Управление ресурсом безопасной эксплуатации стальных резервуаров для хранения нефтепродуктов (01.03.2010)

Автор: Макаренко Олег Анатольевич

и химически опасных производственных объектах» (Уфа, 2008), «Диагностика оборудования и трубопроводов», Международной конференции по естественно-научным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу — творчество молодых» (Йошкар-Ола, 2009), Первой Всероссийской конференции молодых ученых (Уфа, 2009).

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Объем диссертации 342 с. машинописного текста; приводятся 76 таблиц, 51 иллюстрация и 7 приложений. Список литературы содержит 264 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика диссертации, сформулированы цель и задачи исследований.

В связи с развитием нефтяной отрасли в целом, наблюдается интенсивное развитие отечественного резервуаростроения. Наряду с этим продолжает иметь место отставание нормативно-технической базы от потребности отрасли, что создает определенные трудности как при проектировании, так и при эксплуатации резервуаров.

Наружные поверхности испытывают слабоагрессивную степень воздействия. Защита от коррозии наружных поверхностей осуществляется аналогично антикоррозийной защите общестроительных конструкций путем применения атмосферостойких покрытий. В целом утонение окрашенных стенок резервуаров за счет атмосферной коррозии весьма незначительно (около 0,001 мм/год) и практически не принимается во внимание при проектировании резервуаров.

Внутренние поверхности резервуара, контактирующие с хранимым продуктом и его парами, а также подтоварной водой, подвержены более значительному воздействию среднеагрессивной или сильноагрессивной среды. Коррозия внутренних поверхностей является доминирующим фактором, влияющим на ресурс безопасной эксплуатации резервуара.

В соответствии с ГОСТ Р52910–2008 величина припуска на коррозию определяется заказчиком при выдаче исходных данных на проектирование резервуаров. Данное обстоятельство не имеет строго аргументированного научного обоснования.

Одной из главных задач исследования явилось установление взаимосвязи между собой таких параметров, как ресурс безопасной эксплуатации, величина припуска на коррозию стенки, тип защитного покрытия, срок замены (восстановления) защитного покрытия.

В качестве объекта исследования принят важнейший элемент конструк-

ции — стенка. Стенка резервуара воспринимает на себя гидростатические и гидродинамические нагрузки изнутри резервуара, ветровые, снеговые, сейсмические и другие — с наружной стороны, коррозионное действие рабочей и окружающей среды. Постепенное уменьшение толщины стенки до критической (расчетной) приводит к опасности потери устойчивости при неблагоприятном стечении факторов и к разрушению резервуара.

Следует отметить влияние типа крыши (стационарная, плавающая или стационарная в сочетании с понтоном) на скорость утонения стенки. Используемые защитные покрытия работают не только как барьеры, препятствующие контакту коррозионной среды с металлической поверхностью, но в паре трения с уплотнениями плавающих крыш или понтонов подвержены истирающему воздействию. Уменьшение толщины покрытия или его повреждения при таком воздействии также может влиять на защитные свойства покрытия, однако степень влияния эрозионного фактора на износ лакокрасочного покрытия внутренней поверхности резервуара не изучена и не учитывается при назначении покрытий.

В первой главе дается аналитический обзор источников, освещающих современное техническое состояние стальных резервуаров для хранения нефтепродуктов, в т. ч. с плавающими крышами (понтонами), а также проблем, связанных

с повышением защитных свойств ЛКП, и методов диагностики стальных резервуаров.

Резервуары эксплуатируют в весьма жестких условиях при температуре от

–50 до +50 оС. Внутренняя поверхность резервуаров подвергается воздействию нефти или нефтепродуктов, воды и воздуха. Нанесение защитных лакокрасочных покрытий на внутренние поверхности резервуаров является универсальным и наиболее распространенным способом защиты их от коррозии и, соответственно, снижения скорости утонения стенок.

Для защиты от коррозии внутренней поверхности резервуаров могут быть использованы только определенные виды покрытий, которые согласно существующей классификации относятся к группе бензостойких. Использование той или иной марки лакокрасочного материала для нанесения покрытия в каждом конкретном случае решается с учетом условий эксплуатации, физико-механических, химических и технологических свойств покрытий, экономической целесообразности и т. д.

При окраске резервуаров применяют бензостойкие лакокрасочные материалы холодного отверждения, способные отвердевать при температуре не ниже 12–15 оС. Широкое распространение нашли следующие системы ЛКП на основе материалов как отечественного производства, так и закупаемые по импорту. Прошли многолетнюю апробацию ЛКМ на эпоксидной (краска ЭП-755, эмаль ЭП-56, эмаль ЭП-140, шпатлевка ЭП-00-10, эмаль ЭП-1155, эмаль ЭП-5116, композиции на основе шпатлевки ЭП-00-10 и смолы ФАЭД, на основе эпоксидных смол ЭД-20, ЭД-16), поливиниацетальной (эмаль ВЛ-515), сополимерно-винилхлоридной (краска ХС-720, краска ХС-717, эмаль ХС-710, эмаль ХС-5132), поливинилхлоридной (лак ХВ-77), полиуретановой (лак 976-1), дивинилацетиленовой (эмаль ВН-780), кремнийорганической (краска КО-42), фенольной (эмали ФЛ-62,

ФЛ-777) и др.

Начиная с конца 1980-х–начала 1990-х гг. в нефтяной промышленности

появляются целые серии новых материалов для окраски внутренней поверхности резервуаров.

Научно-производственным предприятием «Высокодисперсные металлические порошки» предлагается для защиты внутренней поверхности резервуаров для хранения светлых нефтепродуктов покрытие ЦВЭС № 1 на этилсиликатной основе. Материалами ВМП защищены ряд резервуаров компаний Роснефть, Газпромнефть, ЛУКОЙЛ, ТНК-ВР, Транснефть, Транснефтепродукт, Хабаровского, Краснодарского. Туапсинского, Ухтинского, Нижегородского, Московского и других нефтеперерабатывающих заводов.

Защитная отечественная нефтебиостойкая система покрытий БЭП-651 (ТАНЭП-651), выпускаемая ООО «Краски БЭП» (г. Санкт-Петербург), представляет собой модификацию безрастворительного эпоксидного покрытия и рекомендуется для нанесения на внутреннюю поверхность средств хранения и транспортирования нефтепродуктов. Антикоррозионная защита этими материалами внутренней поверхности резервуаров выполнена в топливо-заправочных организациях аэропортов Москвы (Домодедово, Шереметьево), Новосибирска (Толмачево), Самары (Курумоч), Мурманска, Томска, нефтеперерабатывающих заводов ООО «Кинеф», Бухарского НПЗ.

Среди применяемых лакокрасочных материалов большое место занимают материалы «Эпобен», представляющие собой систему из грунтовки и эмали, а также модифицированные эпоксидные материалы, основой которых являются эпоксидно-каменноугольные, эпоксидно-новолачные и другие связующие материалы.

Близким по качеству аналогом импортному полиуретановому защитному покрытию «Steel paint» является отечественное покрытие ВГ-33. Данное покрытие производится на предприятиях Алтайхимпрома.

Для окраски внутренних поверхностей резервуаров хранения светлых нефтепродуктов и высокооктановых бензинов компанией «Tikkurila» поставляются материалы марки «Temaline». Это двухкомпонентные эпоксидные материалы. Антикоррозионная защита этими материалами технологической поверхности резервуаров выполнена в топливо-заправочных организациях аэропортов Москвы (Домодедово, Шереметьево), Новосибирска (Толмачево), Самары (Курумоч), Мурманска, Томска, нефтеперерабатывающих заводов ООО «Кинеф», Бухарского НПЗ. За 6 лет эксплуатации с защитным покрытием «Temaline» внутренней поверхности резервуаров из лакокрасочных материалов «Temaline LP primer» и «Temaline LP 60» при температурных условиях окружающей среды от –40 до +40 оС не выявлено следов коррозии металла под покрытием.

Ряд предприятий применяют материалы «Amercoat 56E» (Голландия), «Permakor 128/A» и «Permakor 2807» (Германия).

Защитные системы компании «HEMPEL» (Дания), предлагаемые для российских партнёров, прошли комплексное тестирование и аттестованы в ряде специализированных центров (ВНИИСТ, ВНИИГАЗ, 25 ГосНИИ Минобороны России, ТатНИПИнефть, ПермНИПИнефть, Гипротюменнефтегаз и др.).

Среди применяемых ЛКМ производства компании «HEMPEL» большое место занимают эпоксидные материалы, имеющие общее название «HEMPADUR».

Материал «НЕMPADUR LТC 15030» дает возможность для проведения окрасочных работ при отрицательной температуре окружающего воздуха вплоть до минус 10 оС.

Для защиты внутренней поверхности новых резервуаров рекламируется покрытие усиленного типа «HEMPADUR 87540». Это эпоксидный материал, не содержащий летучих органических растворителей, наносящийся специальным оборудованием с двойной питающей линией с подогревом каждого компонента. Материал можно наносить за один проход, толщиной сухой пленки до 1000 мкм, для резервуаров выбрана толщина в диапазоне 400–600 мкм.

В ассортименте испытанных материалов, технология нанесения которых также освоена в производстве противокоррозионных работ, имеются цинксодержащие материалы на этилсиликатном связующем: это «ХЕМПЕЛ ГАЛВОСИЛ 1570», «Текноцинк СС».

Результаты испытаний, проведенных во ВНИИК (Москва), показали удовлетворительные защитные свойства покрытий на основе полиуретановых полимеров «Steel paint» с наполнителями — цинковой пудрой или железной слюдкой. Покрытие стойко к агрессивным средам, обладает эластичностью за счет сетчатой объемной структуры. Покрытие «Steel paint» снижает скорость коррозии металла с 0,2 до 0,01 мм/год. Однако при всех достоинствах зарубежных покрытий следует отметить их высокую стоимость.

Высокие адгезионные и деформационные характеристики системы покрытия «ВИКОР» позволяют защищать от коррозии резервуары большой емкости,

у которых прогиб стенок и "хлопуны" днища значительно превышают допустимые 4 мм на базе 2 м.

Обобщая изложенный обзорный материал по лакокрасочным покрытиям внутренней поверхности резервуаров, отмечено, насколько затруднителен выбор ЛКМ для конкретного резервуара. Обычно при проектировании исходят из стоимости покрытия и срока его службы с учетом рекламы производителя ЛКМ.

Лакокрасочные материалы покрытия наносят на внутренние поверхности стальных резервуаров, подготовленные механическими или химическими методами, а также на ржавые поверхности, предварительно обработанные преобразователями ржавчины. Лучшие физико-механические показатели и наибольший срок службы имеют покрытия, полученные при нанесении материалов на опескоструенные поверхности.

Выбор системы лакокрасочного покрытия (которые сейчас назначаются на основе имеющегося опыта применения) может быть значительно облегчен с использованием математических расчетов. Однако к настоящему времени такой подход при проектировании резервуаров не используется из-за отсутствия как самой модели, так и соответствующего нормативного документа.

Отбраковку покрытий внутренней поверхности резервуаров проводят по степени накопления различных дефектов под действием эксплуатационных факторов. Распространенными типами дефектов покрытий внутренней поверхности резервуаров являются образование пузырей, растрескивание и подпленочная коррозия (рисунок 1), приводящие в конечном итоге к отслоению покрытия от стальной основы и оголению металла, т. е. к потере защитных свойств покрытия.


загрузка...