Table 'system_articles_sessions' is marked as crashed and should be repaired СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ РЕЗЕРВУАРОВ ОТ КОРРОЗИИ - X Студенческий научный форум - 2018
     
 
X Международная студенческая научная конференция
«Студенческий научный форум» - 2018
 
     

СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ РЕЗЕРВУАРОВ ОТ КОРРОЗИИ
Абрамов Д.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение Актуальность

На сегодняшний день проблема коррозии резервуаров весьма серьезна, так как причиной выхода из строя резервуаров на предприятии чаще всего из за коррозионного воздействия, что в дальнейшем приводит к серьёзным последствиям и авариям, поэтому необходимо изобретать и улучшать способы по борьбе с коррозией

Цель работы

Изучить способы защиты от коррозионного воздействия резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, которые чаще всего используются на нефтехимических предприятий в данное время, подвести итоги по исследовательской работе, предложить оптимальный вариант защиты от коррозии.

Методы исследования

Исследование выполнено с помощью теоретических методов. Теоретическое исследование выполнено на основе использования опыта, теории и накопленного экспериментального материала. Выводы сформулированы по результатам анализа литературы, патентного поиска и интернет источников.

Задачи исследования

Изучить научную литературу и произвести анализ данных источников: книг, учебников, журналов, научных публикаций, докторских и кандидатских диссертаций, а также интернет статей. Также провести патентный поиск, с целью изучения новых способов повышения эффективности защиты резервуаров от коррозии проанализировать его, выявить достоинства и недостатки каждого способа, рассмотреть оборудование, которое используется в процессе повышения эффективности, и предложить своё решение проблемы по данной теме (т.е. модернизацию какого-либо способа).

  1. Литературный обзор
1.1 Обзор по технической литературе

В учебном пособии «Резервуары для нефти и нефтепродуктов », автором которого является Ф. М. Мустафин ,рассмотрено два способа защиты резервуаров от коррозии, а также меры и техника безопасности при выполнении работ по защите от коррозии резервуаров .

Способы защиты от коррозии резервуаров для нефти и нефтепродуктов принимают в зависимости от степени агрессивного воздействия среды на их наружную и внутреннюю поверхности.

Комплексную антикоррозионную защиту резервуаров осушествляют следующим образом:

- наружную поверхность стенки, крыш и оборудования резервуара , а также наземные участки технологических трубопроводов защитными антикоррозиоными лакокрасочными покрытиями;

- наружную поверхность днища резервуара, подземные участки технологических трубопроводов защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты (катойдная защита, протекторная защита );

- внутреннюю поверхность днища, поверхность первого пояса стенки резервуара, внутрирезервуарную обвязку системы размыва донных осадков - лакокрасочными и комбенироваными покрытиями, установкой протекторов;

- внутреннюю поверхность резервуара ( крышка , верхнии пояса стенки ) - лакокрасочными и комбенированными защитными покрытиями.

Принципиальная схема катодной защиты резервуаров предствлены на рисунке 1

рисунок 1 - принципиальная схема катодной защиты резервуара

Оборудование, изделия и материалы, приминяемые при монтоже электрохимической защиты, должны соответствовать спецификации проекта ЭХЗ, государственным стандартам или техническим условиям. На них должны быть соответсвующие сертификаты, технические паспорта.

При защите внутреней поверхности резервуаров с помощью металлизации с последующим нанесением изоляционного материала установку протекторов можно исключить.

Техническое обслуживание и ремонт установок катодной защиты проводят в соответсвии с графиком планово-предупредительных ремонтов.

Контроль работы протекторной защиты наружной поверхности днища резервуара от почвеной коррозии проводят с измерением: распределение потенциала резервуар-грунт, омического сопротивления цепи протекторных установок, силы тока протекторных установок. Контроль работы протекторов, устанавливаемых на внутреней поверхностей резервуара, заключается в периодических измерениях силы тока контрольных протекторов и групп протекторов.

Лакокрасочные материалы - это поверхностные пленкообразующие покрытия, способные при нанесении их на какую-либо поверхность высыхать с образованием твёрдой и прочной плёнки. Их широко применяют для защиты от коррозии наружной и внутренней поверхности подземных, надземных и подводных газонефтепроводов, резервуаров, различных строительных конструкций и т.д.

Нанесение ЛКМ - это одно из самых распространенных и надёжных способов защиты надземных конструкции от коррозии. Они соотносительно не дорогие имеют несложную технологию нанесения , легко востанавливаются в случае повреждения, отличаются разнообразием внешнего вида и цвета.

1.2 Обзор по научным публикациям, журналам

В статье " Антикоррозионная защита резервуаров и оборудования ", автором которым является Ю.В. Никитас, научного журнала «Технологии гражданской безопасности ».

В данной статье рассматривается такие темы как виды защиты от коррозии резервуаров на предприятии , их преимущества и экономическая целесообразность при выборе защитного покрытия.

На сегодняшний день используются два варианта защиты: первый - нанесение изолирующих лакокрасочных или металлизационных покрытий, второй вариант – установка протекторной катодной защиты. При этом каждый из вариантов защиты имеет свои преимущества.

Преимуществом лакокрасочных изолирующих покрытий являются сравнительно невысокая стоимость некоторых материалов и более низкие материальные затраты на их нанесение, не требующие использования горючих газов или электроэнергии, необходимых для нанесения металлизационных покрытий.

Преимуществом катодной защиты являются сравнительно невысокие затраты на монтаж жертвенных анодов, и отсутствие необходимости подготовки всей поверхности резервуара под нанесение покрытия.

В отдельном ряду стоят металлизационные покрытия, которые на сегодняшний день в России пока не нашли столь широкого применения, как за рубежом. Между тем они обладают существенными техническими преимуществами:

  • Более высокая адгезия, прочность и стойкость к механическим воздействиям по сравнению с лакокрасочными покрытиями.

  • Более длительный срок службы по сравнению с лакокрасочными покрытиями и катодной защитой.

  • Напыленный металл имеет высокую электропроводность, что исключает образование статического заряда в процессе налива и слива продукта, и снижает вероятность взрыва или пожара.

  • Более высокая надежность за счет двойной функциональности покрытия: кроме изолирующих свойств, в случае повреждения покрытия до основного металла металлизационное покрытие начинает работать как протекторная защита, выполняя функции жертвенного анода.

  • Металлизационные анодные покрытия являются единственным типом антикоррозионных покрытий, обладающих способностями самовосстановления при возникновении мелких, до 2 мм по ширине дефектов, благодаря тому, что в процессе коррозии покрытия при его местном повреждении образуются химически стойкие продукты коррозии, которые заполняют дефекты покрытия, восстанавливая его работоспособность.

Следующим видом покрытий, которые сочетают в себе все положительные качества лакокрасочных и металлизационных покрытий, и катодной защиты, являются комбинированные покрытия, состоящие из двух слоев: металлизационного и лакокрасочного

Этот вид покрытий имеет дополнительные преимущества, которые заключаются в том, что:

  • При повреждении верхнего лакокрасочного слоя функции изолирующего покрытия начинает выполнять напыленный металлизационный слой

  • При сквозном повреждении обоих слоев металлизационный слой начинает выполнять функцию катодной защиты, предотвращая коррозию основного металла. При этом в случае мелких дефектов металлизационный слой самовосстанавливается

  • Легкость в обнаружении местного дефекта покрытия, доходящего до основного металла по вспучиванию, которое будет происходить вследствие процесса разрушения алюминиевого напыленного слоя. При этом основной металл не подвергается коррозии.

  • Более высокая надежность, что особенно актуально при работе оборудования с высоко агрессивными средами.

Общим положительным качеством всех перечисленных видов покрытий является их ремонтопригодность, то есть возможность локального восстановления в случае возникновения местных дефектов. В этом случае на первое место по актуальности выходит задача своевременного обнаружения возникших дефектов покрытия за счет использования современных методов и систем диагностирования и контроля состояния покрытий резервуаров.

Если предприятие, выбирая вариант покрытия, ставит целью экономию средств, исходя из разовых затрат, которые потребуются для нанесения того или иного антикоррозионного покрытия, то при таком подходе обязательно следует учитывать фактический срок службы покрытия.

Нами были проведены расчеты затрат на материалы с учетом статистического срока службы защитных покрытий, взятых из различных источников, которые, для наглядности, сведены в таблицу:

аименование покрытия

Стоимость материала, руб./м2

Срок службы, лет

Затраты на материалы, руб./м2/год

Эпобен (эпоксидная)

253

5

50,6

HEMPADUR 15130 (эпоскидная)

185

10

18,5

Цинотан + Политон-УР

320

10

32,0

Напыление алюминием

385

25

15,4

Данная таблица отражает только затраты на материалы с учетом срока службы покрытия, и составлена без учета стоимости затрат на подготовку поверхности под нанесение покрытия, поскольку требования к подготовке поверхностей для всех видов покрытий одинаковые. При этом следует учесть, что при одинаковой стоимости затрат на подготовку поверхностей их удельная стоимость в пересчете на срок службы покрытия будет существенно отличаться по видам покрытий. Соответственно при более длительных сроках службы покрытия удельные затраты на его нанесение будут значительно ниже, и в этом случае существенным преимуществом обладают металлизационные покрытия. Однако это не значит, что во всех случаях следует выбирать именно металлизационные покрытия. Если с позиции технического решения по надежности защиты от коррозии это может быть оправдано, то с экономической точки зрения оптимальным вариантом может быть либо один из методов защиты, либо их сочетание.

1.3 Обзор по научным исследованиям (докторские, кандидатские диссертации)

В диссертации « Повышение энергоэффективности транспортировки природного газа », автором которой является кандидат технических наук Колокова Евгения Александрова, были рассмотрены пути повышения эффективности защиты от коррозии за счет комбинированных покрытий, состоящие из двух слоев: металлизационного и лакокрасочного.

По совершенствованию конструкции в 90-е гг. Ю.Н. Васильевым, А.И. Гриценко и В.Д. Нестеровым были проведены экспериментальные исследования теплоотдачи на отечественных аппаратах воздушного охлаждения типа газ-вода. По результатам этих экспе-риментов было выявлено, что для повышения тепловой эффективности и снижения энергоемкости отечественных аппаратов необходимо провести следующие мероприятия: перевести отечественные АВО типа воздух-вода на экономичный режим работы с углом атаки лопастей вентиляторов β = 15°, а также применить стерженьковоеоребрение с диаметром стержня 2,4 мм, что позволит увеличить коэффициент теплоотдачи в 2 раза; для АВО типа воз- дух-воздух необходимо обеспечить равенство скоростей теплоносителей при противоточной схеме их движения и использовать стерженьковоеоребрение с диаметром стержня 2,4 мм

По видам регулировки была разработана математическая модель взаимосвязанных электромеханических, аэродинамических и тепловых процессов, функционально ориентированная на решение задачи оптимизации режимов работы АВО газа. В своей работе он предлагает алгоритм решения задачи оптимизации режимов работы установки охлаждения газа.

Для контроля параметров работы аппаратов воздушного охлаждения газапредлагается установить автоматизированную систему. Она позволит обеспечить непрерывность работы в продолжительном режиме, снизит влияние человеческого фактора при регулировании температуры на выходе из АВО, даст возможность автоматически отслеживать случайные метеорологические и технологические изменения параметров, действующих на АВОГ и т.д.

Целью работыявляется определение энергетически оптимального угла установки лопастей вентилятора АВО, применяемого для охлаждения бензина. Было установлено, что для аппарата такой угол соответствует 10º. Е.В. Устинов приводит сравнение потерь электроэнергии двигателя АВО при применении частотного преобразователя и при изменении угла установки лопастей вентилятора. В результате проведенных исследований было доказано, что частотное регулирование скорости вращения рабочих колес при значительном снижении потребляемой мощности позволяет реализовать заметно больший КПД по сравнению с другим способом экономии мощности привода вентиляторов путем выставления лопастей на пониженные углы атаки.

По очистки поверхностей теплообмена в работах М.В. Омельнюк и А.Н. Черномашенко затрагивают вопрос очистки поверхностей теплообмена аппаратов воздушного охлаждения газа. Исследования были проведены на АВО, установленных на территории Краснодарского управления ПХГ «Газпром ПХГ». При эксплуатации АВО происходит загрязнение трубного и межтрубного пространства. В результате загрязнения снижается коэффициент теплопередачи, снижается КПД ГПА. Для обеспечения требуемого режима работы загрязненных АВО требуется проводить очистку трубного и межтрубного пространства. На практике применяются следующие виды очистки межтрубного пространства:

  • промывка с помощью пожарных брандспойтов (отмыв от пыли на 20...50 %);

  • пропаривание (приводит к ухудшению теплоотдачи за счет уплотнения или «спекания» загрязнений);

  • пескоструйная очистка;

  • промывка с помощью высоконапорных струй жидкости (зарубежный опыт).

В результате проведенных исследований было определено оптимальное сочетание напорных и расходных характеристик, которые обеспечивают качественную гидродинамическую очистку оребрения всех рядов труб АВО без нарушения их целостности и повреждения оребрения.

2Патентный поиск

2.1 Календарный план и патентная документация

ФОРМА ЗАДАНИЯ НА ПРОВЕДЕНИЕ ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой МАХП Сарилов М. Ю.

« »____________ 20__ г.

ЗАДАНИЕ №__1__

на проведение патентных исследований

Наименование работы (темы) ___Способы защиты резервуаров от коррозии

Шифрработы (темы)_____________________КНИРС4ОНб-1________________________________

Этап работы _Курсовое проектирование_, сроки его выполнения_____1.09.2017-28.12.2017_____

Задачи патентных исследований: _поиск патентов-аналогов, для проверки уникальности своего изобретения___________________________________________________________

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Виды патентных исследований

Подразделения-исполнители (соисполнители)

Ответственные исполнители (Ф.И.О.)

Сроки выполнения патентных исследований. Начало. Окончание

Отчётные документы

Патентный поиск на тему:«Повышение эффективности АВО»

www.fips.ru

Д.А. Абрамов

1.09.2016-28.12.2016

Заполнение таблицы 3.1. Патентная документация

28.10.2016-4.11.2016

Заполнение таблицы 3.2 Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государственной регистрации

6.11.2016-12.11.2016

Заполнение таблицы.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Руководитель ___________ ______________ _______________

патентного подразделения личная подписьрасшифровкадата

Руководитель подразделения ___________ _______________ _______________

исполнителя работы личная подписьрасшифровкадата

РЕГЛАМЕНТ ПАТЕНТНОГО ПОИСКА

К заданию №_7_ от _2016_ г.

Студенту__Д.А. Абрамов__________

Группы _4ОНб-1_ по теме __Способы защиты резервуаров от коррозии _

Стадия __Курсовое проектирование______________________________________________

(курсовое или дипломное проектирование)

Цель поиска информации: изучение технического уровня и тенденций развития объекта разработки. Обоснование регламента поиска: Патентные исследования являются обязательной, необъемлемой и составной частью при выполнении научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектно-конструкторских работ. Такой же обязательной частью они становятся сегодня при выполнении курсовых и дипломных проектов, так как дипломные работы представляют собой одну из составляющих вышеперечисленных этапов. Предмет поиска представляет собой устройство в целом в соответствии с заданием на дипломное проектирование, классификационные рубрики определены по ключевым словам, характеризующим объект разработки, страны поиска определены в результате проведения предварительного поиска по журналам и являются ведущими в данной отрасли техники, глубина поиска достаточна для определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки, источники информации соответствуют минимуму технической документации, которую необходимо просмотреть с целью определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки.

Руководитель подразделения исполнителя М.Ю. Сарилов

Подпись ____________

Руководитель патентного подразделения Т.И. Башкова

Подпись ___________

ФОРМА ОТЧЕТА О ПОИСКЕ

  1. Поиск проведен в соответствии с заданием _зав. Кафедра МАХПСарилова М.Ю.

должность и фамилия ответственного руководителя работы

№ __7__ от ____________ и Регламентом поиска № ___________ от _______________

2. Этап работы ______Курсовое проектирование_________________________________

при необходимости

3. Начало поиска __1.09.2017_____ Окончание поиска ________28.12.2017________

4. Сведения о выполнении регламента поиска (указывают степень выполнения регламента поиска, отступления от требований регламента, причины этих отступлений)

5. Предложения по дальнейшему проведению поиска и патентных исследований

6. Материалы, отобранные для последующего анализа:

Таблица3.1. Патентная документа

Предмет поиска (объект исследо вания, его составные части)

Страна выдачи, вид и номер охранного документа. Классификационный индекс*

Заявитель (патентообладатель), страна. Номер заявки, дата приоритета, конвенционный приоритет, дата публикации*

Название изобретения (полной модели, образца)

Сведения о действии охранного документа или причина его аннулирования (только для анализа патентной чистоты)

1

2

3

4

5

Способы защиты резервуаров от коррозии

Способы защиты резервуаров от коррозии

Патент РФ 2183696

C23F13/02

Салахов М.Н.,

Габдуллин Р.Ф.,

Мошков В.К.,

Сураев А.И. (RU)

2000106668/02, 17.03.2000

Устройство для катодной защиты от коррозией внутренней поверхности резервуара

Нет данных

Патент РФ

2165479

C23F15/00 C23F11/08

Сафонов Е.Н.; Алмаев Р.Х.; Базекина Л.В.; Хохлов Н.Г (RU)

99105508/02, 20.04.2001

формирование на днище резервуара свободного суспензионно-жидкого слоя

Нет данных

Патент РФ 2280711

C23F13/06

енцов Вячеслав Николаевич , Акульшин Михаил Дмитриевич , Рахманкулов Дилюс Лутфуллич , Пинегина Альбина Николаевна , Зенцова Элина Вячеславовна (RU)

20041227,

27.07.2006

Конструктивные элементы устройств катодной защиты или их сборки

Нет данных

Патент СССР

1271141

C23F 13/02

Даутов Ф. И, Глазов Н. П, Загиров М. М, Магалимов А. Ф 3859268/02

10.02.1996

Защита от коррозии внутренних поверхностей резервуара , содеражщие источник защитного тока

Не действует

Таблица 3.2. Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государственной регистрации (отчёты о научно-исследовательских работах)

Предмет поиска

Наименование источника информации с указанием страницы источника

Автор, фирма (держатель) технической документации

Год, место и орган издания (утверждения, депонирования источника)

1

2

3

4

Способы повышение эффективности АВО

http://www1.fips.ru/

Муханов Павел Александрович (RU), Муханов Михаил Александрович (RU)

 

http://www1.fips.ru/

КудакаевСалихМиневалиевич (RU)

МукминовАлександрРашитович (RU)

Исмагилов Ильдар Галеевич (RU)

 

http://www1.fips.ru/

ООО «Лимонте ЛТ-Холдинг» (RU)

 

http://www1.fips.ru/

Овчар В.Г. (RU),Даниленко В.Г. (RU),Белоусов В.П. (RU),Лифанов В.А. (RU),Берестов В.А.(RU),Терехов В.М. (RU),Шляхов С.Б. (RU)

 

http://www1.fips.ru/

Жигалов В.Н. (RU), Коневских В.А.(RU)

 

http://www1.fips.ru/

Ибрагимов Наиль Габдулбариевич(RU), АухадаевРашитРавилович (RU), Шверцов Михаил Викторович (RU), Талыпов Шамиль Мансурович (RU).

 

Таблица В.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Выявленные тенденции развития объекта исследования

Источники информации

Технические решения, реализующие тенденции

в объектах организаций (фирм)

в исследуемом объекте

1

2

3

4

1 устройство для защиты металла днища резервуара от коррозии, включающее равномерно размещенные протекторы в форме диска или усеченной пирамиды, стержней, имеющие электрическое соединение с ним

Патент РФ2280711

НПЗ

Изобретение относится к устройствам катодной защиты от коррозии металлоконструкций в химической и нефтегазовой промышленности. Устройство содержит источник защитного тока, подключенный отрицательным полюсом к резервуару, положительным - к аноду, выполненному в виде единого токопроводника с равномерно размещенными на нем контактными соединениями, каждое из которых соединено с источником защитного тока, расположенному в цилиндрическом диэлектрическом экране с отверстиями, выполненными по его верхней образующей, причем оба конца диэлектрического экрана размещены в полостях противоположных люков резервуара, а над отверстиями диэлектрического экрана под острым углом к горизонту расположен защитный экран, полость которого сообщена с вытяжной трубой. Устройство включает также управляемые полые поплавковые клапаны, установленные в направляющих отверстий диэлектрического экрана, сообщенные полостями между собой транзитной гибкой магистралью, на концах которой, выходящих за стенки резервуара, установлены запорные краны, при этом диэлектрический экран установлен параллельно защитному экрану, угол наклона которого к горизонту составляет не менее 3° и образует замкнутую единую герметичную полость с люками за счет уплотнения сопряжений с ними, внутренние поверхности люков и крышек к ним покрыты диэлектрической изоляцией, в крышках люков установлены патрубки с запорными кранами, сообщающие с наружным пространством единую герметичную полость: верхнюю ее часть - через патрубок в крышке люка, расположенного выше по уклону диэлектрического экрана, нижнюю ее часть - через патрубок в крышке противоположного люка, причем транзитная гибкая магистраль подключена к полостям поплавковых клапанов в верхней их части со стороны, обращенной вверх по уклону диэлектрического экрана, а в нижней ее части - с противоположной стороны. Технический результат: снижение трудоемкости процесса монтажа и замены анода, повышение надежности и эффективности работы катодной защиты..

1. Технический результат - повышение эффективности защиты резервуаров от коррозии, повышение степени взрывобезопасности, уменьшение трудоемкости при замене электродов в аноде, наиболее полный сбор и отвод коррозионных газов, выделенных при работе электрода, увеличение коэффициента использования электрода.

Патент РФ2183696

НПЗ

Устройство для катодной защиты от коррозии внутренней поверхности резервуара содержит электрод 1, диэлектрический экран 2, защитный экран 3, установленный под углом к диэлектрическому экрану, вытяжную трубу 4, монтажные люки 5, 5а, в которых размещены концы диэлектрического экрана, источник защитного тока 6, электрический провод 7, изолированные контактные соединения 8, отверстия, выполненные по верхней образующей диэлектрического экрана 9, глухие пробки 10, 10а.

Устройство для катодной защиты от коррозии внутренней поверхности резервуара работает следующим образом. При включении источника постоянного тока 6 из его положительного полюса защитный ток посредством электрического провода 7 и контактных соединений 8 поступает к электроду 1 и через отверстия 9, водную фазу втекает в резервуар по всей его внутренней поверхности, контактирующей с водной фазой, осуществляя катодную защиту от коррозионного действия этой фазы. Выделяющиеся при работе электрода 1 газы (водород, хлор и т.д.) собираются в защитном экране 3 и по ее наклонной вытягиваются вытяжной трубой 4 за пределы резервуаров.

Электрод анода размещен внутри замкнутого диэлектрического экрана с отверстиями выше уровня расположения электрода. Для создания электрической связи между электродом анода и водной фазой проделаны отверстия по верхней образующей диэлектрического экрана, над которыми установлен защитный экран под некоторым углом к диэлектрическому экрану с вытяжной трубой. Защитный экран предохраняет электрод анода и отверстия в диэлектрическом экране от различных взвешенных примесей. Сферический защитный экран с вытяжной трубой, установленный под некоторым углом к диэлектрическому экрану, лучше собирает и отводит коррозионные газы за пределы резервуара, что повышает коррозионную стойкость резервуара и взрывобезопасность. Вытяжная труба имеет длину больше высоты резервуара, что исключает перелив жидкости из него. Электрическая проводимость между электродом анода и водной фазой не ухудшается в течение всего периода работы анода. Анод выполнен в виде единого токопроводника, на котором равномерно по длине размещены контактные соединения, каждое из которых соединено с положительным полюсом источника защитного тока. Отрицательный полюс источника постоянного тока подключен к защищаемому сооружению. Тем самым увеличивается коэффициент использования анода. Диэлектрический экран располагается горизонтально на уровне водной фазы, выше которой находится нефтяная фаза. Концы диэлектрического экрана помещены в монтажные люки. Повышение эффективности катодной защиты осуществляется за счет применения защитного экрана над отверстиями в диэлектрическом экране, что предотвращает осаждение и забивание различными примесями, парафинообразующими компонентами отверстий в диэлектрическом экране. Диэлектрическая проводимость между электродом анода и водной фазой не ухудшается в течение всего периода эксплуатации катодной защиты. Защитный экран также дополнительно нейтрализует падение металлических элементов арматуры на электрод анода, что повышает взрывобезопасность анода катодной защиты при защите от коррозии нефтяных резервуаров. С целью полного использования объема электрода токоподвод к нему осуществляется равномерно в нескольких местах, что дает увеличение периода эксплуатации катодной защиты до полного разрушения электрода и замены его новым, а также применение в качестве электрода неспециализированных малорастворимых электродов (например, рельсы, трубы и т.д.). Электрод анода постоянно находится в жидкости воды независимо от уровня водной фазы. Так как электрод анода катодной защиты размещен внутри замкнутого диэлектрического экрана, имеющего перфорационные отверстия в верхней образующей диэлектрического экрана, расположенные выше электрода, а диэлектрический экран заполняется водой при первой же опрессовке резервуаров. Такое заполнение диэлектрического экрана водой исключает искрообразование при аварийном опорожнении резервуара.

1.Учтройство содержащее источник защитного тока и анод в перфорированном диэлектрическом экране, отличающееся тем, что, с целью повышения взрывобезопасности, экран выполнен замкнутым, а перфорационные отверстия экрана размещены выше зоны расположения анода

Патент СССР

1271141

 

Изобретение относится к оборудованию для защиты металлов от коррозии, а более конкретно к устройствам катодной защиты от коррозии, и может найти применение в нефтегазовой промышленности.

Цель изобретения повышение взрывобезопасности устройства.

На чертеже схематически изображен нефтяной резервуар с устройством для катодной защиты, вертикальный разрез.

Устройство для катодной защиты содержит источник 1 постоянного тока, отрицательный полюс которого соединен с резервуаром 2, положительный полюс с анодом 3, размещенным внутри диэлектрического экрана полиэтиленовой трубы 4 с отверстиями 5. Труба 4 закреплена на днище резервуара в зоне водной фазы 6, выше которой расположена нефтяная фаза 7, причем один из концов трубы 4 размещен и закреплен внутри люка 8 и соединен с вытяжной трубой 9, сообщающейся с полостью трубы 4. Длина вытяжной трубы 9 больше высоты резервуара, что исключает перелив жидкости из него через вытяжную трубу. Перфорационные отверстия 5 выполнены выше уровня расположения анода 3 и могут быть заглушены полупроницаемыми пробками (например, деревянными) или закрыты мелкопористым материалом (например, стеклотканью) путем обертки им диэлектрической трубы 4 снаружи.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 1 защитный ток стекает с анода 3 и через отверстия 5 и водную фазу 6 втекает в резервуар по всей его внутренней поверхности, контактирующей с водной фазой 6, осуществляя катодную защиту от коррозионного действия этой фазы. Выделяющиеся при работе анода газы (кислород и хлор) собираются в верхней части диэлектрической трубы 4 и отводятся вытяжной трубой 9 за пределы резервуара.

При длительной работе анод постепенно изнашивается, что требует периодической замены. Для этого опорожняют резервуар, открывают люк 8, извлекают изношенный анод и вместо него вставляют новый, т.е. все операции по замене анода осуществляются без соответствующей подготовки внутренней полости резервуара и доступа в него людей.

В случае аварийного опорожнения резервуара внутри трубы 4 остается вода, уровень которой совпадает с перфорационными отверстиями 5, поэтому анод всегда полностью погружен в жидкость.

Ввиду того, что анод размещен внутри замкнутого диэлектрического экрана, имеющего перфорационные отверстия, расположенные выше анода, исключается искрообразование при аварийном опорожнении резервуара и падении металлических элементов арматуры на аноды, что повышает взрывобезопасность устройства при защите от коррозии нефтяных резервуаров. Снабжение экрана вытяжной трубой дополнительно повышает коррозионную стойкость резервуара и взрывобезопасность устройства за счет отвода коррозионно- и взрывоопасных газов, выделяющихся при работе анода. Размещение одного из концов экрана внутри люка резервуара значительно снижает трудоемкость монтажа и замены анода.

1. Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности противокоррозионной защиты днища нефтепромысловых резервуаров путем создания на их поверхности суспензионно-жидкого барьерного слоя

Патент РФ

2165479

НПЗ

Поставленная задача решается тем, что в способе защиты внутренней поверхности днища резервуара от коррозии, включающем нанесение на днище суспензии на основе бентонитовой глины с добавкой баритовой муки, суспензия содержит дополнительно полиакриламид и ингибитор коррозии при следующем соотношении компонентов, мас.%:

бентонитовая глина - 50-55

баритовая мука - 15-33

полиакриламид - 0,05-0,1

ингибитор коррозии - 0,3-0,5

вода - остальное

В качестве ингибитора коррозии используют ингибитор коррозии типа "Нефтехим-1", "Корексит 7798", СНПХ 6301.

Бентонитовая глина представляет собой гелеобразную массу из минералов монтмориллонитовой группы, ТУ 2164-002-10230534-93.

Баритовая мука по ТУ 2458-001-00136722-96 частично растворяется, смешиваясь с глиной, и придает композиции высокий удельный вес (до 1,6 г/см3), что препятствует ее всплытию в минерализованной воде.

Полиакриламид защищает композицию от размыва путем ее загущения, особенно в момент заполнения резервуара технологическими жидкостями.

Состав готовят последовательным смешением компонентов. Сначала бентонитовую глину (порошок) размешивают в воде до кефироподобной консистенции, затем в нее добавляют баритовую муку, полиакриламид и ингибитор коррозии. Полученную суспензионно-жидкую композицию заливают в резервуар на высоту 5-10 см.

Резервуар готов к эксплуатации.

Эффективность предлагаемого способа защиты днища резервуара от коррозии оценивали по результатам испытаний образцов стали. Испытывались стандартные цилиндрические образцы стали-3. Методика испытаний заключалась в выдержке образцов стали во влажной сероводородсодержащей рабочей среде. В качестве рабочей среды использовали пластовую воду, содержащую агрессивные компоненты. Базовое время испытаний 720 часов.

Результаты лабораторных испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы, заявляемый способ обеспечивает степень защиты от коррозии до 99,17% .

Пример конкретного промыслового испытания.

В резервуар емкостью 5000 м3, предназначенный для хранения сырой нефти со слоем пластовой воды, закачивают 50 м3 приготовленного состава с удельным весом 1,6 т/м3, состоящий из 16,5 т баритовой муки, 27,5 т бентонитовой глины, 0,05 т полиакриламида и 0,250 т ингибитора коррозии. Этот объем образовывает в резервуаре свободный слой, покрывающий днище резервуара на высоту 10 см. Как показали промысловые испытания, степень защиты днища резервуара от коррозии составила 98%. Срок службы днища резервуара в результате защитного способа от коррозии увеличивается в 2-3 раза.

Заявляемый способ защиты внутренней поверхности днища резервуара от коррозии эффективен как для водных, так и для нефтяных резервуаров.

Ингредиенты композиции доступны, известны и широко применяются в нефтяной промышленности. Способ прост и технологичен

2.2 Анализ патентов – аналогов

После проведения патентного поиска можно сделать выводчто на данный момент есть много патентов относящихся к способам защиты резервуаров от коррозии . Однако, не все патенты на сегодняшний день действительны. Целью новых патентов является повышение эффективности работы старых, но и стараться придумывать новые патенты основываясь на прошлых изобретений стараться их модернизировать.

Существуют патенты суть которых заключаются в усовершенствование и комбинирование уже известных способов.Чаще всего целями таких патентов являются повышения их характеристик.

Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что нанесение лакокрасочных материалов является наиболее оптимальным и надежным способом защиты, так как этот способ имеет простую технологию нанесения в отличии от протекторной, является менее затратной и имеет достаточно большой срок службы. Для нанесение лакокрасочных покрытий следует применять пневматическое распыление с подогревом лакокрасочного материала. Покрытие, полученное данным способом, отличается более высоким качеством. Это обусловлено тем что, что при подогреве краски повышается ее текучесть, увеличивается глянец.

Проанализировав данные патенты можно сделать вывод что, в каждом изобретение есть свои достоинства и недостатки.

К достоинствам этих патентов можно отнести:

-за счет меньшего числа наносимых слоев повышается производительность;

- благодаря нагреву израсходуется меньше растворителей (для пентафталевых, масляных, глифталевых, меламино-, мочевиноалкидных материалов около 40%, а для нитроцеллюлозных – до 30%);

- можно наносить материалы с высоким содержанием сухого вещества и повышенной вязкости;

- из-за быстроты нанесения и пониженного содержание в ЛКМ растворителей уменьшаются потери на туманообразование;

- при подогреве повышается укрывистость лакокрасочного материала и увеличивается толщина наносимого защитного слоя, за счет чего уменьшается число наносимых слоев.

  1. Способы защиты от коррозии

3.1 Основные теоретические сведения

Коррозия - это процесс разрушение метала при его физико-химическом воздействии с внешней средой. Коррозию разделяют на 3 вида :Химическую, Электрохимическую , Механическую.

При эксплуатации, резервуары на нефтяных предприятиях выходят из строя чаще всего, из-за коррозионных воздействий на них. Резервуары подвергаются воздействию коррозии с наружной и с внутренней стороны. Наружная сторона резервуара подвергается коррозии под действием окружающей среды: атмосферная влага и содержащиеся в воздухе частиц агрессивных веществ. С внутренней стороны резервуара коррозия зависит от химического состава нефтепродуктов, наличие в топливе воды и частоты заполнения их нефтепродуктами. На активность коррозионного процесса влияют влага и температура окружающей среды, а так же, стойкость стали из которой изготовлены резервуары. Резервуары для нефтепродуктов чаще всего делают из стали марок Ст3СП5 или 09Г2С с толщенной стенки от 4 до 12 мм.

3.2 Зоны коррозионного воздействия

Чаще всего внутренняя сторона резервуара подвергается равномерной, язвенной, щелевой и ножевой коррозии. Скорость равномерной коррозии составляет около 0,04 до 1,1 мм/год, скорость язвенной коррозии значительно больше скорости равномерной коррозии и может достигать до 8 мм в год. Внутренняя поверхность резервуара имеет три зоны, где наиболее ярко выражены коррозионные явления. К первой относят крышу и верхние пояса корпуса резервуара. Коррозия здесь происходит из за образование на поверхности метала пленки влаги , которая насыщается кислородом воздуха, углекислым газом и сероводородом. Ко второй зоне относят днище и первый пояс резервуара, где в основном причинной коррозии является подтоварная вода. Третья зона является область попеременного смачивание стенки резервуара нефтью

3.3 Способы защиты от коррозии

Первым способом является антикоррозионная защита с использованием изолирующих покрытий. Изолирующие покрытия - это покрытие, отделяющий основной метал, из которого сделан резервуар, от агрессивной среды, тем самым предотвращающие процесс коррозии основного метала. Изолирующие покрытия наносятся с помощью окраски лакокрасочными материалами и газотермическими методами напыления коррозионостойких сталей и сплавов[2]. Защита лакокрасочными материалами заключается в создании на поверхности метала сплошной пленки , которая защищает от агрессивного воздействия окружающей среды и предохраняет метал от разрушения. Их преимущество заключается в том, что лакокрасочные материалы относительно не дорогие, имеют простую технологию нанесения , легко восстанавливаются в случаи их повреждения , имеют разнообразия внешнего вида и цвета .

Вторым способом антикоррозионной защиты является протекторная защита. Протекторная защита является одним из видов катодной защиты. Способ протекторной катодной защиты заключается в том, что к защищаемой поверхности резервуара присоединяют более электроотрицательный металл – протектор, который растворяясь в окружающей среде, защищает от воздействия коррозии основную конструкцию.

Заключение

Проведя патентный поиск и литературный обзор, я убедился в том, что на сегодняшний день защита от коррозии резервуаров является одной из распространенных проблем. Так как известные методы защиты от коррозии не достаточно безупречны и совершены. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Запатентованных изобретений на данную тему найдено очень много, но не все они были внедрены в производство, и на данный период времени многие из них не действительны. Именно поэтому поиск новых и качественных способов и технологий для защиты резервуаров от коррозии является актуальной задачей. Цель создания качественного и эффективного способа защиты - это устранение указанных недостатков в уже известных технических решениях.

Я пришёл к выводу, что самый оптимальный способ является нанесение лакокрасочных материалов. Для нанесение лакокрасочных покрытий следует применять пневматическое распыление с подогревом лакокрасочного материала. Покрытие, полученное данным способом, отличается более высоким качеством.

Список использованных источников

  •  
    1. Ахметов Ф. Ш. Резервуары для нефти и нефтепродуктов. Конструкции и оборудование. Том 1. / Ф. Ш. Ахметов . - СПб : Недра. 2010. - 476 с.

    2. Коршунов, Е.С. Промысловый транспорт нефти и газа / Е. С. Коршунов, С.Г. Едигаров. - М.: Недра, 1975. - 296 с.

    3. Алимов, С.В. Модернизация вентиляторов АВО-газа при реконструкции КС МГ / А.О. Прокопец, С.В. Кубаров, В.А. Маланичев, Е.В. Устинов // Газовая промышленность. – 2009. – № 4. – С. 54-56.

    4. Кривенко, С Автоматический способ зачистки резервуаров АСЗ / С. Кривенко // Топливный регеон. - 2003. - №1.

    5. Васильев, Ю.Н. Повышение эффективности теплообменных аппаратов / Ю.Н. Васильев, А.И. Гриценко, В.И. Нестеров // Нефтяное хозяйство. – 1992. – № 5. – с. 93-95.

    6. 91. Кунтыш, В.Б. Основные способы энергетического совершенствования аппаратов воздушного охлаждения / В.Б. Кунтыш, А.Н. Бессоный, А.А. Бриль // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 1997. – № 4: с. 43-44.

    7. Чурикова, Л. А. Обзор современных методов очистки резервуаров от нефтяных остатков / Л.А. Чурикова, Е. А. Конашева, А.Т. Утегалиев // Технические науки в России за рубежом: материалы Vмеждународной научной конференции . - 2016, - С.71 - 15.

    8. Мустафин Ф. С. Резервуары для нефти и нефтепродуктов / Ф. С. Мустафин // Нефтяное хозяйство. - 1993. - М.: 423 с.

    9. Захаров, П.А. Системы автоматизации технологических установок для эффективного транспорта газа / П.А. Захаров, Н.В. Киянов, О.В. Крюков // Автоматизация в промышленности. – 2008. – № 6. – С. 6-10.

    10. Устинов, Е.В. Уменьшение энергопотребления аппаратов воздушного охлаждения газа / Е.В. Устинов // Газовая промышленность. – 2011. – № 8. – С. 54-57.

    11. Камалетдинов, И.М. Внешняя теплоотдача аппаратов воздушного охлаждения газа / И.М. Камалетдинов, Ф.Ф. Абузова // Нефть и газ. – 2001. – № 4. – с. 44-46.

    12. Парафейник, В.П. Термодинамический анализ эффективности АВО в составе компрессорной установки нефтяного газа / В.П. Парафейник, И.И. Петухов, В.Н. Сырый, Ю.В. Шахов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2004. – № 8: с. 23-27.

    13. Кунтыш, В.Б. Экспериментальное исследование свободно- конвективного теплообмена многорядных шахматных пучков из труб со спиральными алюминиевыми ребрами / В.Б. Кунтыш, А.В. Самородов, А.Н. Бессоный // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2008. – № 3. – С. 3-7.

    14. Омельнюк, М.В. Повышение экономичности и безопасности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения / М.В. Омельнюк, А.Н. Черно-машенко // Нефтепромысловое дело. – 2009. – № 4. – С. 43-46.

    15. Китаев, С.В. Научно-практические основы обеспечения энергетической эффективности магистрального транспорта газа. Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. – Уфа, 2011.

    16. Ситников, А.Б. Тепловизионный контроль АВО-газа КС с использованием системы автоматизированного анализа результатов / А.Б. Ситников // Наука и техника в газовой промышленности. – 2011. – № 3. – С. 42- 46.

    17. Калинин, А.Ф. Регулирование и оптимизация режимов работы системы охлаждения на КС / А.Ф. Калинин // Газовая промышленность. – 2005. – № 1. – С. 47-50.

    18. Калинин, А.Ф. Эффективность использования перемычек между цеховыми группами АВО в системах охлаждения природного газа КС / А.Ф. Калинин, А.В. Фомин // Территория нефтегаз. – 2011. – № 2. – С. 58-61.

    19. Черников, В.Ф. Оптимизация режимов участка магистрального газопровода / В.Ф. Черников, С.А. Джамирзе, А.Г. Ишков, И.Я. Яценко, В.Г. Крайнов, П.А. Шомов, В.П. Пенышев // Газовая промышленность. – 2010. – № 9. – С. 42-44.

    20. Шайхутдинов, А.З. Современные АВО-газа – ресурс энергосбережения в газовой отрасли / А.З. Шайхутдинов, В.А. Лифанов, В.А. Маланичев // Газовая промышленность. – 2010. – № 9. – С. 40-41.