể gây ra sự ăn mòn chì-axit tại dòng chảy vào đường ống (vùng cathode), trong khi tại dòng chảy ra (vùng anode) trực tiếp dẫn đến hòa tan sắt. Dòng điện 1A chảy qua một năm có thể làm cho khoảng 9kg sắt bị điện phân.

Hoạt động của vi sinh vật: Các vi sinh vật như vi khuẩn khử sunfat phân hủy các chất hữu cơ trong môi trường kỵ khí để tạo ra hydro sunfua, phản ứng với kim loại để tạo ra các sản phẩm ăn mòn sunfua, đẩy nhanh quá trình ăn mòn cục bộ.

Đặc tính vật liệu: vật liệu đường ống (như thép carbon, thép không gỉ), trạng thái bề mặt (như tính toàn vẹn của lớp phủ) và sự phân bố ứng suất đều ảnh hưởng đến tốc độ ăn mòn. Ví dụ, các kết nối đường ống cũ và mới dễ dàng hình thành các tế bào macro ăn mòn do sự khác biệt về trạng thái bề mặt.

IV. Cảnh ứng dụng

Công nghệ giám sát ăn mòn chôn vùi được sử dụng rộng rãi trong dầu khí, hóa chất, thành phố và các lĩnh vực khác. Các kịch bản cụ thể bao gồm:

Đường ống dẫn dầu và khí dài: Thường xuyên kiểm tra tính toàn vẹn của lớp chống ăn mòn, ngăn ngừa tai nạn rò rỉ do ăn mòn và đảm bảo an toàn cung cấp năng lượng. Ví dụ, sử dụng công nghệ PCM để phát hiện phân đoạn các đường ống dẫn khí xuyên khu vực, xác định vị trí các điểm vỡ và đánh giá các ưu tiên sửa chữa.

Đường ống dẫn khí đô thị: Đối với đường ống dẫn khí được phân phối dày đặc dưới lòng đất của thị trấn và thành phố, phương pháp chênh lệch điện thế AC được sử dụng để phát hiện lớp chống ăn mòn bị vỡ và tránh nguy cơ nổ do rò rỉ khí.

Đường ống dưới biển và các cơ sở dưới nước: Trong môi trường biển, các đầu dò điện trở được sử dụng để theo dõi tốc độ ăn mòn đường ống dưới biển trong thời gian thực để hỗ trợ dữ liệu cho các quyết định bảo trì.

Cấu trúc phức tạp của đường ống công nghiệp: Cài đặt cảm biến giám sát ăn mòn trên các bộ phận dễ bị rửa trôi chất lỏng như khuỷu tay đường ống, tee, v.v., đánh giá rủi ro ăn mòn cục bộ và thực hiện các biện pháp bảo trì nhắm mục tiêu.