Москва: +7 (499) 281-63-40
Казань: +7 (843) 202-35-33

Новости по промышленной и пожарной безопасности

Прочитано: 2168
Научная статья на тему: "Повышение надежности резервуарных парков"
--- 

Автор: Рапанович Дмитрий Олегович, начальник лаборатории неразрушающего контроля ООО «Енисейгеосервис»

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВ

Аннотации: Современное обустройство резервуарных парков нефти требует системного подхода к обеспечению надежности и безопасности. При этом важной составляющей построения безопасной системы эксплуатации является построение комплексной антикоррозионной защиты резервуаров, которая должна включать в себя как минимум два вида:электрохимическую защиту и защиту на основе различных многокомпонентных покрытий.

Ключевые слова: резервуарные парки нефти, надежность, коррозия стали, защита от коррозии, электрохимическая защита, защитные покрытия.
---
Двадцать первый век – напряженный и динамичный. Но есть главная особенность, которая полностью его характеризует, – это борьба за энергоресурсы, нефть и газ, которые являются «кровью» экономики. Энергоресурсы всегда будут основой богатства любого государства, и поэтому темпы добычи нефти постоянно увеличиваются, что требует устройства все большего количества нефтяных резервуарных парков. Например, в США поставили своей задачей увеличение государственного нефтяного запаса до уровня 1,5 миллиарда баррелей к 2025 году. В России также постоянно развивается нефтедобыча. Все это требует создания новых резервуарных парков. В системе добычи и хранения жидкого углеводородного сырья резервуарные парки, представленные металлическими надземными емкостями, имеют огромное значение. 

Резервуарный парк – это группа резервуаров одного или разных типов. Резервуар (фр. réservoir) происходит от слова «резерв» (фр. réserve, от лат. reservare – сберегать, сохранять). Представляет собой герметично закрытый или открытый стационарный сосуд. Наиболее распространены резервуары вертикальные стальные (РВС). 

Вертикальные стальные резервуары – незаменимое техническое устройство, используются во всех технологических процессах добычи и переработки нефти.

Обеспечение надёжности резервуарных конструкций – важнейшая проблема проектирования, строительства и эксплуатации РВС. Различают проектную (теоретическую) надежность и эксплуатационную надежность. Эксплуатационная надежность резервуара определяется возможностью выполнения им заданных функций, т. е. готовностью в любой момент времени в течение конкретного межремонтного периода принять на хранение определенное количество нефти или нефтепродуктов при сохранении во времени установленных значений эксплуатационных характеристик (уровень заполнения, избыточное давление, вакуум и пр.). В процессе эксплуатации на надежность резервуара оказывают воздействие внутренние напряжения в конструкциях и химическое воздействие внутренней среды, не соответствующие их проектным значениям, и внешние воздействия: система технического обслуживания и химическое воздействие внешней среды. Особое влияние на эксплуатационную надежность оказывают дефекты, возникающие на этапах изготовления, монтажа, эксплуатации конструкции, а также вследствие коррозии, осадки оснований, вибрации, температурных воздействий. Нарушая проектное состояние резервуара, данные факторы сокращают срок службы конструкции 

Дефекты в резервуарных конструкциях появляются на различных этапах жизненного цикла, а именно: 
  • при изготовлении металлопроката (металлургические); 
  • при монтаже (монтажные); 
  • при изготовлении и транспортировке рулонных заготовок; 
  • в процессе эксплуатации. 
Вертикальные стальные резервуары в процессе эксплуатации находятся под воздействием многих эксплуатационных факторов. Среди них основная роль принадлежит малоцикловому нагружению, связанному с заполнением и опорожнением резервуаров, и коррозионному воздействию агрессивных примесей на незащищенные части металлоконструкций РВС. Дефекты, появляющиеся в процессе эксплуатации, подразделяются на две группы: коррозионные повреждения и нарушения геометрической формы. 

В практике встречаются различные коррозионные повреждения металлоконструкций резервуаров: 
  • равномерная коррозия; 
  • неравномерная коррозия; 
  • избирательная коррозия; 
  • коррозия пятнами; 
  • язвенная коррозия; 
  • питтинговая коррозия; 
  • сквозная коррозия; 
  • нитевидная коррозия; 
  • подповерхностная коррозия. 
Одной из основных причин выхода из строя нефтегазового оборудования на объектах добычи, подготовки, транспорта, переработки и хранения нефти является коррозия металла. 

Сильнее всего уязвима к коррозионному разрушению внутренняя поверхность резервуара, так как она постоянно контактирует с углеводородным сырьем и агрессивными сопутствующими средами: водой и газами. 

Скорость равномерной коррозии составляет 0,04–1,1 мм/год. Наиболее опасны сквозные поражения, приводящие к утечке продукта. Скорость язвенной коррозии при этом превышает равномерную в 3–6 раз и может достигать 3–8 мм/год, что приводит к сквозным поражениям и утечке продукта. 

Такие скорости коррозионных процессов сокращают межремонтный срок эксплуатации РВС до 3–4 лет. При этом расходы на ремонт могут составлять до 20% капитальных затрат на строительство резервуаров. 

Защититься от коррозии при таких сложных условия эксплуатации можно, если качественно применять все существующие наработки в этой области. Их арсенал достаточно велик и подразумевает применение комплекса средств антикоррозийной защиты. Эти средства представлены как вариантами электрохимической защиты, так и защитой посредством нанесения на поверхность резервуара различных композитных материалов. Разновидностями электрохимической защиты являются катодная и протекторная. 

Схема электрохимической защиты резервуара сводится к тому, что к металлической конструкции устройства подключается постоянный ток (источник постоянного тока или протектор). Электрический ток на поверхности защищаемого изделия создает катодную поляризацию электродов микрогальванических пар. Итогом является то, что анодные участки на поверхности металла становятся катодными. И поэтому при воздействии коррозионной среды идет разрушение не металла конструкции, а анода [3]. 

Исходя из того, в какую сторону (положительную или отрицательную) смещается потенциал металла, электрохимическая защита подразделяется на анодную и катодную. 

Перейдем к защитным покрытиям. Антикоррозионные защитные покрытия используют в практике для защиты металла от агрессивного воздействия среды. Чтобы обеспечить надежную защиту от коррозионных разрушений, покрытие должно быть сплошным, иметь хорошую связанность с металлом резервуара, быть непроницаемым для агрессивной среды, обладать высокой износостойкостью, жаростойкостью и твердостью [1]. 

Остаточный ресурс оборудования - суммарная наработка оборудования (в часах, кубометрах, гектарах, километрах, тоннах, циклах и т.п.) от момента проведения контроля его технического состояния, до перехода в предельное состояние. Читать про расчет остаточного ресурса технических устройств (оборудования).

Для обработки поверхностей резервуаров используется широкий спектр неметаллических защитных покрытий: лакокрасочные, полимерные, покрытия резинами, смазками, силикатными эмалями, пастами, покрытия фторопластами. 

В качестве примера использования передовых технологий можно привести оригинальный состав антикоррозионной композиции, включающей следующие компоненты, мас.%: эпоксидную диановую смолу, 20,6–22,9; толуол, 30,8–41,3; нефтеполимер «Асмол», 15,9–17,4; диоктилфталат, 1,7–2,5; бутилат натрия в виде 20%-ного раствора в бутаноле, 2,8–3,4; технический углерод, 11,2–14,7; полиаминный отвердитель, 6,5–8,3. Антикоррозионный материал обеспечивает упрощенную технологию его нанесения за счет высокой адгезионной способности к металлической поверхности и имеет высокую прочность.

Перспективным направлением в антикоррозийной защите поверхностей стальных резервуаров является использование высокоэффективных цинконаполненных антикоррозийных красок. Эти антикоррозийные краски отличает высокая стой- кость к агрессивным средам, высокая адгезия к металлическим поверхностям, значительная механическая устойчивость к изгибам и ударам, длительный срок эксплуатации. Таким образом, холодное цинкование – очень эффективное решение при защите резервуаров от коррозии. По сравнению с традиционными защитными средствами цинконаполненные краски обладают рядом преимуществ, которые позволяют осуществлять эффективную антикоррозионную защиту в различных агрессивных средах. Технология создания антикоррозийной защиты поверхностей резервуаров цинконаполненными красками реализуется в определенной последовательности. При обработке внутренних поверхностей тщательно удаляются остатки всех жидкостей. Затем металлическая поверхность резервуара подготавливается к окраске: удаляются ржавчина и участки с отслоившимся старым покрытием. При необходимости проводятся ремонтные работы. После завершения всех подготовительных работ производится окраска поверхностей резервуара. Примером современного цинконаполненного композита является состав, состоящий, в мас.ч.: 100 полимерного связующего эпоксидной диановой смолы, 20–30 модификатора эпоксиуретанового олигомера, 42–48 отвердителя кремнийорганического амина – аминопропилтриэтоксисилана, 25–30 минерального наполнителя титана диоксида (рутила), 22–25 ингибирующего пигмента фосфата хрома, 20–60 органического растворителя, 3–4 тиксотропной добавки аэросила, 10–20 антикоррозионной добавки цинка металлического. В качестве органического растворителя используют ксилол, или ацетон, или бутилацетат. Такой композит позволяет получить бензо-, водостойкое покрытие с высокими адгезионными характеристиками [6]. 

Еще одним из наиболее эффективных решений является применение антикоррозионных материалов на полиуретановой основе. Покрытия на основе полиуретановых смол, обладая хорошей адгезией к металлическим и неметаллическим поверхностям, характеризуются высокой стойкостью к истиранию, твердостью и эластичностью, стойкостью к маслам и растворителям, водостойкостью в пресных и морских водах, газонепроницаемостью и высокими диэлектрическими свойствами. 

Таким образом, используя современные достижения в области создания защитных покрытий в комплексе с электро- химической защитой стальных резервуаров, мы создадим все возможные условия для долговременной защиты нефтяных емкостей от вредных факторов. Это позволит значительно снизить затраты на обновление резервуарного парка и спасет от развития различных внештатных ситуаций, связанных с утечками нефтепродуктов. 

Список литературы: 

1. Ангал Р. Коррозия и защита от коррозии – СПб, Интеллект, 2013.–344 с. 
2. Гуляев А. П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986. 
3. Данилевская Л. П., Люблинский Е. Я., Хоникевич А. А. Параметры протекторной защиты стали в подтоварных водах // РНТС Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. – М.: ВНИИОЭНГ, 1981. – № 8. – С. 7.
4. ГОСТ Р 9.316-2006 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля. 
5. РД 39-0147323-321-88. Инструкция по протекторной защите от коррозии внутренней поверхности нефтепромысловых резервуаров Западно-Сибирского региона. 
6. Патент РФ 2171822.
Вернуться в раздел новостей
comments powered by HyperComments
inform
«региональная промышленная стратегия»
ООО «РПС»
inform
Контакты
+7 (499) 281-63-40 
inform
адрес
Россия, 109029, Москва
ул. Талалихина, д.1, к.3
На верх