近年来，石油和天然气行业面临着许多挑战－－其中最重要的便是腐蚀控制和防腐所带来的挑战。美国拥有世界上最大的能源管网，超过240万英里的管道穿越美国的山脉、森林、湿地和城市地带。可以想象，持续且有效地监测如此庞大的网络绝非易事。
油气管道腐蚀成本及影响
美国腐蚀工程师协会（NACE）的一项研究表明，每年管道腐蚀给石油和天然气行业造成的损失超过70亿美元。此外，另据一份报告显示，腐蚀被认为是引起石油和天然气泄漏的第二大原因，大约有四分之一的泄露事故是由腐蚀所引起的。
这些惊人的统计数字明显表明，石油和天然气行业需要高效的腐蚀控制和防腐机制。
目前石油天然气行业腐蚀监测技术的局限性
石油和天然气行业内的管道公司因采用高科技泄漏检测系统而闻名：其中包括空中扫描等，其目的是确保管网能安全且有效地运行。然而，用于识别油气泄漏的先进技术却通常不被用于腐蚀监测。
腐蚀检查一般是依靠手动完成的。（目前正有一项研究针对陆上天然气设施的非侵入性检测。）虽然CCTV摄像系统和超声波测试等主流技术在检测腐蚀方面十分有效，但是检测时必须有检验人员进行现场监督。保温层下腐蚀（CUI）是另一种常见的管道缺陷，需要在去除保温层后才能检查腐蚀缺陷。对于大型管网而言，上述这些方法成本高且耗时。
为了克服传统监测技术的缺点，石油和天然气行业正在迅速运用创新型的智能技术，这些技术被统称为物联网（IoT）。它能够实时监测设备状况，同时改善现场通信，减少停机时间，同时确保检查人员的人身安全。
什么是物联网（IoT）?
物联网（IoT）指的是将多个物理对象同互联网相连，从而使它们能够收集和共享数据。这是通过嵌入式电子传感器（例如压力传感器、热电偶等）、软件及网络连接来完成的。简单来说，物联网是一个框架，它能够让物理对象和远程计算机系统借助现有网络进行数据交换。
物联网技术的兴起主要归功于廉价处理器和无线网络的出现。这些组件几乎能使任何物理对象成为智能设备。这也为操作增添了智能性，因为一旦系统安装后便无需或只需少量人机交互传达物理条件所发生的变化。
物联网系统的自动化监测能力使物联网系统成为了管道腐蚀持续监测的理想之选。
物联网在石油和天然气行业是如何被使用的
远程传感器和通过与管道相连的远程传感器及相关软件能基于其收集到的实时数据提供可供执行的反馈信息。例如，集成到管网中的电子设备可被用于检测资产状态，无论管道正在被腐蚀而变薄（如器壁损失）的过程中还是即将发生泄漏和破裂。
物联网传感器通过几种不同的机制进行工作，具体取决于需要监测的参数。最常见的一种传感技术测量的是物体磁场的变化。在这种情况下，物联网磁性传感器与管道、工艺容器或储罐直接相连，从而对扰乱钢自然磁化的缺陷（例如腐蚀）进行识别。接着，这些被收集的数据会被自动传输到各个渠道，包括系统管理、事故报告及监督控制部门。
其他传感技术也被用于分析设备的性能以及在不同外部条件下（包括天气变化、pH值变化和结构荷载变化）设备的腐蚀状况。
图一 各类传感器。图中包括超声波监测传感器、甲烷气体监测传感器、一氧化碳监测传感器及二氧化碳监测传感器。
物联网的使用为石油和天然气行业腐蚀监测带来的好处
正如上文所提到的，物联网能够对石油和天然气行业中使用的设备（如管道、容器、罐区等）的腐蚀相关缺陷进行连续、实时和及准确的监测。从而能够在早期阶段发现故障，使维修工作和与之相关的停机时间缩至最短。更为重要的是，它能够监测位于难检区域和小范围区域内的腐蚀状况，例如腐蚀速率较快的弯头和接合处。
物联网传感器在保护检查人员人身安全和防止灾难性事件发生方面也起到了至关重要的作用。这类传感技术能将重要检测数据通过无线的方式传送到安全和远程位置。工人们能在施工现场全面地观察到管道状况，不需要进入到危险环境中进行实际检查。
另外，公司还可以对通过物联网连接的系统进行编程处理，使其在发生故障时向其他设备发送警报和指令。例如，如果特定组件中的物联网传感器检测到具有潜在危险的腐蚀损坏情况，它便会对其它设备发送信号，命令它们采取行动（如拉响警报、警告控制台工作站、关闭相关阀门）以防止天然气泄漏或产生不安全状况。
通过收集管道完整性数据及运行状况信息，石油或天然气公司可以采取适当的维护策略来预测和预防一些腐蚀问题。此外，长期监测和完整性退化评估可有助于计算设备的寿命和剩余使用寿命。这对公司制定定期管道维护从而将对持续运行造成的影响降至最低十分重要。
结论
物联网的使用为石油和天然气行业的腐蚀检测及监测带来了变革。它提供了一个通用的解决方案，解决了与常规检查相关的安全、性能和准确性的问题。
实时工场腐蚀监测还有助于提供相关数据，且通过预测性分析，这些数据可被用于及时部署预防措施。鉴于这些优点，能源行业中的许多公司正大力投资物联网以用于腐蚀监测。
作者：克里斯托·纳南（Krystal Nanan）
克里斯托（Krystal）目前担任土木工程师和项目经理职位，持有建筑工程和管理硕士学位证书。她曾负责过重大基础设施项目的项目管理及施工监督工作，并设计过多种基础设施，包括车行道、人行道、交通安全设施和排水系统。克里斯托也曾在华盛顿特区交通研究委员会期刊中发表过著作。