Интенсивность коррозионного разрушения резервуаров

Значительную роль в развитии коррозии внутренней поверхности резервуаров имеет состояние его стенок и металлических конструкций (наличие окалины, вмятин, потертостей, царапин, зоны сварного шва и т.д.). Резервуар по мере заполнения и опорожения подвергается также значительным механическим нагрузкам. Интенсивность коррозионных разрушений внутри резервуаров обусловлена не только технологическими факторами их эксплуатации, но и конструктивными особенностями устройства их отдельных узлов. Это приводит к резко выраженному и неравномерному распределению коррозии в конструкционных элементах резервуаров и к более быстрому выходу их из строя. К условиям, вызывающим локальную коррозию конструкционных элементов, относят наличие узких зазоров и щелей, труднодоступных и медленно осушающихся от агрессивной среды участков, застойных зон, зоны периодического смачивания поверхности и т.д.

Результаты некоторых исследований показывают, что фактический риск крупных аварий резервуарных конструкций в последние десятилетия вырос почти в два раза [3]. Причины разрушения резервуаров следующие: механические разрушения при гидроиспытаниях, дефекты сварного шва, осадки основания фундамента, концентрации напряжений в зоне уторного уголка и другие (46,2%); хрупкое разрушение при низких температурах (15,4%); воздействие взрывной волны (15,4%); коррозия (10,8%); воздействие высоких температур при пожаре (7,7%); землетрясение (3%); диверсионный акт (1,5%). Обобщены результаты обследования 497 резервуаров объемом до 5000 м3 по коррозионному износу и классификация причин отказов: коррозионные повреждения (72,2%); дефекты сварного шва (3,2%); дефекты основного металла (2,0%); потеря геометрической формы (0,6%); отказы оборудования (исключая коррозию механизмов) (22,0%).

Показатели причин разрушений в 65 случаях отказов и аварий вертикальных стальных резервуаров за последние несколько десятилетий: хрупкое разрушение (63,5%); взрыв и пожар (12,3%); непроектный вакуум (7,7%); коррозионное изнашивание (3,1%); прочие (13,8%) [2].

Наличие недопустимых технологических и эксплуатационных дефектов в сварных соединениях, исчерпание ресурса из-за старения и накопления повреждений при низкой хладостойкости материалов могут являться основными причинами хрупких разрушений резервуаров.

Наибольшая доля причин отказов вертикальных резервуаров приходится на коррозионные повреждения, затем – на технологические и механические дефекты.

Обеспечение нефтепродуктами северных территорий РФ производится в основном водным транспортом за период навигации, хранение – в резервуарных парках (нефтебазах), в зимнее время нефтепродукты используются для жизнеобеспечения многих отраслей промышленности и народного хозяйства.

Многие резервуары в зимнее время эксплуатируются при проектных нагрузках и степень риска возникновения разрушений возрастает вследствие старения и повышения срока их эксплуатации.

Отдел «Эксплуатационная прочность сварных конструкций» ИФТПС СО РАН обследовал более 300 горизонтальных и вертикальных сварных резервуаров, эксплуатирующихся в нефтебазах на территории Якутии за более чем десятилетний период. Ниже приведены основные показатели обследованных резервуаров.

По вместимости резервуары распределяются в следующей последовательности: 5000 м3 – 26,12%; 3000 м3 – 10,19%; 2000 м3 – 14,97%; 1000 м3 – 9,6%; 700 м3 – 18,79%; 400 м3 –11,46%; 100 м3 – 3,82% и остальные более мелкие резервуары вместимостью от 4 до 75 м3. Резервуары изготовлены из низкоуглеродистых, углеродистых и низколегированных сталей. Так, из стали 09Г2С изготовлено 49,68% резервуаров, Вст3сп – 20,26%, Ст3сп – 14,39%, остальные – из других сталей.

Наиболее подвержены коррозионному изнашиванию стенки днища резервуаров. В основном в резервуарах на территории Якутии в нефтебазах хранятся бензин, дизельное топливо и нефть. По агрессивности среды для низкоуглеродистых сталей нефть занимает первое место, затем следуют бензин и дизельное топливо.

Результаты обработки данных неразрушающего контроля стенок и днищ обследованных резервуаров, изготовленных из стали Ст3сп, показывают, что глубина коррозионных повреждений с увеличением срока эксплуатации возрастает и достигает для стенки максимально 2,5 мм, для днища - 2,0 - 3,0 мм. При этом наиболее распространена язвенная (питтинговая) коррозия.

Основными участками возникновения коррозионных повреждений в горизонтальных резервуарах являются места пересечения сварной оболочки с торцевой стенкой, а также места пересечения швов оболочки. В свою очередь, максимальная глубина подрезов сварных соединений стенки достигает 3,5 мм, а в сварных соединениях днища - 3,0 мм.

Сравнительный анализ развития коррозионного изнашивания вертикальных стальных цилиндрических резервуаров показывает, что интенсивность протекания коррозионных повреждений в условиях Севера слабее, чем в природно-климатических условиях средней и южной полос РФ.

Результаты обследований резервуаров также показывают, что основными участками накопления повреждений являются зоны сварных соединений стенки, днищ и уторного узла резервуаров [1], где наиболее распространенными дефектами являются свищи, трещины, подрезы, непровары, кратеры, раковины, вырывы, поры, прожоги, риски. Из них наиболее часто приводят к прекращению эксплуатации свищи и сквозные трещины. При этом наиболее интенсивный рост глубины подрезов, кратеров, раковин и других дефектов происходит при эксплуатации свыше 30 лет, что связано с динамикой напряженно-деформированного состояния на вершине постепенно развивающихся вследствие коррозии концентраторов напряжений.