Повышение ресурса стальных вертикальных резервуаров на основе использования лакокрасочных покрытий и ингибиторов коррозии

Красиков, Дмитрий Викторович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Повышение ресурса стальных вертикальных резервуаров на основе использования лакокрасочных покрытий и ингибиторов коррозии
ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Автореферат диссертации по теме "Повышение ресурса стальных вертикальных резервуаров на основе использования лакокрасочных покрытий и ингибиторов коррозии"

На правах рукописи

КРАСИКОВ ДМИТРИЙ ВИКТОРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА СТАЛЬНЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ И ИНГИБИТОРОВ

КОРРОЗИИ

Специальность 25.00.19 - «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2005

Работа выполнена на Хабаровском нефтеперерабатывающем заводе и кафедре «Материаловедение и защита от коррозии» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Абдуллин Ильгиз Галеевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Буренин Владимир Алексеевич;

кандидат технических наук Ахметов Фаат Шамеевич.

Ведущая организация Государственное унитарное предприятие

«Институт проблем транспорта и энергоресурсов» (ГУП «ИГГТЭР») г.Уфа.

Защита диссертации состоится «31» мая 2005 года в 11-30 на заседании диссертационного совета Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан.23" скрепя 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ямалиев В.У.

¿m? imwf

Ö3i3 3

Общая характеристика работы

Актуальность работы Высокие темпы добычи и значительная потребность в нефтепродуктах требуют большого количества металла для создания необходимого количества баз и хранилищ. Согласно среднестатистическим показателям расход металла на 1 м3 емкости резервуаров составляет 25 кг.

В настоящее время темпы роста добычи нефти значительно опережают темпы роста производства стали. В результате этого снижается коэффициент резерву-арной обеспеченности. По-видимому, проблема должна решаться путем увеличения сроков службы резервуаров как вновь строящихся, так и находящихся в эксплуатации. Проведенные разными авторами исследования и практические данные показывают, что срок службы стальных резервуаров определяется главным образом скоростью коррозии металла их внутренней поверхности.

Фактический срок службы наземных стальных вертикальных резервуаров (РВС) составляет в среднем 25 лет, хотя потенциальная их долговечность (без учета коррозионного фактора) равна 80-100 годам.

Как известно, в практике отечественного резервуаростроения необходимая толщина листов стенок резервуаров устанавливается прочностными расчетами с учетом гидростатического давления, снеговых, ветровых и тепловых воздействий, при этом часто без учета припуска на коррозию. Это хотя и снижает металлоемкость резервуаров, но вместе с тем значительно сокращает их ресурс.

При определенных климатических условиях и технологических режимах работы резервуаров коррозия кровли и верхних поясов резервуаров протекает с весьма высокими скоростями. Следствием этого бывают повышенные утечки паров легких фракций нефтепродукта в атмосферу и ее загрязнение, обрушения крыши или ее отдельных элементов за счет снеговых и ветровых нагрузок.

Изучению защитных свойств полимерных покрытий и ресурса резервуаров посвящены работы Гоника A.A., Калимуллияа A.A., Лыкова М.В., Рейбмана А.И., Карякиной М.И., Буренина В.А., ингибиторов коррозии - Герасименко A.A., Рах-манкулова Д.Л., Бугая Д.Е., Иванова Е.С. и другах авторов.

Металлоконструкции крыш с внутренней разви-

тую поверхность и являются весьма труднодоступн или дШРМИЯЮШйия високого

сг----

^ у—W i

качества защитных покрытий. В связи с этим представляется перспективным совершенствование противокоррозионной защиты использованием лакокрасочных покрытий и ингибированием паровоздушного пространства. Кроме того, в настоящее время представляются недостаточно развитыми методы оценки ресурса резервуаров с системами противокоррозионной защиты, необходимые для планирования ремонтов, сроков возобновления покрытий и других систем противокоррозионной защиты.

Цель диссертаиионной работы. Исследование защитной способности систем комбинированной противокоррозионной защиты металлоконструкций в паровоздушном пространстве резервуаров и повышение ресурса резервуаров путем применения лакокрасочных покрытий и ингибиторов коррозии.

Основные задачи исследования

1 Анализ причин отказов резервуаров и эффективности используемых систем их противокоррозионной защиты.

2 Исследование кинетики старения лакокрасочных покрытий (ЛКП) внутренней поверхности резервуаров в условиях их контакта с паровоздушной средой, характера коррозии металла под ЛКП и ее влияния на ресурс резервуара.

3 Разработка рецептуры летучего ингибитора коррозии (ЛИК), оценка его защитной способности и эксплуатационных характеристик (давления насыщенных паров, концентрации в рабочей среде).

4 Оценка защитной способности ЛКП в комбинации с летучими ингибиторами коррозии, влияния типа покрытия и температуры на ресурс РВС.

5 Разработка технологических рекомендаций по использованию систем комбинированной защиты резервуаров. Апробация результатов диссертационной работы в производственных условиях.

Научная новизна

• Установлено, что введение ингибиторов в паровоздушное пространство резервуаров приводит к пластификации лакокрасочных покрытий, повышающей их стойкость к старению.

• Показано, что пластифицированное покрытие обладает более высокими противокоррозионными свойствами, обеспечивающими продление срока его службы в 1,1-1,5 раза.

• Установлено,, что вследствие снижения склонности пластифицированного

покрытия к старению и повышению его противокоррозионных свойств ресурс резервуаров возрастает в 2-4 раза.

Практическая ценность

Разработано и принято к использованию «Руководство по определению ресурса новых и действующих резервуаров для хранения нефти и товарных нефтепродуктов».

Результаты диссертационной работы внедрены в резервуарных парках нефти и товарных нефтепродуктов на ОАО «Хабаровский НПЗ». Экономический эффект от внедрения комбинированной защиты от коррозии составит 180-260 руб/м2.

Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось и обсуждалось на 55-й научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых VI МГУ (Уфа, 2004), на Всероссийской научно-технической конференции «Проектирование и эксплуатация нефтегазового оборудования» (Уфа: УГНТУ, 2004), на 2-ой Международной научно-технической конференции «Новоселовские чтения. Выпуск 2» (Уфа: УГШУ, 2004), на научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (Уфа: ТРАНСТЭК, 2004), на II межотраслевой научно - практической конференции «Проблемы совершенствования дополнительного профессионального и социогуманитарного образования специалистов топливно-энергетического комплекса» (Уфа, 2005).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы из 117 наименований, содержит 140 страниц машинописного текста, 22 рисунка, 48 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе выполнено аналитическое исследование литературных источников по изучаемой тематике.

Исследованиями, проведенными различными авторами, установлено, что срок службы стальных резервуаров для нефтепродуктов определяется в основном скоростью коррозии их внутренней поверхности. Это обусловлено тем, что скорость коррозии внутренней поверхности этих объектов намного выше, чем на-

ружной. Большинство резервуаров для нефтепродуктов не имеет внутренней противокоррозионной защиты, поэтому влияние этого фактора возрастает еще больше. Скорость коррозии резервуаров с нефтепродуктами составляет 0,1-0,25 мм/год, а в отдельных случаях может достигать 0,50 мм/год.

Высокая скорость коррозии верхних частей резервуаров обусловлена насыщенностью паровоздушного пространства кислородом и парами воды.

Одним из действенных направлений по повышению долговечности стальных конструкций нефтегазовой отрасли является изоляция поверхностей от внешней среды применением коррозионно-стойких лакокрасочных покрытий. Наиболее широко на практике используют многослойные системы покрытий из различных по свойствам компонентов, которые придают защитным покрытиям необходимые физико-механические и противокоррозионные свойства. Барьерные свойства защитных покрытий во многом определяются диффузионными характеристиками покрытия, которые во многом зависят от сплошности лакокрасочной пленки, т.е. от наличия в ней пор и дефектов. Эта пленка, как правило, состоит из участков различной плотности и толщины, пронизана многочисленными порами, капиллярными каналами и зазорами, образующимися в результате теплового движения частей макромолекул пленкообразователя как в период высыхания, так и при эксплуатации - в твердом состоянии.

Вода, растворяя имеющиеся на металле соли в виде отложений, создает под покрытием микрорастворы с высокой концентрацией ионов. Вследствие этого покрытие частично отслаивается от металлической поверхноста, и в данном месте покрытия образуется пузырь, наполненный электролитом, который впоследствии лопается. При этом создаются условия для локальной коррозии металла, а затем, по мере роста числа пузырей, происходит полное разрушение защитного слоя и под ним начинается сплошная коррозия металла.

Также в первой главе проанализированы публикации, касающиеся перспектив использования летучих ингибиторов коррозии. Ингибиторная защита от коррозии давно нашла широкое применение для защиты оборудования нефтегазовой отрасли. Летучие ингибиторы коррозии изменяют кинетику электрохимических реакций, обусловливающих атмосферную коррозию в результате физической и химической адсорбции поверхностью металла ионов или молекул ингибиторов.

Разработаны различные способы применения летучих ингибиторов коррозии: нанесение на защищаемую поверхность из водных растворов или органиче-

ских растворителей; сублимация на поверхность изделий из воздуха, насыщенного парами ингибитора; нанесение на защищаемую поверхность полимерной пленки, содержащей ингибиторы коррозии; упаковка изделия в ингибированную бумагу; внесение в замкнутое пространство пористого носителя с ингибитором.

Из результатов выполненного аналитического обзора сделан вывод, что существуют возможности увеличения ресурса стальных резервуаров путем повышения эффективности противокоррозионной защиты внутренней поверхности резервуаров применением стандартных лакокрасочных покрытий в сочетании с летучими ингибиторами коррозии. Сформулирован круг вопросов, включенных в состав задачи исследования.

Во второй главе дано описание используемых в работе методов исследования лакокрасочных покрытий. Для оценки состояния покрытий при экспозиции в рабочих средах - метод обобщенной оценки состояния лакокрасочных покрытий; коррозии металла и коэффициентов сорбции покрытия - гравиметрические; кинетики образования дефектов в покрытиях - электрохимические по определению электросопротивления и стационарных потенциалов коррозии; предела прочности и относительного удлинения - механические испытания.

При оценке состояния покрытий, испытываемых в коррозионных средах, фиксировали следующие виды разрушения: пузыри (П) и отслаивание пленки от подложки (С), сморщивание пленки (СМ), коррозионное разрушение металла (КР), растворение пленки (Р), растрескивание (7). Для того чтобы дать обобщенную оценку состояния лакокрасочных покрытий при коррозионных испытаниях, выполняли оценку отдельных видов разрушения покрытий.

Площадь образовавшихся пузырей на поверхности покрытия определяли путем наложения на образец трафарета (пластины из прозрачного материала), на котором нанесена сетка квадратов размером 10 мм2.

Степень образования пузырей (П) оценивали количественно методом экспертной квалиметрии по установленным относительным оценкам а и а; и коэффициентом весомости; расчет в этом случае производили по формуле

П = 0,4а + 0,6а„, (1)

где 0,4 - коэффициент весомости линейного размера пузырей; 0,6 - коэффициент весомости площади разрушения; а - относительная оценка разрушения поверхности ЛКП; а„ - относительная оценка поражения покрытия ЛКП.

По предложенной М.И. Карякиной и Н.В. Майоровой классификации были

использованы эталоны наиболее характерных типов трещин. Растрескивание (7) рассчитывали по формуле

Т = 0,3а, + 0,2а2 + 0,2а3 + 0,3а4, (2)

где ау ,а2 ,а3 ,а4- относительные оценки растрескивания поверхности ЛКП, по длине, глубине и ширине трещин соответственно.

Отслаивание пленки от подложки (С) оценивали по площади разрушения (5) {%), определяемой по формуле (3) с помощью трафарета по отношению числа квадратов отслоившейся пленки к числу квадратов площади пленки, оставшейся без изменения:

5 - п,-100/п, (3)

где п - общее число квадратов на трафарете; «/ - число квадратов пленки, отслоившихся от подложки.

Сморщивание определяли визуально, растворимость - по массе растворившегося металла или визуально.

При определении состояния металла под пленкой по окончании испытания покрытий пленку механически отделяли от подложки, и коррозию металла определяли по площади разрушения (в процентах) с помощью трафарета путем подсчета числа образующихся точек или очагов коррозии с учетом их размера. Ширину распространения коррозии определяли по формуле

Кб - ((1макс + с1ми„)/2 - с1(1, (4)

где и с1мии - соответственно максимальная и минимальная ширина участка повреждения, мм; б?о - ширина первоначального надреза.

Комплексный показатель К, учитывающий при испытании в агрессивных жидких средах влияние отдельных видов разрушения, определяли по формуле

К=ХР + ХТ + ХС + ХСМ + ХП + ХК, (5)

где Х- коэффициенты весомости каждого вида разрушения; Р, Т, С, СМ, П, КР - условное обозначение соответствующих видов разрушения.

Величины разрушения вычисляли по формулам

Р = 0,6аР + 0,4аЛР; (6)

Т ~ 0,6аТ \ 0,4аЛР; (7)

С = 0,6аС + 0,4а11Р; (8)

СМ - О, баСМ + 0,4аЛР; (9)

Я = 0,6аП + 0,4аЛР; (10)

КР = 0,6аКР + 0,4аЛР, (11)

где аР, аТ, аС, аСМ, аП, аКР - относительные оценки соответствующих видов разрушения; aJTP - относительная оценка по размеру разрушения.

Для оценки защитной способности ингибиторов коррозии использовали визуальный и гравиметрический методы (ГОСТ 9.506-87), заключающиеся в определении внешнего вида, потери массы металлических образцов за время их пребывания в ингибированной и неингибированной средах с последующей оценкой защитной способности ингибитора по изменению скорости коррозии. Для проведения испытаний применяли плоские образцы (пластины) в соответствии с требованиями ГОСТ 9.905-82, изготовленные из СтЗпс.

Экспериментальная установка обеспечивала стабильное поддержание и контроль параметров испытания в соответствии с заданной программой, постоянство объема и состава коррозионной среды, возможность продувки аппарата инертным газом с целью деаэрации и в дальнейшем насыщения парогазового пространства летучим ингибитором, введение ингибитора в среду и термостатирова-ние. Установка снабжена устройством для перемешивания испытуемой среды с варьированием скорости перемешивания.

Для выявления оптимальной концентрации ингибитора проводили серию испытаний с изменением концентрации от меньшей к большей.

После испытаний образцы подвергали визуальному осмотру и фотографированию: определяли наличие и цвет продуктов коррозии, после удаления продуктов коррозии - характер коррозии металла.

Скорость коррозии (VK) в г/(м2,ч) рассчитывали по формуле

VK = (m,-mJ/S-T, (12)

где тП] - масса образца до испытания, г; т2 - масса образца после испытания, г; S- площадь поверхности образца, м2; г-время испытания, ч. Степень защиты (Z) в процентах определяли по формуле

Z=(V„-VK)-100/VKO, (13)

где VKOvi VK1- скорости коррозии образцов в неингибированной и ингибированной средах соответственно, г/(м2-ч).

Статистическую обработку результатов испытаний проводили по ГОСТ 9.502-82.

В третьей главе приведены результаты оценки защитной способности лако-

красочных покрытий и степени повышения ресурса резервуаров за счет снижения коррозии металлоконструкций.

В работе была поставлена задача изучения эффективности защитных покрытий РВС для хранения нефти и нефтепродуктов. Средняя скорость коррозии внутренней поверхности кровли резервуаров составляет 0,1 мм/год, проектный срок эксплуатации 50 лет, припуск па коррозию по толщине стенки и опорных металлоконструкций Дб=1,5 мм, ресурс работы не защищенных от коррозии резервуаров до критического утонения стенки 15 лет.

Согласно плану предупредительных ремонтов, продолжительность межремонтного цикла составляет 6 лет, при этом в течение проектного времени эксплуатации резервуар выдерживает 8 ремонтов металлоконструкций, на которые расходуется количество металла, равное по массе первоначальной массе металла.

Вопрос о влиянии лакокрасочного покрытия на интенсивность и характер подпле-ночной коррозии металла и ресурс резервуара представляет значительный научный и практический интерес. С этой целью представлялось необходимым определение склонности к старению лакокрасочных покрытий под действием паровоздушной среды, оценка параметров старения и их влияния на ресурс резервуара

В качестве объекта исследования использовали образцы из СтЗпс размерами 100x50x3 мм с нанесенными покрытиями. Были испытаны системы ЛКП, наиболее широко апробированные в нефтяной отрасли и состоящие из лакокрасочных материалов, выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью (таблица 1).

Экспозицию образцов проводили в климатической камере (40 °С, влажность 100 %, режим - соляной туман). Результаты оценки состояния покрытий через 10, 30,60, 365 суш приведены в таблице 2.

Полученные значения комплексного показателя аппроксимируются экспоненциальными зависимостями:

где Ад - структурно-чувствительный коэффициент - величина, постоянная для данного материала в диапазоне рабочих температур, 1/с; А, - параметр старения, 1/с; Ео - энергия активации процесса старения материала, Дж/моль; Т - температура, К; Я - универсальная газовая постоянная 11=8,3143 Дж/моль-К.

К,=Кп-еА'п-, А,=Ао-еЕо/ят,

(14)

(15)

Долговечность покрытия в условиях старения определяли по формуле

А„е

Е./т

где ткр - долговечность покрытия, с; Ккр - допускаемое минимальное значе-

ние комплексного показателя.

Таблица 1 - Характерис

Число Продолжи- Толщина Толщина Срок

№ Наименование ЛКМ слоев тельность одного системы служ-

сушки при слоя, мкм покры- бы,

15...20 °С,ч тия, мкм годы

1 Грунтовка ВЛ-02, 08,023, 1 0,5...1 15...18 80...100 5

АК-070

Краска ХС-720 3 1 25...30

2 Грунтовка ВЛ-02, 08, 023 1 0,25...0,50 15...18 80...120 5

Краска ЭП-755 3 36 25...30

3 Грунтовка ВЛ-023 1 0,25...0,50 15...18 100...120 10

Краска ХС-717 3...4 2 23...32

4 Грунтовка ВЛ-08 1...2 0,25...0,40 15...16 80...90 8

Эмаль ЭП-56 3 24 19...25

5 Грунтовка УР-01 2 1 12...15 70...85 5

Лак 976-1 3 3...4 15...18

6 Грунтовка ХС-010 1 2,5 14...17 95...100 8

Эмаль ХС-710 2 2 19...24

Лак ХС-76 2 3 18...20

7 Грунтовка ЭП-076 1 24 18...22 190 5

Эмаль ЭП-140 6 24 20...25

8 Шпатлевка ЭП-00-10 3 24 30...35 80...100 10

Таблица 2 - Относительная оценка дефектов лакокрасочных покрытий

Система Значения комплексного показателя К, после экспозиции в течении

защитного времени гэ, суш

покрытия 0 10 30 60 365

ЛКП№1 1,0 0,98 0,96 0,94 0,87

ЛКП№2 1,0 0,97 0,95 0,96 0,89

ЛКП№3 1,0 0,99 0,98 0,97 0,92

ЛКП№4 1,0 0,98 0,96 0,95 0,90

ЛЮТ №5 1,0 0,97 0,95 0,93 0,86

ЛКП№6 1,0 0,98 0,97 0,95 0,90

ЛКП№7 1,0 0,98 0,96 0,93 0,84

ЛКП №8 1,0 1,0 0,99 0,98 0,92

Полученные значения энергии активации процесса старения Е0, структурно-чувствительного коэффициента Ло и долговечности лакокрасочных систем ткр приведены в таблице 3.

Исходя из кинетических зависимостей процесса старения, полученных в работе, вытекает, что повреждаемость покрытия происходит постепенно. Отсюда можно предположить, что оголение металла под дефектами (пузырями и др.) стареющего покрытия должно приводить практически с первых дней эксплуатации к возникновению подпленочной коррозии.

Таблица 3 - Параметры старения и долговечность лакокрасочных систем

Система тт годы Ео, Дж/моль град Ао, 1/с

защитных Фактиче- Расчетная Фактиче- Расчетная Фактиче- Расчетная

покрытии ская ская ская

1 5 6,8 2,394-104 2,501-104 4,79-Ю3 4,82-103

2 5 5,6 3,534-Ю4 3,704-104 5,30-Ю3 4,61-103

3 10 12,2 3,234-104 3,198-104 4,29-103 3,51-103

4 8 9,0 2,602-104 2,581-104 4,16-Ю3 3,46- Ю3

5 5 7,7 4,032-104 3,828-104 4,74-104 4,28-103

6 8 9,66 2,170-104 2,152-104 4,01-103 3,77-103

7 5 8,7 2,234-104 3,198-Ю4 4,73-Ю3 4,37-Ю3

8 10 14,3 1,597-104 1,456-104 4,21-Ю3 3,94-Ю3

Однако на практике кинетика коррозии металла под лакокрасочным покрытием отличается от предполагаемой. Проанализированы журналы диагностического контроля толщины стенки по годам, из которых видно, что коррозия металла (утонение стенки) происходит не сразу, а спустя довольно продолжительный отрезок времени. Кинетика утонения листов стали в течение одного межремонтного цикла графически проиллюстрирована на рисунке 1.

Видно, что утонение листов (коррозия металла) начинается спустя определенный, довольно значительный инкубационный период. В работах Мулина Ю.А. и других исследователей дается объяснение подобному поведению покрытий с позиции термодинамики, заключающееся в превалировании до определенного момента, поверхностной энергии металла, затрачиваемой на образование адгезионных связей с покрытием и отсутствием энергетической возможности образования новых адсорбционных связей с просочившимися через лакокрасочную пленку

компонентами агрессивной среды.

Для выяснения динамического характера возникновения первых коррозионных очагов проведены специальные исследования.

6, мм

4,8 а 4,6 В 4,4 I 4,2 о 4

3,8

3,2 3

0 2 4 6 8 10 годы

Срок эксплуатации после нанесения покрытия

Рисунок 1 - Кинетика утонения стальных листов с лакокрасочным покрытием:

1 - ЛКП № 8; 2- ЛКП № 1

Покрытия формировали в соответствии с технической документацией на эти материалы. В качестве подложки использовали сталь марки СтЗпс, а для получения свободных пленок (Пл) - стекло. Пл имели ту же толщину, что и соответствующие покрытия (Пк).

При экспозиции в рабочей среде при 20 °С в течение 45 сут испытаний на Пк 1,2, 5 и 7 образуются отдельные пузыри диаметром до 8 мм, под которыми развивается очаговая коррозия. На Пк 4 и 6 при испытании появляются мелкие пузыри диаметром до 0,8 мм, равномерно распределенные по поверхности. Под пузырями на металле образуются точки коррозии диаметром до 0,5 мм и глубиной до 0,05 мм. Очевидно, что защитные свойства второй системы Пк выше, чем первой. На Пк 3 и 8 выявлены единичные пузыри диаметром до 0,3 мм и глубиной до 0,02 мм. На отдельных образцах Пк 1 и 2 наряду с мелкими пузырями образуются единичные пузыри диаметром до 1 мм, которые при более длительных испытаниях разрушаются.

Измерения потенциала коррозии ср образцов относительно насыщенного хлор-серебряного электрода производили высокоомным вольгметром ВК2-16. Все значения потенциалов на графиках приведены относительно нормального водородного электрода. Сопротивление (Л) Пк на подложке определяли с помощью терраом-

метра типа МОМ-4 в 0,01 н. растворе Ма2804- Использовали прижимпую ячейку, рабочая площадь образца составляла 10 см2. Окрашенный образец поляризовали анодно током порядка 10"8-10"6 А в течение 1-3 мин. до установления стационарного значения Я. Вспомогательным электродом служила платиновая жесть с большой поверхностью. При разрыве пузыря сопротивление Пк снижается (рисунок 2), потенциал коррозии <р резко смещается в отрицательную область (рисунок 3). Затем происходит сдвиг (р в положительном направлении за счет образующихся продуктов коррозии.

\% Л, Ом

<м а ж

° 5

Р 4

о а

^ /2 ,

5 6 Т~

и 10 20 30 40 1,сут

Продолжительность экспозиции

Рисунок 2 - Изменение электросопротивления окрашенных образцов в процессе выдержки в среде при образовании пузыря

-<р,мВ (н.в.э.)

350

300

"Ч 250

г 200

? 1511

а 100

""5

10 20 30 40 50 60 Продолжительность экспозиции

1, сут

Рисунок 3 - Изменение потенциала коррозии образцов с лакокрасочными покрытиями: 1 - шпатлевка ЭП-00-10; 2 - краска ЭП-755; 3 - эмаль ЭП-56; 4 - эмаль ХС-710; 5 - лак 976-1; б - эмаль ЭП-140; 7 - краска ЭП-755; 8 - краска ХС-720

Для установления причин подобных изменений искусственно создавали дефекты в виде надрезов и проколов до металла. В ходе испытаний образцы периодически извлекали из ячейки и помещали в раствор N32804 на 20-40 мин, после чего измеряли потенциал.

Коррозионный процесс в местах надрезов протекает с небольшим торможением во времени. Области коррозионного поражения определяли с помощью липкой ленты после 30 сут выдержки в коррозионной среде. Для поливинилхлорид-ных Пк эти области оказались шире надрезов по всей его длине; максимальная ширина - 2 мм. Для эпоксидных Пк отслаивания практически не происходит. Нанесение проколов, как и надрезов, сопровождается резким падением (р (рисунок 4), после которого происходит постепенный сдвиг потенциала в положительную сторону. Можно предположить, что в точках проколов происходит пассивирование стали, причем пассивирующее действие эпоксидных грунтовок более высокое.

-<р,мВ

400 350 С- 300

5 200 I 150 ^ 100

0 5 10 15 20 25 30 т, сут

Продолжительность экспозиции

• Рисунок 4 - Изменение стационарных потенциалов коррозии образцов, окрашенных краской ХС-717 (1, 3) и шпатлевкой ЭП-00-10 (2, 4) с надрезами (1, 2) и проколами (3, 4)

(

Можно предположить, что увеличение сопротивления в первую очередь обусловлено заполнением проколов в Пк нерастворимыми продуктами коррозии, а также пассивированием поверхности металла. Возрастание Я и сдвиг потенциала в область положительных значений свидетельствуют о торможении коррозионного процесса.

После 30 сут выдержки образцов в ячейке подгшеночная коррозия для поли-

(Н.В.Э.)

]

1 ■ 1— ——---

--Ч. Л—

~з ■ 4

уретановых Пк распространяется примерно на 0,8 мм в сторону от точки прокола, для эпоксидных область коррозии ограничена практически только точкой прокола.

Установленные зависимости разрушения Пк при наличии дефектов пленок позволили выявить некоторые особенности подпленочной коррозии под неповрежденными Пк.

Непосредственно перед измерениями образцы выдерживали 2 ч в растворе №2804. Одновременно измеряли Я свободных лакокрасочных пленок, выдерживаемых в тех же условиях. Свободную пленку площадью 10 см2 закрепляли между двумя полуячейками, заполненными 0,01 н. раствором N32804. В качестве электродов использовали платиновую проволоку, значение поляризации электродов учитывали при определении сопротивления пленки.

Стационарный потенциал неповрежденного Пк имеет тенденцию к росту. После испытания в течение около 30 сут начинаются флуктуации измеряемых величин. Подобное явление наблюдали И. С. Шварцман, Е. А. Андрющенко и другие авторы при измерении сопротивления постоянному току Пк другими лакокрасочными системами. Наблюдается согласованный характер хода кривых <р-тиЯ-т,т параллельно снятых кривых имеются аналогичные флуктуации. Для свободных пленок это явление не наблюдается, при сорбции пленкой воды увеличивается проницаемость, падает Л.

Наблюдаемые колебания значений сопротивления и потенциала коррозии окрашенных стальных образцов при испытаниях являются, по-видимому, результатом коррозионных процессов, протекающих под Пк.

В четвертой главе приведены результаты исследований, направленных на повышение ресурса резервуаров применением комбинированной защиты металлоконструкций в паровоздушном пространстве. >

Одной из задач, поставленных в работе, явилась разработка нового летучего ингибитора коррозии на основе компонентов российского производства. ф

Предложен и апробирован летучий ингибитор для защиты от коррозии внутренней поверхности резервуаров на основе алкилимидазолинов в виде готовых компаундов с другими добавками при точном дозировании и перемешивании.

Алкилимидазолины как компонент представляют собой смесь алкилимидазолинов изостроения и известны в качестве активной основы промышленного ингибитора коррозии ВИКОР-1 по ТУ 39-1313-88.

Ячейки с разными образцами и ингибиторами устанавливали в климатическую камеру. Температура испытаний составляла 40°С, относительная влажность 100%. Режим-соляной туман. Продолжительность испытания составляла 2160 ч. После экспозиции образцы осматривали и взвешивали на аналитических весах. По данным взвешивания рассчитывали защитную способность.

На рисунке 5 показан внешний вид образцов после экспозиции. В ингибиро-ванной среде коррозия металла не исключается полностью, а проявляется в виде небольших пятен легкого налета ржавчины.

• -

Рисунок 5 - Внешний вид образцов после экспозиции в климатической камере (40 °С, влажность 100 %, соляной туман): а - в не ингибированной ячейке; б - в ячейке с летучим ингибитором состава: % мае. алкилимидазолины - 0,5; паранитрофенол - 3; триэтиламин - 5; изопропиловый спирт - остальное

Определены скорости испарения давления р„ и концентрации сн насыщенных паров летучих ингибиторов коррозии, измеренные при комнатной температуре (22±5°) и нормальном атмосферном давлении (таблица 4). Для проведения исследований нами принята методика, предложенная и апробированная О.И. Голяницким

и представляющая собой усовершенствованный метод Стефана.

Таблица 4 - Скорости испарения и>, давления рн и концентрации сн насыщенных паров летучих ингибиторов коррозии, измеренные при

Вещество м!, г/(смг-с) рн, мм рт.ст. с№ г/л

Алкилимидазолины 3,51-10* 0,92-10"3 5,32-10"2

Паранитрофенол 2£5-10"3 2,52-Ю"3 ЗД2-10'3

Триэтиламин 3,24-10"3 1,72-10"5 3,02-10"3

С учетом скорости испарения расчетным методом определены рабочие концентрации алкилимидазолинов в паровоздушном пространстве (таблица 5).

Таблица 5 - Рабочие концентрации ингибитора

коррозии в паровоздушной среде

Температура, "С Концентрация, кг/м3

"5 0,028

10 0,031

15 0,034

20 0,036

25 0,038

Часть образцов в виде свободных пленок исследовали на изменение массы и прочностных показателей, другую - на кинетику образования дефектов (пузырей).

Результаты опытов позволили сделать выводы о том, что ЛИК, частично сорбируясь на поверхности ЛКП, приводит к пластификации материала покрытия и заметному увеличению инкубационного периода начала образования пузырей в покрытии и, как следствие, увеличению срока защитного действия комбинированной защиты. Повышение инкубационного периода и в целом ресурса защищаемых металлоконструкций проиллюстрировано на рисунке 6.

Анализ экспериментальных данных и расчеты показали на возможность существенного повышения ресурса стальных резервуаров применением комбинированной защиты (таблица 6).

Важными задачами, решенными в работе, являются определение влияния среднегодовой температуры, что представляется существенным для расширенного использования полученных результатов, а также оборачиваемости и технологического режима эксплуатации на скорость коррозии и ресурс РВС для хранения нефти и нефтепродуктов.

20 30 40

Срок эксплуатации

60 т, годы

Рисунок 6 - Ресурс стального резервуара с различными системами защиты от коррозии: 1 - шпатлевка ЭП-00-10; 2 - шпатлевка ЭП-00-10 + ЛИК; 3 - краска ЭП-755;

4 - краска ЭП-755 + ЛИК

Таблица 6 - Степень защиты от коррозии внутренних поверхностей

Система защиты Скорость коррозии Степень защиты, Д % Ресурс, годы Коэффициент повышения ресурса, Кр

г/(м2-ч) мм/год

Без защиты 0,089 0,10 • 15 -

ЛКП 1 0,062 0,07 30 21,08 1,40

ЛКП2 0,062 0,07 30 21,46 1,43

ЛКПЗ 0,066 0,075 25 20,34 1,36

ЛКП 4 0,060 0,068 32 22,65 1,51

ЛКП 5 0,055 0,062 38 24,26 1,62

ЖП6 0,066 0,075 25 20,38 1,36

ЛКП 7 0,062 0,07 30 21,49 1,43

ЖП8 0,060 0,068 32 22,06 1,47

ЖП1 + ЛИК 0,036 0,041 59 36,58 2,44

ЛКП 2 + ЛИК 0,035 0,040 60 37,50 2,50

ЖПЗ + ЛИК 0,028 0,031 69 48,39 3,23

ЛКП4+ЛИК 0,031 0,035 65 42,85 2,86

ЖП5 + ЛИК 0,038 0,043 57 34,88 2,32

ЛКП6 + ЛИК 0,031 0,035 65 42,85 2,86

ЖП7 + ЛИК 0,034 0,038 62 36,22 2,41

ЛКП8 + ЛИК 0,020 0,023 77 65,22 4,35

Температура является важнейшим фактором, влияющим на механические и физико-химические свойства материалов и покрытий. Металлоконструкции резервуара подвержены воздействию температур, часто меняющихся по величине, под действием суточных, сезотптых колебаний, погодных условий, технологических операций по наполнению и опорожнению нефтепродуктами и др.

Выполнен расчет влияния температуры стенки на ресурс резервуара, получена формула коэффициента повреждаемости /СД18), которая показывает степень снижения ресурса при повышении температуры. Для этого была решена система уравнений для двух температур Т1 и Т2:

Ткр\ Ткр2

?Е,/ ЯТ,

лГяК

= еЧг, т,1;

Тир2

(17)

(18)

Результаты расчетов представлены в таблице 7 и проиллюстрированы на рисунке 7.

а и

<и

2 5

3 '

5 2

3 1.5

ж 1 й)

^0.5

•е.

I»

к,

._- 7

1 2

10 15 20

Температура

Рисунок 7 - Влияние среднегодовой температуры на ресурс резервуаров с лакокрасочными покрытиями: 7-ЛКП№8; 2-ЛКП№6; 5-ЛКП№1; 4-ЖП№4; 5-ЛКП№3; ¿-ЖП№7; 7-ЖП№% 5-ЛКП№.5

Располагая значениями скоростей коррозии металла в условиях применения комбинированной защиты для резервуаров с различной оборачиваемостью, в работе определен ресурс резервуаров в зависимости от его типа (объема) и вида хранящегося продукта.

Таблица 7 - Результаты расчета влияния среднегодовой _температуры стенки на ресурс резервуара

Лакокрасочное покрытие Ее Дж/молъ-град Т,,К АТ,К Кг

5 1,20

ЛКП 1 2,394-104 283 10 15 1,43 1,70

5 1,31

ЛКП 2 3,534-104 283 10 15 1,70 2,19

5 1,28

ЛКПЗ 3,234-104 283 10 15 1,63 2,65

5 1,22

ЛКП 4 2,602-104 283 10 15 1,48 1,78

5 1,36

ЛКП 5 4,032-Ю4 283 10 15 1,83 2,44

5 1,18

ЛКП6 2,170-Ю4 283 10 15 1,38 1,62

5 1,29

ЖП7 3,234-Ю4 283 10 15 1,65 2,08

5 1,13

ЖП 8 1,597-Ю4 283 10 15 1,27 1,42

В пятой главе приведены технологические рекомендации по нанесению систем лакокрасочных покрытий и применению летучих ингибиторов в паровоздушном пространстве резервуаров, а также результаты промышленной апробации комбинированной защиты.

Работы по нанесению ЛКП включали в себя ряд последовательно проводимых операций: подготовка внутренней поверхности РВС, нанесение слоев лакокрасочного материала, контроль качества защитного покрытия.

Технико-экономические показатели систем противокоррозионной защиты, полученные в результате опытно-промышленных испытаний, приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Технико-экономические показатели систем противокоррозион-_ _ной защиты_

Ре- Про- Число Затраты на 1 Удельные Аморти-

сурс, годы должи-тель- межремонтных цикл, руб/(м2-цикл" затраты, руб/(м2-год) зационные за-

Система ность циклов в траты на

защиты межремонтного цикла, годы течение проектного времени эксплуатации весь период эксплуат ации, руб/м2

ЖП1+ЛИК 36,6 5,5 9 122,22 20,20 1010

ЛКП2+ЛИК 37,5 6 8 129,50 20,72 1036

ЛКПЗ+ЛИК 48,4 13,5 4 113,37 9,07 453,5

ЖП4+ЛИК 42,8 9 6 99,33 11,92 596

ЛКП5+ЛИК 34,9 6 10 114,40 22,88 1144

ЛКП6+ЛИК 42,9 9 6 103,83 12,46 623

ЛКП7+ЛИК 36,2 6,5 8 135,12 21,62 1081

ЖП8+ЛИК 65,2 15 3 136,83 8,21 410,5

Применение лакокрасочных покрытий в сочетании с летучими ингибиторами коррозии позволяет добиться повышения ресурса резервуаров в 2-4 раза. Наибольшее повышение ресурса резервуаров достигается при использовании в качестве лакокрасочного покрытия эпоксидной шпатлевки ЭП-00-10.

Основные выводы

1 На основании анализа литературных источников и практического опыта эксплуатации резервуаров выявлено, что ресурс резервуара ограничен вследствие критического утонения его стенок и коррозии металлоконструкций крыши со стороны паровоздушного пространства до 20-25 лет, что не соответствует нормативным срокам эксплуатации. Применение лакокрасочных покрытий и ингибиторной защиты раздельно, даже при условии их периодического возобновления также не обеспечивает нормативный срок эксплуатации.

2 Старение лакокрасочных покрытий сопровождается образованием дефектов в виде пузырей, разрушение которых приводит к развитию подпленочной коррозии металла вследствие смещения стационарного потенциала поверхности системы «металл-покрытие» в отрицательном направлении. Установлены стадийный характер разрушения покрытий и продолжительность этих стадий для различных систем лакокрасочных покрытий. При этом ресурс действующих резервуаров не превышает 24 лет.

3 Разработан летучий ингибитор коррозии на основе алкилимидазолинов из компонентов отечественного производства с величиной защитного действия 84-87 %. Определено давление насыщенных паров ингибитора и их рабочая концентрация в паровоздушном пространстве резервуаров.

4 Достигнуто повышение ресурса резервуаров при использовании систем комбинированной защиты в 2-4 раза. Установлено повышение защитных свойств лакокрасочных покрытий в присутствии ингибиторов коррозии, оказывающих пластифицирующее действие на материал покрытия. Рассчитано влияние среднегодовой температуры стенки резервуара на ресурс резервуаров с различными системами противокоррозионной защиты.

5 Реализация результатов диссертационной работы осуществлена в разработанном "Руководстве по определению ресурса новых и действующих резервуаров для хранения нефти и товарных нефтепродуктов" и внедрении в резервуарных парках нефти и товарных нефтепродуктов на ОАО «Хабаровский НПЗ». Ожидаемый экономический эффект от внедрения составит 180-260 руб. на 1 м2 защищаемой поверхности.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих научно-технических печатных работах:

1 Красиков Д.В., Анвардинов Р.Г., Кравцов В.В. Повышение адгезии эпоксифе-нольного покрытия модифицированием отвердителя // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья: научно-практическая конференция. - Уфа: ТРАНСТЭК, 2004.- С.98-99.

2 Красиков Д.В., Кравцов В.В. Опытно-промышленные исследования систем комбинированной защиты от коррозии внутренней поверхности стальных резервуаров // Проектирование и эксплуатация нефтегазового оборудования. Проблемы и решения: Материалы Всероссийской научно-технической конференции.-Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004,- С.111-113.

3 Кравцов В.В., Плугатырь В.И., Красиков Д.В. Повышение водостойкости и адгезии лакокрасочных покрытий к стальным поверхностям // Новоселовские чтения. Выпуск 2: Материалы 2-й Международной научно-технической конференции.-Уфа: УГНТУ, 2004.- С.77-78.

р - 7 6 51

4 Красиков Д.В., Кравцов В.В. Проблемы щиты резервуаров для хранения нефти и гетика II: Сб.науч.трудов.-Уфа: Изд-во У1

5 Недбальский Е.Н., Красиков Д.В., Лапте О перспективах использования летучих 1 газовоздушного пространства нефтяных

но-технической конференции студентов.

/ Редкол.: Ю.М. Абызгильдин и др. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004.- С.220.

6 Недбальский E.H., Плугатырь В.И., Красиков Д.В., Кравцов В.В. Влияние наполнителей на адгезионную прочность покрытия // Материалы 55-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых: Кн. 1/Редкол.: Ю.М. Абызгильдин и др. - Уфа: Изд-во УГНГУ, 2004.- С.22.

7 Красиков Д.В., Киселева Т.В., Кравцов В.В. Электрохимические свойства лакокрасочных покрытий // Проблемы совершенствования дополнительного профессионального и социогуманитарного образования специалистов топливно-энергетического комплекса: Материалы II межотраслевой научно - практической конференции.- Уфа: Монография, 2005.- С.305-306.

Подписано в печать 26 04 2005 Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16 Печать трафаретная. Усл.-печ л 1 0 Уч -изд. л 0,9. Тираж 90 экз Заказ 04

Типография DISETAN г Уфа, Проспект Октября, 133

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Красиков, Дмитрий Викторович

Введение

1. Аналитический обзор источников

1.1. Характеристика интенсивности коррозии внутренней поверхности резервуаров

1.2. Коррозионная характеристика нефтепродуктов

1.3. Защита от коррозии внутренней поверхности резервуаров лакокрасочными покрытиями

1.4. Защита внутренней поверхности резервуаров ингибиторами атмосферной коррозии 24 Постановка задачи исследования

2. Методика проведения экспериментов

2.1. Обобщенная оценка состояния покрытий, испытываемых в агрессивных средах

2.1.1. Метод оценки устойчивости покрытий к образованию пузырей

2.1.2. Метод оценки растрескивания и отслаивания покрытий при воздействии агрессивных сред

2.1.3. Методы определения коррозии металлов под лакокрасочными пленками

2.1.4. Метод оценки состояния покрытий при испытании в агрессивных средах

2.2. Гравиметрический метод оценки защитной способности ингибиторов

3. Изучение влияния лакокрасочных покрытий на ресурс резервуаров

3.1. Исследование скорости коррозии углеродистых сталей в паровоздушной среде резервуаров

3.2. Изучение влияния старения лакокрасочных покрытий на их защитную способность

3.3. Исследование кинетики образования дефектов в лакокрасочных покрытиях с помощью электрохимических измерений

4. Исследование влияния систем комбинированной защиты на ресурс стальных резервуаров

4.1. Разработка компонентного состава и предварительные испытания летучего ингибитора коррозии

4.2. Определение давления насыщенных паров летучего ингибитора коррозии

4.3. Влияние летучего ингибитора в системах комбинированной защиты на лакокрасочное покрытие

4.4 Влияние летучего ингибитора на стойкость лакокрасочных покрытий к образованию дефектов и повышение ресурса

4.5. Влияние среднегодовой температуры стенки на ресурс резервуаров

4.6. Влияние вместимости и коэффициента оборачиваемости резервуаров с комбинированной защитой на их ресурс

5. Промышленная апробация работы 110 Основные выводы 121 Список используемой литературы 122 Приложение 1. Акт о внедрении результатов диссертационной работы 133 Приложение 2. Руководство по определению ресурса новых и действующих резервуаров для хранения нефти и товарных нефтепродуктов

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение ресурса стальных вертикальных резервуаров на основе использования лакокрасочных покрытий и ингибиторов коррозии"

Высокие темпы добычи и значительная потребность в нефтепродуктах требуют большого количества металла для создания необходимого резервуарного парка. Отечественной и зарубежной практикой установлено [15, 56], что в среднем на 1 т. добываемой нефти необходимо иметь примерно 0,4-0,5 м3 резервуарной емкости. Согласно среднестатистическим показателям расход металла на 1 м3 емкости резервуаров составляет 25 кг.

В настоящее время темпы роста добычи нефти значительно опережают темпы роста производства стали. В результате такого несоответствия снижается коэффициент резервуарной обеспеченности. По-видимому, проблема должна решаться путем увеличения сроков службы резервуаров как вновь строящихся, так и находящихся в эксплуатации.

Проведенные разными авторами исследования и практические данные показывают, что срок службы стальных резервуаров определяется главным образом скоростью коррозии их внутренней поверхности, намного превышающей скорость коррозии наружной поверхности. Кроме того, наружная поверхность резервуаров имеет противокоррозионную защиту, а внутренняя поверхность в большинстве случаев не имеет таковой.

Фактический срок службы металлических наземных вертикальных резервуаров составляет в среднем 25 лет, хотя потенциальная их долговечность (без учета коррозионного фактора) равна 80-100 годам.

Как известно, в практике отечественного резервуаростроения, необходимая толщина листов стенок резервуаров устанавливается по гидростатическому расчету на прочность, с учетом снеговых, ветровых и тепловых воздействий, при этом часто без учета припуска на коррозию. Это хотя и снижает металлоемкость резервуаров, но вместе с тем значительно сокращает их ресурс. При использовании более тонких листов и профильных изделий для строительства резервуаров, должна быть предусмотрена противокоррозионная защита внутренней поверхности строящихся резервуаров. Однако в ранних проектах на строительство резервуаров такая защита внутренней поверхности в большинстве случаев не предусматривалась.

Имеющиеся литературные данные свидетельствуют о том, что коррозионные отказы кровли зафиксированы в 36-40% всех случаев отказов РВС, остальные отказы приходятся на нижние пояса и днище. Совершенствование систем противокоррозионной защиты внутренней поверхности резервуаров сокращает число их отказов.

Вопросам изучения защитных свойств лакокрасочных и других пленочных покрытий посвящены работы Басина В.Е., Берлина A.A., Гоника A.A., Калимуллина A.A., Карякиной М.И., Кравцова В.В., Лыкова М.В., Майоровой Н.В., Мулина Ю.А., Рейбмана А.И. и др.

Способы защиты внутренней поверхности резервуаров давно разработаны и испытаны в промышленных условиях в течении 45-50 лет. Наиболее эффективные технические решения достигнуты по защите днища и нижних поясов резервуаров, соприкасающихся с подтоварной водой, заключающиеся в использовании лакокрасочных, армированных покрытий и электрохимической защиты [22, 46, 90]. На днище резервуаров уделяется большее внимание из-за вероятности утечки продукта в грунт (при сквозной коррозии металла). Однако очень часто, при определенных климатических условиях и технологических режимах работы резервуаров, коррозия кровли и верхних поясов резервуаров протекает с более высокими скоростями, чем коррозия днища. Следствием этого бывают повышенные утечки паров легких фракций нефтепродукта в атмосферу и ее загрязнение, обрушения крыши или ее отдельных элементов за счет снеговых и ветровых нагрузок.

Поверхность металлоконструкций крыш с внутренней стороны резервуара имеет развитую поверхность и является весьма труднодоступной для обеспечения высокого качества защитных покрытий. В связи с этим представляется перспективным совершенствование противокоррозионной защиты с использованием комбинаций противокоррозионных защитных покрытий с ингибированием паровоздушного пространства [12, 16, 70]. Кроме того, в настоящее время представляются недостаточно развитыми методы оценки ресурса с системами противокоррозионной защиты, необходимые для планирования ремонтов, сроков возобновления покрытий и других систем противокоррозионной защиты.

Целью диссертационной работы явилось исследование защитной способности систем комбинированной противокоррозионной защиты металлоконструкций в паровоздушном пространстве резервуаров и повышение ресурса резервуаров путем применения лакокрасочных покрытий и ингибиторов коррозии.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Красиков, Дмитрий Викторович

Основные выводы

2 Старение лакокрасочных покрытий сопровождается образованием дефектов в виде пузырей, разрушение которых приводит к развитию подпле-ночной коррозии металла вследствие смещения стационарного потенциала поверхности системы «металл-покрытие» в отрицательном направлении. Установлены стадийный характер разрушения покрытий и продолжительность этих стадий для различных систем лакокрасочных покрытий. При этом ресурс резервуаров не превышает 24 лет.

4 Достигнуто повышение ресурса резервуаров при использовании систем комбинированной защиты в 2-4 раза. Установлено повышение защитных свойств лакокрасочных покрытий в присутствии ингибиторов коррозии, оказывающих пластифицирующее действие на материал покрытия. Рассчитано влияние среднегодовой температуры стенки на ресурс резервуаров с различными системами противокоррозионной защиты.

122

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Красиков, Дмитрий Викторович, Хабаровск;Уфа

1. Абдуллин И.Г., Кравцов В.В., Давыдов С.Н. Коррозия нефтезавод-ского и нефтехимического оборудования. Уфа: УНИ, 1986. - 94 с.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1979. - В 3-х томах.

3. Басин В. Е. Адгезионная прочность. М.: Химия, 1981. - 208 с.

4. Белый В.А. Полимерные покрытия.-М.: Наука и техника, 1976.-415 с.

5. Бокшицкий М.Н. Длительная прочность полимеров. М.: Химия, 1978.-308 с.

6. Буренин В.А. Прогнозирование индивидуального остаточного ресурса стальных вертикальных резервуаров: диссертация доктора технических наук 05.15.13. Уфа: УГНТУ, 1994. - 270 с.

7. Вакула B.JL, Притыкин JIM. Физическая химия адгезии полимеров.-М.: Химия, 1984. 224 с.

8. Владимирский В.Н., Денкер И.И. Энциклопедия полимеров. М.: Советская энциклопедия, 1977. - Т. 3. - С. 101-102.

9. Воронин И.В., Кондрашов Э.К. Долговечность адгезионных связей полимерных покрытий // ЛКМ. 1991. - №1. - С. 25-26.

10. Гафаров H.A., Гончаров A.A., Кушнаренко В.М. Коррозия и защита оборудования сероводородсодержащих нефтяных месторождений: Под ред. В.М. Кушнаренко. М.: ОАО Издательство «Недра», 1998.-437 с.

11. Гафаров H.A., Кушнаренко В.М., Бугай Д.Е. и др. Ингибиторы коррозии // Диагностика и защита от коррозии под напряжением нефтегазопромыслового оборудования. М.: Химия, 2002. - Т. 2. - 367 с.

12. Гершликович И.Л., Ермилов С.П., Яковлев А.Д. и др. Эпоксидные олигомеры и лакокрасочные материалы на их основе // Тез. докл. всесоюз. совещ. (Котовск). Черкассы: НИИТЭХИМ, 1980. - С. 49.

13. Головин В.А. Материалы и технология ВИКОР для противокоррозионной защиты резервуаров и трубопроводов // Транспорт нефти и нефтепродуктов. ЦНИИТЭнефтехим, 2002. - №5-6.-С.14-15.

14. Голяницкий О.И. К вопросу о давлении насыщенных паров летучих ингибиторов коррозии // Защита металлов. Выпуск 5. 1977. - Т. XIII. -С.542-548.

15. Гоник A.A., Калимуллин A.A., Сафонов E.H. Защита нефтяных резервуаров от коррозии. Уфа: РИЦ АНК «Башнефть», 1996. - 264 с.

16. Гоник A.A. Комплексная защита от коррозии нефтяных резервуаров по зонам агрессивного воздействия сероводородсодержащей среды // Практика противокоррозионной защиты. 2001. - №2.-С.48-57.

17. Гоник A.A. Коррозия нефтегазопромыслового оборудования и меры ее предупреждения. М.: Недра, 1976. - 191 с.

18. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров. М.: Химия, 1978. -326 с.

19. Гусев В.П. Протекторная защита внутренних поверхностей резервуаров от коррозии // Транспорт и хранение нефтепродуктов. -ЦНИИТЭнефтехим, 2002. №5-6.- С. 6-7.

20. Дьяков В.Г. Шрейдер A.B. Защита от сероводородной коррозии оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1984. - 35 с.

21. Евтюков Н.З. Стабилизация адгезии лакокрасочных покрытий в водных средах // Лакокрасочные материалы и их применение. 1992. -№ 6.-С. 38-41.

22. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений // Справочник / Под ред. A.A. Герасименко. М.: Машиностроение, 1987. - Т. 2. - 784 с.

23. Защитные покрытия и футеровки на основе термопластов // Мулин Ю.А., Паншин Ю.А., Бугоркова H.A. и др. Л.: Химия, 1984. - 176 с.

24. Защитные свойства полимерных покрытий. М.: НИИТЭХИМ, 1989.

25. Звездин O.A., Трегуб В.Д. Контроль качества при производстве противокоррозионных работ. Киев: Будивельник, 1978. - 138 с.

26. Зимон А. Д. Адгезия пленок и покрытий. М.: Химия, 1977. - 352 с.

27. Зубов П.И., Сухарев Л.А. Структура и свойства полимерных покрытий. М.: Химия, 1983. - 256 с.

28. Иванов Е.С. Ингибиторы коррозии металлов в кислых средах. М.: Металлургия, 1986. - С. 175.

29. Игнатьев A.A. Передовые методы работы в области антикоррозионной защиты металлоконструкций, резервуаров, труб и трубопроводного транспорта. Интервал, 2001. - №7. - С. 25-26.

30. Карякина М.И. Физико-химические основы формирования и старения покрытий. М.: Химия, 1980. - 216 с.40Кацнельсон М.Ю., Балаев Г.А. Пластические массы: Свойства и применение // Справочник / Изд. 3-е, перераб. Л.: Химия, 1978. - 384 с.

31. Красиков Д.В., Кравцов В. В., Абдуллин И.Г. Современные проблемы повышения ресурса металлоконструкций и пути их решения // Материалы 56-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005. - С. 220.

32. Изд-во УГНТУ, 2004. С. 111-113.

33. Красиков Д.В., Кравцов В.В. Проблемы и перспективы комбинированной защиты резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов // Прикладная синергетика II: Сб. науч. трудов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004.-Т. 2.-С. 168-170.

34. Лапин B.C., Вольберг В.В. Контроль окрасочных работ в машиностроении. М.: Высшая школа, 1984. - 199 с.

35. Ли X., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам / Пер. с англ. под ред. Н.В. Александрова. М.: Энергия, 1973. - 416 с.

36. Миренский Б.Р. Повысить эффективность использования лакокрасочных материалов // ЛКМ. 1981.- № 2. - С. 1-4.

37. Миронова Г. А., Федякова Н. В. Елисаветский А. М. Исследование защитного действия эпоксидного покрытия в зависимости от толщины // Лакокрасочные материалы и их применение. 1987. -№ 4. - С. 37-39.

38. Изд-во УГНТУ, 2004. С. 220.

39. Огибалов П.М. и др. Механика полимеров. М.: Наука, 1975. - 528 с.

40. Плугатырь В.И. Коррозия металлических конструкций и защитные покрытия в сероводородсодержащих средах. М.: Химия, 2004.- 128 с.

41. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров // Учеб. пос. для вузов / Кузнецов М.В., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И. и др. -М.: Недра, 1992. 238 с.

42. Рекомендации по механизации процессов очистки и антикоррозионного покрытия резервуаров и технологических емкостей. Миннеф-тепром: ВНИИСПТнефть, 1982. - 33 с.

43. Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И. Антикоррозионные грунтовки и ингибированные лакокрасочные покрытия. М.: Химия, 1980.- 200 с.

44. Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И., Жигалова К.А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями. М.: Химия, 1987. - 224 с.

45. Саакиян Л.С., Ефремов А.П. Защита нефтегазопромыслового оборудования от коррозии. М.: Недра, 1982. - 227 с.

46. Санжаровский А.Т. Физико-механические свойства полимерных и лакокрасочных покрытий. М.: Химия, 1978. - 318 с.80Сафрончик В.И. Защита от коррозии строительных конструкций и технологического оборудования. Л.: Стройиздат, 1988. - 255 с.

47. Сборник инструкций по защите резервуаров от коррозии. М.: Недра, 1982.-60 с.

48. Силебеков С.Е Структура и свойства композиционных материалов. -М.: Машиностроение, 1979. 255 с.

49. Старение покрытий. Качество покрытий //Лакокрасочные материалы и их применение. 1992. - № 2. - С. 50-54.

50. Сухарева Л.А. Долговечность полимерных материалов. М.: Химия, 1982.-256 с.

51. Сухарева Л.А., Иванова С.С., Зубов П.И. Влияние условий формирования покрытий на механизм кратерообразования // Коллоид. 1973. -Т. 35. -№1.- С. 69-76.

52. Сухарева JI. А., Иванова С. С., Зубов П. И. Исследование механизма структурообразования при формировании эпоксидных покрытий // Высокомолекулярные соединения. 1973. - Т. 15А. - № 11. -С. 2506-2511.

53. Тушинский Л.И., Плохов A.B. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. Новосибирск: Наука, 1986.- 200 с.

54. Федоров И.В., Строгалин Ю.В. Влияние температуры водной среды на структурно-чувствительный коэффициент и энергию активации разрушения адгезионных соединений // Лакокрасочные материалы и их применение. 1990. - № 2. - С. 36-38.

55. Финкелыитейн М.И. Промышленное применение эпоксидных лакокрасочных материалов. Л.: Химия, 1983. - 120 с.

56. Хижняков В.И., Махрин В.И. Противокоррозионная защита резервуаров // Трубопроводный транспорт нефти: Приложение. 2003. -№3.-С.4-5.

57. Чернин И.З., Смехов Ф.М., Жердев Ю.В. Эпоксидные полимерные композиции. М.: Химия, 1982. - 230 с.

58. Шварцман И.С., Андрющенко Е.А. Исследование особенностей коррозионного процесса под лакокрасочными покрытиями // Лакокрасочные материалы и их применение. 1998. - №4. - С. 32-35.

59. Шварцман И.С. и др. Лакокрасочные материалы и их применение. -1979.-№5.-С. 46-47.

60. Шигорин В.Г. Защита металлов. 1985. - Гл. 21. - № 1. - С. 80-86.

61. Шумовская Л.Г., Бурлов В.В. Опыт антикоррозионной защиты внутренней и наружной поверхностей резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов // Транспорт и хранение нефтепродуктов. -ЦНИИТЭнефтехим, 2002. №5-6. - С. 8-11.

62. Яковлев А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий // Учеб. пособие для ВУЗов. JL: Химия, 1981. - 352 с.

63. Якубович С.В. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. -М.: Госхимиздат, 1962. 480 с.

64. Andrews E.H. Testing of Polymers IV / Ed. W.A. Brown. New York: Intersience, 1969. - P. 237.

65. Brewis D.M., Comyn. J., Cope B.C., Moloney A.C. Polymer. 1980. -V. 21.-P. 1477.

66. Brewis D.M., Comyn. J., Tegg J.L. Polymer. 1980. - V. 21. - P. 134.

67. Crank J. Mathematics of Diffusion. Oxford: Oxford University Press, 1956.

68. Funke W. e. a. Farbe + Lack. 1980. - Bd. 86. - №. 10. - P. 870-876.

69. Hertzherg R.M., Manson J.A. Fatigue of Engineering Plastics. New York: Academic Press, 1980.

70. Hu P., Adamson A.W. J. Colloid Interface Sei. 1977. - V. 59. - № 3. -P. 605.

71. ГОСТ 12020-72. Пластмассы. Метод определения стойкости к действию химических сред.

72. ГОСТ 14243-78. Материалы лакокрасочные. Методы получения свободных пленок.

73. ГОСТ 21513-76. Материалы лакокрасочные. Метод определения влагопоглощаемости пленок.

74. ГОСТ 8832-76. Материалы лакокрасочные. Методы получения лакокрасочного покрытия для испытаний.

75. ГОСТ 9.025-74. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окраской.

76. ГОСТ 9.401-91. Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов.

77. ГОСТ 9.407-84. Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида.

78. ГОСТ 9.707-80. Материалы полимерные. Методы ускоренных испытаний на климатическое старение.

79. РД 39-1-74-78. Руководство по технологии нанесения защитных покрытий на внутреннюю поверхность резервуаров и технологических аппаратов на нефтепромыслах.

80. РД 39-3-18-77. Инструкция по подготовке и антикоррозионной защите внутренней поверхности строящихся промысловых резервуаров. Миннефтепром, Главтюменнефтегаз, Гипротюменнефтегаз. Тюмень, 1978. 29 с.

81. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии. М.: Госстрой, 1986.

Информация о работе

Красиков, Дмитрий Викторович
кандидата технических наук
Хабаровск;Уфа, 2005
ВАК 25.00.19

Диссертация

Повышение ресурса стальных вертикальных резервуаров на основе использования лакокрасочных покрытий и ингибиторов коррозии - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Повышение ресурса стальных вертикальных резервуаров на основе использования лакокрасочных покрытий и ингибиторов коррозии - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы