Скорость коррозии металла РВС
Азирбаев Р.Т.
Студент, специальность техносферная безопасность, магистерская программа «Безопасность технологических процессов и технических устройств» 2 курс, Аэрокосмический институт Оренбургский государственный университет, Россия, г. Оренбург
Аннотация: В данной работе рассматривается скорость коррозии металла на примере резервуара вертикального стального, его остаточный срок службы и основные участки образования повреждений.
Ключевые слова: Резервуар, коррозия, остаточный ресурс, дефект.
Abstract: In this paper, we consider the rate of metal corrosion on the example of a vertical steel tank, its residual service life and the main areas of damage formation. резервуар коррозия остаточный ресурс
Keywords: Tank, corrosion, residual life, defect.
Общий срок службы резервуаров обеспечивается выбором материала с учетом температурных, силовых и коррозионных воздействий, нормированием дефектов сварных соединений, оптимальными конструктивными решениями металлоконструкций, оснований и фундаментов, допусками на изготовление и монтаж конструкций, методов антикоррозионной защиты и назначение регламента технического обслуживания.
Расчётный срок службы статически нагружаемых резервуаров регламентируется коррозионным износом конструкций.
При наличии антикоррозионной защиты несущих и ограждающих конструкций срок службы резервуара обеспечивается принятой антикоррозионной системой, которая имеет гарантированный срок службы от 10 лет, что совпадает со сроком проведения полной технической диагностики.
При применении антикоррозионной системы с гарантированным сроком службы менее 10 лет для элементов резервуаров вертикальных стальных, как защищенных, так и незащищенных элементов назначается увеличение их толщины за счет припуска на коррозию.
Расчетный срок службы циклически нагруженных резервуаров вместе с коррозионным износом регламентируется образованием малоцикловых усталостных трещин.
Объем работ по измерению толщины определяется по результатам внешнего осмотра резервуара в зависимости от срока эксплуатации и агрессивности хранимого продукта. Во всех случаях измерения проводятся в местах, наиболее подверженных коррозии.
В настоящее время наблюдается высокий износ оборудования, особенно резервуаров, предназначенных для хранения нефти и нефтепродуктов. Результаты многочисленных исследований показывают, что причиной значительного количества аварий является их высокий износ, в котором коррозионные процессы занимают одно из ведущих мест.
Объектом экспертизы является резервуар вертикальный стальной РВС - 2000 объемом 2000 м3, предназначенный для хранения метанола. Рассмотрим особенность коррозионных процессов в корпусе и днище резервуаров, изготовленных из стали ВСт3сп, а также кровли из стали Ст3. Результаты обработки данных визуально-измерительного контроля стенок, днищ и кровли обследованного резервуара показывают данные дефекты на днище резервуара:
- коррозионная язва (1) 06 мм, глубиной 2,7 мм
- коррозионная язва (2) 05 мм, глубиной 2,5 мм
- коррозионная язва (3) 08 мм, глубиной 2,2 мм
- коррозионная язва (4) 06 мм, глубиной 2,4 мм
- коррозионная язва (5) 06 мм, глубиной 2,2 мм
- коррозионная язва (7) 06 мм, глубиной 2,4 мм
Рисунок 1 - Схема контроля днища резервуара
Рисунок 2 - Схема контроля кровли резервуара По результатам технического диагностирования резервуара РВС -2000 были обнаружены недопустимые дефекты на днище и кровле.
Остаточный срок службы резервуара по критерию коррозионного износа листов составляет 8 лет.
Таблица 1 - Оценка остаточного срока службы стенки резервуара
|
№ п/ п |
Наим. парамет ра |
Номера поясов (снизу вверх) |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|||
|
1 |
h[ii |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
|
|
2 |
C[i], |
0,037 5 |
0,037 5 |
0,037 5 |
0,037 5 |
0,037 5 |
0,037 5 |
0,037 5 |
0,037 5 |
|
|
3 |
di d min |
5 |
4,5 |
4 |
3,5 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
|
4 |
ТпЛ |
13,33 |
26,67 |
21,33 |
34,67 |
45,33 |
48,00 |
45,33 |
45,33 |
Таблица 2 - Оценка остаточного срока службы элементов резервуара
|
№ п/п |
Наим. параметра |
Днище |
Кровля |
Окрайка |
|
|
1 |
h[i] |
0,8 |
0,3 |
0,8 |
|
|
2 |
C[ii, |
0,1 |
0,0375 |
0,1 |
|
|
3 |
d1 d min |
3 |
1,5 |
4 |
|
|
4 |
11,00 |
8,00 |
8,00 |
При наличии технологических и эксплуатационных дефектов (поры, подрезы, шлаковые включения, раковины, расслоения, вмятины, царапины и др.) в основном металле и в сварном соединении коррозия способствует их увеличению в размерах, а в последующем приводит к появлению поверхностей, после чего образованию сквозной трещины.
Основными участками образования повреждений являются зоны сварных швов стенки, днищ и стенки с днищем резервуаров, где наиболее часто встречаются дефекты резервуаров - свищи, трещины, подрезы, непровары, кратеры, раковины, вырывы, поры, прожоги, риски. Свищи и сквозные трещины являются дефектами, приводящими к прекращению дальнейшей эксплуатации резервуаров. Возникновение свищей и сквозных трещин в большинстве случаев связано с расширением пор, раковин и подрезов вследствие развития коррозионных повреждений под напряжением. Постепенно из скоплений пор и включений появляются несквозные свищи, а при дальнейшей эксплуатации резервуара в таких местах сварного соединения образуются поверхностные или сквозные трещины, вследствие слияния свищей и других коррозионных повреждений.
Интенсивность коррозионного поражения в зоне сварных швов превышает процесс коррозионного поражения на листовом металле стенки, днища и уторного узла резервуаров с увеличением срока их эксплуатации. При этом наиболее интенсивное увеличение глубины механических повреждений, а также подрезов, кратеров, раковин и других дефектов происходит после 2530 лет эксплуатации резервуаров.
Из вышеприведенных данных следует, что срок службы резервуара определяется в основном коррозионными процессами. Под действием коррозии стенки емкостей утончаются. С уменьшением толщины увеличиваются действующие напряжения. При увеличении напряжений убыстряется коррозия металла, т.е. процесс является самоускоряемым, со временем интенсивность коррозии возрастает. Когда напряжения достигают предельных значений в локальных участках резервуара наступает разрушение. На скорость коррозии влияют следующие факторы: химический состав металла конструкции, его прочностные свойства, состав хранящейся жидкости, температура металла, действующие напряжения.
Из приведенных данных следует, что срок службы резервуара в основном определяется коррозионными процессами. Под влиянием коррозии стенки емкостей истончаются. С уменьшением толщины действующие напряжения возрастают. При повышении напряжения коррозия металла ускоряется, т.е. процесс ускоряется сам, со временем интенсивность коррозии возрастает. Когда напряжения в локальных участках резервуара достигают предельных значений, происходит разрушение. На скорость коррозии влияют следующие факторы: химический состав металла конструкции, его прочностные свойства, состав хранимого продукта, температура металла и действующие напряжения.
Использованные источники:
1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 г. № 116-ФЗ (ред. от 11.06.2021)
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утв. Приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14.11.2013 г. № 538
3. РД 08-95-95 Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов
4. РД 153-112-017-97 Инструкция по диагностике и оценке остаточного ресурса вертикальных стальных резервуаров
5. ГОСТ Р 55724-2013 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые»
6. РД-13-05-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения магнитопорошкового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах»;
7. ГОСТ Р 55614-2013 «Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования»
8. ГОСТ 31385-2016 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия