книги / Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ
..pdfс одинаковой скоростью воздействия внешней среды на всю поверхность металла. При неравномерной коррозии скорость на отдельных участках неодинакова.
Локальная (местная) коррозия характеризуется относительно равномерным уменьшением толщины сечения элементов. Фактором, приводящим к коррозии, является состав воды, вернее, присутствие в ней тех или иных компонентов, которые разрушающе действуют на защитную пленку патины и/или на сам металл. Местная коррозия может быть язвенной, точечной (питтинг), сквозной, межкристаллитной.
4. По механизму протекания процесса разрушения: химическая и электрохимическая коррозия.
Химическая коррозия – это взаимодействие металлов
скоррозионной средой, при котором окисляется металл и восстанавливается окислитель среды. Химическая коррозия не сопровождается возникновением электрохимических процессов на границе фаз. Так протекает окисление большинства металлов в средах, содержащих кислород.
Электрохимическая коррозия – это взаимодействие металла
скоррозионной средой, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислителя среды происходит не одномоментно, и их скорости зависят от электродного потенциала металла.
Применительно к трубопроводам в зависимости от места проявления коррозионного процесса коррозия подразделяется на внутреннюю (протекающая на внутренней поверхности труб) и наружную (протекающую на внешней поверхности труб).
При проектировании средств защиты стальных трубопроводов (подземных, наземных, надземных и подводных с заглублением в дно) от подземной и атмосферной коррозии следует руководствоваться требованиями ГОСТ 25812–83 и нормативными документами.
Противокоррозионная защита независимо от способа прокладки трубопроводов должна обеспечить их безаварийную (по причине коррозии) работу в течение эксплуатационного срока.
81
9.2. Защита нефтепроводов от коррозии
Классификация способов защиты трубопроводов от коррозии представлена на рис. 9.1.
К основным способам защиты трубопровода от наружной коррозии и, как следствие, продления срока его эксплуатации относятся:
1)изоляция поверхности трубопровода от контакта с внешней агрессивной средой или пассивная защита;
2)использование коррозионно-стойких материалов;
3)воздействие на окружающую среду с целью снижения ее агрессивности;
4)применение электрохимической защиты подземных металлических сооружений (активная защита).
Пассивная защита предусматривает или нанесение на поверхность металла слоя химически инертного относительно металла и окружающей агрессивной среды вещества с высокими диэлектрическими свойствами, или специальные методы укладки, часто применяемые для защиты подземных сооружений на территории городов и промышленных площадок (например, прокладка в коллекторах, где изолирующим слоем служит воздушный зазор между стенкой трубопровода и каналом).
Второй способ защиты заключается в введении в металл компонентов, повышающих его коррозионную стойкость в данных условиях или в удалении вредных примесей, ускоряющих
коррозию. Применяется на стадии изготовления металла, а также при термической и механической обработке металлических изделий. Сюда же относят использование неметаллических материалов, обладающих высокой коррозионной стойкостью (асбоцемент, бетон, керамика и др.). Широкое внедрение этого способа сдерживается высокой стоимостью нержавеющих металлов.
Третий способ защиты – снижение агрессивности окружающей среды, которого можно добиться несколькими способами:
82
Рис. 9.1. Классификация способов защиты трубопроводов от коррозии
83
деаэрацией электролита почвы, гидрофобизацией грунтов, нейтрализацией грунтов различными кислотами и щелочами, уменьшением опасности биокоррозии и заменой грунта на менее агрессивный.
Четвертый способ – активная защита или электрохимическая защита (ЭХЗ) трубопровод. Задача метода ЭХЗ подземных металлических сооружений – защита от почвенной коррозии, от коррозии блуждающими токами и торможение коррозионного процесса с целью исключения появлений отказов трубопроводов. Сюда относятся катодная, протекторная и электродренажная защита.
Катодная защита заключается в создании отрицательного потенциала на поверхности трубопровода, благодаря чему предотвращается возможность выхода электрического тока из трубы, сопровождаемого ее коррозионным разъеданием (рис. 9.2). С этой целью трубопровод превращают в катод путем подключения трубы к отрицательному полюсу постороннего источника постоянного тока, положительной полюс которого (анод) присоединяется к специальному электроду заземлителю (обычно обрезки старых труб, рельсы, металлолом), установленному в стороне от трассы трубопровода. В результате достигается так называемая катодная поляризация (т.е. односторонняя проводимость, исключающая обратное течение тока), при которой токи
Рис. 9.2. Катодная защита: 1 – источник постоянного тока; 2 – изолированный электропровод; 3 – трубопровод с поврежденной изоляцией; 4 – анод (заглубленное железо); 5 – дренаж (соединение тела трубы с электропроводом)
84
входят из грунта в трубу, так как она является в данном случае катодом по отношению к грунту. Исключив выход токов из трубы, тем самым прекращают ее коррозию. В результате вместо трубопровода разрушается анодный заземлитель.
Станции катодной защиты (СКЗ) представляют собой устройства, состоящие из источника постоянного тока или преобразователя переменного тока в постоянный, контрольных и регулирующих приборов и соединительных кабелей. При наличии источников электроснабжения вблизи трассы магистрального трубопровода станции катодной защиты питаются от линии электропередач. При этом выпрямление тока происходит с помощью полупроводниковых выпрямителей.
Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе гальванического элемента (рис. 9.3). Этот вид защиты осуществляется при помощи электродов (протекторов), изготовленных из более электроотрицательного металла, чем сталь и закапываемых в грунт рядом с защищаемым сооружением. Поскольку материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происходит направленное движение электронов по проводнику от протектора к трубопроводу, поляризуя его и предохраняя от коррозии. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в почвенный электролит, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки.
Рис. 9.3. Принципиальная схема протекторной защиты трубопровода
85
Установки протекторной защиты являются несложными устройствами, не требующими специального обслуживания и применяемыми для защиты трубопровода и других сооружений от почвенной коррозии преимущественно в тех случаях, когда не может быть использована катодная защита из-за отсутствия источников электроснабжения или для защиты отдельных узлов и сооружений.
Недостаток протекторной установки – это небольшая протяженность защищаемого участка и сравнительно большой расход цветных металлов.
Блуждающие токи представляют собой большую опасность для трубопроводов, так как вследствие большой силы тока они могут привести к значительным коррозионным повреждениям. Метод защиты трубопроводов от разрушения блуждающими токами, предусматривающий их отвод (дренаж) с защищаемого сооружения на сооружение – источник блуждающих токов – либо специальное заземление, называется электродренажной защитой (рис. 9.4). Станции дренажной защиты сооружают вблизи железнодорожных электрифицированных дорог, где возникают блуждающие токи в примыкающем грунте.
а |
б |
в |
Рис. 9.4. Принципиальная схема электрических дренажей: а – прямой; б – поляризованный; в – усиленный
86
Рис. 9.5. Классификация способов защиты трубопроводов от внутренней коррозии
Классификация способов защиты трубопроводов от внутренней коррозии представлена на рис. 9.5.
Основными направлениями борьбы с коррозией внутренней поверхности нефтегазопромысловых трубопроводов являются следующие:
•применение различных технологических мероприятий;
•применение ингибиторов коррозии, механизм защитного действия которых связан, в первую очередь, с адсорбцией ингибиторов коррозии на границе металл–среда, т.е. с образованием на поверхности металлов защитных пленок;
•применение высокоэффективных и экономичных защитных покрытий (полимерных, силикатных, металлических, комбинированных);
•применение труб из коррозионно-стойких и неметаллических материалов.
87
10.РЕЗЕРВУАРЫ И РЕЗЕРВУАРНЫЕ ПАРКИ
10.1.Общие понятия о резервуарах и нефтебазах
Резервуары являются одним из основных сооружений нефтебаз и предназначены для хранения нефтепродуктов и производства некоторых технологических операций. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов являются наиболее ответственными сооружениями на нефтебазах и станциях магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов.
По материалу, из которого сооружены резервуары, различают металлические, железобетонные, каменные и земляные. Часто резервуары сооружаются в горных выработках. Основным строительным материалом для выработок является сама горная порода.
По отношению к уровню земли резервуары могут быть:
•подземными, когда наивысший уровень нефтепродукта
врезервуаре находится не менее чем на 0,2 м ниже наинизшей планировочной отметки прилегающей площадки (к подземным относятся также резервуары, имеющие обсыпку не менее чем на 0,2 м выше допускаемого наивысшего уровня нефтепродукта
врезервуаре);
•наземными, когда днище резервуара находится на одном уровне или выше наинизшей планировочной отметки прилегающей площадки (в пределах 3 м от стенки резервуара).
Емкости для хранения нефтепродуктов можно разделить по следующим признакам:
1. По материалу, из которого они изготовлены: металлические, железобетонные, каменные, земляные, синтетические, ледогрунтовые и горные в различных горных породах.
2. По величине избыточного давления: резервуары низкого давления, в которых избыточное давление мало отличается от
атмосферного (Рн ≤ 0,002 МПа) и резервуары высокого давления
(Рн > 0,002 МПа).
88
3. По технологическим операциям:
•резервуары для хранения маловязких нефтей и нефтепродуктов;
•резервуары для хранения высоковязких нефтей и нефтепродуктов;
•резервуары-отстойники;
•резервуары специальных конструкций для хранения нефтей и нефтепродуктов с высоким давлением насыщенных паров.
4. По конструкции:
• стальные резервуары вертикальные цилиндрические с коническими или сферическими крышами, горизонтальные цилиндрические с плоскими и пространственными днищами, каплевидные, шаровые;
• железобетонные резервуары (вертикальные и горизонтальные цилиндрические, прямоугольные и траншейные).
Нефтехранилища в горных выработках, сооружаемые в пластах каменной соли путем размыва и уплотнения пластических пород взрывом, шахтные и ледогрунтовые.
В зависимости от назначения резервуары разделяются на две группы. К первой группе относятся резервуары, предназначенные для хранения жидкостей при избыточном давлении от 0,07 МПа включительно и температуре до 120 °С. Ко второй группе относятся резервуары, работающие под давлением более 0,07 МПа.
Цилиндрические резервуары являются наиболее распространенными для хранения нефтепродуктов, относительно просты в изготовлении и наиболее экономичны по стоимости. Вертикальные цилиндрические резервуары подразделяются на резервуары низкого давления так называемые «атмосферные», резервуары с понтонами и резервуары с плавающими крышами.
10.2. Нефтебазы
Нефтебазы – это многофункциональные технологические системы с объектами различного производственно-хозяйст- венного назначения, предназначенные для бесперебойного
89
инадежного обеспечения потребителей нефтью и нефтепродуктами.
На нефтебазах производится прием, хранение и отпуск нефтепродуктов потребителю, а также регенерация масел, сбор
иотгрузка отработанных нефтепродуктов (рис. 10.1).
Рис. 10.1. Нефтебаза
Все нефтебазы подразделяются:
•по назначению: перевалочные, перевалочно-распредели- тельные, распределительные;
•по транспортным связям: трубопроводные, железнодорожные (автомобильные), водные, водно-железнодорожные;
•по роду хранимых нефтепродуктов: бензиновые, нефтяные, масляные, мазутные и др.
На перевалочных нефтебазах производится прием, хранение и перевалка нефти и нефтепродуктов, поставка нефтепродуктов распределительным нефтебазам и крупным потребителям.
Перевалочно-распределительные нефтебазы осуществляют эти же технологические операции, а также производят отпуск нефтепродуктов потребителям, расположенным вблизи нефтебаз.
90