Защита резервуаров от коррозии
При хранении нефтей и нефтепродуктов в резервуарах имеет место коррозия их внешней и внутренней поверхности.
Наружная поверхность крыши и корпуса резервуаров подвержена атмосферной коррозии. Она протекает по химическому (при наличии коррозийно-активных веществ в атмосфере) или электрохимическому механизму. Условием последнего является наличие кислорода и влаги.
Внутри резервуара выделяют три коррозионные зоны. К первой относят крышу и верхние пояса корпуса резервуара. Здесь коррозия происходит за счет образования на поверхности металла пленки влаги, которая насыщается кислородом воздуха, углекислым газом и сероводородом. Скорость коррозионного разрушения металла в этой зоне составляет 1-1,5 мм/год.
Ко второй зоне относят днище и первый пояс резервуара, где основным коррозионным агентом является подтоварная вода с растворенными в ней кислородом воздуха, а также солями магния, кальция, натрия и др.
Третьей зоной коррозионного разрушения внутри резервуара является область попеременного смачивания стенки резервуара нефтью (нефтепродуктами).
Днище резервуара снаружи подвержено коррозии под воздействием почвенного электролита.
Антикоррозийная защита наружной поверхности крыши и корпуса стальных резервуаров, оборудования, установленного на них, а также наземных участков трубопроводов всех назначений осуществляется антикоррозионными лакокрасочными покрытиями. Наружную поверхность днища стальных резервуаров, а также подземные участки трубопроводов различного назначения защищают противокоррозионными покрытиями и средствами электрохимической защиты (станциями катодной защиты и протекторами). Внутреннюю поверхность резервуара изолируют лакокрасочными и комбинированными покрытиями, а поверхности днища и первого пояса также поляризуют с помощью протекторов.
Протекторная защита наружной поверхности днища резервуара осуществляется одиночными протекторами или групповыми протекторными установками (рисунок ниже).
Принципиальная схема протекторной защиты от почвенной коррозии

а - одиночными протекторами; б - групповыми сосредоточенными протекторами; в - групповыми рассредоточенными протекторами; 1 - резервуар; 2 - протекторы; 3 - контрольно-измерительные колонки; 4 - дренажный провод
Задачей расчета является определение необходимого для защиты количества протекторов и срока службы.
Расчет защиты днища одиночными протекторами
Количество протекторов должно быть таким, чтобы обеспечить минимально допустимую плотность защитного тока jп, определяемую по таблице ниже в зависимости от удельного электросопротивления грунта и переходного сопротивления изоляции
R0 = Rрг·Fр ,
где R - сопротивление на границе «резервуар-грунт», определяемое либо непосредственно с помощью изме¬рителя. заземления типа МС-08, либо по приближенной формуле
![]()
Fp - площадь днища резервуара диаметром Dp; rгр - удельное электросопротивление грунта; В - расстояние между протектором и резервуаром (выбирается исходя из местных условий, в пределах 5-10 м).
Защитная плотность тока для изолированного стального сооружения (мА/м2)
|
Переходное сопротивление изоляции, Ом·м2 |
Удельное электросопротивление грунта, Ом·м |
||
|
10 |
20 |
50 |
|
|
Более 10 000 |
Менее 1,0 |
Менее 0,4 |
Менее 0,2 |
|
1000-10 000 |
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 |
1,0-20 |
|
Менее 10 |
Более 15,0 |
Более 5,0 |
Более 2,0 |
Резервуар будет полностью защищен от коррозии, если выполняется неравенство
Iз.Rрг ≤ |Eп| - |Eест|,
где Eп - потенциал протектора, для магниевых протекторов Eп = -1,6 В по МСЭ; Eест - естественный потенциал стали в грунте, Eест ≈ -0,55 В по МСЭ.
Если условие не выполняется, то полная защита резервуара от коррозии с помощью протекторов не может быть осуществлена.
Ориентировочное число протекторов определяется по формуле
![]()
где Rп1 - сопротивление растеканию тока с одиночного протектора.
Сведения о характеристиках основных типов протекторов приведены в таблице ниже.
Техническая характеристика магниевых протекторов
|
Тип протектора |
Размеры протектора, мм |
Масса Gп,кг |
|||
|
lп |
dп |
lа | dа | ||
|
ПМ 5 |
500 |
95 |
— |
|
5 |
|
ПМ 5У |
500 |
95 |
580 |
165 |
5 |
|
ПМ 10 |
600 |
125 |
— |
— |
10 |
|
ПМ 10У |
600 |
123 |
700 |
200 |
10 |
|
ПМ 20 |
800 |
181 |
— |
— |
20 |
|
ПМ 20У |
900 |
181 |
900 |
240 |
20 |
|
ПМР-5 |
60 |
280 |
|
— |
5 |
|
ПМР-10 |
70 |
400 |
— |
— |
10 |
|
ПМР-20 |
140 |
400 |
|
— |
20 |
Расчет защиты днища 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
![]()
Расчетную величину Nпо округляют до ближайшего целого числа N'по . Затем, задав ориентировочное количество протекторов в одной группе N1 находят число групповых протекторных установок по зависимости
![]()
Уточненное количество протекторов в группе определяется по формуле
![]()
где Iпу - сила тока групповой протекторной установки
![]()
Rпг - сопротивление растеканию тока протекторной установки
![]()
Если уточненное количество протекторов в группе отличается от первоначально принятого более чем на 15%, то весь расчет необходимо повторить, задав N1 = Nк.
Во избежание повреясдения изоляционного покрытия солями растворяющегося протектора протекторы должны располагаться на расстоянии
![]()
где Е'max - максимальная наложенная разность потенциалов (для магниевых протекторов Е'max = 0,6 В).
Для защиты от коррозии внутренней поверхности днища и первого пояса резервуара широко используются протекторы типа ПМР (риcунок ниже).
Протектор типа ПМР-20

Они представляют собой короткий цилиндр, в верхней части которого имеется углубление в виде перевернутого конуса. Образованный кольцевой выступ увели-
чивает контактную поверхность протектора, уменьшает сопротивление и позволяет иметь более высокую силу тока в начальный период работы.
В центре протектора впрессована металлическая втулка, служащая для крепления и обеспечения контакта с днищем.
Место, где должен устанавливаться протектор, имеющее форму круга диаметром 1,4-1,5 м, подвергают механической или пескоструйной очистке от следов окалины и коррозии. В центре круга приваривают стальной стержень диаметром 8 мм и высотой 35-60 мм (в зависимости от марки протектора). На очищенное и промытое бензином место наносят несколько слоев покрытия толщиной 0,5 мм на основе эпоксидной смолы, играющее роль экрана.
Протектор монтируют на еще не затвердевшее покрытие, чтобы он приклеился к днищу. Зазор между контактной втулкой протектора и стальным стержнем заливают эпоксидной смолой, после чего контактную втулку приваривают к стержню.
Целью расчета защиты внутренней поверхности днища и первого пояса резервуара от коррозии также является определение необходимого числа протекторов и срока их службы.
Ориентировочно необходимое число протекторов находят по формуле
![]()
где Rp - радиус резервуара; h - уровень подтоварной воды в нем; Fпз - площадь поверхности, защищаемой одним протектором (таблица ниже).
Сведения о величинах Fпз
|
Удельное электросопротивление воды, Ом.м |
Площадь зоны действия одного протектора, м2 |
|
|
при h = 0,15м |
при h = 0,25м |
|
|
0,05 |
П |
15 |
|
0,1 |
14 |
20 |
|
0,2 |
17 |
23 |
|
0,3 |
19 |
26 |
|
0,5 |
22 |
30 |
|
1,0 |
26 |
35 |
|
2,0 |
30 |
45 |
Техническое обслуживание протекторной защиты включает:
- контроль эффективности ее работы;
- замену изношенных протекторов.
Контроль работы протекторов, используемых для защиты наружной поверхности днища резервуара, осуществляется проведением следующих измерений:
- распределения потенциала «резервуар - грунт»;
- омического сопротивления цепи протекторных установок;
- силы тока протекторных установок.
Контроль работы протекторов, используемых для защиты от коррозии внутренней поверхности днища и первого пояса резервуара, заключается в периодических измерениях силы тока контрольных протекторов и групп протекторов.
Замену изношенных протекторов производят в соответствии с планом ремонтно-профилактических работ.
Контроль состояния покрытий внутренней поверхности резервуаров осуществляется при проведении их полного обследования. У лакокрасочных покрытий проверяются адгезия и толщина. Обнаруженные дефекты подлежат устранению.