تبلیغات


مهندسی شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفت - بررسی مشكلات عملیاتی لوله های پلی اتیلن توزیع گاز


امروز :
مهندسی شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفت

استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبكه های توزیع آب و گاز دنیا از حدود پنجاه سال قبل رایج شدهاست. به عنوان نمونه وضعیت و میزان استفاده از شبكه های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های فولادی و سایر لوله ها كه توسط شركت گاز دوفرانس اجرا شده در شكل ی نشان داده شده است. همانگونه كه ملاحظه میشود میزان لولههای فولادی طی سالهای مورد بررسی ثابت بوده و این در حالی است كه علاوه بر افزایش میزان كاربرد لوله های پلی اتیلن، میزان لوله های غیر فولادی از قبیل چدن كاهش یافته و به وسیلهی لولههای پلی اتیلن جایگزین شده است.بررسی ها نشان می دهند كه در كشور آمریكا نیز روند افزایش استفاده از لوله های پلی اتیلن وضعیت مشابهی دارد. به طوریكه در شكل دو ملاحظه می شود میزان شبكه های اصلی پلی اتیلن ( با اقطار 3 و4 اینچ ) در سال 2000 نسبت به سال 1996 رشد قابل توجهی داشته است. در كشور ما نیز از حدود دو دههی قبل اقدامات عملی و اجرایی استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبكه های توزیع گاز آغاز شده است، هرچند مطالعات اولیه مربوط به این موضوع به سال های قبل از آن باز می گردد. بر اساس آمار رسمی موجود وضعیت و میزان استفاده از لوله های پلی اتیلن در كشور ما در شكل 3 به تصویر كشیده شده است:

رشد شبكه های پلی اتیلن در ایران
همان گونه كه در شكل نشان داده شده است میزان شبكه های پلی اتیلن در سال های مورد بررسی به طور متوسط سالانه از رشدی معادل 54 درصد برخوردار بوده و این در حالی است كه متوسط رشد شبكه های فولادی حدود 6/8 درصد می باشد.نسبت استفاده از لوله های فولادی و پلی اتیلن در شبكه های گاز كشور (شامل شبكه های تغذیه و توزیع) در شكل 4 نشان داده شده است.لازم به ذر است براساس تحقیقات انجام شده استان های كرمان، تهران، خراسان، مازندران و فارس به ترتیب دارای بیشترین میزان استفاده از لوله های پلی اتیلن می باشند و در استان خوزستان بر اساس صلاحدید مسئولان محترم شركت گاز این استان ، تاكنون از لوله های پلی اتیلن استفاده نشده است. از مهم ترین مزایای لوله های پلی اتیلن در مقایسه با لوله های فولادی می توان به سرعت و سهولت در اجرا، آموزش ساده ، مقرون به صرفه بودن و مهم تر از همه عدم خوردگی و در نتیجه عدم نیاز به پوشش وحفاظت از زنگ اشاره كرد. با عنایت به مراتب فوق و نیز با در نظرگرفتن معضلات و مشكلات موجود در اجرا و نگهداری لوله های فولادی، استفاده از لوله های پلی اتیلن در شبكه های توزیع گاز بدون هیچ گونه تامل و تردیدی منطقی به نظر می رسد. لیكن لازم است در خصوص شناسایی مشكلات و معضلات خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با این مسائل احتمالی با رویكردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه اقدام كرد.در این مقاله دو مورد از مشكلات بالقوه در لوله های پلی اتیلن یعنی آثار الكتریسیتهی ساكن بر لوله ها و نیز موضوع صدمه دیدن لوله های پلی اتیلن توسط جوندگان و به طور مشخص موش ها مورد بررسی قرار می گیرد.

آثار الكتریسیتهی ساكن بر لوله های پلی اتیلن حامل گاز
آثار الكتریسیتهی ساكن بر لوله های پلی اتیلن حامل گاز از دو منظر قابل بررسی و تامل است.

الف - احتمال بروز انفجار و آتش سوزی ناشی از ایجاد جرقه
در لوله های پلی اتیلن تولید یا ایجاد الكتریسیتهی ساكن امری بدیهی و پذیرفته شده است چراكه پلی اتیلن عایق الكتریسیته بوده و در اثر عبور جریان گاز كه معمولا دارای ناخالصی و یا ذرات ریز نیز می باشد الكتریسیتهی ساكن تولید می شود كه در این فرایند الكتریسیتهی ساكن ابتدا در قسمت داخلی لوله ایجاد شده و در همان جدارهی داخلی باقی می ماند. بارهای الكتریكی ایجاد شده به محض این كه مسیری برای تخلیه از طریق اتصال زمین پیدا كنند به صورت جرقه ای خطرناك تخلیه می شوند بنابراین در زمان انجام عمل تخلیهی هوا و درسایر شرایط مناسب امكان ایجاد جرقه وجود دارد ودر صورت فراهم آمدن چهار شرط: ایجاد الكتریسیتهی ساكن، اتصال به زمین، وجود گاز، وجود اكسیژن یا هوا ایجاد انفجار و آتش سوزی متصور است.البته بر اساس نظرات تایید شده مانند GTI ( Gas Technology Institute ) ،الكتریسیتهی ساكن ایجاد شده در جدارهی داخلی لوله بعد از قطع گاز نیز در لوله باقی می ماند و در صورت نیاز به برش قسمتی از لوله به وسیلهی كاتر، جرقه ای ناشی از تخلیهی الكتریسیته ساكن ایجاد خواهد شد.از طرفی شرایط زیر به عنوان عوامل تشدید كنندهی الكتریسیتهی ساكن باید مورد توجه قرار گیرند:

- مواقع استفاده از چلانگر (Squeezer)
- كاهش قطر خط لوله به دلایل دیگر
- وجود ناخالصی در جریان گاز
- نشت گاز در قسمتی از لوله به دلیل شكستگی و یا هر دلیل دیگر

برخی شواهد و تجربیات عملی نگارنده مبنی بر احتمال حضور الكتریسیتهی ساكن و تبعات ناشی از آن در حوزهی فعالیت شركت گاز استان خراسان عبارتند از:

* اشتعال دو مورد زین انشعاب در حینHottap در سال 1380 در شهرستان تربت حیدریه
* حادثهی آتش سوزی سال 1381 در شهر كاشمر
* حادثهی انفجار و آتش سوزی سال 1382 در شهر طرقبه
* سایر تجارب عملی

ب- ایجاد منافذ ریزدر اثر الكتریسیتهی ساكن
تاكنون و در نوشتارها و دوره های آموزشی به خطرات احتمالی ناشی از ایجاد الكتریسیتهی ساكن در لوله های پلی اتیلن، صرفا از منظر ایمنی نگریسته شده است و در این مباحث بر روی نحوهی جلوگیری از ایجاد مثلث آتش تاكید گردیده است اما تحقیقات و بررسی های به عمل آمده نشان می دهد كه الكتریسیتهی ساكن علاوه بر احتمال كمك به تشكیل مثلث آتش چگونه می تواند باعث بروز و ایجاد سوراخ های ریز در لوله و در نتیجه نشت گاز و مشكلات بعدی شود. برای اولین بار در سال 1984 شركت Mountain Fuel بعد از استفاده از چلانگر تعدادی سوراخ ریز در محل چلانده شده كشف كرد كه بعدها و در سال 1989 Mark Staker طی مقاله ای به این موضوع اشاره كرد. همچنین در سال 2001 Dirk S.Smith از شركت Boca Raton مقاله ای در این خصوص به رشتهی تحریر درآورد و بالاخره در سال 2003 Ray A.Ward از شركت and water) , gas memphis (light MLGW با انتشار مقاله ای با ذكر شواهدی به بررسی این موضوع پرداخت.

بر اساس مقالهی نوشته شده به وسیلهی Ray A.Ward با در نظر گرفتن كلیهی تمهیدات لازم، یك انشعاب به قطر یك اینچ توسط یك واحد مجری وابسته به شركت MLGW اجرا و به صورت موفقیت آمیز مورد تست قرار گرفت سپس به منظور بهره برداری از انشعاب در آینده، روی آن پوشانده شد و دو ماه بعد برای اتصال به شبكه و برقراری جریان گاز، روی آن برداشته شد. به دلیل ایجاد فاصلهی زمانی، انشعاب، مورد تست مجدد قرار گرفت كه طی آن در انشعاب، افت غیر مجاز مشاهده شد، لذا تست رد و انشعاب به منظور انجام تست هیدرواستاتی از انال خارج و در نتیجهی تست تعداد زیادی سوراخ ریز در طول انشعاب شف شد. در بررسی های بعدی ه در آزمایشگاه انجام شد تعداد 9 سوراخ در فشار 80psi آشار شد در حالی ه در قسمت باقی مانده از (حلقه) لوله هیچ گونه منفذ و مشكلی مشاهده نگردید. پس از آن كلیهی ركوردها و سوابق ایرادها در حین تولید نترل و مشخص شد ه پروسهی تولید لوله نیز هیچگونه مشلی نداشته است. بررسی های بیشتر اثبات كرد ه منافذ ریز ناشی از الكتریسیتهی ساكن هنگامی ایجاد می شوند كه میزان بارهای الكتریكی ایجاد شده در اثر عواملی از قبیل مواردی ه در بند الف توضیح داده شد آن قدر بالا روند تا بر قدرت تحمل لوله فایق آیند. چراه قدرت تحمل دی الكتریك (Dielectric Strength ) لولهی پلی اتیلن مانند هر عایق التریی دیگر مقداری معین و محدود است. این امر با یك جرقهی (Hot Arc) ناشی از تخلیهی بارهای الكتریكی به زمین همراه بوده ودر نتیجهی این فرایند، پلی اتیلن خمیری و ذوب شده و باعث بروز نشتی در لوله می شود. ولتاژ مورد نیاز برای ایجاد سوراخ، به خواص و ضریب دی الكتریك مواد پلی اتیلن و نیز ضخامت جدارهی لوله بستگی دارد. بدیهی است ه در ضخامت های بیشتر برای غلبه بر قدرت تحمل دی الكتریك لوله به ولتاژهای بیشتری نیاز است. در واقعهی مورد بررسی، آزمایش های انجام یافته نشان داد كه در خلال پر كردن لوله به وسیلهی هوا برای تست فشار و نیز تخلیهی هوا در انتهای آزمایش، احجام و سرعت هوا و شرایط آن باعث ایجاد یك بار الكتریكی(Static Charge) شده ه این بار الكتریكی از قدرت تحمل دی الكتریك دیوارهی لوله بیشتر بوده است.

از نظر مشخصه ها و شل ظاهری، اولا قطر سوراخ ها در درون و بیرون لوله متفاوت هستند و اساسا قطر یك سوراخ بزرگتر از قطر سوراخ های دیگر است. سوراخ بزرگتر نشاندهندهی محل شروع تخلیهی بار الكتریكی و سوراخ كوچكتر مشخص كنندهیِ محلی است كه تخلیهی الكتریكی در آن جا پایان یافته است. ثانیا سوراخ ایجاد شده به صورت سه شاخه (Tree- Shape ) و به همراه یك شاخهی جانبی است.

تحلیل و نتیجه گیری

بررسی های انجام یافته نشان می دهند كه بیشتر از آن چه تصور می شود امكان ایجاد منافذ ریز در اثر الكتریسیتهی ساكن وجود دارد وسوراخ های ریز علاوه بر خطرات احتمالی ناشی از نشت گاز و نیز هزینه های تعمیرات، باعث هدر رفتن مقادیر قابل توجهی گاز می شوند. انشعاب مورد بحث در این حادثه دارای 8 سوراخ با قطری معادل 75/0 میلی متر بود. این تعداد سوراخ با قطری معادل یك میلی متر در فشار عملیاتی تقریبی psi 60میتواند باعث تخلیهی حدود 25 مترمكعب گازدر ساعت شود و مقدار گاز تخلیه شده در هر سال (اگر متوجه این نشتی ها نباشیم) معادل 219 هزار متر مكعب خواهد بود.

پیشنهادات
پشنهادات زیربه طور اختصار قابل طرح می باشند ه توضیحات مبسوط تر آن به فرصتی دیگر موول می شود.

1- استانداردهای ایمنی در خصوص خنثی كردن الكتریسیتهی ساكن بیرون لوله های پلی اتیلن توصیه های موثری ارایه كرده اند كه لازم است به آن ها توجه كامل شود.
2- در مباحث استانداردهای ایمنی یا صنعتی در مورد الكتریسیتهی ساكن داخل لوله های پلی اتیلن، اقدام و یا توصیهی خاصی وجود ندارد لیكن برخی روش های ابداعی مانند سیستم پیشنهادی پیشگیرانهی IONIX مطابق شل صفحه بعد در این زمینه ارایه شده است.
3- تجدید نظر در نوع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده از نظر جنس و یا فرایند تولید (در صورت موثر بودن و تایید مراجع ذیربط).
4- افزایش سطح آگاهی واحدهای بهره بردار.
وارد شدن صدمه به لوله های پلی اتیلن توسط جوندگان و بهویژه موشها

در استان خراسان برای اولین بار در سال 1382 ی مورد مشو به موش خوردگی در یی از شهرها گزارش شد ه موضوع توسط واحدهای ذیربط در ستاد شرت ملی گاز مورد بررسی قرار گرفت . متعاقب آن دو مورد موش خوردگی انشعاب پلی اتیلن در تاریخ 14/9/1383در یی از روستاهای استان خراسان شف و انشعابات مورد نظر مورد تعمیر قرار گرفت؛ در زیر تصاویری از این موارد ارایه شده است .
همچنین یك مورد جدید موش خوردگی در تاریخ 19/10/1383 در یی دیگر از روستاها شف و مورد تعمیر قرار گرفت.
در تاریخ 11/12/1383 نیز در همان روستا دو مورد دیگر موش خوردگی شف و تعمیر شد ه نتهی جالب توجه این بود ه یك مورد از موش خوردگی های شف شده مربوط به انشعابی بود ه قبلا و در حدود سه ماه قبل یعنی 14 /9/1383 مورد هجوم موشها قرار گرفته و محل نشتی تعمیر شده بود.

علاوه بر موارد فوق مواردی از موش خوردگی در استان های لرستان و سمنان نیز گزارش شده است ه در زمان تهیهی این مقاله اطلاعات دقیقی از آنها در دسترس نبود.
ضمنا با توجه به بررسی های گستردهی بهعمل آمده در استان خراسان و بررسی انشعابات فولادی ه در روستایی در مجاورت روستای مورد بحث نصب شده بودند آثار هجوم موشها به انشعابات فولادی نیز بهاثبات رسید بهطوری ه بعضا عایق و پوششش انشعابات فولادی و نیز نوارزرد اخطار از هجوم موشها در امان نمانده بودند ه تصاویری از این موضوع نیز ارایه شده است..ناگفته نماند بهمنظور به حداقل رساندن تبعات موضوع، برخی تصمیمات موثر در منطقهی مورد بحث اتخاذ و به مورد اجرا گذاشته شده است.

تحلیل موضوع

با بررسی موارد فوق میتوان نات زیر را بهعنوان راهنمایی برای بررسی های بعدی مدنظر قرار داد:
1- هر نوع موشی قادر به حمله به لوله های گاز نیست و قاعدتا (و احتمالا) موش های صحرایی یا یسه داره در برخی مناطق خاص زندگی می كنند از عهدهی این ار بر می آیند.
2- همانگونه ه در بالا ذر شد هجوم موشهای مورد نظر تنها مختص به لولههای پلی اتیلن نبوده و عایق لوله های فولادی نیز از این حملات در امان نیستند.
3- یی از نات مشتر در موارد موش خوردگی لوله های پلی اتیلن اتفاق افتاده در استان خراسان سایز لوله میباشد. بهنظر میرسد ه موشهای منطقه قادر به ایراد صدمه به لوله های با قطر خارجی بیشتر از 25 میلیمتر ( شبه با اقطار 63 و 90 و 110 و 125و 160 میلیمتر ) نیستند.
4- از دیگر نات قابل توجه، عمق لوله های مورد هجوم است. بررسی ها، مذارات و ماتبات نویسنده با برخی مراجع بر این نته تاید دارند ه موشها تنها در صورتی در پی ایراد صدمه به موانعی از قبیل لوله پلی اتیلن برمیآیند ه این لوله ها بهعنوان مانعی در مسیر حركت آنها قرار گیرند؛ در این صورت موشها سعی در برداشتن مانع از مسیر عمدتا افقی خود می كنند. همچنین بر اساس اظهار برخی متخصصان علوم جانوری، موشها در نفوذ به اعماق زمین از نظر عمق با محدودیت های زیستی مواجه هستند.
5- آخرین نتهی مفید، فصل روی دادن موش خوردگی ها است. بررسی ها نشاندهندهی بروز موش خوردگی ها در فصول خاصی از سال( پاییز وعمدتا زمستان ) می باشند.

پیشنهادات

در پایان، پیشنهادات زیر بهطور اختصار قابل طرح هستند و توضیحات مبسوط تر آن به فرصتی دیگر موول میشود.
1- تجدید نظر در مطالعات امكان سنجی و طراحی اولیه با لحاظ كردن موارد خاص شبكه های پلی اتیلن.
2- تجدید نظر در عمق شبكه های پلی اتیلن در مناطق خاص بر اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی.
3- تجدید نظر در قطر انشعابات پلی اتیلن در مناطق خاص بر اساس مطالعات قبل یا در حین طراحی.
4- تجدید نظر در نوع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده ( از نظر جنس یا فرایند تولید ) در صورت مثمرثمر بودن و تایید مراجع ذیربط ه بحث در این خصوص فرصت دیگری را می طلبد.
5- تشكیل یك تیم یا میتهی پژوهشی با حضور ارشناسان شرت ملی گاز و متخصصان دانشگاهی در رشته های مرتبط و استفاده از پژوهش ها و تجارب موجود در سطح شرتهای گاز استانی بهمنظور شناسایی مشكلات و معضلات خاص لوله های پلی اتیلن و اتخاذ تدابیرلازم در مواجهه و برخورد با مسایل احتمالی، با رویكردی پیشگام و نگرشی پیشگیرانه.

* كارشناس ارشد برنامه ریزی و نترل شركت گاز استان خراسان مدرس دوره های آموزشی شركت ملی گاز ایران
نكته : در قسمتهای از مقاله حرف (( ك )) حذف شده است
آرشیو مطالب
نظر سنجی
میخواین کجا کار کنین؟










صفحات جانبی
پیوند های روزانه
امکانات جانبی

ابزار وبمستر

عکس

دانلود

قالب وبلاگ