shkolaput.ru   1 2

Отложения подвергали энергодисперсионному анализу на содержание элементов (Fe, Cr, Ni, Mn, Si, Al, Ca, K, S, Cl, Na, Mg, Ti, P, Cu, Zn, Cl, V, Bi, Pb), присутствие которых обусловлено переходом из металла.

Анализ скорости локальной коррозии, рассчитанной по результатам глубинометрических испытаний, показал, что применение защитного покрытия «Пластурелл» приводит к увеличению скорости коррозии металла. Это наиболее ярко проявляется в газовой фазе резервуара (таблица 1).


Таблица 1  Скорость локальной коррозии образцов резервуарной стали,

защищенной покрытием «Пластурелл»


Время

экспозиции, ч

Подготовка

поверхности

Скорость локальной коррозии, мм/год,

в разных фазах среды

газ

нефть

вода

3580

без покрытия

0,0098

0,078

0,090

лабораторная

0,0240

0,059

0,037

7390

без покрытия

0,0118







лабораторная

0,0280

0,042




Из представленных результатов следует, что применение покрытия «Пластурелл» для противокоррозионной защиты резервуаров с сернистой нефтью приводит к обратному эффекту. Вследствие быстрого образования сквозных пор размерами ~ 100 мкм, ведущих к потере покрытием адгезии к поверхности металла, под отслоившимся покрытием интенсифицируется процесс локальной коррозии. Скорость развития очагов локальной коррозии под отслоившимся покрытием «Пластурелл» в 2,0…2,5 раза выше, чем ничем не защищенного металла. Применение покрытия «Пластурелл» для защиты внутренней поверхности резервуаров с сернистой нефтью не допустимо.


Натурные испытания образцов стали 3 с покрытием «Цинотан», нанесенным в промышленных условиях, проводили в товарном резервуаре. Анализ результатов испытания показал, что покрытие плохо полимеризуется на воздухе и легко отделяется от поверхности металла. После проведения натурных испытаний было обнаружено, что внешний слой покрытия растворился, а внутренний полностью потерял адгезию.

Результаты измерения скорости коррозии представлены в таблице 2.

Таблица 2  Скорость коррозии Кл образцов резервуарной стали

под покрытием «Цинотан + Ферротан»


Состояние

поверхности

Время

экспозиции, ч

Скорость коррозии, мм/год,

в разных фазах среды

газ

нефть

вода

Под покрытием

3580

0,025

0,040

0,016

Под покрытием

4490

0,047

0,055

0,054

Без покрытия

7320

0,043

0,010

0,021


Как видно, скорость коррозии резервуарной стали, не защищенной и защищенной покрытием «Цинотан + Ферротан», практически одинакова.

В результате испытаний покрытия «Цинотан + Ферротан» установлено, что оно обладает низкими защитными свойствами. Это обусловлено химической нестойкостью внешнего слоя эмали «Ферротан» во всех фазах среды резервуаров с сернистой нефтью и плохой адгезией грунтовочного слоя «Цинотан» к металлу.


Покрытие «Цинотан» не пригодно для защиты внутренней поверхности резервуаров с сернистой нефтью Радаевской УПН.

Исследовалась скорость коррозии незащищенной резервуарной стали в условиях перевода резервуаров на азотную подушку. Результаты измерения скорости локальной коррозии показаны в таблице 3.


Таблица 3  Скорость локальной коррозии образцов стали 3 после натурных

испытаний в сырьевом и товарном резервуарах в течение

19440 часов


Резервуар

Скорость локальной коррозии, мм/год, в разных фазах среды

газ

нефть

вода

№ 2 (сырьевой)

0,0112

0,00176

0,00264

№ 13 (товарный)

0,0117

0,00420

0,00547

Сравнение всех данных показало, что наиболее эффективным способом противокоррозионной защиты резервуаров с сернистой нефтью является перевод их на азотную подушку. В ходе длительных (19440 часов) натурных испытаний установлено, что скорость локальной коррозии незащищенной стали в газовой фазе при переводе резервуаров на азотную подушку снижается не менее чем в 10 раз. Сохраняется высокая коррозионная опасность в водной фазе среды.

На поверхности образцов, экспонировавшихся в незащищенном состоянии, образовались кристаллы моно- и дисульфида железа с преобладанием моносульфида железа. Для обеспечения пожаровзрывобезопасности резервуарного парка необходима бесперебойная подача азота в резервуары.


Изложены практические предложения по снижению скорости коррозии и повышению пожарной безопасности резервуаров с сернистой нефтью от возгорания пирофорных отложений, способствующие полному или частичному решению проблемы.

Предложена математическая модель с использованием вероятностно-статистических критериев для определения стратегии действий по предотвращению и ликвидации последствий выброса опасных и вредных веществ в атмосферу, позволяющая производить научно обоснованное стратегическое планирование мероприятий и минимизировать возможный уровень риска, в которой коррозионная стойкость покрытия и аварийность состояния резервуаров являются учитываемыми факторами.


Основные выводы

1. Безопасность при эксплуатации вертикальных цилиндрических резервуаров определяется свойствами образующихся в результате коррозии металла пирофорных соединений. Снижение скорости коррозии и предотвращение опасности возгорания пирофоров достигаются нанесением на внутренние поверхности защитных покрытий различного типа. Перспективными являются композитные и многослойные покрытия. Разработаны теоретические модели, которые позволяют выбирать их с учетом стойкости, необходимой для обеспечения эксплуатационных характеристик
резервуаров.

2. Исследован элементный состав пирофорных отложений. Установлено:

- пирофорные отложения характеризуются химической неоднородностью и сложностью состава. В них содержится большое количество серы
(до 76 % масс.) как в виде пирофорных соединений – сульфидов и меркаптидов, так и в свободном состоянии;

- разогрев пирофоров происходит вследствие химических реакций с образованием оксидов, сульфидов и сульфатов железа с выделением тепла и при благоприятных условиях;

- способность пирофорных отложений к воспламенению и самовоспламенению зависит от их пористости и определяется содержащейся в них в большом количестве элементарной серой. Горение начинается с воспламенения паровоздушных смесей, образованных свободной серой, испаряющейся с поверхности материала, имеющей температуру самовоспламенения 230 оС. Выдержка образцов пирофорных отложений во влажной воздушной среде снижает температуру их самовоспламенения на воздухе с 205…220 оС до 180…210 оС.


3. Изучено поведение пирофорных отложений при нагревании в различных средах. При снижении концентрации кислорода в окружающей среде ниже 15 % увеличивается индукционный период и повышается температура на момент самовозгорания пирофора. При концентрации кислорода ниже 7 % самовозгорания не наблюдается даже при температуре 240 оС. Установлено:

- при температуре выше 200 оС содержание в воздушной атмосфере паров влаги (7,5 %) не влияет на параметры самовоспламенения пирофорных отложений;

- наличие в воздушной атмосфере нефтяных паров и газов до
41,1 % об. при содержании кислорода менее 10 % об. снижает риск перехода процесса саморазогрева пирофора в пламенное горение;

- процессу самовозгорания пирофора предшествует появление дыма бело-серого цвета при достижении температуры 95 оС;

- обработка отложений растворами фторорганических поверхностно-активных веществ увеличивает период индукции самовозгорания;

- в инертной среде, образованной азотом или водяным паром, саморазогревания пирофорного отложения не происходит. При подаче инертного газа происходят прекращение пламенного горения самовозгоревшегося пирофора и его охлаждение.

4. Проведенные натурные испытания образцов резервуарной стали в товарном и сырьевом резервуарах Радаевской УПН в незащищенном состоянии и с защитными покрытиями «Цинотан» и «Пластурелл» в естественной газовой среде резервуаров и с азотной подушкой показали:

- оба типа покрытия не пригодны для противокоррозионной защиты внутренней поверхности резервуаров с сернистой нефтью;

- под отслоившимися покрытиями «Пластурелл» и «Цинотан» сталь подвергается локальной коррозии со скоростью, превышающей скорость растворения незащищенного металла;

- наиболее подверженной коррозии и, как следствие, пирофорным отложениям является поверхность резервуара, контактирующая с газовой фазой.


5. Разработаны предложения по снижению скорости коррозии и повышению пожарной безопасности резервуаров с сернистой нефтью от возгорания пирофорных отложений, способствующие полному или частичному решению проблемы. Наиболее эффективным способом противокоррозионной защиты резервуаров с сернистой нефтью является перевод их на азотную подушку, при этом скорость локальной коррозии незащищенной стали снижается не менее чем в 10 раз.

6. Разработана математическая модель с использованием вероятностно-статистических критериев для определения стратегии действий по предотвращению и ликвидации последствий выброса опасных и вредных веществ в атмосферу, позволяющая производить научно обоснованное стратегическое планирование мероприятий и минимизировать возможный уровень риска, в которой коррозионная стойкость покрытия и аварийность состояния резервуаров являются учитываемыми факторами.


Основные результаты работы опубликованы в следующих
научных трудах:


  1. Бояров А.Н. Исследование защитной способности покрытия «Пластурелл» // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР.  Уфа, 2008.  Вып. 3 (73).  С. 82-88.

  2. Бояров А.Н., Карамышев В.Г. Исследование защитной способности покрытия «Цинотан» // НТЖ «Нефть. Газ. Новации».  Самара, 2009.  № 2.  С. 52-56.

  3. Бояров А.Н., Карамышев В.Г. Влияние пассиваторов на способность образцов пирофорных отложений к самовоспламенению и самовозгоранию // НТЖ «Нефть. Газ. Новации».  Самара, 2009.  № 3.  С. 74-77.

  4. Бояров А.Н., Карамышев В.Г. Влияние концентрации кислорода на процесс самовозгорания пирофорных отложений // НТЖ «Нефть. Газ. Новации».  Самара, 2009.  № 3.  С. 70-73.

  5. Бояров А.Н., Карамышев В.Г. Исследование поведения пирофорных отложений при их нагревании в различных условиях // НТЖ «Интервал».  Самара, 2008.  № 9.  С. 37-41.
  6. Бояров А.Н., Сумарченкова И.А., Петров С.М. Защита от коррозии оборудования в нефтегазодобывающей и нефтегазоперерабатывающей промышленности // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Спец. выпуск «Актуальные проблемы машиностроения».  Самара, 2009.  С. 27-29.


  7. Бояров А.Н. Определение удельной поверхности пирофорных отложений методом тепловой десорбции // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. научн.-практ. конф. 23 октября 2008 г. в рамках VIII Российского энергетического форума.  Уфа, 2008.  С. 56-57.

  8. Бояров А.Н. Дифференциальный термогравиметрический анализ модифицированных пирофорных отложений // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. научн.-практ. конф. 23 октября 2008 г. в рамках VIII Российского энергетического форума.  Уфа, 2008.  С. 48-50.

  9. Бояров А.Н. Роль подложки при самовоспламенении пирофоров // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. научн.-практ. конф.
    23 октября 2008 г. в рамках VIII Российского энергетического форума.  Уфа, 2008.  С. 53-55.

  10. Бояров А.Н. Пассивация пирофорных отложений фторорганическими поверхностно-активными веществами // Энергоэффективность. Проблемы и решения. Матер. научн.-практ. конф. 23 октября 2008 г. в рамках VIII Российского энергетического форума.  Уфа, 2008.  С. 51-52.

11. Бояров А.Н., Сумарченкова И.А. Моделирование процесса проницаемости при использовании антикоррозионных покрытий // Состояние биосферы и здоровье людей. Сб. статей VIII Междунар. научн.-практ. конф.  Пенза, 2008.  С. 14-16.

12. Бояров А.Н., Сумарченкова И.А., Глухов А.В. Способы повышения коррозионной стойкости вертикальных цилиндрических резервуаров нефтехимических производств // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Спец. выпуск в рамках ХIII конгресса «Экология и здоровье человека».  Самара, 2008.  Т. 1.  С. 132-134.

13. Бояров А.Н., Сумарченкова И.А. Обеспечение безопасности при эксплуатации резервуарных парков хранения нефти и нефтепродуктов // Молодежь и наука: реальность и будущее. Матер. II Междунар. научн.-практ. конф. 3 марта 2009 г.  Невинномысск, 2009.  Т. VIII: Естественные и прикладные науки.  С. 565-566.

14. Бояров А.Н., Сумарченкова И.А. Модель диффузионного переноса в многослойных покрытиях // Техносферная безопасность, надежность, качество, энергосбережение. Матер. Юбилейной Междунар. научн.-практ. конф.  Ростов-на-Дону, 2008.  Вып. Х.  С. 166-169.


15. Яговкин Н.Г., Бояров А.Н., Глухов А.В. Использование вероятностно-статистических критериев для определения стратегии действий по предотвращению и ликвидации последствий выброса опасных и вредных веществ в атмосферу // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Спец. выпуск в рамках ХIII конгресса «Экология и здоровье человека».  Самара, 2008.  Т. 1.  С. 253-255.


Фонд содействия развитию научных исследований.

Подписано к печати . .2010 г. Бумага писчая.

Заказ №. . Тираж 100 экз.

Ротапринт ГУП «ИПТЭР». 450055, г. Уфа, проспект Октября, 144/3.



<< предыдущая страница