У статті наведені результати випробувань зразків Cт. 3 в незахищеному стані і з захисними покриттями ЦИНОТАН і Пластурелл в умовах агресивного середовища. Визначено неефективність даних покриттів для протикорозійного захисту вертикальних циліндричних резервуарів. Запропоновано технологію їх захисту.

Анотація наукової статті за технологіями матеріалів, автор наукової роботи - Сумарченкова І. А., Бояров А. Н., Глухів А. В.


THE ANALYSIS OF ANTICORROSIVE PROTECTION EFFICIENCY OF VERTICAL CYLINDRICAL TANKS

In article results of tests on samples from Cт. 3 in not protected condition and with sheetings Zinotan and Plasturell in conditions of corrosive environment are resulted. The inefficiency of given coverings for anticorrosive protection of vertical cylindrical tanks is certain. The technology of their protection is offered.


Область наук:

  • технології матеріалів

  • Рік видавництва: 2010


    Журнал: Известия Самарського наукового центру Російської академії наук


    Наукова стаття на тему 'Аналіз ефективності протикорозійного захисту вертикальних циліндричних резервуарів'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз ефективності протикорозійного захисту вертикальних циліндричних резервуарів»

    ?УДК 622.692.4

    АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ протикорозійного захисту вертикальних циліндричних резервуарів

    © 2010 І.А. Сумарченкова, А.Н. Бояров, А.В. Глухів

    Самарський державний технічний університет

    Надійшла до редакції 30.03.2010

    У статті наведені результати випробувань зразків Cr. 3 в незахищеному стані і з захисними покриттями ЦИНОТАН і Пластурелл в умовах агресивного середовища. Визначено неефективність даних покриттів для протикорозійного захисту вертикальних циліндричних резервуарів. Запропоновано технологію їх захисту.

    Ключові слова: корозія, вертикальний резервуар, захисні покриття

    Нафти Самарського регіону відрізняються великим вмістом сірчистих сполук, карбонатів, хлоридів, механічних домішок і води. Все це дозволяє характеризувати їх як високоагресивних. Вертикальні циліндричні резервуари, в яких вони зберігаються, виконують з вуглецевих і низьколегованих сталей. Контакт сірчистої нафти з таким резервуаром призводить до корозійних пошкоджень. Найбільш сильно страждають від корозії верхні і нижні пояси резервуарів, що контактують з парогазової фазою і подтоварной водою. Особливу небезпеку становить корозія верхніх поясів, так як там утворюються пірофорні сполуки, а контакт їх з киснем повітря призводить до самозаймання і самозаймання [1]. З метою запобігання корозії внутрішні поверхні резервуарів захищають полімерними і лакофарбовим покриттям, проте в умовах підвищеної агресивності, відповідних товарному парку підприємств ВАТ «Самаранефтегаз», велика частина покриттів, які звичайно застосовуються для захисту внутрішніх поверхонь резервуарів, не задовольняють пропонованим до них вимогам.

    Метою цього дослідження було вивчення можливості застосування покриттів Пластурелл і ЦИНОТАН, рекомендованих для захисту внутрішніх поверхонь резервуарів в умовах товарного парку ВАТ «Самаранефтегаз». Для цього проводили порівняльні

    Сумарченкова Ірина Олександрівна, кандидат хімічних наук, доцент кафедри «Безпека недеятельности». E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Бояров Антон Миколайович, аспірант Глухів Андрій Вікторович, аспірант

    дослідження швидкості корозії незахищеного металу і металу під зазначеними захисними покриттями. Дослідження проводилися в резервуарах з природною газовим середовищем, що відповідає складу нафти і умов роботи і в резервуарах з створюваної інертному газовому середовищем - азотної подушкою [2].

    Поверхня зразків (пластини з ре-зервуарной Ст. 3) для корозійних випробувань покриттів «Пластурелл» і Цино-тан + Ферротан готували двома способами: шліфуванням і піскоструминної обробкою. Час натурних випробувань зразків з покриттям ЦИНОТАН в товарному резервуарі становило 3580 і 4490 годин. Час випробувань зразків з покриттям Пластурелл в сировинному резервуарі становило 3580, 5020 і 7390 годин. Максимальний час випробувань незахищених зразків Ст. 3 в товарному і сировинному резервуарі, переведених на азотну подушку, склало 19440 годин. Після завершення випробувань визначали вологість і кількість відкладень, що утворилися в ході випробувань на поверхні незахищених зразків. За результатами гравіметричних випробувань визначали швидкість загальної корозії металу (мм / рік). Потім зразки оглядали за допомогою оптичного мікроскопа №ЮРІОТ-32, визначаючи характер корозійного процесу (рівномірний чи локальний). У тому випадку, якщо корозія мала локальний характер, методом подвійного фокусування променя світла (послідовно на край і дно локального корозійного дефекту) визначали глибину вогнища локальної корозії, виходячи з якої розраховували швидкість локальної корозії (мм / рік). Після відповідної обробки зразків визначали стан захисних покриттів. В першу чергу

    за допомогою оптичного мікроскопа №ЮРНОТ-32 визначали пористість покриття і стан пор (наскрізні, непрямі). Потім для покриттів, що не зазнали повної деградації або розчинення в ході натурних випробувань, методом трехточечного відшаровування визначали адгезійні властивості. Якщо адгезійні властивості покриття погіршилися настільки, що покриття легко відшаровується від поверхні металу, його повністю видаляли з однією з плоских сторін зразка. У тому випадку, якщо захисне покриття піддалося розм'якшення або розчинення, його залишки видаляли з поверхні батистом, змоченим в етиловому спирті. Поверхня металу під відшарувалися або розчинилися покриттям досліджували за допомогою оптичного мікроскопа №ОРНОТ-32, визначаючи характер корозійного процесу і розмір вогнищ локальної корозії. Той же метод використовували для визначення стан відшарованому покриття з боку, що прилягає до металу.

    При проведенні енергодисперсійного аналізу використовували растровий електронний мікроскоп 18М-35, оснащений 25-ти

    Таким чином, можна припустити, що при проникненні в пори покриття Пла-стурелл агресивної вологи відбувається її накопичення в порах покриття. З плином часу кількість вологи в порах збільшується, пори розростаються в обсязі, що на кінцевому етапі призводить до розриву пір і виходу незахищеного металу в агресивне середовище. При виникненні безпосереднього контакту незахищеного металу з агресивним середовищем інтенсифікується вже почався під вла-гонасищенной порі процес корозії. Агресивний розчин проникає під покриття, що призводить до втрати ним адгезії і подальшого відшарування. Дійсно, після вилучення зразків резервуарной стали, захищених

    канальної приставкою Link. При визначенні загального хімічного складу відкладень проводили аналіз одночасно за елементами (Fe, Cr, Ni, Mn, Si, Al, Ca, K, S, Cl, Na, Mg, Ti, P, Cu, Zn, Cl, V, Bi, Pb), присутність яких у відкладеннях може бути обумовлено їх переходом з металу.

    Результати по визначенню Вологоємна-сти покриття наведені в таблиці 1. Волога, що насичує покриття, являє собою воду, в більшій чи меншій мірі насичену компонентами газової фази або підтоварної води. Про це ж свідчать близькі величини вологонасичення покриття, виявлені у водному і газовій фазах резервуара. Вологонасичення продуктів корозії, що утворилися на незахищеному зразку, виявляється близьким до вологонасичення покриття, експонувалася в газовій фазі резервуара. Поверхня зразків, захищених розглядаються покриттям, вже після перших 3580 годин випробувань починає деградувати. Розмір пори в покритті, нанесеним на зразок, що піддався піскоструминної обробці, після 7390 годин випробувань перевищує 100 мкм.

    покриттям Пластурелл, з сировинного резервуара вже після експозиції 3580 годин натурних випробувань було виявлено відшарування покриття від поверхні зразків. На внутрішньої (прилеглої до металу поверхні відшарованому покриття) розміри відбитків вогнищ локальної корозії становить ~ 0,01-0,5 мм. Вогнища локальної корозії саме такого розміру повинні утворюватися при розриві пір розміром ~ 100 мкм і концентрації розчину підвищеної агресивності в найближчій околиці локально оголила металу. Характер корозії поверхні металу під відшарувалися покриттям Пластурелл у всіх випадках є гостро локалізованим. швидкість локальної

    Таблиця 1. вологонасичення покриття «Пластурелл» після експозиції зразків у трьох фазах резервуара. Площа кожного зразка ~ 24 см2

    № Фаза резервуара Обробка поверхно- М аса вологи, мг

    п / п сти 3580 год 5020 год 7390 год

    1 газ Без покриття 5,2 * 20,2 *

    2 Лабораторна 12,2 18,6 18,8

    3 Піскоструминна 5,6 14,5 7,5

    4 нафту Лабораторна 15,7 16,6 15,3

    5 Пескоструйная 10,0 0,4 3,8

    6 вода Лабораторна 6,8 10,4 -

    7 Пескоструйная 6,1 12,1 -

    Примітка: * - маса вологи в продуктах корозії

    корозії, розрахована за результатами глу-бінометріческіх випробувань. З наведених результатів випливає, що застосування покриття Пластурелл для протикорозійного захисту резервуарів з сірчистої нафтою призводить до зворотного ефекту. Внаслідок швидкого утворення наскрізних пір розміром ~ 100 мкм, що веде до втрати покриттям адгезії до поверхні металу, під відшарувалися покриттям інтенсифікується процес локальної корозії. Швидкість розвитку осередків локальної корозії під відшарувалися покриттям Пластурелл в 2-2,5 рази вище, ніж нічим не захищеного металу. Застосування покриття Пластурелл для захисту внутрішньої поверхні резервуарів з сірчистої нафтою неприпустимо.

    Натурні випробування зразків Ст. 3 з покриттям ЦИНОТАН, нанесеним в промислових умовах, проводили в товарному резервуарі. Для визначення адгезії покриття до поверхні металу проводили його відшарування з використанням трехточечного методу. Після проведення натурних випробувань було виявлено, що зовнішній шар покриття розчинився в ході випробувань. Після відшарування шару грунтовки було виявлено, що на її поверхні, що прилягає до металу, частки цинку практично відсутні, тоді як на зовнішній поверхні вони присутні в кількості, що дорівнює початкового. Після експозиції протягом 4490 годин в умовах товарного резервуара виявлено, що покриття не тільки розчиняється, а й повністю втрачає адгезію. Відшарування відбувається великими фрагментами. На покритті, експонувалася в газовій фазі резервуара, відбувається накопичення кристалічної сірки. Частинки цинку з внутрішньої сторони покриття практично повністю розчиняються. Зовнішній шар емалі Ферротан розчинився при експозиції в газовій, нафтовій і водній фазах резервуара. На зовнішній поверхні всіх зразків чітко видно частинки цинку, що є наповнювачем грунтовки ЦИНОТАН. Після їх видалення на поверхні металу спостерігаються великі вогнища локальної корозії. Глибина утворилися вогнищ локальної корозії була виміряна з використанням оптичного мікроскопа NEOPHOT-32. На підставі отриманих даних була визначена швидкість локальної корозії Кл. Величина Кл залежить від фази, в якій експонувалися зразки. Найбільш висока швидкість локальної корозії характерна нафтової фази резервуара, дещо менша -для газової фази і найбільш низька швидкість

    локальної корозії характерна для водної фази резервуара. Порівняння показує, що швидкість корозії резервуарной стали, захищеною і незахищеною покриттям Цино-тан + Ферротан практично однакова.

    Згідно з результатами натурних випробувань покриття ЦИНОТАН-Ферротан має низькими захисними властивостями. По-перше, це обумовлено хімічної нестійкістю зовнішнього шару емалі Ферротан у всіх фазах резервуарів з сірчистої нафтою. По-друге, частки цинку внутрішнього шару грунтовки, прилеглого до металу, швидко спрацьовуються. Це призводить до суттєвого погіршення адгезії шару грунтовки Ци-нота до металу. В результаті цього між полімерною основою шару грунтовки покриття ЦИНОТАН і поверхнею металу утворюється зазор, в який через пори в покриття до поверхні металу проникає агресивне середовище. Покриття ЦИНОТАН не придатне для використання в резервуарах з сірчистої нафтою радаевского УПН.

    Досліджувалася швидкість корозії незахищеною резервуарной стали в умовах перекладу резервуарів на азотну подушку. Мікрофотографії поверхні зразків після тривалих (19440 годин) випробувань свідчать про те, що всі зразки піддалися локальної корозії. Швидкість корозії Ст. 3, певна гравіметрично, дуже низька, що, як було показано раніше, не відображає реальної картини корозійного процесу. У всіх випадках можна очікувати, що реальна швидкість корозії металу, що визначається розвитком локальних корозійних процесів, буде на 2-4 порядки величини вище. Однак і на підставі гравіметричних результатів можна зробити висновок, що найбільш висока швидкість локальної корозії в водній фазі товарного резервуара.

    Найбільш висока швидкість локальної корозії характерна для газової фази і практично не залежить від типу резервуара (товарний, сировинної). У порівнянні з результатами, отриманими раніше для резервуарів, що експлуатуються з природною газовою фазою, можна зробити висновок, що швидкість локальної корозії металу в газовій фазі при перекладі резервуарів на азотну подушку знижується не менше, ніж на порядок величини.

    Таким чином, за результатами корозійних випробувань можна зробити висновок, що і в товарному, і в сировинному резервуарах, які не переведених на азотну подушку найбільш кор-розіонно агресивним середовищем виявляється газова фаза резервуара. швидкість локальної

    корозії металу в водній фазі резервуарів виявляється в ~ 5 разів нижче, ніж в газовій. У нафтовій фазі резервуарів швидкість корозії ще нижче. Досить висока швидкість локальної корозії стали в водної фазі резервуарів вимагає приділити особливу увагу протикорозійного захисту днища резервуара.

    Після закінчення випробувань визначали склад корозійних відкладень, що утворилися на поверхні незахищених зразків металу і зразків, захищених покриттями Пластурелл і ЦИНОТАН. Єдиними відкладеннями, що утворилися на поверхні зразків з захисними покриттями, є кристалічна сірка. Методом енергодисперсійного аналізу показано, що на поверхні зразків, що експонувалися в незахищеному стані, утворилися кристали моно- і дисульфіду заліза з переважанням моносульфід заліза. Ймовірно присутність в корозійних відкладеннях дисульфіду заліза пов'язане з тим, що азотна установка працювала з перебоями.

    висновки:

    1. Покриття Пластурелл непридатне для протикорозійного захисту внутрішньої поверхні резервуарів з сірчистої нафтою внаслідок його низької адгезії до поверхні металу. Покриття ЦИНОТАН непридатне внаслідок його низької хімічної стійкості в умовах підвищеної агресивності.

    2. Під відшарувалися покриттями Пластурелл і ЦИНОТАН сталь піддається локальній корозії зі швидкістю, що перевищує швидкість розчинення незахищеного металу.

    3. Найбільш ефективним способом протикорозійного захисту газової фази резервуарів з сірчистої нафтою є їх переклад на азотну подушку. В ході тривалих (19440 годин) натурних випробувань встановлено, що швидкість локальної корозії незахищеною стали в газовій фазі при перекладі резервуарів на азотну подушку знижується більш, ніж в 10 разів. Зберігається висока корозійна небезпека в водної фазі середовища.

    4. Перебої в роботі системи подачі азоту призводять не тільки до збільшення швидкості корозії металу, але і до утворення пірофорних корозійних відкладень. Для створення пожежовибухобезпечної обстановки необхідне постійне підтримання стійкої інертного середовища.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:

    1. Способи захисту обладнання від корозії. Довідкове керівництво. Ред. Б.М. Рядках, А.М. Сухотін. - Л .: Хімія, 1987. - 280 с.

    2. Physics and chemistry of protective coatings: Universal City, CA, Editors W.D. Sproul, J.E. Greene & J.A. Thornton. // New York, NY: American Institute of Physics, 1986. - 172 р.

    THE ANALYSIS OF ANTICORROSIVE PROTECTION EFFICIENCY OF VERTICAL CYLINDRICAL TANKS

    © 2010 I.A. Sumarchenkova, A.N. Boyarov, A.V. Glukhov Samara State Technical University

    In article results of tests on samples from Or. 3 in not protected condition and with sheetings Zinotan and Plasturell in conditions of corrosive environment are resulted. The inefficiency of given coverings for anticorrosive protection of vertical cylindrical tanks is certain. The technology of their protection is offered.

    Key words: corrosion, vertical tank, sheetings

    Irina Sumarchenkova, Candidate of Chemistry, Associate Professor at the Department "Life Safety". E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Anton Boyarov, Post-graduate Student Andrey Glukhov, Post-graduate Student


    Ключові слова: Корозія /ВЕРТИКАЛЬНИЙ РЕЗЕРВУАР /ЗАХИСНІ ПОКРИТТЯ /CORROSION /VERTICAL TANK /SHEETINGS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити