Защита от коррозии резервуарного парка и нефтегазового оборудования

Одной из основных причин выхода из строя нефтегазового оборудования на объектах добычи, подготовки, транспорта, переработки и хранения нефти является коррозия. Коррозия не только снижает срок службы резервуарного оборудования, но и непосредственно оказывает влияние на промышленную безопасность при его эксплуатации.

Опыт эксплуатации стальных товарных и технологических резервуаров показывает, что внутренняя поверхность, как правило, подвергается равномерной, язвенной, щелевой и ножевой (коррозия по границам зерен в зоне перегрева около сварного шва) коррозии.

Скорость равномерной коррозии резервуаров составляет от 0,04 до 1,1 мм/год; cкорость язвенной коррозии при этом превышает равномерную в 3–6 раз и может достигать 8 мм/год.

Анализ эксплуатации резервуаров показал, что скорость равномерной коррозии резервуаров составляет от 0,04 до 1,1 мм/год, но при язвенной коррозии наиболее опасны сквозные поражения, приводящие к утечке продукта. Скорость язвенной коррозии при этом превышает равномерную в 3–6 раз и может достигать 8 мм/год.

С точки зрения коррозии резервуаров днище — это наиболее опасный элемент конструкции, поскольку оно является наиболее тонкой ее частью, которая постоянно контактирует с подтоварной водой, насыщенной химически активными элементами, ускоряющими процесс коррозии. Результаты анализа аварий резервуаров говорят о том, что именно сквозные отверстия днищ и ножевая коррозия упорного узла (место соединения днища со стенкой), возникшие в результате повреждений защитных покрытий, были причиной наиболее крупных катастроф.

Важнейшее значение в решении задачи снижения скорости коррозии оборудования имеет повышение уровня противокоррозионной защиты, что, в свою очередь, обеспечивает промышленную безопасность производства и его экономическую эффективность. Рассмотрим наиболее распространенные методы защиты от коррозии.

Антикоррозионная защита с применением изолирующих покрытий

Изолирующее покрытие — это покрытие, отделяющее основной металл, из которого изготовлен резервуар, (чаще всего это ст.3 или 09Г2С), от агрессивной среды, и тем самым предотвращающее процесс коррозии основного металла. Изолирующие покрытия для защиты резервуаров могут наноситься с помощью окраски лакокрасочными материалами и газотермическими методами напыления коррозионностойких сталей и сплавов.

Преимущества применения лакокрасочных материалов:

• сравнительно невысокая стоимость материалов;
• низкие затраты на нанесение ЛКМ. Нет потребности в использовании горючих газов, необходимых при газотермических методах, или электроэнергии для нанесения металлизационных покрытий методом электродуговой металлизации

Антикоррозионная протекторная защита

Протекторная защита является разновидностью катодной защиты. Принцип протекторной катодной защиты заключается в том, что к защищаемой металлоконструкции присоединяют более электроотрицательный металл – протектор – который, растворяясь в окружающей среде, защищает от разрушения основную конструкцию.

Протекторную защиту применяют для борьбы с коррозией металлических конструкций в морской и речной воде, грунте и других нейтральных средах. При этом следует учитывать, что использование протекторов в кислых растворах нецелесообразно вследствие высокой скорости саморастворения.

Металлизационные антикоррозионные покрытия

К преимуществам металлизационных покрытий, и в частности напыления алюминием, относятся следующие:

• Более высокая адгезия, прочность и стойкость к механическим воздействиям по сравнению с лакокрасочными покрытиями;
• Более длительный срок службы (до 10 раз) по сравнению с лакокрасочными покрытиями за счет высокой коррозионной стойкости, отсутствия процессов старения, механической прочности и коэффициента термического линейного расширения, близкого к коэффициенту основного металла, из которого изготовлен резервуар;
• Напыленный металл имеет высокую электропроводность, что исключает образование статического заряда в процессе налива и слива продукта;
• Более высокая надежность за счет двойной функциональности покрытия: кроме изолирующих свойств, в случае повреждения покрытия до основного металла напыленное покрытие начинает работать как протекторная защита, выполняя функции жертвенного анода;
• Металлизационные анодные покрытия обладают уникальным свойством самовосстановления при возникновении мелких, диаметром или шириной до 2 мм дефектов: процесс коррозии локализуется непосредственно на поврежденном участке, при этом образуются химически стойкие продукты коррозии, которые заполняют дефекты покрытия, восстанавливая его работоспособность;
• Металлизационные покрытия являются единственным типом антикоррозионных покрытий, обладающих способностями самовосстановления. Поэтому им не страшны язвенная, щелевая. питтинговая и др. типы стесненных коррозий, оказывающих наиболее губительное воздействие на металлоконструкции.

Особенности эксплуатации комбинированных антикоррозионных покрытий (преимущества и недостатки):

• При повреждении верхнего лакокрасочного слоя функции изолирующего покрытия начинает выполнять напыленный металлический слой;
• Комбинированные покрытия сочетают в себе положительные свойства изолирующих покрытий и катодной защиты: при повреждении обоих слоев – лакокрасочного и металлизационного, металлизационный слой выполняет функцию жертвенного анода, предотвращая коррозию основного металла;
• Легкость в обнаружении местного дефекта покрытия, доходящего до основного металла по вспучиванию. При этом основной металл будет защищен от коррозии металлизационным слоем по принципу катодной защиты;
• Более высокая надежность покрытий при эксплуатации в высокоагрессивных средах и жестких условиях по сравнению с лакокрасочными и металлизационными покрытиями, высокая адгезия лакокрасочных материалов с алюминиевым покрытием.
• Общим положительным качеством всех перечисленных видов покрытия является их ремонтопригодность, то есть возможность локального восстановления в случае возникновения местных дефектов;

Сравнительная стоимость материалов, применяемых для нанесения покрытий

Относительное уменьшение длины стенки резервуара и покрытия при перепаде температуры «лето-зима» с 35°C до -40°С = 75°C

Опыт эксплуатации антикоррозионных покрытий

Лакокрасочные изолирующие покрытия

Опыт эксплуатации лакокрасочных покрытий показывает, что средний срок службы лакокрасочных покрытий до проведения местных ремонтов покрытий находится в пределах от 5 до 10 лет, а общий срок службы покрытий до их замены находится в пределах от 8 и более лет.

Доказано, что возникновение местных дефектов лакокрасочных покрытий, приводящих к нарушению их целостности, вызывает уменьшение длины покрытия по отношению к длине стенки резервуара при снижении температуры окружающей среды, которая также значительно уменьшает пластичность лакокрасочных материалов. Так, например, при снижении с летней температуры +35°С до зимней температуры с - 40°С уменьшение длины окружности стальной стенки резервуара диаметром 10 метров составит 30 мм (КЛР = 13 х 10-6), а уменьшение длины окружности покрытия на эпоксидной основе, например Permakor128, составит 129 мм (КЛР = 55 х 10-6).

В пересчете на 1 метр разница в длине стенки и лакокрасочного покрытия составит 3,15 мм, что повышает вероятность образования микротрещин в лакокрасочном покрытии по сравнению с металлизационным.

Катодная защита

Опыт антикоррозионной защиты резервуарных парков показал, что катодная защита металлоконструкций резервуаров магниевыми и алюминиевыми протекторами оказалась не эффективной по причине низкого срока службы (2-2,5 года).

Защита напылением металлов и сплавов

На сегодняшний день практически все крупногабаритные конструкции в той или иной степени защищены металлизационными покрытиями. По данным некоторых источников, срок службы металлизационных покрытий в резервуарах может достигать 50 лет. Реальность такого срока службы металлизационных покрытий в условиях среды с высокой коррозионной активностью подтверждается данными Института электросварки имени Патона.

В настоящее время в Российской Федерации существуют нормативные документы, которыми определены виды антикоррозионных покрытий, предназначенных для защиты конструкций в зависимости от вида агрессивной среды. В частности, к этим документам относятся следующая нормативно-техническая документация:

1. «Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов» ПБ 03-605-03, утвержденные постановлением Госгортехнадзора 76 от 9 июня 2003 года;
2. ГОСТ Р 52910-2008 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов, утвержденный приказом Ростехрегулорования 57-ст от 25 марта 2008 года. Оба эти документа предусматривают применение двух видов покрытий для защиты резервуаров от коррозии – лакокрасочного и металлизационно–лакокрасочного.
3. Наиболее полно виды покрытий определены в руководящем документе – инструкции РДИ 38 5-6-001-91 «Единая система защиты от коррозии и старения. Защита внутренней поверхности резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов». Этот документ разработан НПО «Леннефтехим» и утвержден в 1991 году Миннефтехимпромом.
4. РДИ 38 5-6-001-91 рекомендует применять следующие варианты защиты в зависимости от зоны резервуара и коррозионной активности среды.

При этом данная инструкция определяет, что «необходимость защиты резервуаров от коррозии, выбор методов и средств, применяемых для этой цели, устанавливается предприятием – владельцем резервуара на основании собственных исследований или рекомендаций специализированных организаций».

Источник: http://www.safeprom.ru/articles/detail.php?ID=15311