Содержание

Задание на курсовое проектирование № 6 от 09.08.17

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Зоны резервуара, подверженные интенсивной коррозии

1.2 Способы защиты, резервуаров от коррозии

1.3 Активные методы борьбы с коррозией

1.4 Пассивная защита резервуара от коррозии

1.5 Протекторная защита резервуара от коррозии

1.6 Безопасная эксплуатация резервуарного парка НПС

2. Расчетная часть

2.1 Расчет протекторной защиты резервуара

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ.

Коррозия металлов наносит огромный ущерб, который в промышленно развитых странах, сравнивается с ассигнованиями на развитие крупных отраслей промышленности. Так, по оценке специалистов потери от коррозии выражаются суммой 8 млрд. долл. ежегодно; до 10% производимого за год металла идет на восполнение коррозионных потерь.

Становится все более очевидным, что создание промышленных объектов из металла может оказаться недостаточно эффективным, если одновременно не принимать действенных мер к продлению сроков службы сооружений и изделий из стали, которая была и остается основным конструкционным материалом в промышленности, на транспорте и в строительстве.

В нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности важнейшую часть производственных фондов составляют стальные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, по отношению к которым выдвинутая ныне задача повышения качества решается в форме поддержания их в состоянии нормального (безаварийного) функционирования в течение возможно более длительного периода при существенном снижений эксплуатационных расходов. Одним из определяющих факторов решения поставленной задачи является проблема защиты резервуаров от коррозионного воздействия нефтяных сред.

Коррозионный износ ответственных элементов стальных резервуаров вызывает большой дополнительный расход металла на их ремонты. Средний межремонтный срок службы незащищенных резервуаров составляет 6 лет, а отдельные коррозионные воздействия — особенно кровель — появляются уже через 1,5 года. На восполнение ущерба от коррозии расходуется до 25% металла, требуемого для постройки нового резервуара.

Коррозионные повреждения резко снижают степень эксплуатационной надежности резервуаров. Имевшие место в нашей стране аварии были вызваны именно коррозионными поражениями, приведшими к разрушению ответственных элементов конструкций резервуаров.

Таким образом, ущерб, вызываемый коррозионными повреждениями резервуаров, проявляется в разных аспектах и требует создания надежной антикоррозионной защиты. Эта задача приобретает все больную остроту в условиях резко возросшего уровня добычи и переработки нефти, а также — при усиливающейся тенденции сооружения резервуаров больной единичкой емкости, как более экономичных по расходу металла.

В данном в курсовом проекте рассматриваются вопросы коррозия резервуаров, содержащих нефть и продукты ее переработки, а также методы безопасной эксплуатации резервуарного парка НПС «Калтасы» РВС 5000

1 Технологическая часть

1.1 Зоны резервуара, подверженные интенсивной коррозии

Резервуары подвергаются атмосферной, почвенной и внутренней коррозии, протекающей, в основном, по электрохимическому механизму.

Замечено, что резервуары интенсивнее коррозируют в промышленно развитых регионах, а также вблизи морского побережья, что связанно с более коррозионно активным составом атмосферы.

Атмосферной коррозии подвержены в основном, наружная поверхность кровли и обечайки.

Наружная поверхность днища подвергается разрушению в результате почвенной коррозии. Механизм коррозии в данном случае такой же, что и у трубопроводов.

По характеру коррозионных повреждений внутренней поверхности и степени воздействия коррозионно-активных компонентов нефтив резервуар разделяют на следующие характерные зоны:

• внутренняя поверхность кровли и верхняя часть корпуса, находящаяся в контакте с паровоздушной смесью. Здесь коррозия происходит за счет образования на поверхности металла пленки влаги, которая насыща­ется кислородом воздуха, углекислым газом и сероводо­родом. Скорость коррозионного разрушения металла в этой зоне составляет 1-1,5 мм/год.

• часть корпуса, находящаяся в области переменного смачивания (зона ватерлинии);

• часть корпуса, находящаяся в области постоянного смачивания углеводородной жидкостью;

• днище и нижний (первый) пояс, находящиеся в контакте с подтоварной водой, в которой растворены кислород воздуха, соли магния, кальция, натрия и др.

Интенсивность и характер коррозионного разруше­ния металла резервуара зависят от многих факторов: химического состава нефтяного сырья, температуры, ско­рости перемещения потоков, коррозионной стойкости ма­териала и др.

Содержащиеся в нефти углеводороды различных классов не оказывают существенного влияния на корро­зию. Основным фактором, определяющим коррозионную агрессивность нефти, является входящая в ее состав эмульгированная пластовая вода, содержащая сернистые соединения и растворенные соли-хлориды магния, кальция, натрия, а также кислородсодержащие вещест­ва, механические примеси и др. Элементная сера раст­ворима в углеводородах, ее содержание в сырых нефтях может превышать 1%. Сера в углеводородном растворе практически не разъедает черные металлы при содер­жании ее до 3% и температурах до 120° С. Самым аг­рессивным сернистым соединением нефтяного происхож­дения является сероводород.

Процесс коррозии имеет электрохимический характер и протекает под тонкой пленкой влаги, в которой растворены сероводород, уг­лекислый газ, пары воды и кислород. Особенно интен­сивно разрушению подвергается кровля, которая выхо­дит из строя за 2—3 года.

Образовавшаяся элементная сера в мелкораздробленном состоянии является активным корродирующим агентом. Она вступает в реакцию с железом, образуя сульфид железа который в присутствии кислорода окисляется с выделе­нием свободной серы. Возможно также дальнейшее реагирование серы с оксидами железа. В зависимости от условий возможны и другие схемы коррозионных реакций, железо окисляет­ся в присутствии влаги гидроксид железа (II), под влиянием кислорода перехо­дит в гидрооксид (III), гидрооксид (III) реагирует с сероводородом. Последняя реакция является обратимой и при повыше­нии температуры идет с высвобождением сероводорода.

Рассмотренные схемы протекания коррозионных про­цессов в нефтяных резервуарах позволяют сделать сле­дующее заключение: внутренняя коррозия в первой зоне резервуара происходит вследствие воздействия на ме­талл влаги и кислорода воздуха; в присутствии серово­дорода образуются сульфиды железа, значительно уси­ливающие коррозионный процесс; в отсутствие серово­дорода образующиеся гидроксиды железа, являясь трудно растворимыми продуктами коррозии, откладываются на поверхности металла, об­разуя защитный слой, снижающий скорость коррозии.

Во второй зоне резервуара коррозионный процесс происходит, главным образом, в результате гидролиза хлористых солей при низких и высоких температурах Хлористый водород, воздействуя на железо, образует хлористое железо, которое в сероводородной среде в присутствии влаги осаждается в виде сульфида. В ре­зультате этого хлористый водород освобождается и вновь взаимодействует с железом.

На коррозию металла нефтяных резервуаров влияет ряд факторов: соотношение сероводорода и кислорода, температура, влажность, конденсация водяных паров число смачивании внутренней поверхности углеводород­ной жидкостью. Время пребывания элементов конструк­ции в агрессивной среде кислорода и сероводорода влечет за собой уменьшение коррозии.

Чем выше концентрация сероводорода - тем интен­сивнее идет коррозия. Важное значение имеет не абсо­лютное количество сероводорода, а объемные соотноше­ния кислорода и сероводорода. Наиболее разрушитель­ные свойства имеют среды, в которых соотношение равно 114:1. Это соотношение является критиче­ским.

Разрушительное действие газовой среды увеличивает­ся не с повышением температуры, а с ее понижением, так как в этом случае создаются условия для конденса­ции влаги и газа. С повышением температуры среды ее относительная влажность понижается и, следовательно, уменьшается возможность конденсации влаги на стен­ках резервуара. При этом уменьшается растворимость кислорода и могут также появиться защитные свойства у продуктов коррозии. В конечном итоге интенсивность коррозионного процесса заметно слабеет.

Повышение давления в паровоздушном пространстве вертикальных резервуаров, предназначенных для нефти, приводит к усилению коррозии, так как оно способствует конденсация влаги на внутренней поверхности резервуара и росту концентрации агрессив­ных агентов.

Коррозия нижних поясов корпуса резервуара и днищ проявляется в виде язв. Особенно интенсивно разрушается металл около приемо-раздаточной трубы. Быстрому проте­канию коррозии в этих местах способствуют механиче­ские примеси, которые при высокой скорости движения производят механическое (эрозионное) повреждение ме­талла, подверженного интенсивной электрохимической коррозии. Если коррозионный процесс происходит в ще­лях поверхностной окалины, которая достаточно прочно удерживается на металлической основе, то гидрооксиды вытесняются наружу и образуют сыпь и налет ржавчи­ны. Если давление, оказываемое ржавчиной, превышает силы сцепления металла с окалиной, то происходит ме­ханическое разрушение последней. Наличие в металле прокатной окалины и различных повреждений поверхно­сти в виде царапин приводит к развитию локальных коррозионных разрушений язвенного характера. При эксплуатации резервуаров замечено, что наибо­лее серьезные коррозионные повреждения происходят в нижней части, особенно у входа подогретой смеси нефть-вода. В этом месте создается интенсивный по­ток агрессивной жидкости, преждевременно разрушаю­щей днище. Поэтому для снижения коррозионного изно­са рекомендуется закачивать нефть в резервуары с не­высокой скоростью.

Значительную роль в усилении коррозии играет тем­пература среды. Если по технологическим условиям про­вести процесс подготовки нефти при возможно низкой температуре нельзя, то необходимо предварительно ох­ладить до температуры окружающей среды выходящие из установок потоки нефти и сточной воды. Это снижает агрессивность сред и соответственно уменьшает корро­зию внутренней поверхности резервуара в условиях кон­денсации, при периодическом заполнении и опорожнении резервуаров; кроме того, способствует уменьшению по­терь ценных легких фракций нефти.

Сквозные проржавления днищ и стенок резервуаров приводят к потере нефти и нефтепродуктов, нарушают нормальную работу резервуаров и создают условия возникновения пожаров. Поэтому необходима защита нижних поясов и днища резервуаров от коррозии подтоварной водой.

Установленные на поверхности земли стальные резервуары могут подвергаться также почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами.

1 - кровля; 2 - нефть; 3 - слой подтоварной воды; 4 - нижние пояса;

5 - днище; 6 – основание

Рисунок 1 - Схема стального резервуара с разрезом

Применяемые гидрофобные основания не обеспечивают защиту днищ стальных резервуаров от коррозии в течение длитель­ного времени. Поэтому применение электрохимической защиты от почвенной коррозии и коррозии блуждающими токами является в ряде случаев необходимой.

Таким образом, коррозия днищ стальных нефтяных резервуаров обусловлена наличием влаги, кислорода и ионов водорода.

Содержание хлористых солей в подтоварной воде приводит к уси­лению коррозии за счет образования хлористого водорода, а также за счет непосредственного воздействия хлористых солей на сталь.

1.2 Способы защиты резервуаров от коррозии

Увеличение срока межремонтной эксплуатации резервуаров, изготовленных из углеродистой стали, может быть достигнуто пассивными и активными методами за­щиты металла от коррозии.

К пассивным методам за­щиты относят нанесение на поверхность металла различ­ного рода покрытий, а также периодический ввод в агрессивные кислые сре­ды щелочей для нейтрализации или добавок ингибито­ров коррозии - веществ, подавляющих коррозионные процессы.

К пассивным методам защиты относятся

• сооружение гидрофобизированного основания  чтобы предотвратить контакт наружной поверхности днища с почвенной влагой;

• применение покрытий на основе лакокрасочных и полимерных материалов, цинка , для защиты внутренней поверхности резервуара;

• применение лакокрасочных материалов для защиты внешней поверхности резервуара;

Активным методом защиты металла считают устрой­ство электрохимической защиты. В основном применяют защиту с помощью протекторов.

1.3 Пассивная защита резервуаров от коррозии

К пассивным относится применение всех видов защитных по­крытий, которые изолируют агрессивную среду от поверхности ре­зервуара.

Началу строительства резервуаров предшествует устройство гидрофобизированного основания под них с тем, чтобы предотвратить контакт наружной поверхности днища с почвенной влагой. Чаще всего для этих целей используются пески, смешанные в соотноше­нии 9:1с одним из следующих вяжущих: мазут, нефть, жидкие неф­тяные битумы, дегти и т. п. Толщина гидрофобизированного осно­вания составляет 0,1...0,3 м.

Попытки защиты днищ резер­вуаров одними эпоксидными смолами пока не дают же­лаемых результатов. Более надежной является комплекс­ная защита днищ от коррозии: нанесение покрытия из эпоксидных смол и устройство протекторной защиты.

Пассивную защиту внутренней поверхности резервуаров осу­ществляют покрытиями на основе лакокрасочных и полимерных материалов, цинка и других.

Лакокрасочные материалы (ЛКМ)– это поверхностные пленкообразующие покрытия способные при нанесении их на какую-либо поверхность высыхать или полимеризоваться с образованием твердой и прочной пленки. Их широко применяют для зашиты от коррозии наружной и внутренней поверхности под­земных, надземных и подводных газонефтепроводов, резервуаров, различных строительных конструкций и т. д.

Нанесение ЛКМ — это один из самых распространенных и надежных способов защиты надземных конструкций от коррозии.

Они относительно недорогие, имеют несложную технологию нанесения, легко восстанавливаются в случае повреждения, отлича­ются разнообразием внешнего вида и цвета.

Защитные действия лакокрасочного покрытия (ЛКП) заклю­чаются в создании на поверхности изделия сплошной пленки, кото­рая препятствует агрессивному воздействию окружающей среды и предохраняют металл от разрушения.

Виды лакокрасочных материалов:

Лаки – это растворы пленкообразующих ве­ществ в органических растворителях. Тонкие слои лаков высыхают с образованием твердых блестящих и прозрачных покрытий, назна­чение которых защита изделий от агрессивных агентов и декора­тивная отделка поверхности. Они служат также основой эмалевых красок, грунтовок, шпатлевок .

Краски представляют собой однородные суспензии пигмен­тов и других добавок в пленкообразующих веществах, образующие при высыхании непрозрачные покрытия.

В зависимости от применяемого пленкообразователя краски подразделяют на:

• масляные (на основе высыхающих масел и олиф);

• эмалевые (на основе лаков);

• клеевые (на основе водных растворов некоторых органи­ческих полимеров);

• силикатные (на основе жидкого стекла);

• эмульсионные или водоэмульсионные (на основе водных дисперсий полимеров);

• битумные (на основе битумов) и др.

Эмалевые краски — это краски на основе лаков. Образуют твердые блестящие покрытия, напоминающие по внешнему виду эмаль.

Грунтовки образуют нижние слои лакокрасочных покрытий. Основное назначение – создание надежного сцепления ЛКМ с окрашиваемой поверхностью.

Шпатлевки – это пластичные материалы, густые пастооб­разные массы, которые наносят по слою грунтовки, при необходимости выравнивая поверхности перед нанесением на нее верхних (кроющих) слоев JIKM. В составе шпатлевок преобладают напол­нители.

Для окраски резервуаров необходимо предва­рительно тщательно очистить от осадка нефтепродукта (нефти) и коррозии поверхности металла методом пескоструйной обработки. Кроме того, окраска затрудняется тем, что многие растворители лаков и красок токсичны, го­рючи и взрывоопасны. Практика эксплуатации перхлорвиниловых покрытий показала, что они не обладают до­статочной адгезией к металлической поверхности, поэтому через небольшой период работы происходит их от­слоение и разрушение.

К пассивным методам относится также защита от коррозии внут­ренней поверхности кровли, днища и обечайки, контактирующим с газовым пространством резервуара и подтоварной водой, с помо­щью ингибиторов - веществ, добавление которых в малом коли­честве в коррозионную среду тормозит или значительно подавляет коррозионный процесс. В газовое пространство вводятся летучие ингибиторы, а подтоварную воду – водорастворимые. Применение ингибиторов не дает большого эффекта в слизи с регулярным дренированием подтоварной воды и постоянными «дыханиями» ре­зервуаров.

Метод защиты резервуаров добавками ингибиторов коррозии применим лишь для длительного хранения нефтепродуктов. Однако при большой оборачиваемости резервуаров происходит частая смена подтоварной воды, что вызы­вает необходимость постоянного ввода ингибитора коррозии для поддержания заданной концентрации в агрес­сивной среде, что значительно усложняет его примене­ние.