авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

Управление ресурсом безопасной эксплуатации стальных резервуаров для хранения нефтепродуктов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

МАКАРЕНКО ОЛЕГ АНАТОЛЬЕВИЧ

УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСОМ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Специальности 05.26.03 «Пожарная и промышленная безопасность

(нефтегазовая отрасль)»;

25.00.19 «Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Уфа-2010

Работа выполнена на кафедре «Технология нефтяного аппаратостроения» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Ибрагимов Ильдус Гамирович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Байков Игорь Равильевич

доктор технических наук, доцент

Новоселов Владимир Викторович

доктор технических наук, профессор

Попов Анатолий Иванович

Ведущая организация ГУП «Институт проблем транспорта

энергоресурсов», г. Уфа

Защита состоится 2010 года на заседании диссертационного совета Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета (УГНТУ).

Автореферат разослан « » 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета А. В. Лягов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов являются чрезвычайно опасными объектами с точки зрения пожаро- и взрывоопасности, экологической опасности. Обеспечение безопасности резервуаров в значительной степени связано с корректным учетом многофакторного воздействия рабочей и окружающей среды, технологических и конструктивных параметров.

Анализу причин аварий резервуаров посвящен ряд работ отечественных и зарубежных исследователей. Сведения о причинах возникновения и последствиях аварий немногочисленны, поскольку до недавнего времени материалы, касающиеся аварий резервуаров, относились к закрытой информации. Кроме того, фирмы-владельцы разрушенных резервуаров, как у нас в стране, так и за рубежом, не заинтересованы в распространении достоверной информации об истинных причинах разрушения резервуаров, о масштабах причиненного ущерба и экологических последствиях аварий.

В диссертации дана информация об аварийных разрушениях стальных вертикальных резервуаров с 1950 по 1983 гг. на объектах нефтяной отрасли с тяжелыми последствиями, в т. ч. с гибелью людей.

Как правило, к аварийным ситуациям приводит комплекс причин. Однако
в любом случае устойчивость резервуаров к разного рода воздействиям напрямую связана с толщиной составляющих элементов металлоконструкций и ее уменьшением на всей поверхности или на отдельных локальных участках.

В нефтехозяйстве Российской Федерации насчитывается более 50 000 стальных вертикальных резервуаров различного назначения и габаритов, в т. ч. суммарная вместимость резервуарных парков около 2000 нефтебаз и их филиалов компании «Транснефтепродукт» составляет более 30 млн м3, нефтеперекачивающих станций компании «Транснефть» — более 15 млн м3, системы нефтедобывающей промышленности — более 26 млн м3, нефтеперерабатывающих компаний — около 18 млн м3.





Одним из путей решения проблемы повышения ресурсов безопасной эксплуатации резервуаров являются разработка и использование новых эффективных научно обоснованных методов оценки влияния технологических и конструктивных факторов на скорость утонения стенок резервуаров.

Стальные резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов работают
в специфических коррозионных условиях, что обусловливает необходимость противокоррозионной защиты. Около 90 % всех аварий и отказов резервуаров происходит по причине коррозии. Поэтому эффективность противокоррозионной защиты и величина припуска на коррозию стенки, назначаемого при проектировании резервуаров, в значительной степени определяют уровень надежности резервуара.

Решению проблем, связанных с коррозией и ресурсом резервуаров, посвящены труды многих ученых — В. Б. Галеева, А. А. Гоника, A. Г. Гумерова,
М. В. Лыкова, В. Ф. Новоселова, Е. Н. Сафонова, М. К. Сафаряна, П. И. Тугунова, И. Г. Ибрагимова, А. А. Калимуллина, А. А. Коршака, B. Ф. Котова, В. В. Кравцова, М. В. Кузнецова, И. Милайна, Е. Н. Тэнди и др.

Увеличение ресурса безопасной эксплуатации резервуаров достижимо сохранением толщины стенки не ниже расчетных значений, которое ведется в основном по двум направлениям:

  • выполнение антикоррозийной защиты лакокрасочными покрытиями;
  • прибавление к толщине стенки припусков на коррозию, с целью обеспечения заданного срока службы резервуаров без потери конструкциями несущей способности и функциональных свойств.

При проектировании резервуаров всегда возникает вопрос о величине припуска на коррозию и защитной способности лакокрасочного покрытия. Весьма актуален также вопрос о повышении защитных свойств лакокрасочных материалов (ЛКМ) отечественного производства путем разработки новых рецептур ЛКМ или модифицирования серийно выпускаемых материалов.

Применение защитного покрытия имеет неопределенность при оценке его влияния на износ стенки резервуара, поскольку само понятие "защитная способность" покрытия не вполне определено. Такая характеристика, как "срок службы" покрытия, не может характеризовать в полной мере его защитную способность, так как коррозия металла под покрытием начинается задолго до начала разрушения покрытия. В настоящее время сроки замены покрытий на внутренней поверхности резервуара не имеют научного обоснования и часто не обеспечивают заданный ресурс безопасной эксплуатации резервуара. Назначение типа покрытия и периодичности его обновления с условием обеспечения минимальной величины припуска на коррозию стенки металла является актуальнейшей проблемой современного резервуаростроения.

Мировой опыт эксплуатации резервуарных парков неоднократно показал, что недоучет многофакторного влияния на ресурс металлоконструкций приводит к крупным катастрофам. Решение задачи превентивного и текущего управления применительно к резервуарам нефтегазовой отрасли и обеспечение промышленной безопасности резервуарных парков, предприятий и населенных пунктов, расположенных в районе нефте- и нефтепродуктохранилищ — это проблема не узкого ведомственного значения, а задача государственной важности.

В развитие современных методов диагностирования стальных резервуаров внесли существенный вклад Л. А. Бабин, В. А. Буренин, Р. М. Галимов, Р. А. Жданов, М. Г. Каравайченко, Н. М. Фатхиев, Л. Н. Шаров и др. Практически все методы диагностирования базируются на выявлении различных дефектов и отклонений и расчете времени до наступления критического состояния по формулам малоцикловой усталости. Эти методы позволяют дать оценку состояния индивидуального резервуара и в подавляющем большинстве случаев их применение оправдано. При этом учет коррозии металла под защитным покрытием проводится весьма ориентировочно путем введения в расчетную формулу так называемого коэффициента коррозии, который назначается без достаточного обоснования. Следует отметить, что упомянутые методы не приемлемы для превентивной оценки ресурса резервуара на стадии его проектирования.

Цель работы

Целью диссертационного исследования явилась разработка на основе экспериментальных и производственных данных методологии превентивного и текущего управления ресурсом безопасной эксплуатации стальных резервуаров с учетом конструктивных и технологических факторов и свойств защитного покрытия внутренней поверхности.

Принципы превентивного управления ресурсом безопасной эксплуатации стальных резервуаров могут быть сгруппированы следующим образом:

  • увеличение припуска на коррозию;
  • применение защитного покрытия внутренней поверхности;
  • уменьшение припуска на коррозию в сочетании с применением защитного покрытия.

Текущее управление заключается в проведении мероприятий по снижению скорости коррозии металла за счет повышения защитной способности покрытий
и их возобновления в сроки, обеспечивающие заданный ресурс безопасной эксплуатации резервуара.

Для достижения поставленной цели диссертационного исследования решались следующие задачи:

1 Разработка математической модели определения скорости утонения стенки РВС с учетом влияния конструктивных и технологических факторов для осуществления превентивного управления ресурсом безопасной эксплуатации резервуаров, не имеющих защитного покрытия внутренней поверхности.

2 Разработка математической модели оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий внутренней поверхности стальных вертикальных резервуаров и методологии превентивного управления ресурсом безопасной эксплуатации стальных вертикальных резервуаров с защитным покрытием на внутренней поверхности.

3 Установление взаимосвязи между ресурсом безопасной эксплуатации резервуара, припуском на коррозию стенки и типом ЛКП с учетом их старения и сроками обновления в процессе эксплуатации.

4 Изучение возможности увеличения ресурса безопасной эксплуатации стальных вертикальных резервуаров на основе повышения защитных свойств ЛКП путем модифицирования связующего, диспергирования и модифицирования наполнителей в составе ЛКМ.

5 Модифицирование состава резиновой смеси для уплотнительных элементов плавающих крыш и понтонов, с целью снижения их износа при трении о стенки резервуаров.

6 Повышение ресурса безопасной эксплуатации РВС П и РВС ПК применением эрозионностойкого лакокрасочного покрытия внутренней поверхности.
С этой целью разработать состав, предназначенный для снижения износа элементов пары трения «резина–лакокрасочное покрытие (ЛКП) на внутренней поверхности стенки».

Научная новизна

1 Сформулирована и аналитически решена новая задача, заключающаяся
в разработке методологии превентивного и текущего управления ресурсом безопасной эксплуатации стальных вертикальных резервуаров для нефтепродуктов, учитывающей величину припуска на коррозию, тип защитного лакокрасочного покрытия на внутренней поверхности резервуара и обоснованные сроки его обновления.

2 Разработана и обоснована новая математическая модель оценки скорости утонения стенки резервуара без защитного покрытия на внутренней поверхности, с учетом объема резервуара V, коэффициента оборачиваемости nо, среднегодовой температуры стенки tср, высоты от основания h, типа крыши — стационарная (СК), плавающая (ПК) и стационарная в сочетании с понтоном (ПП) — в диапазоне значений перечисленных параметров, характерных для условий эксплуатации резервуаров нефтегазовой отрасли Российской Федерации: V = 2000–50000 м3, nо = 2–110 1/год, tср = минус 2–17.

3 Разработана и обоснована новая математическая модель оценки скорости утонения стенки резервуара под лакокрасочным покрытием (ЛКП) внутренней поверхности для различных ЛКП. На основе предложенной модели установлено влияние типа ЛКП на периодичность его обновления для обеспечения заданного при проектировании ресурса безопасной эксплуатации резервуара.

4 Впервые предложен и обоснован новый критерий: коэффициент защиты (Кзащ) лакокрасочного покрытия, зависящий от типа лакокрасочного покрытия
и продолжительности его эксплуатации с момента нанесения, определяемый равенством Кзащ = 1 – Пз / П0, в котором Пз и П0 — среднегодовые скорости утонения соответственно с покрытием и без покрытия стенки резервуара. Использование критерия Кзащ позволяет вычислить среднегодовую скорость коррозии стенки
резервуаров всех типов и условий эксплуатации с использованием разработанных математических моделей.

Практическая ценность

Внедрение расчетных моделей утонения стенки резервуаров, программы (для ЭВМ) оценки сроков безопасной эксплуатации резервуаров и рекомендаций по применению новых модифицированных лакокрасочных материалов для окраски внутренней поверхности стальных резервуаров в ГУП «Башгипронефтехим» обеспечило превентивное управление длительной безопасной эксплуатацией резервуаров на стадии их проектирования.

Разработанные в диссертации математические модели и программы для ЭВМ используются на ОАО «Уфимский нефтеперерабатывающий завод» при оценке остаточного ресурса резервуаров.

Применение расчетного метода оценки сроков безопасной эксплуатации резервуаров на ОАО «Уфанефтехим» дало возможность установить средние скорости коррозии резервуаров различных типов и назначения.

Внедрение программы (для ЭВМ) оценки сроков безопасной эксплуатации резервуаров, рекомендаций по применению модифицированных материалов для окраски внутренней поверхности стальных резервуаров на ООО «Луховицкая нефтебаза» позволило получить экономический эффект 3 млн. рублей в ценах 2008 года.

Использование рекомендаций по защите от внутренней коррозии стальных резервуаров товарного парка на ОАО «Южуралнефтегаз» модифицированными ЛКМ позволило получить экономический эффект 4,94 млн. руб./год;

Применение новых систем модифицированных лакокрасочных покрытий внутренней поверхности стальных резервуаров на ОАО «Волгасинтез» обеспечило повышение продолжительности межремонтного цикла, сроков безопасной эксплуатации резервуаров и получение экономического эффекта 3,22 млн. руб./год.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях «Проблемы качества и безопасности в нефтегазохимическом комплексе» (г. Салават, Салаватнефтемаш, 2006), «Проблемы и перспективы развития АО «Уфимский нефтеперерабатывающий завод» (Уфа, 1995), «Методы кибернетики химико-технологических процессов (КХТП–99)» (Уфа: УГНТУ, 1999), «Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность предприятий» (Уфа, 1996), научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа: УГНТУ, 1996–2004 гг.), Международных научно-практических конференциях «Промышленная безопасность на пожароопасных
и химически опасных производственных объектах» (Уфа, 2008), «Диагностика оборудования и трубопроводов», Международной конференции по естественно-научным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу — творчество молодых» (Йошкар-Ола, 2009), Первой Всероссийской конференции молодых ученых (Уфа, 2009).

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Объем диссертации 342 с. машинописного текста; приводятся 76 таблиц, 51 иллюстрация и 7 приложений. Список литературы содержит 264 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика диссертации, сформулированы цель и задачи исследований.

В связи с развитием нефтяной отрасли в целом, наблюдается интенсивное развитие отечественного резервуаростроения. Наряду с этим продолжает иметь место отставание нормативно-технической базы от потребности отрасли, что создает определенные трудности как при проектировании, так и при эксплуатации резервуаров.

Наружные поверхности испытывают слабоагрессивную степень воздействия. Защита от коррозии наружных поверхностей осуществляется аналогично антикоррозийной защите общестроительных конструкций путем применения атмосферостойких покрытий. В целом утонение окрашенных стенок резервуаров за счет атмосферной коррозии весьма незначительно (около 0,001 мм/год) и практически не принимается во внимание при проектировании резервуаров.

Внутренние поверхности резервуара, контактирующие с хранимым продуктом и его парами, а также подтоварной водой, подвержены более значительному воздействию среднеагрессивной или сильноагрессивной среды. Коррозия внутренних поверхностей является доминирующим фактором, влияющим на ресурс безопасной эксплуатации резервуара.

В соответствии с ГОСТ Р52910–2008 величина припуска на коррозию определяется заказчиком при выдаче исходных данных на проектирование резервуаров. Данное обстоятельство не имеет строго аргументированного научного обоснования.

Одной из главных задач исследования явилось установление взаимосвязи между собой таких параметров, как ресурс безопасной эксплуатации, величина припуска на коррозию стенки, тип защитного покрытия, срок замены (восстановления) защитного покрытия.

В качестве объекта исследования принят важнейший элемент конструк-
ции — стенка. Стенка резервуара воспринимает на себя гидростатические и гидродинамические нагрузки изнутри резервуара, ветровые, снеговые, сейсмические и другие — с наружной стороны, коррозионное действие рабочей и окружающей среды. Постепенное уменьшение толщины стенки до критической (расчетной) приводит к опасности потери устойчивости при неблагоприятном стечении факторов и к разрушению резервуара.

Следует отметить влияние типа крыши (стационарная, плавающая или стационарная в сочетании с понтоном) на скорость утонения стенки. Используемые защитные покрытия работают не только как барьеры, препятствующие контакту коррозионной среды с металлической поверхностью, но в паре трения с уплотнениями плавающих крыш или понтонов подвержены истирающему воздействию. Уменьшение толщины покрытия или его повреждения при таком воздействии также может влиять на защитные свойства покрытия, однако степень влияния эрозионного фактора на износ лакокрасочного покрытия внутренней поверхности резервуара не изучена и не учитывается при назначении покрытий.

В первой главе дается аналитический обзор источников, освещающих современное техническое состояние стальных резервуаров для хранения нефтепродуктов, в т. ч. с плавающими крышами (понтонами), а также проблем, связанных
с повышением защитных свойств ЛКП, и методов диагностики стальных резервуаров.

Резервуары эксплуатируют в весьма жестких условиях при температуре от
–50 до +50 оС. Внутренняя поверхность резервуаров подвергается воздействию нефти или нефтепродуктов, воды и воздуха. Нанесение защитных лакокрасочных покрытий на внутренние поверхности резервуаров является универсальным и наиболее распространенным способом защиты их от коррозии и, соответственно, снижения скорости утонения стенок.

Для защиты от коррозии внутренней поверхности резервуаров могут быть использованы только определенные виды покрытий, которые согласно существующей классификации относятся к группе бензостойких. Использование той или иной марки лакокрасочного материала для нанесения покрытия в каждом конкретном случае решается с учетом условий эксплуатации, физико-механических, химических и технологических свойств покрытий, экономической целесообразности и т. д.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.