هزینه های هنگفت خوردگی و لزوم کنترل آن در صنعت نفت

بهبود بازیابی از مخازن نفت در ایران
دی ۱۰, ۱۳۹۶
مطالعه و بررسی مصرف انواع سوخت های فسیلی در کشور با بهره گیری از فن آوری GIS
دی ۱۰, ۱۳۹۶

هزینه های هنگفت خوردگی و لزوم کنترل آن در صنعت نفت

چکیده

امروزه بخش عظیمی از هزینه های صنایع مختلف مربوط به هزینه­های مستقیم و غیرمستقیم ناشی از خوردگی می­باشد. بخشی از این هزینه ها مربوط به استفاده از بازدارنده های خوردگی، رنگ، پوشش، سیستم حفاظت کاتدی و آندی و تعیین متریال مناسب جهت قطعات می­باشد. در این مقاله روش­های مختلف جهانی تعیین هزینه‌های مستقیم و غیرمستقیم محاسبه و کنترل خوردگی ارائه خواهد شد. نسبت هزینه های غیرمستقیم به هزینه های مستقیم خوردگی در کشورهای مختلف مورد بررسی قرار خواهد گرفت. از آنجا که تجربه زیادی از تعیین هزینه های خوردگی در صنعت نفت ایران وجود ندارد، لذا در اینجا مقایسه­ای از نسبت هزینه های خوردگی جهانی با هزینه های خوردگی یکی از پالایشگاههای گاز ایران که به عنوان یک فعالیت پژوهشی در طی سالهای ۱۳۹۰-۱۳۸۵ انجام شده، صورت گرفته است.

کلمات کلیدی: خوردگی، کنترل خوردگی، هزینه مستقیم و غیرمستقیم خوردگی، صنعت نفت.

  • مقدمه

خوردگی یک مشکل بسیار جدی در سراسر جهان می باشد. به طور کلی مواد فلزی در محیط ناپایدارند. هنگامی که تجهیزات فلزی در سرویس قرار می­گیرند، به دلیل واکنش با محیط اطراف ممکن است خواصی مانند استحکام، مقاومت الکتریکی، هدایت حرارتی، خواص مغناطیسی و شکل ظاهری خود را از دست بدهند. خوردگی تجهیزات فلزی به وسیله فناوری­های پیشرفته­‌‌ی جلوگیری از خوردگی که در دسترس می باشند کنترل می شوند. اگر چنین کنترل هایی انجام نشود هزینه های مصرف قطعات فلزی یک کشور به طور چشمگیری افزایش خواهد یافت. خوردگی و اثرات آن اغلب نادیده گرفته می­شوند. کشورهای مختلف مجبورند هزینه های زیادی را جهت بازسازی ساختارهای زیربنایی مختلفی که تحت تأثیر خوردگی هستند صرف نمایند.

خوردگی یک پدیده مخرب بوده و سالیانه صدمات مالی و جانی زیادی را از خود بجای می‌گذارد. از این رو تاکنون کشورهای زیادی برای برآورد هزینه‌های ناشی از خوردگی تلاش نموده‌اند. لازم به ذکر است که آمارهای منتشر شده مربوط به هزینه‌های مستقیم خوردگی می‌باشد و هنوز آمار دقیقی پیرامون هزینه‌های غیرمستقیم خوردگی از سوی کشورهای مذکور ارائه نشده است و تنها به پیش‌بینی و تخمین نسبت هزینه‌های غیرمستقیم خوردگی به هزینه‌های مستقیم خوردگی اکتفا شده است.

هزینه‌های ناشی از خوردگی عمدتاً به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شوند:

۱- هزینه‌های مستقیم خوردگی

۲- هزینه‌های غیرمستقیم خوردگی

۱-۱- هزینه‌های مستقیم خوردگی

معمولاً هزینه‌های مستقیم خوردگی نیز، به دو دسته تقسیم‌بندی می‌گردند [۳-۱]:

(الف)- هزینه‌های سرمایه‌ای[۲] که در واقع می‌بایست آنرا در حین ساخت قطعه و تجهیزات در نظر گرفت نظیر:

۱- انتخاب مواد از طریق بررسی تجربیات یا انجام تست‌های آزمایشگاهی و یا میدانی.

۲- استفاده از مواد مقاوم‌تر در برابر خوردگی. زمانی‌که خوردگی وجود نداشته باشد می‌توان از فلزات ارزانتر نظیر فولاد کربنی ساده جهت ساخت تجهیزات و قطعات استفاده نمود.

۳- در نظر گرفتن ضخامت اضافه، در قالب حد مجاز خوردگی[۳] برای تجهیزات و قطعاتی که در معرض محیط خورنده قرار دارند.

۴- بکارگیری رنگ، پوشش یا روکش[۴] بر روی تجهیزات در محیط‌های خورنده.

۵- هزینه‌های خرید، نصب و راه‌اندازی تجهیزاتی که برای تزریق مواد ممانعت‌کننده خوردگی[۵]، سیستم‌های حفاظت کاتدی[۶] یا حفاظت آندی[۷] یا سیستم‌های پایش خوردگی[۸] بکار می‌روند.

۶- هزینه‌هایی که جهت جلوگیری از خورده شدن قطعه یا تجهیز، در حین ساخت آن، تحمیل می‌گردد.

(ب)- هزینه‌های عملیاتی[۹]:

این هزینه ها، در واقع هزینه‌هایی هستند که در حین سرویس­دهی و بکارگیری قطعات و تجهیزات تحمیل می‌گردند تا بتوان خوردگی را کاهش داده و کنترل نمود. موارد مورد اشاره در ذیل از این دسته هزینه‌ها می‌باشند:

۱- هزینه‌های بازرسی، تعمیر و نگهداری از رنگ و پوشش، روکش‌ها و سیستم‌های کنترل خوردگی (نظیر دستگاه‌های تزریقی مواد بازدارنده خوردگی، سیستم‌های حفاظت کاتدی و آندی و سیستم‌های پایشی خوردگی و غیره).

۲- هزینه مواد شیمیایی مصرفی جهت کنترل خوردگی، نظیر: مواد بازدارنده خوردگی، رسوب زدا[۱۰]، مواد کنترل کننده pH محلول و غیره.

۳- هزینه تعمیر و جایگزینی قطعات و تجهیزاتی که در اثر خوردگی آسیب می‌بینند و در قالب یک برنامه‌ِ ی از پیش تعیین شده، انجام می شود.

۴- هزینه‌های دیگری نظیر بررسی علت خوردگی و شکست قطعات و تجهیزات (Failure Analysis)، تعمیرات از قبل پیش‌بینی نشده که در اثر وقوع خوردگی لازم می‌گردند و غیره.

۱-۲- هزینه‌های غیرمستقیم خوردگی

هزینه‌های غیرمستقیم خوردگی نیز عمدتاً شامل مواردی از قبیل موارد ذکر شده در ذیل می‌گردند:

۱- از دست دادن بودجه هزینه شده برای تجهیز خورده شده

۲- از دست دادن تولید

۳- کم شدن کارآمدی تجهیز[۱۱]

۴- طراحی مازاد[۱۲]

۵- تأخیرات حادث شده[۱۳]

۶-بروز مشکلات و دعواهای حقوقی بین آسیب دیدگان و آسیب وارد کنندگان حوادث خوردگی، از نقطه ­نظر خسارات جانی، مالی و غیره

۷-هزینه های اجتماعی، یا هزینه کاربر که از طریق از دست دادن زمان و پول در طی دوره نگهداری و تعمیرات تحمیل می­شود.

۸-از دست دادن محصولات از طریق نشت به بیرون.

۹-کاهش راندمان در اثر تجمع محصولات خوردگی در مسیر جریان.

۱۰-هزینه مربوط به طراحی نامناسب.

۱۱- کاهش تولید در اثر توقف های غیر منتظره در تولید (unexpected shut down).

۱۲- تخریب و آسیب وارده به محیط زیست و هزینه‌های جبران آن [۳].

محاسبه و برآورد هزینه‌های فوق‌الذکر کار دشواری بوده و همانطور که قبلاً نیز ذکر شده تاکنون حتی کشورهای صنعتی پیشرفته نیز نتوانسته‌اند تخمین و برآورد مطمئنی را ارائه دهند. بعنوان مثال آلودگی محیط­زیست ناشی از بروز خوردگی و نشتی یک مخزن حاوی مواد شیمیایی و خطرناک، نیازمند صرف هزینه‌های کلان و سالها تلاش انسان و طبیعت، در خنثی‌سازی و دفع این آلودگی­ها می‌باشد. آلودگی زیست­محیطی حاصل از انهدام[۱۴] دستگاهها و تجهیزات حاوی مواد خطرناک و سمی، علاوه بر صدمه به طبیعت و حیات جانداران، قادر است زندگی مردم منطقه پیرامون را نیز بشدت تحت تأثیر قرار دهد.

۲- روشهای  جهانی محاسبه و برآورد هزینه‌های خوردگی

اولین تلاش جهت تخمین هزینه خوردگی توسط آقای هادفیلد[۱۵] در سال ۱۹۳۲ صورت گرفت. روش ایشان بصورت تخمین نظری از نرخ سالیانه زنگ زدگی آهن و فولاد در کل دنیا بود [۴]. هادفیلد هزینه خوردگی سالانه جهان از مصرف آهن و فولاد را در حدود ۶۰۰ میلیون پوند تخمین زده است [۵]. اما اولین دسته‌بندی و آنالیز علمی هزینه‌های خوردگی و تخمین آن مربوط می‌شود به پروفسور یولیگ[۱۶] که در سال ۱۹۵۰ میلادی در آمریکا انجام داد. روش ایشان بسیار محافظه‌کارانه[۱۷] بوده و بررسی­ها نشان می‌دهد که برآورد ایشان کم‌تر از آنچه واقعیت داشت می‌باشد؛ در واقع روش ایشان عمدتاً شامل انتخاب هزینه و گردآوری آنها از سازنده‌های کالا و تجهیزات بود.

در سال ۱۹۶۶ میلادی در انگلستان یک کمیته ارزیابی هزینه‌های خوردگی تحت سرپرستی دکتر هور[۱۸] تشکیل شد، که در اصل در ارتباط مستقیم با صنایع، اطلاعات مورد نظر خود را جمع‌آوری می‌نمود. در روش آقای هور درصد مشارکت هر بخش صنعتی نیز در اقتصاد خوردگی کشور انگلستان، در نظر گرفته می‌شد.

در حالی ‌که اطلاعات هزینه‌های خوردگی جمع‌آوری شده در آمریکا چندان مورد اعتماد نبوده و شک و شبهه راجع به آن وجود داشت، در سال ۱۹۷۸ میلادی دو مؤسسه NBS [19] و BCL [20] مدل ورودی-خروجی[۲۱] را بعنوان روش خود در تخمین هزینه‌های خوردگی در سال مذکور بکار بردند. البته مشکل روش فوق این بود که، چگونه می‌توان داده‌های به روز شده را برای یک منبع واحد بدست آورد؟ براساس آمارهای منتشر شده توسط روشهای فوق‌الذکر، هزینه خوردگی معادل ۱ تا ۵/۵ درصد تولید ناخالص ملی[۲۲] کشورهای مطالعه شده را شامل می‌شود [۹-۶].

۳-  مقایسه هزینه‌های خوردگی در کشورهای مختلف

در اینجا آماری از هزینه های مستقیم و غیرمستقیم خوردگی در کشورهای مختلف به همراه المان­های محاسبه این هزینه ها ارائه شده است. سپس آمار مذکور با هزینه های خوردگی بین سالهای ۱۳۸۵-۱۳۹۰ یکی از پالایشگاههای گاز ایران که به عنوان یک فعالیت پژوهشی انجام شده، مقایسه گردیده است.

۳- ۱- هزینه‌های خوردگی در کشور آمریکا

یولیگ تجزیه و تحلیلی نظام­مند از هزینه­های خوردگی در کشور آمریکا را به انجام رسانده است. او نشان داد که ضررهای مستقیم سالیانه­ی خوردگی در آمریکا، شامل هزینه کنترل خوردگی، برابر ۵۵۰۰ میلیون دلار در سال بوده است. او در ادامه پیش­بینی کرد که از طریق گام گذاشتن در یک برنامه ی آموزشی و تحقیق و توسعه ای ۵ ساله می­توان حدود ۹۲۲ میلیون دلار در زمینه خوردگی و کنترل آن صرفه­جویی اقتصادی نمود. در طول سالهای ۲۰۰۱-۱۹۹۹، شرکت آزمایشگاه فناوریهای کنترل خوردگی (CCTL Inc. [23]) مطالعه ای را بر روی اثر هزینه های خوردگی بر اقتصاد آمریکا با یک توافق همکاری با اداره بزرگراه فدرال[۲۴] و انجمن بین المللی مهندسین خوردگی[۲۵] انجام دادند [۵]. در این مطالعه مجموع هزینه های مستقیم خوردگی ۲۷۶ بیلیون دلار برآورد شده است (معادل ۳٫۱۴% تولید ناخالص داخلی کشور[۲۶]). هزینه های غیرمستقیم خوردگی، به طور محافظه کارانه ای برابر با هزینه­های مستقیم تخمین زده شده است، به طوری که مجموع هزینه های مستقیم و غیر مستقیم برابر ۵۲۲ بیلیون دلار می باشد (معادل ۶% تولید ناخالص داخلی). نسبت هزینه های غیرمستقیم به هزینه های مستقیم تقریباً برابر ۱ می باشد.

لازم به ذکر است در سال ۲۰۱۳ میلادی، کل هزینه های خوردگی در کشور آمریکا بیش از یک تریلیون دلار برآورد شده است.

۳- ۲- هزینه‌های خوردگی در کشور بریتانیا

در سال ۱۹۷۰ کمیته هوآر[۲۷] که در زمینه ی خوردگی و حفاظت از آن کار می کند، هزینه سالانه خوردگی در بریتانیا را ۱۳۶۵ میلیون پوند (معادل ۳٫۱۴% تولید ناخالص ملی در سال ۱۹۷۰) تخمین زد [۱۰]. در یک بررسی و مطالعه ی دقیق هزینه های خوردگی که در بین سالهای ۲۰۰۱-۱۹۹۸ در پنج بخش خاص صنعتی توسط انجمن پژوهشی رنگ بریتانیا انجام شده است، هزینه خوردگی حدود ۴٫۶۵۴ میلیون پوند تخمین زده شده است [۱۱].

۳- ۳- هزینه‌های خوردگی در کشور هندوستان

خوردگی و اثرات آن در کشورهای مختلف اغلب نادیده گرفته می شود. کشور هندوستان نیز مجبور است هزینه های زیادی را جهت بازسازی ساختارهای زیربنایی مختلفی که تحت تأثیر خوردگی هستند صرف نماید. آقای بهاسکاران[۲۸] و همکاران هزینه های خوردگی را در این کشور طی سالهای ۲۰۱۲-۲۰۱۱ بر اساس مدل NBS-BCL برآورد نموده اند [۱۲]. بر اساس این تحقیق، هزینه ی مستقیم خوردگی برای کشور هندوستان ۱/۲۶ بیلیون دلار (معادل ۲٫۴% تولید ناخالص داخلی کشور) که حدود ۳۹٫۶% کل هزینه های خوردگی می باشد، بر آورد شده است. همچنین هزینه های قابل اجتناب خوردگی[۲۹] معادل ۹٫۳ بیلیون دلار تخمین زده شده است، که معادل ۶۰٫۴% کل هزینه های خوردگی در این کشور می باشد. در نهایت مجموع کل هزینه های خوردگی مستقیم و غیر مستقیم طی سالهای ۲۰۱۲-۲۰۱۱ در این کشور حدود ۶٫۵۰۹ بیلیون دلار ( معادل ۶٫۰۳% تولید ناخالص داخلی کشور) بر آورد شده است. نسبت هزینه های غیرمستقیم به هزینه های مستقیم تقریباً برابر ۵/۱ می باشد.

۳- ۴- هزینه‌های خوردگی در صنعت نفت ایران

متأسفانه تاکنون برآوردی از هزینه های خوردگی در ایران وجود ندارد و این هزینه ها به صورت سیستماتیک در کشور محاسبه نشده است. تنها طی یک فعالیت پژوهشی که جهت برآورد هزینه های خوردگی در یکی از پالایشگاههای گازی ایران طی سالهای ۱۳۹۰-۱۳۸۵ صورت پذیرفته، هزینه های مستقیم خوردگی حدود ۵/۷۵ میلیارد ریال ( معادل ۹٫۶% کل هزینه خوردگی) محاسبه شده است. این برآورد نشان می دهد که هزینه مستقیم کنترل خوردگی در این پالایشگاه حدود ۳ ریال به ازاء هر متر مکعب گاز تصفیه شده می باشد. همچنین هزینه غیر مستقیم خوردگی حدود ۷۱۲ میلیارد ریال (معادل ۹۰٫۴% کل هزینه خوردگی) تخمین زده شده است. هزینه غیرمستقیم خوردگی نیز در این پالایشگاه حدود ۳۹ ریال به ازاء نرخ فروش هر متر مکعب گاز تصفیه شده می باشد. نکته مهم و قابل تأملی که در اینجا وجود دارد نسبت هزینه های غیرمستقیم به مستقیم خوردگی می باشد. هزینه غیرمستقیم خوردگی در این پالایشگاه تقریباً ده برابر هزینه های مستقیم خوردگی می باشد.

۴- نتیجه گیری

با آمار و ارقامی که در بالا به آن اشاره شد پی می‌بریم که هزینه‌های خوردگی در کشورها حجم بسیار بالایی از سرمایه‌های ملی را در برمی‌گیرد. هزینه ی خوردگی در جهان بین ۳ تا ۶ درصد تولید ناخالص ملی کشورها را تشکیل می دهد، لذا لزوم کنترل و جلوگیری از هزینه های خوردگی ضرورتی انکارناپذیر می باشد. یکی از شاخصهای مهم جهانی در محاسبه و کنترل هزینه های خوردگی، نسبت هزینه های غیرمستقیم به هزینه های مستقیم خوردگی می باشد. میزان متوسط جهانی نسبت هزینه های غیرمستقیم به مستقیم خوردگی بین ۱ تا ۳ می باشد، در صورتی که در یک نمونه پژوهشی که در یکی از پالایشگاههای گازی ایران انجام شده، هزینه های غیر مستقیم تقریباً ۱۰ برابر هزینه های مستقیم خوردگی تخمین زده شده است.

با نیم نگاهی کوتاه به تجربه دیگر کشورها، ملاحظه می‌شود که بسیاری از کشورها در حال حاضر تمهیدات مناسبی را جهت مقابله با آسیب‌های ناشی از خوردگی اندیشیده و به‌کار می‌گیرند.
به‌عنوان مثال ارتش آمریکا در سال ۲۰۰۱ با تبلیغات وسیع اعلام کرد که هزینه‌های خوردگی در ارتش از ۱۰ میلیارد دلار در سال ۲۰۰۰ به ۸ میلیارد دلار در سال ۲۰۰۱ کاهش پیدا کرده است.
یک نیاز اساسی که در زمینه ی خوردگی در کشور و مخصوصاً در صنعت نفت احساس می شود، انجام مطالعات سیستماتیک برای تخمین هزینه های خوردگی فلزی بر اقتصاد کشور و تدوین یک استراتژی برای کاهش هزینه‌های خوردگی می باشد.

اکثر متخصصین خوردگی کشور معتقدند که ابتدا نیاز به یک حرکت اساسی در زمینه تهیه آمار کاملاً رسمی در زمینه خوردگی داریم، تا ابعاد خوردگی در تمام صنایع به‌طور کامل مشخص شود. در مرحله بعد می‌توان با تدوین استراتژی پیشگیری از خوردگی با کمک مدیران ارشد وزارت نفت، شرکتها را ملزم کرد تا یک ‌سری حداقل‌ها را در زمینه خوردگی در مدیریت خود لحاظ نمایند.
استراتژی‌های پیشگیری می‌تواند شامل موارد زیر باشد:
۱- افزایش آگاهی از هزینه‌های بالای خوردگی و پتانسیل‌های کاهش هزینه.
۲- تغییر این نگرش غلط ‌که کاری در مورد کاهش هزینه‌های خوردگی نمی‌توان انجام داد.
۳- تغییر سیاست‌ها، قوانین، استانداردها و تمرین مدیریت تا جایی‌که هزینه‌های خوردگی را از طریق مدیریت اثربخش خوردگی کاهش دهیم.
۴- افزایش آموزش و مهارت کارمندان به‌منظور شناخت و شناسایی روش‌های کنترل خوردگی.
۵- بازنگری در فرآیند طراحی محصولات در راستای جلوگیری از افزایش هزینه‌های خوردگی.
۶- طراحی و تدوین روش های پیش‌بینی پیشرفته در عمر محصول و تشخیص در حین فرآیند.
۷- ایجاد فناوری‌های پیشرفته کنترل خوردگی که از تحقیقات به ‌وجود می‌آید.

                                                                                 علی عرب زاده[۱]، معاونت امور مهندسی وزارت نفت

منابع

[۱] Chilingar, G. V., Ryan Mourhatch, Al-Qahtani, Ghazi D.,  Fundamentals of Corrosion and Scalling- A Handbook for Petroleum and Environmental Engineers, Chapter 8: Economics of Corrosion , Gulf Publishing Co., 2008, PP.209-221

[۲] Richardson, J. A., Dawson, J. L., Economic Aspects of Corrosion, Shreir’s Corrosion, Vol. 4, Elsevier, 2010, PP. 3040-3051

[۳] Davis, J. R., Corrosion –Understanding the Basics, ASM, 2000

[۴] Bhaskaran, R., et al.,” A Review of Differing Approaches Used to Estimate the Cost of Corrosion (and Their Relevance in the Development of Modern Corrosion Prevention and Control Strategies) “, Anti- Corrosion Methods and Material, Vol. 52, No. 1, 2005, PP.29-41

[۵] G.H.Koch, M.P.H. Brongers, N.G.Thompson, Y.P.Virmani, J.H.Payer, “Corrosion Cost and Preventive Strategies in the United States”, FHWA-RD-01-156 (Washington, D.C.: FHWA, 2002).

[۶] Sheir, L. L., Jarman, R. A., Shreir’s Corrosion, Vol. 2, 1994

[۷] ASM Handbook Vol. 13A, ASM Publication, 2003

[۸] Survey of Corrosion Cost in Japan, Committee on Cost of Corrosion in Japan, 2002

[۹] Yong, L., (editor), Techniques for Corrosion Monitoring, Woodhead Publishing (Ltd), 2008, P.1

[۱۰] T.P. Hoar, “ Report of the Committee on corrosion and protection- A survey of corrosion and protection in the United Kingdom” (London, U.K.: H.M.S.O.,1971).

[۱۱] N.Whitehouse, Paint Research Association, communication with author, 2003.

[۱۲] Bhaskaran, R., et al.,” An Analysis of the Updated Cost of Corrosion in India”, Material Performance, NACE International, Vol. 53, No.8, August 2014, pp.56-65

[۱] a.arabzadeh@mop.ir

[۲] – Capital Cost

[۳] – Corrosion Allowance

[۴]– Cladding

[۵]– Corrosion Inhibitors

[۶] – Cathodic Protection

[۷] – Anodic Protection

[۸] – Corrosion Monitoring Systems

[۹] – Operative Cost

[۱۰] – Descaling Agents

[۱۱] – Lost Efficiency

[۱۲] –  Overdesign

[۱۳] – Delays

[۱۴] – Failure

[۱۵] – Hadfield

[۱۶] – Uhlig

[۱۷] – Conservative

[۱۸]– Hoar

[۱۹] –  National Bureau of Standards

[۲۰]– Battelle Columbus Laboratories

[۲۱] – Input–Output Model

[۲۲]– Gross National Product

[۲۳] – Corrosion Control Technologies Laboratories

[۲۴] – Federal Highway Administration

[۲۵] – National Association of Corrosion Engineers

[۲۶] – Gross Domestic Product

[۲۷] – Hoar committee

[۲۸] – BHASKARAN

[۲۹] – Avoidable cost of corrosion

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *