近年來(lái)，石油和天然氣行業(yè)面臨著許多挑戰(zhàn)－－其中最重要的便是腐蝕控制和防腐所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。美國(guó)擁有世界上最大的能源管網(wǎng)，超過(guò)240萬(wàn)英里的管道穿越美國(guó)的山脈、森林、濕地和城市地帶。可以想象，持續(xù)且有效地監(jiān)測(cè)如此龐大的網(wǎng)絡(luò)絕非易事。

油氣管道腐蝕成本及影響

美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACE）的一項(xiàng)研究表明，每年管道腐蝕給石油和天然氣行業(yè)造成的損失超過(guò)70億美元。此外，另?yè)?jù)一份報(bào)告顯示，腐蝕被認(rèn)為是引起石油和天然氣泄漏的第二大原因，大約有四分之一的泄露事故是由腐蝕所引起的。

這些驚人的統(tǒng)計(jì)數(shù)字明顯表明，石油和天然氣行業(yè)需要高效的腐蝕控制和防腐機(jī)制。

目前石油天然氣行業(yè)腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)的局限性

石油和天然氣行業(yè)內(nèi)的管道公司因采用高科技泄漏檢測(cè)系統(tǒng)而聞名：其中包括空中掃描等，其目的是確保管網(wǎng)能安全且有效地運(yùn)行。然而，用于識(shí)別油氣泄漏的先進(jìn)技術(shù)卻通常不被用于腐蝕監(jiān)測(cè)。

腐蝕檢查一般是依靠手動(dòng)完成的。（目前正有一項(xiàng)研究針對(duì)陸上天然氣設(shè)施的非侵入性檢測(cè)。）雖然CCTV攝像系統(tǒng)和超聲波測(cè)試等主流技術(shù)在檢測(cè)腐蝕方面十分有效，但是檢測(cè)時(shí)必須有檢驗(yàn)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督。保溫層下腐蝕（CUI）是另一種常見的管道缺陷，需要在去除保溫層后才能檢查腐蝕缺陷。對(duì)于大型管網(wǎng)而言，上述這些方法成本高且耗時(shí)。

為了克服傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)，石油和天然氣行業(yè)正在迅速運(yùn)用創(chuàng)新型的智能技術(shù)，這些技術(shù)被統(tǒng)稱為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀況，同時(shí)改善現(xiàn)場(chǎng)通信，減少停機(jī)時(shí)間，同時(shí)確保檢查人員的人身安全。

什么是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）?

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）指的是將多個(gè)物理對(duì)象同互聯(lián)網(wǎng)相連，從而使它們能夠收集和共享數(shù)據(jù)。這是通過(guò)嵌入式電子傳感器（例如壓力傳感器、熱電偶等）、軟件及網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)完成的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)框架，它能夠讓物理對(duì)象和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)借助現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起主要?dú)w功于廉價(jià)處理器和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。這些組件幾乎能使任何物理對(duì)象成為智能設(shè)備。這也為操作增添了智能性，因?yàn)橐坏┫到y(tǒng)安裝后便無(wú)需或只需少量人機(jī)交互傳達(dá)物理?xiàng)l件所發(fā)生的變化。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)能力使物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)成為了管道腐蝕持續(xù)監(jiān)測(cè)的理想之選。

物聯(lián)網(wǎng)在石油和天然氣行業(yè)是如何被使用的

遠(yuǎn)程傳感器和通過(guò)與管道相連的遠(yuǎn)程傳感器及相關(guān)軟件能基于其收集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供可供執(zhí)行的反饋信息。例如，集成到管網(wǎng)中的電子設(shè)備可被用于檢測(cè)資產(chǎn)狀態(tài)，無(wú)論管道正在被腐蝕而變薄（如器壁損失）的過(guò)程中還是即將發(fā)生泄漏和破裂。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器通過(guò)幾種不同的機(jī)制進(jìn)行工作，具體取決于需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)。最常見的一種傳感技術(shù)測(cè)量的是物體磁場(chǎng)的變化。在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)磁性傳感器與管道、工藝容器或儲(chǔ)罐直接相連，從而對(duì)擾亂鋼自然磁化的缺陷（例如腐蝕）進(jìn)行識(shí)別。接著，這些被收集的數(shù)據(jù)會(huì)被自動(dòng)傳輸?shù)礁鱾€(gè)渠道，包括系統(tǒng)管理、事故報(bào)告及監(jiān)督控制部門。

其他傳感技術(shù)也被用于分析設(shè)備的性能以及在不同外部條件下（包括天氣變化、pH值變化和結(jié)構(gòu)荷載變化）設(shè)備的腐蝕狀況。

圖一 各類傳感器。圖中包括超聲波監(jiān)測(cè)傳感器、甲烷氣體監(jiān)測(cè)傳感器、一氧化碳監(jiān)測(cè)傳感器及二氧化碳監(jiān)測(cè)傳感器。

物聯(lián)網(wǎng)的使用為石油和天然氣行業(yè)腐蝕監(jiān)測(cè)帶來(lái)的好處

正如上文所提到的，物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)κ秃吞烊粴庑袠I(yè)中使用的設(shè)備（如管道、容器、罐區(qū)等）的腐蝕相關(guān)缺陷進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)和及準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。從而能夠在早期階段發(fā)現(xiàn)故障，使維修工作和與之相關(guān)的停機(jī)時(shí)間縮至最短。更為重要的是，它能夠監(jiān)測(cè)位于難檢區(qū)域和小范圍區(qū)域內(nèi)的腐蝕狀況，例如腐蝕速率較快的彎頭和接合處。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器在保護(hù)檢查人員人身安全和防止災(zāi)難性事件發(fā)生方面也起到了至關(guān)重要的作用。這類傳感技術(shù)能將重要檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線的方式傳送到安全和遠(yuǎn)程位置。工人們能在施工現(xiàn)場(chǎng)全面地觀察到管道狀況，不需要進(jìn)入到危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)際檢查。

另外，公司還可以對(duì)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)連接的系統(tǒng)進(jìn)行編程處理，使其在發(fā)生故障時(shí)向其他設(shè)備發(fā)送警報(bào)和指令。例如，如果特定組件中的物聯(lián)網(wǎng)傳感器檢測(cè)到具有潛在危險(xiǎn)的腐蝕損壞情況，它便會(huì)對(duì)其它設(shè)備發(fā)送信號(hào)，命令它們采取行動(dòng)（如拉響警報(bào)、警告控制臺(tái)工作站、關(guān)閉相關(guān)閥門）以防止天然氣泄漏或產(chǎn)生不安全狀況。

通過(guò)收集管道完整性數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀況信息，石油或天然氣公司可以采取適當(dāng)?shù)木S護(hù)策略來(lái)預(yù)測(cè)和預(yù)防一些腐蝕問(wèn)題。此外，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和完整性退化評(píng)估可有助于計(jì)算設(shè)備的壽命和剩余使用壽命。這對(duì)公司制定定期管道維護(hù)從而將對(duì)持續(xù)運(yùn)行造成的影響降至最低十分重要。

結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)的使用為石油和天然氣行業(yè)的腐蝕檢測(cè)及監(jiān)測(cè)帶來(lái)了變革。它提供了一個(gè)通用的解決方案，解決了與常規(guī)檢查相關(guān)的安全、性能和準(zhǔn)確性的問(wèn)題。

實(shí)時(shí)工場(chǎng)腐蝕監(jiān)測(cè)還有助于提供相關(guān)數(shù)據(jù)，且通過(guò)預(yù)測(cè)性分析，這些數(shù)據(jù)可被用于及時(shí)部署預(yù)防措施。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，能源行業(yè)中的許多公司正大力投資物聯(lián)網(wǎng)以用于腐蝕監(jiān)測(cè)。

作者：克里斯托·納南（Krystal Nanan）

克里斯托（Krystal）目前擔(dān)任土木工程師和項(xiàng)目經(jīng)理職位，持有建筑工程和管理碩士學(xué)位證書。她曾負(fù)責(zé)過(guò)重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的項(xiàng)目管理及施工監(jiān)督工作，并設(shè)計(jì)過(guò)多種基礎(chǔ)設(shè)施，包括車行道、人行道、交通安全設(shè)施和排水系統(tǒng)。克里斯托也曾在華盛頓特區(qū)交通研究委員會(huì)期刊中發(fā)表過(guò)著作。