پایش وضعیت سازه‌های زیردریا

رشد روزانه دریانوردی و کشتیرانی مسئله‌ای است که دارایی‌های دریایی را در معرض خطر قرار می‌دهد و ارزیابی سلامت ساختاری آن‌ها را با چالش مواجه می‌سازد. در این زمینه تست غیر مخرب (NDT)، به‌ویژه روش‌های پیشرفته آن، در پایش سلامت سازه‌های دریایی و پایش وضعیت سازه‌های زیردریا مطرح می‌گردد.

این مقاله بررسی خواهد کرد که چگونه روش‌های پیشرفته تست غیرمخرب، ازجمله تست التراسونیک دوربرد که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت، برای بازرسی سازه‌های دریایی و زیردریا استفاده می‌شود و چگونه فن‌آوری‌های مکمل به‌طور قابل‌توجهی کارایی ارزیابی‌های سلامت را در این حوزه افزایش می‌دهند.

چالش‌های پایش وضعیت سازه‌های زیردریا

سازه‌های ساخته شده زیردریا با چالش‌های زیادی روبرو هستند؛ محیط و شرایط سخت عملیاتی می‌توانند باعث شکست یا خوردگی این سازه‌ها شوند که پیامدهای مالی و جانی بسیاری را همراه دارند. ازاین‌رو مهم است که به‌طور منظم این سازه‌ها را مورد پایش و بازرسی قرار داده و تعمیرات موردنظر را اعمال کرد تا از عملکرد ایمن آن‌ها اطمینان حاصل شود.

اما نکته اینجاست که تکنیک‌های بازرسی مرسوم در مورد سازه‌های دریایی با چالش‌های قابل‌توجهی روبرو هستند، به‌ویژه هنگامی که صحبت از دسترسی به مناطق موردنظر می‌شود. همچنین رشد دریانوردی و کشتیرانی و استفاده ایمن از وسایل نقلیه هدایت‌شونده از راه دور (ROV) remotely operated vehicles می‌تواند زمان‌بر، چالشی و مشکل‌ساز باشد.

تست التراسونیک دوربرد LRUT

خوشبختانه امروزه تکنیکی وجود دارد که برای صنعت دریایی چندان غریبه نیست: تست التراسونیک دوربرد یا LRUT که مخفف شده long-range ultrasonic testing است.

این تکنیک بازرسی برای موقعیت‌هایی که دسترسی محدود است و طول‌های طولانی نیاز به اسکن دارد، ایده‌آل است. این روش با استفاده از امواج هدایت شده ارسالی در فاصله طولانی از محل یک یقه، بر چالش‌های تکنیک‌های بازرسی مرسوم غلبه می‌کند.

داده‌های تست امواج هدایت‌شونده التراسونیک یک نمایش گرافیکی از عیوب و آسیب‌‌های بالقوه در دارایی یا جزء حیاتی تحت بررسی را با تفسیر آسان ارائه می‌دهد. بنابراین، واضح است که تست التراسونیک دوربرد در بازرسی سازه‌های زیردریا یک تحول محسوب می‌شود.

بازرسی رایزرهای دریایی

رایزرهای دریایی و ساحلی در یک محیط ناآرام و متلاطم قرار می‌گیرند که به‌طور بالقوه می‌تواند باعث آسیب شدید به ساختار آن‌ها شود. رشد سریع دریانوردی و کشتیرانی، امواج، شکست، خوردگی و آسیب طوفان تنها تعدادی از چالش‌هایی هستند که رایزرهای دریایی با آن‌ها مواجه می‌شوند.

شکستگی در یک رایزر می‌تواند عواقب فاجعه باری هم برای محیط زیست و هم برای سلامت و ایمنی افرادی که روی رایزر کار می‌کنند به همراه داشته باشد. بنابراین، بازرسی دوره‌ای رایزرها برای اطمینان از سلامت آن‌ها بسیار مهم است.

بیشتر بخوانید: سیستم های پایش وضعیت پیوسته کابل

به‌طور سنتی، بازرسی رایزر با استفاده از “پیگ های هوشمند” ویژه‌ای انجام می‌شد که حسگرهای NDT را به‌صورت عمودی در داخل رایزر برای تشخیص آسیب در سطوح بیرونی و داخلی حمل می‌کردند. بااین‌حال، این روش زمان‌بر است، به تجهیزات حجیم نیاز دارد و به‌ویژه برای بازرسی‌های زیردریا پرهزینه است. علاوه بر این، بازرسی از بیرون در منطقه پاشش (splash zone ) غیرممکن است.

فناوری امواج هدایت‌شونده التراسونیک

فناوری امواج هدایت‌شونده التراسونیک Guided wave ultrasonic testing یا به‌اختصار GWUT / GWT مزایای قابل‌توجهی برای بازرسی رایزر ارائه می‌دهد. این فناوری نظارت بر خوردگی داخلی و خارجی را تنها با یک نقطه دسترسی در بالای سطح آب و زیر فلنجی که رایزر را به لوله‌های رایزر متصل می‌کند، امکان‌پذیر می‌سازد.

در این روش مانند زمانی که یک پیگ استفاده می‌شود نیازی نیست که خط جریان رایزر از رایزر جدا شود. بازرسی در یک آزمون واحد انجام می‌شود که در آن جمع‌آوری داده‌ها کمتر از پنج دقیقه طول می‌کشد.

به‌طور خلاصه، فناوری GWUT یک روش اثبات شده و موفق برای بازرسی رایزرهای دریانوردی و کشتیرانی است که مزیت‌های زیادی نسبت به روش‌های بازرسی سنتی ارائه می‌کند. ازجمله این مزایا می‌توان به واحد بودن تست و جمع‌آوری داده‌ها کمتر از پنج دقیقه و توانایی نظارت بر خوردگی داخلی و خارجی تنها با یک نقطه دسترسی مورد نیاز اشاره کرد.

بیشتر بخوانید: تشخیص خوردگی زیر تکیه‌گاه‌های لوله و چالش‌های آن

استفاده از فناوری امواج هدایت‌شونده التراسونیک در بازرسی رایزرهای دریایی

موفقیت فناوری GWUT توسط شرکت‌های بازرسی در پروژه‌های مختلف بازرسی رایزرهای دریانوردی و کشتیرانی در سراسر جهان ثابت شده است.

برای مثال، شرکت BG International از فناوری امواج هدایت‌شونده التراسونیک برای ارزیابی وضعیت سلامت رایزرهای خود استفاده کرد. طراحی این رایزرها به‌گونه‌ای بود که از داخل به شدت مهروموم شده بودند. در این حالت برای غلبه بر چالش دسترسی به رایزرها از روشی استفاده شد تا بتوان وضعیت آن‌ها را با یک دوقلو دیجیتال (digital twin) مقایسه کرد و از این طریق هرگونه تخریب ناشی از خوردگی را تشخیص داد. فناوری تست امواج هدایت‌شونده التراسونیک همچنین برای بازرسی رایزرها در دریای جنوبی چین استفاده شده است.

بازرسی صندوقه هوا یا کِیسون (Caisson)

در حالی که فناوری امواج هدایت‌شونده التراسونیک در ابتدا برای تشخیص خوردگی زیر عایق در لوله‌کشی کارخانه‌های پتروشیمی طراحی شده بود، این فناوری از آن زمان تکامل یافته است و اکنون برای طیف گسترده‌ای از کاربردها، ازجمله بازرسی رایزرهای دریایی (همان‌طور که در بالا ذکر شد) و همچنین صَندوقه ی هوا یا کِیسون ها، مناسب است.

بازرسی کیسون ها به دلیل محیط سخت و عناصر مشابهی که این سازه‌ها در معرض آن‌ها قرار دارند، ازجمله آب دریا، رسوب زیستی و دریاهای متلاطم، چالش برانگیز است.

استفاده از روش‌های تست غیرمخرب پیشرفته برای بازرسی کِیسون ها

روش التراسونیک دوربرد یا LRUT برای بازرسی‌های رایزرهای دریایی و کشتیرانی ایده آل است و مزایای قابل‌توجهی را نسبت به روش‌های جایگزین ارائه می‌دهد. در این روش می‌توان خوردگی داخلی و خارجی را کنترل کرد و فقط به یک نقطه دسترسی بین فلنج و سطح دریا نیاز است.

سیستم پژواک طراحی شده در این روش (pulse-echo system ) حجم زیادی از منطقه بازرسی را از طریق یک نقطه تست منفرد ممکن می‌سازد که ویژگی منحصربه‌فردی برای بازرسی خطوط لوله‌ای است که مدفون یا محصورشده چون در غیاب این ویژگی نیاز به غواصی است.

علی‌رغم دشواری معمول دسترسی مستقیم به کیسون، بازرسی به روش GWT قادر به بازرسی کل طول کیسون از قسمت بالای آن است. این بازرسی وضعیت کیسون را پیش از از کار انداختن آن ارزیابی می‌کند و از هر دو حالت موج پیچشی و طولی (both torsional and longitudinal wave) استفاده می‌کند. با نتایج به دست آمده از داده‌ها می‌توان میزان خوردگی را تشخیص داد.

این راه‌حل در سطح جهانی با موفقیت زیادی به کار گرفته شده است، ازجمله ارزیابی رایزرهای دریای چین جنوبی که دسترسی مستقیم به رایزرها پس از مهروموم شدن در کیسون ها دیگر امکان‌پذیر نبود. بااین‌حال، انتقال اولتراسوند از کنار فلنج های لنگر امکان‌پذیر بود و 9 درصد نقص خوردگی فلز در ناحیه پاشش تشخیص داده شد.

شرکت‌هایی که خدمات تست غیرمخرب پیشرفته ارائه می‌دهند، راه‌حل اثبات شده بازرسی به روش امواج هدایت‌شونده التراسونیک را همراه با نرم افزار جمع‌آوری و تجزیه‌وتحلیل داده‌های خود عرضه می‌کنند که قابلیت اطمینان و تطبیق‌پذیری را برای بررسی دارایی‌های دریایی و زیردریا مانند خطوط لوله، رایزر و کیسون ارائه می‌دهد. این روش بازرسی در محیط‌های مختلف ازجمله پلتفرم‌های بدون سرنشین خلیج مکزیک با موفقیت انجام بررسی شده است.

بیشتر بخوانید: بازرسی کف مخازن و مناطق بحرانی آن به روش نشت شار مغناطیسی

هم‌افزایی در بازرسی سازه‌های زیردریا

بهترین رویکرد جهت پایش و ارزیابی سلامت سازه‌های زیردریا به کار بردن تکنیک‌های مختلف تست غیر مخرب (NDT) پیشرفته برای به حداکثر رساندن بهره‌وری، به حداقل رساندن عیوب و حصول اطمینان از کیفیت بالای داده‌های جمع‌آوری شده است که عملکرد ایمن دارایی‌های حیاتی را فراهم می‌کند.

با استفاده از تکنیک‌های متعدد ارائه شده تست‌ها غیرمخرب و ترکیبی از آن‌ها می‌توان با خسارات مالی و جانی دریانوردی و کشتیرانی مقابله کرد. این رویکرد نه تنها بهره‌وری را افزایش می‌دهد و اختلالات را به حداقل می‌رساند، بلکه تضمین می‌کند که داده‌های بازرسی جمع‌آوری شده از بالاترین کیفیت برخوردار است. درنتیجه، ارزیابی جامعی از سلامت سازه‌ها انجام می‌شود که از عملکرد ایمن دارایی‌های حیاتی اطمینان حاصل می‌کند.

برای مثال یک رویکرد بازرسی شامل استفاده از ترکیبی از فناوری LRUT با ابزار مبدل ، تست ادی کارنت پالس زیر آب Pulsed Eddy Current (PEC) و اندازه‌گیری میدان جریان متناوب زیر آب Alternating Current Field Measurement (ACFM®) برای بازرسی سازه‌های زیردریا است.

در این رویکرد ترکیبی ابتدا از فناوری LRUT برای بررسی ستون‌ها از نظر شرایط کلی استفاده می‌شود و در ادامه روش PEC برای تأیید یافته‌های حیاتی سلامت سازه استفاده می‌شود. ACFM نیز برای بازرسی جوش‌های زیر آب از نظر شکست و خستگی استفاده می‌شود که همگی با حداقل از کار انداختن سیستم مورد بررسی همراه است.