石油およびガス産業における硫化水素腐食

パイプラインは、処理施設、貯蔵所、製油所複合施設への製品の輸送を容易にすることで、石油およびガス分野で重要な役割を果たしています。これらのパイプラインが貴重な危険物質を輸送していることを考えると、潜在的な障害は、壊滅的な経済的損失や人命への脅威のリスクを含む、重大な経済的および環境的影響をもたらします。故障は、腐食 (外部亀裂、内部亀裂、応力亀裂)、機械的問題 (材料、設計、構造上の欠陥など)、第三者の活動 (偶発的または意図的)、操作上の問題 (機能不全、不十分、安全防護システムの混乱、またはオペレーターのミス）、および自然現象（落雷、洪水、土地の変動など）。

15 年間 (1990 ～ 2005 年) にわたる故障の分布が示されています。腐食が主な原因であり、天然ガスパイプラインの故障の 46.6%、原油パイプラインの故障の 70.7% を占めています。評判の高い石油・ガス会社が行った腐食コスト評価では、2003 年度の腐食費用が約 9 億ドルに達したことが明らかになりました。石油およびガス部門の腐食に起因すると考えられる世界的な費用は約 600 億ドルに達します。米国だけでも、このような産業における腐食関連コストは記録されており、13 億 7,200 万米ドルに達します。さらに、石油とガスを原料とするエネルギー需要の増大とそれに伴う懸念を考慮すると、業界内の世界的な腐食費用は今後も増加すると予想されます。したがって、費用対効果と安全性のバランスをとった事前のリスク評価が非常に必要です。

パイプラインの完全性を確保することは、安全な操業、環境保全、主要な生産資産の機能にとって最も重要です。腐食は、外部と内部の両方に深刻な脅威をもたらします。外部腐食は、外部環境中の酸素や塩化物などの要因によって発生する可能性があります [6]。対照的に、内部腐食は、生産流体に存在する硫化水素 (H2S)、二酸化炭素 (CO2)、有機酸などの物質に起因する可能性があります。監視および制御されていないパイプラインの腐食は、漏れや致命的な故障につながる可能性があります。内部腐食は重大な懸念事項であり、原油と天然ガスのパイプラインの腐食故障のそれぞれ約 57.4% と 24.8% を占めています。内部腐食に対処することは、業界の完全性と安全性を維持するために不可欠です。

石油およびガス分野では、腐食は通常、H2S および CO2 (PH2S および PCO2) の分圧の上昇を特徴とする環境で一般的な、甘酸っぱい腐食の 2 つの主要なタイプに分類されます。これらの特定の形態の腐食は、業界内の重大な課題を表しています。腐食はさらに、PCO2 と PH2S の比率に基づいて、甘味腐食 (PCO2/PH2S > 500)、甘酸っぱい腐食 (PCO2/PH2S 20 ～ 500)、酸っぱい腐食 (PCO2/PH2S

腐食に影響を与える重要な要因には、PH2S と PCO2 のレベル、および温度と pH 値が含まれます。これらの変数は腐食性ガスの溶解に大きく影響し、それによって甘酸っぱい環境における腐食生成物の形成速度とメカニズムに影響を与えます。温度は化学反応を促進し、ガスの溶解度を高め、腐食速度に影響を与えます。 pH レベルは環境の酸性またはアルカリ性を決定し、pH が低いと腐食が促進され、pH が高いと局所的な腐食メカニズムが引き起こされる可能性があります。溶解した CO2 および H2S ガスは水中で腐食性の酸を生成し、金属表面と反応して保護力の低い化合物を形成し、腐食を促進します。通常、スイート腐食には金属炭酸塩 (MeCO3) の生成が伴いますが、サワー腐食にはさまざまな金属硫化物の形成が伴います。

石油およびガス部門では、酸っぱい環境と甘い環境の両方での腐食に起因する材料の破損が、安全性、経済性、環境上のさまざまな課題を引き起こします。図 2 は、1970 年代全体にわたるさまざまな形態の腐食破壊の相対的な寄与を示しています。 H2S によって誘発されるサワー腐食は、この業界における腐食関連の機能不全の主な原因として特定されており、その蔓延は時間の経過とともに着実に増加しています。石油産業における関連リスクを管理するには、サワー腐食に積極的に対処し、予防措置を講じることが不可欠です。

H2S を含む物質の管理と処理は、石油およびガス分野において大きな課題となっています。 H2S 腐食は機器やインフラに重大な脅威をもたらし、構造破損や潜在的な事故のリスクを高めるため、H2S 腐食の複雑さを理解することが不可欠です。この種の腐食は明らかに機器の寿命を縮め、高額なメンテナンスや交換が必要になります。さらに、運転効率が低下し、出力の低下やエネルギー消費量の増加につながります。

このような業界内で H2S 腐食によってもたらされる課題を理解し、対処することで、顕著な利点が得られます。故障の予防や設備のメンテナンスにより安全対策を強化し、事故や環境影響の可能性を低減します。この戦略により、機器の寿命も延び、高価な交換の必要性が減り、修理に必要なダウンタイムが最小限に抑えられます。さらに、効果的で一貫した手順を保証し、エネルギー消費を削減し、フローの信頼性を強化することで、運用効率を向上させます。

高度なコーティング技術、新素材、電気化学プロセス、新興技術など、さらなる研究領域を探索することが不可欠です。継続的な監視システムや予測モデリングなどの革新的なアプローチの開発は、予防措置を強化する可能性を示しています。腐食の管理、予測、制御に高度な人工知能と高度な分析を適用することは、さらなる探究に値する新興分野です。

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