أسفر التعاون بين شركة فيتشيناي مارين ومركز تكناليا التقني عن ابتكار أداة جديدة مصممة لمعالجة أحد أبرز التحديات التي تواجه صناعة النفط والغاز البحرية: مراقبة تآكل الفولاذ في البحر. وقد طوّر الطرفان جهاز استشعار يسمح بمراقبة دقيقة للتآكل في حبال التثبيت، بهدف تحسين سلامة وموثوقية وعمر المنشآت العائمة.
يستخدم هذا الحل، المصمم أصلاً للسلاسل والوصلات في مزارع الرياح البحرية وغيرها من المنصات العائمة ، تقنيات القياس الكهربائي لتوفير بيانات آنية حول تآكل المكونات المعدنية. ويتماشى هذا التطور تماماً مع التحول في قطاع الطاقة ونشر البنية التحتية للطاقة المتجددة في البحر، وهو مجال تسعى أوروبا، وخاصة إسبانيا، إلى لعب دور ريادي فيه.
مستشعر مصمم لأكثر البيئات البحرية تطلباً.
بحسب المنظمتين، يُعدّ التآكل عاملاً حاسماً في متانة السلاسل وعناصر التثبيت التي تُبقي المنصات البحرية ثابتة. ونظراً لتأثير مياه البحر المالحة، وتقلبات درجات الحرارة ، وفترات الخدمة المتواصلة الطويلة، فإنّ التنبؤات المستندة إلى النماذج النظرية لا تعكس بدقة، في كثير من الأحيان، ما يحدث فعلياً تحت الماء.
يُؤدي هذا الوضع إلى حالة من عدم اليقين عند تحديد أحجام المكونات ووضع استراتيجيات الصيانة ، إذ يصعب التنبؤ بموعد وصول وصلة أو موصل إلى حالة حرجة. تقليديًا، اعتمدت الصناعة على حسابات متحفظة وحملات تفتيش دورية ، وهي غالبًا ما تكون مكلفة ومعقدة، وأحيانًا غير كافية لاكتشاف بعض الأعطال في الوقت المناسب.
لسدّ هذه الثغرة، طوّرت شركتا فيسيناي مارين وتكناليا جهاز استشعار يقيس المقاومة الكهربائية للمادة. وباستخدام هذا المتغير، يستطيع النظام تقدير الفقد في المقطع العرضي للأجزاء المعرضة للبحر، ونمذجة كيفية تطور التدهور، والتنبؤ بالعمر المتبقي لكل قسم من خط الإرساء.
تؤكد أينتزاني إكسبوسيتو، رئيسة قسم المواد في شركة فيتشيناي مارين إنوفيشن، أن التآكل يؤثر بشكل مباشر على التصميم الهيكلي وعمر الخدمة لأنظمة التثبيت. وتوضح أن القطاع كان يعتمد حتى الآن على عمليات المحاكاة والفحص البصري أو باستخدام معدات الفحص، بينما يفتح المستشعر الجديد المجال أمام مراقبة مستمرة وأكثر دقة لعملية التدهور.
تتيح هذه المراقبة الدقيقة ضبطًا أفضل لسمك المكونات وخصائصها، مما يمنع المبالغة غير الضرورية في الحجم ويقلل من مخاطر الأعطال غير المتوقعة. علاوة على ذلك، فهي تُسهّل تخطيط الصيانة بدقة أكبر ، وهو ما يمكن أن يُترجم على المدى المتوسط والطويل إلى وفورات كبيرة في التكاليف وتقليل فترات التوقف غير المجدولة.
التحقق من صحة البيانات في مختبر HarshLab والخبرة في الظروف القاسية
يشير راؤول كاراكينا، رئيس قسم المواد في الظروف القاسية في مركز تكناليا، إلى أن المركز يُجري أبحاثًا حول حلول متطورة لمقاومة التآكل في البيئات البحرية منذ عقود. ولتحقيق هذه الغاية، يمتلك المركز مختبرات متخصصة ومختبرًا عائمًا يُسمى "هارش لاب" (HarshLab)، والذي يُتيح اختبار التقنيات مباشرةً في البحر، في ظل ظروف التشغيل الحقيقية.
تم اختبار مستشعر التآكل هذا بالفعل في مختبر هارش لاب، وهو منصة اختبار فريدة من نوعها في أوروبا تقع على بعد حوالي 1,6 ميل بحري من الساحل. في هذه البيئة، المعرضة للأمواج والتيارات والملوحة النموذجية لبحر كانتابريا، أثبت النظام قدرته على توفير مراقبة مستمرة عن بُعد والتنبؤ بالسلوك المستقبلي للمكونات المعرضة للتآكل.
أثناء الاختبار، أكد المستشعر قدرته على رصد التغيرات في المقطع العرضي للمكونات المعدنية عن بُعد، وربط هذه البيانات بالعمر الافتراضي المتبقي لخط الإرساء. وهذا يُسهّل اتخاذ قرارات مدروسة، على سبيل المثال، عند جدولة عمليات الاستبدال قبل أن تصل المكونات إلى مستوى حرج من التلف.
يؤكد كاراكينا أن التحالف مع شركة فيتشيناي مارين يُمكّن شركة تكناليا من تطبيق خبرتها في مجال المواد وسلوكها أثناء الخدمة لمواجهة تحدٍّ ذي تأثير صناعي كبير. ويتزايد طلب قطاعي النفط والغاز البحريين الأوروبيين على تقنيات المراقبة الآنية التي تُساعد على الحد من المخاطر، والامتثال للوائح، وتحسين القدرة التنافسية لمشاريعهم.
تم حماية هذا التطوير ببراءة اختراع، مما يعزز إمكاناته للاستغلال التكنولوجي والتجاري. وتضع هذه الحماية للملكية الفكرية كلا الشريكين في موقع متميز لقيادة تطبيق حلول مراقبة التآكل في الأجيال الجديدة من مزارع الرياح العائمة ومنصات الخدمات البحرية.
الوظائف الرئيسية لنظام مراقبة التآكل
لا يقتصر عمل المستشعر الجديد على القياس فحسب، بل إنه مُدمج في نظام مراقبة عن بُعد مستمر . وهذا يتيح الحصول على معلومات شبه فورية حول حالة السلاسل والمكونات الحيوية الأخرى، دون الحاجة إلى إرسال أفراد أو فرق تفتيش إلى الموقع.
تشمل الميزات الرئيسية لهذا الحل تقليل عمليات الفحص المادي المعقدة والمكلفة ، وتعديل توقعات سلوك التآكل المستقبلي، وتحسين تخطيط التدخل. وتساعد المعلومات التي يوفرها المستشعر في تحديد الوقت المناسب لاتخاذ إجراء، مما يمنع التدخلات المبكرة والتأخيرات الخطيرة.
ومن المزايا الأخرى التي أبرزها مطوروها زيادة السلامة التشغيلية . فمن خلال توفر بيانات ونماذج مستمرة تربط فقدان المقطع العرضي بالقوة المتبقية للمكونات، يُمكن الكشف عن التدهور مبكراً، ما يمنع حدوث أعطال محتملة في حال عدم معالجتها فوراً. وهذا له آثار مباشرة على حماية الأفراد والممتلكات والبيئة البحرية.
يُسهّل النظام أيضاً تطبيق استراتيجيات الصيانة التنبؤية ، التي تشهد طلباً متزايداً في قطاعي الصناعة 4.0 والبنية التحتية الذكية. فبدلاً من اتباع روتين صارم قائم على جداول زمنية ثابتة، يستطيع مديرو العمليات الاعتماد على البيانات الآنية لتحديد المكونات التي تحتاج إلى فحص أو إصلاح أو استبدال، وتحديد الوقت المناسب لذلك.
ويشير القائمون على المشروع أيضًا إلى أن نهج القياس الكهربائي ونمذجة التآكل يوفر مجالًا لدمج المستشعر مع أدوات رقمية أخرى، مثل منصات إدارة الأصول، وأنظمة تحليل البيانات، أو التوائم الرقمية، مما يوفر رؤية شاملة لحالة المنشآت البحرية.
تطبيقات في مجال طاقة الرياح البحرية، والقطاع البحري، والموانئ
على الرغم من أن التطوير ركز في البداية على سلاسل وحبال التثبيت لمزارع الرياح البحرية وغيرها من المنصات العائمة، إلا أن إمكانات هذه التقنية تتجاوز ذلك بكثير. يُعد التآكل مشكلة بالغة الأهمية في العديد من البنى التحتية المعدنية المعرضة للمياه المالحة أو البيئات القاسية، سواء على السطح أو تحت الماء.
تشمل التطبيقات المحتملة مشاريع طاقة الرياح البحرية ، وأنواعًا مختلفة من المنشآت البحرية، والهياكل البحرية، والمكونات الموجودة في الموانئ والمحطات البحرية. في جميع هذه المجالات، يتيح الفهم الدقيق لتآكل المكونات تحسين الموثوقية، وتقليل المخاطر التشغيلية، ووضع خطط صيانة مُحسّنة.
يُعد هذا الحل أداة قيّمة لأي مؤسسة تُدير هياكل معدنية مغمورة أو مكشوفة باستمرار في بيئات قاسية، مثل أذرع التحميل، والمصدات، والركائز، والممرات، أو عناصر التثبيت. كما أن تصميمه المعياري وقدرته على نقل المعلومات عن بُعد يُسهّلان دمجه في الأنظمة القائمة.
في السياق الأوروبي، حيث يكتسب الاستثمار في الطاقة المتجددة البحرية وتحديث الموانئ زخماً متزايداً، يُسهم امتلاك تقنيات مراقبة خاصة في تعزيز الاستقلالية الصناعية وابتكار حلول مصممة خصيصاً لظروف المحيط الأطلسي والبحر الأبيض المتوسط. وهذا من شأنه أن يمنح ميزة تنافسية على الأسواق التي تعتمد على التطورات الخارجية.
علاوة على ذلك، يُعد هذا التقدم جزءًا من اتجاه أوسع للرقمنة في القطاع البحري والساحلي، حيث يعتبر جمع البيانات وتحليلها في الوقت الفعلي أمرًا أساسيًا لتحسين كفاءة وسلامة واستدامة العمليات في البحر.
بشكل عام، يُمثل المستشعر الذي طورته شركتا فيسيناي مارين وتكناليا خطوةً هامةً نحو الأمام في إدارة التآكل في حبال التثبيت وغيرها من البنى التحتية البحرية، وذلك من خلال الجمع بين القياس المستمر، ونمذجة التدهور، والصيانة التنبؤية. يُمكّن هذا النهج القطاع من مواجهة التحديات المرتبطة بتوسيع المنشآت البحرية بثقة أكبر، وإطالة عمر الأصول، وخفض تكاليف التشغيل، وتقليل التعرض للأعطال غير المتوقعة في البيئات البحرية المتزايدة الصعوبة.