Антикоррозионная защита резервуаров

Проект защиты от коррозии резервуаров для нефти и нефтепродуктов разрабатывают с учетом требований, а также особенностей конструкции резервуаров, условий их эксплуатации и требуемого срока службы резервуара.

При выборе защитных покрытий и назначении припусков на коррозию следует учитывать степень агрессивного воздействия среды на элементы металлоконструкций внутри резервуара и его наружные поверхности, находящиеся на открытом воздухе. Степень агрессивного воздействия среды на элементы металлоконструкций внутри резервуара приведена в табл. 6.1.

 

Таблица 6.1

Элемент конструкций резервуаров	Степень агрессивного воздействия продуктов хранения на стальные конструкции внутри резервуара
Сырая нефть	Мазут, гудрон, битум	Дизельное топливо, керосин	Бензин	Производственные стоки без очистки
Внутренняя поверхность днища и нижний пояс на высоте 1 м от днища	Среднеагрессивная	Среднеагрессивная	Среднеагрессивная	Слабоагрессивная	3 < рН £ 11, суммарная концентрация сульфатов и хлоридов до 5 г/дм3, среднеагрессивная
Средние пояса и нижние части понтонов и плавающих крыш	Слабоагрессивная	Слабоагрессивная	Слабоагрессивная	Слабоагрессивная
Кровля и верхний пояс, бортовые поверхности понтона и плавающих крыш	Среднеагрессивная	Среднеагрессивная	Среднеагрессивная	Среднеагрессивная

 

При содержании в сырой нефти сероводорода в концентрации свыше 10 мг/дм³ или сероводорода и углекислого газа в любых соотношениях степень агрессивного воздействия повышается на одну ступень; для бензина прямогонного также повышается на одну ступень.

Степень агрессивного воздействия среды на элементы металлоконструкций резервуара, находящиеся на открытом воздухе, определяют температурно-влажностными характеристиками окружающего воздуха и концентрацией содержащихся в атмосфере воздуха коррозионно-активных газов.

Защиту металлоконструкций резервуара от коррозии необходимо осуществлять с использованием лакокрасочных и металлизационно-лакокрасочных покрытий, а также электрохимическими способами.

Для обеспечения требуемой долговечности резервуара наряду с конструктивными, расчетными и технологическими мероприятиями используется увеличение толщины основных элементов конструкций (стенка, днище, крыши стационарные и плавающие, понтоны) за счет припуска на коррозию. Значение припуска на коррозию зависит от степени агрессивности хранимого продукта, характеризующейся скоростью коррозионного повреждения металлоконструкций:

– слабоагрессивная среда – не более 0,05 мм в год;

– среднеагрессивная среда – от 0,05 до 0,5 мм в год;

– сильноагрессивная среда – более 0,5 мм в год.

Продолжительность срока службы защитных покрытий – не менее 10 лет. Электрохимическая защита конструкций резервуара должна

осуществляться с применением установок протекторной или катодной защиты.

Выбор метода защиты должен обосновываться технико-экономичес­кими показателями. Техническое обслуживание протекторной защиты должно включать:

– контроль эффективности протекторной защиты;

– замену изношенных протекторов.

Контроль работы протекторной защиты наружной поверхности днища резервуара от почвенной коррозии необходимо производить с помощью следующих электрических измерений:

– распределения потенциала «резервуар-грунт»;

– омического сопротивления цепи протекторных установок;

– силы тока протекторных установок.

Контроль работы протекторов, устанавливаемых на внутренней поверхности резервуара, заключается в периодических измерениях силы тока контрольных протекторов и групп протекторов.

Эффективность протекторной защиты проверяется измерением разности потенциалов «резервуар-электролит» и силы тока в цепи «протектор-резервуар». Разность потенциалов «резервуар-электролит» (днище-подтоварная вода) измеряют приборами с помощью специального медно-сульфатного электрода сравнения.

При строительстве новых резервуарных парков анодное заземление станций катодной защиты для защиты внешних поверхностей днищ резервуаров должно размещаться под днищем в песчаной засыпке основания резервуара. Расстояние от днища до анодного заземления должно быть не менее 0,85 м и определяться конструкцией заземления и расположением противофильтрационного экрана. В этом случае в качестве анодных заземлителей должны использоваться протяженные аноды из электропроводных эластомерных композиций.

Анодное заземление СКЗ для защиты инженерных сетей должно быть размещено вне пределов обвалования резервуаров. Конструкция анодных заземлителей определяется по результатам геофизических исследований грунтов.

Оборудование системы ЭХЗ следует размещать за пределами обвалования, во взрывобезопасных зонах.

 

6.1. Расчет защиты днища резервуаров типа РВС
одиночными протекторными установками

Задачей расчета является определение необходимого для защиты числа протекторов и срока их службы. Количество протекторов должно быть таким, чтобы обеспечить минимально допустимую плотность защитного тока , определяемую по табл. 6.2 в зависимости от удельного электросопротивления грунта и переходного сопротивления изоляции:

, (6.1)

где – сопротивление на границе «резервуар-грунт», определяемое либо непосредственно с помощью измерителя заземления, либо по приближенной формуле

; (6.2)

– площадь днища резервуара диаметром ; – расстояние между протектором и резервуаром (выбирается исходя из местных условий в пределах 5…10 м).

 

Таблица 6.2

Переходное сопротивление изоляции, Ом · м2	Удельное электросопротивление грунта Ом · м
Более 10000	Менее 1,0	Менее 0,4	Менее 0,2
1000–10000	1,0–2,0	0,4–1,0	0,2–0,5
100–1000	2,0–5,0	1,0–2,0	0,5–1,0
10–100	5,0–15,0	2,0–5,0	1,0–2,0
Менее 10	Более 15,0	Более 5,0	Более 2,0

 

Необходимая величина защитного тока

(6.3)

Резервуар будет полностью защищен от коррозии, если выполняется неравенство

. (6.4)

Если условие (6.4) не выполняется, то полная защита резервуара от коррозии с помощью протекторов не может быть осуществлена.

Ориентировочное число протекторов определяется по формуле

. (6.5)

Окончательное число протекторов, необходимых для защиты резервуара:

. (6.6)

Коэффициент экранирования в этой формуле определяется по формуле

. (6.7)

Для вертикально установленных протекторов, размещенных на расстоянии 5 м от стенки резервуара, величины коэффициентов берутся из табл. 6.3.

Таблица 6.3

Тип резервуара	Величина при числе протекторов, шт.
РВС-5000	0,82	0,70	0,64	0,57	0,50
РВС-10000	0,87	0,73	0,71	0,65	0,59
РВС-20000	0,90	0,83	0,76	0,70	0,65

 

Срок службы протекторов определяется по формуле

, (6.8)

где – коэффициент использования протектора (0,95); – КПД протектора, его определяют в зависимости от анодной плотности тока , найденной по графику

 

– электрохимический эквивалент материала протектора (для магниевых протекторов кг/А·год).

Ток протектора

. (6.9)

6.2. Расчет защиты днища резервуара типа РВС
групповыми протекторными установками

В данном случае определение числа протекторов, необходимых для защиты, производится методом последовательных приближений. Сначала находят ориентировочное количество протекторов во всех группах с учетом эффекта экранирования по формуле

. (6.10)

Расчетную величину округляют до ближайшего целого числа . Затем, задав ориентировочное количество протекторов в одной группе , находят число групповых протекторных установок по формуле

. (6.11)

Пользуясь формулой

. (6.12)

Сила тока групповой протекторной установки составит

. (6.13)

Уточненное количество протекторов в группе определяются по формуле

(6.14)

Если уточненное количество протекторов в группе отличается от первоначального более чем на 15 %, то весь расчет необходимо повторить, задав

Во избежание повреждения изоляционного покрытия солями растворяющегося протектора, протекторы должны располагаться на расстоянии

, (6.15)

где – максимальная наложенная разность потенциалов (для магниевых протекторов ).