Как уже указывалось, стальные цилиндрические резервуары типа РВС различной вместимости, технологического назначения и конструктивного исполнения разрушаются под воздействием нефти по зонам неравномерно и подвергаются коррозии по разным механизмам. В связи с этим противокоррозионная защита этих зон также должна дифференцироваться с учетом характера и степени разрушения той или иной части резервуара. Важно подчеркнуть, что противокоррозионная защита внутренних стенок стальных резервуаров наиболее эффективна, если она осуществляется комплексно, т.е. одновременным применением различных средств защиты по зонам или сочетанием ряда из них.
Как показывает отечественный и зарубежный опыт противокоррозионной защиты стальных резервуаров наибольшее применение получили коррозионностойкие защитные покрытия (органические, неорганические, металлизационные), затем электрохимическая защита (катодная и протекторная), главным образом в водной фазе среды, частично ингибиторы коррозии (пленкообразующие и летучие), в основном, в зоне кровли и верхних поясов, и наконец, технологические методы снижения агрессивности хранимой в резервуаре нефти, воды и газа.
Технологические методы снижения коррозионной агрессивности хранимой в резервуарах нефти
Наиболее рационально реализацию программы противокоррозионной защиты всех типов резервуаров (промысловых, магистрального транспорта и других емкостей) начинать с применения технологических методов снижения коррозии.
Важнейшим эффективным технологическим мероприятием является предотвращение, по возможности, смешения разных типов нефтей, особенно сероводородсодержащих и без сероводорода, которое часто игнорируют нефтяники в процессе добычи и транспорта нефти.
Далее, с помощью теплообменников, воздушных холодильников и других технологических аппаратов следует добиться поступления в резервуары возможно низкой температуры сырой (подготовленной и неподготовленной) нефти, так как с одной стороны - такая технология ведет к утилизации тепла и является поэтому ресурсосберегающей, а с другой - уменьшает вероятность в последующем конденсации на холодных стенках резервуара (в нефти и газопаровой зоне) мелких капелек воды, что заметно снизит степень разрушения поверхности металла корпуса и кровли резервуаров.
Наиболее же действенным мероприятием по снижению коррозионной агрессивности газовоздушного пространства всех резервуаров (кроме имеющих понтоны и плавающие крыши) - является герметизация резервуаров с помощью обычных газоуравнительных систем, в том числе, по методу ТатНИПИнефти (РД 39-1-1095-84) - с помощью так называемой технологии улавливания легких фракций из резервуаров и аппаратов низкого и атмосферного давлений
Технологическая схема улавливания легких фракций из нефти (УЛФ) связана с герметизацией резервуарных парков. Достоинство этой технологии (с коррозионной точки зрения) заключается в предотвращении попадания в газовоздушное пространство кислорода воздуха при опорожнении резервуара. Кроме этого, технология УЛФ позволяет сократить потери углеводородов из РВС, улучшить условия охраны окружающей среды путем предотвращения потерь из резервуаров легких фракций нефти, повысить пожаро- и взрывобезопасность резервуарных парков, и, одновременно, снизить коррозию верхних поясов и станционарной кровли резервуаров. Применение технологии УЛФ является обезательным при проектировании, строительстве и эксплуатации концевых промысловых сепарационных установок и резервуарных парков в нефтегазодобывающих предприятиях и предприятий магистрального трубопроводного транспорта нефти.
Технология улавливания легких фракций предусматривает герметичную обвязку резервуарного парка и обустройство его комплексом оборудования трубопроводами, компрессорами, средствами автоматики, позволяющими отобрать от нефти избыточнос количество легких фракций из газового пространства резервуаров низкого и атмосферного давлений с помощью газодувок (компрессоров), отделение конденсата из газа и подачу компримированного газа в напорный газопровод.
Применительно к условиям газонефтедобывающего предприятия (центрального пункта сбора нефти) или магистрального транспорта нефти технологическая схема процесса состоит в следующем. Нефти после второй ступени сепарации поступает в резервуары. В целях обеспечения отбора свободного газа, выделяющегося в приемник нефтепроводов, перед резервуарами устанавливаются газоотделители. Резервуары оборудуются газоуравнительной обвязкой, с помощью которой легкие фракции углеводородов перераспределяются между ними, а излишки поступают на прием газодувки (компрессора) и далее в напорный газопровод. Подготовка газа к транспорту осуществляется применительно к конкретным условиям резервуарного парка.
Для нефтяных месторождений Урало-Поволжья, рекомендуется использование технологии промысловой подготовки газа, обогащенного тяжелыми углеводородами (РД 39-1-1011-84). Для месторождений Западной Сибири подготовка продуктов УЛФ осуществляется по технологии разгазирования нефти с рециркуляцией газа концевой ступени сепарации (РД 39-1-847-82). Для предприятий магистрального транспорта используется упрощенная схема улавливания УЛФ.
В целях предотвращения образования вакуума в резервуарах при их опорожнении и исключения попадания в них воздуха (против коррозии) на резервуарах установлены сигнализаторы напора СНСВ-1, подающие электрический сигнал на отключение компрессора при достижении минимально допустимого давления в резервуарах.
Согласование производительности компрессоров с расходом газа из резервуаров осуществляется с помощью системы регулирования давления в конденсатосборнике, газопроводах, резервуарах, включающей тягонапоромеры ТАСП-1, регулирующие клапаны, газопроводы и запорную арматуру.
Важно при этом отметить, что при сборе и оперативном хранении сероводородсодержащей нефти в резервуарах, предотвращение попадания туда атмосферного воздуха не только решает проблему коррозии, но и самовозгорания пирофорных отложений (т.е. активных сульфидов железа) и позволяет избежать взрывов и пожаров в нефтепарках по причине наличия на стенках резервуаров пирофорных продуктов коррозии.
Даже снижение процентного содержания в поступающем в резервуар воздухе кислорода может предотвратить самовозгорание отложений при очистке и разгерметизации резервуаров.
Применение защитных покрытий
Эти методы противокоррозионной защиты являются универсальными и относятся к основным методам защиты. Сравнительно с другими они наиболее универсальны. Надлежащим применением защитных покрытий можно обеспечить противокоррозионную защиту одновременно всех зон резервуара. Но это довольно сложная и пока трудно реализуемая задача, которая требует разработки и применения разнообразной технологии и, главное, соблюдения ряда правил и условий, о которых подробно будет описано ниже.
Органические (полимерные) и неорганические (цинк-силикатные) покрытия разных марок, сочетание металлизационных с органическими покрытиями, ингибирующие материалы на сырой нефти - составляют в настоящее время основной арсенал специальных средств антикоррозионной защиты, что позволяет создать барьер на внутренних стенках резервуаров от коррозионно-агрессивного воздействия всех трех агрессивных сред нефти. При этом наиболее перспективными в отношении надежности и долговечности являются металлизационно-полимерные покрытия, срок защитного действия которых в резервуарах увеличивается в несколько раз.
Электрохимическая защита
Эффективно применима лишь в водной фазе (подтоварной воде), отделяющейся от нефти внутри резервуаров, т.е. ее действие ограничено одной коррозионно-агрессивной зоной, контактирующей с водной средой нефти.
Сущность электрохимической защиты заключается в принудительном сдвиге (с помощью подключения к железу или стали металла из цветного сплава или внешнего электрохимического тока) потенциала защищаемой конструкции до величины, когда поверхность металла превращается в катод и перестает разрушаться. Аноды из цветных металлов (при протекторной защите) или из специальных слаборастворимых металлов и сплавов (при катодной защите) становятся так называемыми «жертвенными» компонентами электрохимической защиты. Они разрушаются во времени, но легко заменяются, обеспечивая долговечность защищаемой от коррозии стенки резервуаров.
Как показывает практика применения ЭХЗ для защиты резервуаров, она наиболее эффективна и экономична, если сочетается с нанесением защитных покрытий. Покрытия и ЭХЗ взаимно дополняют друг друга в наиболее агрессивной для резервуара среде - воде, обеспечивая надежность и долговечность такой системы защиты, если бы каждое из них использовалось отдельно. Однако, такая защита весьма дорогостояща и из-за дефицита цветных металлов и взрывоопасности электрической (катодной) защиты применяется все же редко.
Применение ингибиторов коррозии
Применение ингибиторов коррозии для защиты отдельных зон резервуаров имеет пока относительно небольшой объем по сравнению с друг-ими методами противокоррозионной защиты. Учитывая большую оборачиваемость резервуаров, применение ингибиторов коррозии в водной и углеводородной среде экономически не оправдано из-за больших расходов ингибиторов. Исключение можно сделать лишь для так называемых очистных резервуаров, в которые направляется подготовленная сточная вода промыслов, но при условии, что вся направляемая в резервуары вода ингибируется для всей системы утилизации промысловых сточных вод.
Если же защищать ингибиторами резервуары, в которых собирают и оперативно хранят нефти, то наиболее эффективно и экономично с их помощью можно защитить лишь кровлю и верхние пояса резервуаров. Это осуществляется однократным или периодическим нанесением на резервуарные поверхности пленкообразующих ингибиторов (что очень эффективно, если подобрать специальные, длительно защищающие металл составы на нефтяной основе) или сочетать применение ингибирующих композиций с летучими ингибиторами, которые обеспечивают противокоррозионную защиту металла в газовоздушном пространстве. Летучие ингибиторы эффективны лишь при сочетании с пленкообразующими ингибиторами, особенно в так называемых аварийных резервуарах, которые определенное время стоят незаполненными, и поэтому их стенки покрываются ржавчиной или взрывоопасными пирофорами.
Особая проблема - защита от коррозии днища резервуара. Во-первых - это наиболее уязвимая и ответственная часть резервуара. Появление здесь сквозного отверстия часто не заметно и ведет к неконтролируемой утечке нефти и нефтепродукта. Иногда это происходит внезапно и приводит к аварийной утечке нефти.
Поэтому общим подходом к защите всех четырех зон резервуаров является ее комплексность. Она позволяет обеспечить надежность и долговечность каждого вида защиты в отдельности и заметно повысить их совместный эффект. В некоторых случаях упрощают технологию противокоррозионных работ в резервуарах. Например, используют в газовоздушном пространстве ингибирующие композиции на нефти там, где кровля имеет сложную конструкцию с большим количеством опорных элементов, где качественное нанесение покрытия в резервуаре практически неосуществимо. Периодическое распыление ингибиторов коррозии устраняет необходимость использования на кровле защитных покрытий, что сохраняет время и трудозатраты на защиту этой части резервуаров. В то же время в зимнее и осеннее время ингибирующие РВС композиции - единственное средство противокоррозионной защиты.
