پایش، سنجش و پیشگیری

مقالات برگزیده

نشریه نگاه نافذ - شماره ۵۵ و ۵۶ - پاییز و زمستان ۱۴۰۲ - صفحه‌های ۵۰ تا ۵۲

روش نشت شار مغناطیسی (MFL) در NDT و کاربردها در صنعت نفت (رویکرد مخازن ذخیره سازی)

 نویسنده: سهند آذرگشب (مدیر عامل شرکت ویرا سنجش آرکا)

منبع: وبسایت نشریه نگاه نافذ - انجمن بازرسی فنی و آزمایش‌های غیر مخرب ایران

مقدمه

روش نشت شار مغناطیسی (MFL) یک تکنیک پیشرفته تست غیر مخرب (NDT) است که به طور گسترده در بازرسی قطعات فلزی مغناطیس شونده مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش MFL در ابتدا در اوایل دهه ۱۹۷۰ توسعه یافت و از آن زمان به یک تکنیک برجسته NDT در صنعت نفت تبدیل شده است. کاربرد اصلی آن در سال‌های اولیه بازرسی خطوط لوله بود که در تشخیص خوردگی فلزات بسیار موثر بود. با گذشت زمان، روش MFL به دلیل توانایی آن در ارزیابی دقیق وضعیت کف و دیوارهای مخزن، توسعه یافته و کاربردهای خود را در بازرسی مخازن ذخیره نیز گسترش داد. اکنون کاربردهای این روش گسترش بیشتری یافته و هر جا که قطعه فلزی مغناطیس شونده باشد و به خصوص ابعاد بزرگی داشته باشد و نیاز به ارزیابی سریع و قابل اطمینان باشد روش MFL یکی از گزینه‌های اصلی می‌­باشد. بیش از دو دهه از شروع خدمات با این روش در صنعت نفت و گاز کشور ما برای ارزیابی خطوط لوله و همچنین کف مخازن ذخیره می­‌گذرد و علاوه بر آن تجهیزات مربوط به بازرسی خطوط لوله و همچنین کف مخازن به روش MFL در ابتدای دهه 90 شمسی در کشور بومی سازی نیز شده‌اند.

اصول روش MFL

در این روش یک ساختار مغناطیسی (که معمولا از مگنت دائمی استفاده می‌کند) بخشی از قطعه فلزی را که در محدوده بین قطب­‌های آن قرار می‌­گیرد را به اشباع مغناطیسی می­‌برد و و سنسورهای مغناطیسی قرار گرفته در میان قطب­‌ها و ساختار مغناطیسی میزان نشت میدان مغناطیسی ناشی از گسستگی و عدم یکنواختی ساختار فلزی را اندازه‌گیری می­‌کنند.

اجزای اصلی یک سیستم تست غیر مخرب به روش MFL را می‌توان در مراحل زیر خلاصه کرد:

۱) مغناطیس کردن

۲) نشت شار

۳) حسگرها و تشخیص نشت شار

۴) تجزیه و تحلیل سیگنال سنسورها

۵) نمایش و تجسم داده ها

اجزای فوق حوزه­‌های گوناگونی از طراحی مهندسی مانند مکانیک، مغناطیس، الکترونیک و نرم‌افزار را شامل می­‌شوند. علاوه بر تجهیز، فرآیند و روال تست MFL نیز یکی از موارد مهم و تاثیرگذار در کیفیت و دقت تست MFL است.

مزایای روش MFL

روش MFL مزایای متعددی را ارائه می­‌دهد که می‌توان موارد زیر را نام برد.

آ. حساسیت بالا: MFL می‌تواند حتی سطوح کوچکی از خوردگی فلز را تشخیص دهد و امکان تشخیص زودهنگام مشکلات احتمالی را قبل از تبدیل شدن به مشکلات بزرگتر فراهم می‌کند.

ب. سرعت بازرسی بالا: ابزارهای MFL می‌توانند مناطق بزرگ را به سرعت پوشش دهند، زمان بازرسی را کاهش داده و اختلال­‌های عملیاتی را به حداقل می‌رساند.

ج. پوشش کامل: MFL یک بازرسی جامع از سطوح وسیع مانند دیواره لوله­‌ها، کف و دیواره مخازن ذخیره، کابل­‌ها و هر سطح فلزی مغناطیس شونده، حتی مناطق صعب‌العبور یا مرتفع در سازه‌های فلزی بزرگ را فراهم می‌کند و از ارزیابی کامل اطمینان می‌دهد.

د. داده‌های عددی: MFL اندازه‌گیری‌های عددی از حجم خوردگی فلز را فراهم می‌کند و امکان ارزیابی دقیق و مقایسه نتایج بازرسی را در طول زمان فراهم می‌کند.

 

معایب و محدودیت­‌های روش MFL

علیرغم مزایای آن، روش MFL دارای محدودیت‌ها و معایبی نیز می‌باشد.

آ. کاربرد محدود برای مواد غیر فرومغناطیسی: MFL اساساً برای مواد فرومغناطیسی طراحی شده است و اثربخشی آن بر روی مواد غیر فرومغناطیسی ممکن است محدود باشد.

ب. شرایط سطح: MFL به یک سطح تمیز و خشک برای نتایج بهینه نیاز دارد. آلودگی ها یا رطوبت یا ناهمواری و ناصافی قابل توجه روی سطح مخزن می‌تواند بر دقت بازرسی تأثیر بگذارد.

ج. چالش‌های تفسیر: تفسیر داده‌های MFL به پرسنل ماهر و باتجربه در تجزیه و تحلیل و درک نتایج به دست آمده از بازرسی نیاز دارد. در روش MFL و تجهیزات متناسب با آن مانند بسیاری از روش‌­های دیگر در NDT، مهارت، تجربه و درک اپراتور نقش کلیدی در کیفیت ارزیابی و گزارش نهایی دارد. در واقع می­‌توان اهمیت این موضوع را اینگونه بیان کرد که داشتن حتی آخرین و پیشرفته‌ترین مدل دستگاه و تجهیز بدون اپراتور ماهر و با تجربه کافی، شانس کمی برای ارائه یک گزارش دقیق و قابل اطمینان دارد.

 

دستورالعمل­‌ها و نکات عملی اجرا

بازرسی هر یک از تاسیسات در صنایع مختلف به ویژه نفت و گاز مبتنی بر رعایت استانداردها و دستورالعمل­‌های مشخصی است. در این نوشتار به لحاظ کاربرد MFL ، بیشتر بر روی بازرسی مخازن ذخیره تمرکز داریم. چندین استاندارد و دستورالعمل برای اطمینان از اجرای صحیح روش MFL در بازرسی مخازن ذخیره‌سازی ایجاد شده است. موسسه نفت آمریکا (API) دستورالعمل‌هایی مانند API-653، به منظور "بازرسی، تعمیر، تغییر و بازسازی مخازن" ارائه می‌کند که الزامات ارزیابی یکپارچگی مخازن ذخیره‌سازی، از جمله استفاده از تکنیک‌های NDT مانند MFL را مشخص می‌کند. رعایت این استانداردها اطمینان و ثبات نتایج بازرسی را تضمین می کند.

روش MFL در مقایسه با روش سنتی کوپن‌برداری و بررسی تجربی، یک تحول بزرگ در دقت و کیفیت بازرسی سطوح فلزی گسترده و طویل محسوب می­‌شود. علاوه بر اینکه هر دو سمت قطعه یعنی سطح پشت و رو همزمان بازرسی می‌شود، از بین چندین میلیون نقطه، نقاط یا نواحی بحرانی را کشف و آشکار می­‌کند. در واقع با ارائه نقشه رنگی وضعیت خوردگی و تغییر ضخامت قطعه از پشت یا رو می‌توان مستقیم جهت بررسی دقیق­تر به سراغ نواحی بحرانی رفت. در اینجا استانداردها و دستورالعمل‌­ها مانند API-653 الزام به استفاده از روش ثانویه برای تعیین وضعیت نهایی و دقیق آن نواحی بحرانی دارند. این روش ثانویه معمولا آلتراسونیک است که همان نقاط محدود بحرانی می‌بایست وضعیت دقیقشان با تست آلتراسونیک گزارش شود. آستانه بحرانی بودن ممکن است کمی نسبی تلقی شود اما معمولا خوردگی­‌های بالای 50 درصد به عنوان نواحی بحرانی در نظر گرفته می‌شوند، هر چند حساسیت و آستانه قابل تنظیم است. پس در حقیقت مزیت و بهره اصلی MFL در بازرسی سریع و نسبتا دقیق سطوح وسیع و طولانی و کشف نواحی و نقاط بحرانی است و دقت مضاعف و نهایی با توجه به محدود بودن نقاط بحرانی، بر اساس استانداردها بر عهده روش ثانویه است که معمولا آلتراسونیک می‌­باشد و می‌بایست در گزارش نهایی متناظر با نواحی بحرانی MFL ،نتایج آلتراسونیک آنها حتما ارائه شود و مبنا قرار گیرد.

به صورت معمول در تمامی تجهیزات MFL امکان ارائه هشدارهای کاذب وجود دارد. یعنی با توجه به تنظیمات حساسیت دستگاه، آستانه‌­ها، وضعیت همواری و تمیزی سطح و همچنین میزان کالیبره بودن با ضخامت و جنس ورق مورد بازرسی، تعدادی نقاط به غلط بحرانی ارائه می­‌شوند که مشکلی محسوب نمی­‌شوند و در بررسی مضاعف با روش ثانویه و بصری حذف می‌گردند. آنچه مهم است از دست ندادن نقاط واقعا بحرانی در گزارش MFL است یعنی هشدار صحیح نباید از دست برود که معمولا اگر دستگاه دچار نقص نباشد و اپراتور تجربه و مهارت کافی در تحلیل نتایج داشته باشد احتمال رخداد آن به خصوص در خوردگی­های بالای پنجاه درصد بسیار کم و بعید است.

به صورت عملی چند نکته می­‌تواند عملکرد روش MFL را تحت تاثیر قرار دهد و آگاهی نسبت به آن­ها می‌تواند بین تیم­‌های بازرسی فنی ناظر و ارائه دهند­گان خدمات هم­‌افزایی ایجاد کند. یک نکته مهم کالیبره بودن دستگاه با ضخامت مورد اندازه‌گیری است. بیشتر مخازن یا لوله­‌ها دارای ضخامت‌های استاندارد هستند اما گاهی در پهنه وسیع و قدیمی تاسیسات کشور ضخامت­‌های غیرمعمول نیز دیده شده است. بهترین کار تهیه ورق­‌های مرجع یا کالیبراسیون با همان ورق تاسیسات مورد بازرسی و کالیبره کردن دستگاه با آن می‌باشد که این امر در اسناد فرآیند بازرسی MFL شرکت­‌های ارائه دهنده خدمات معمولا وجود دارد. حداقل برای ضخامت­‌های غیراستاندارد این کار ضرورت بیشتری دارد. همچنین آلودگی سطح، ناهمواری سطح یا طبله­‌های نسبتا بزرگ، وجود جوش‌های مرتفع، پچ­‌های متعدد و بزرگ، همگی محدود کننده عملکرد و سرعت و دقت تجهیزات MFL هستند.

نتیجه‌گیری و جمع‌بندی

در یک جمع‌بندی می‌­توان گفت با توجه به استهلاک تاسیسات نفت و گاز کشور و اهمیت مساله بازرسی و تعمیرات و نگهداری در سال­‌های اخیر، استفاده از روش‌­های بازرسی فنی پیشرفته مانند MFL بر اساس استانداردها و متناسب با شرایط عملیاتی تاسیسات و نه دستورالعمل‌­ها و فرآیندهای سلیقه‌­ای، می­‌تواند سرعت و کیفیت و در نتیجه خروجی بهینه‌تری در بازرسی فنی تاسیسات نفتی ایجاد نموده و ضمن صرفه‌جویی بسیار مناسب در زمان و هزینه­‌های تعمیرات و نگهداری و از سرویس خارج شدن تاسیسات، از بروز مشکلات یا وقوع حوادث نیز به میزان قابل توجهی جلوگیری نماید.

ویرا سنجش آرکا

گواهینامه‌ها و افتخارات

  • گواهی عضویت
    اتاق بازرگانی صنایع، معادن و کشاورزی تهران
  • پروانه عضویت
    انجمن صنفی شرکت‌های بازرسی فنی و آزمایش‌های غیر مخرب ایران
  • لوح تقدیر شرکت برگزیده
    اجلاس سرآمدان اقتصاد ایران آبان ماه سال ۱۴۰۰
  • گواهی ISO-9001:2015
    Inspection service of Non-destructive testing

تهران، گیشا، خیابان نصر یکم،

پلاک ۱۱، طبقه سوم ، واحد ۵