Электрохимическая коррозия в резервуарах для нефтепродуктов: причины, механизмы и способы защиты

Введение

Электрохимическая коррозия – один из главных факторов, снижающих надежность и ресурс стальных резервуаров для хранения нефтепродуктов. Именно этот вид коррозионного процесса является основным причиной самопроизвольного разрушения резервуаров и требует применения специальных мер защиты.

Опыт эксплуатации показывает, что коррозия со временем поражает как внутренние, так и наружные поверхности резервуаров. При этом характер повреждений может значительно различаться: от равномерного утонения стенок до локальных язвенных поражений. Если не обеспечить должную антикоррозионную защиту, металл прогрессирующе разрушается, что рано или поздно приводит к выходу оборудования из строя и создает аварийные ситуации.

Данная статья предназначена для инженерно-технических специалистов эксплуатационных организаций и рассматривает причины возникновения электрохимической коррозии в горизонтальных стальных резервуарах для светлых и тёмных нефтепродуктов (РГС, РГСП), механизмы ее развития, типичные повреждения и последствия, а также современные методы защиты в соответствии с актуальными нормативными требованиями.

Причины возникновения электрохимической коррозии в резервуарах

Причины коррозии резервуаров многообразны и обусловлены сочетанием внешних и внутренних факторов.

Внутренние причины

Внутренние причины связаны с природой хранимых нефтепродуктов и контактом их с металлом резервуара. В особенности опасно присутствие воды и агрессивных примесей в нефтепродуктах.

В процессе хранения в резервуаре неизбежно образуется подтоварная вода – слой воды, оседающий на дне из-за конденсации влажности из воздуха и содержащихся в топливе примесей. Эта вода часто имеет повышенную минерализацию (соленость) и может содержать растворенные кислоты или сернистые соединения. Контакт стали с подтоварной водой запускает интенсивную электрохимическую коррозию днища и нижних поясов резервуара.

Нефтепродукты (особенно темные, с высоким содержанием сернистых соединений) сами по себе могут содержать коррозионно-активные компоненты – сероводород, органические кислоты, кислород, которые в присутствии воды образуют агрессивные среды. В результате внутренняя поверхность резервуара подвергается повышенному коррозионному воздействию.

Кроме того, режимы эксплуатации влияют на коррозию: частые циклы заполнения и опорожнения вызывают “дыхание” резервуара, подсасывание влажного воздуха и конденсацию влаги, что увеличивает коррозию верхних зон и стенок. Также состав самого продукта (например, содержание серы, кислотное число) и температура хранения влияют на скорость коррозии.

Даже при хранении при относительно низких температурах, наличие микровключений воды и грязи может приводить к локальному образованию гальванических пар и очагов коррозии.

Внешние причины

Внешние причины связаны с воздействием окружающей среды и условий установки резервуара. Атмосферные факторы играют большую роль для наружных поверхностей: влажность воздуха, осадки, температура и присутствие агрессивных примесей в атмосфере.

Так, в промышленных районах (загазованная атмосфера, сернистые выбросы) или в прибрежных зонах (соляной туман) стальные поверхности ржавеют значительно быстрее. Даже в засушливом климате внешние стенки не застрахованы от коррозии – периодические осадки, конденсат и пыль с химически активными частицами вызывают появление ржавчины на наружных поверхностях.

Для подземных и полуподземных резервуаров критичны почвенно-грунтовые условия: влажность грунта, его аэрированность, pH и наличие растворимых солей. Агрессивные грунты (например, кислые торфяники или хлоридные почвы) существенно ускоряют электрохимическую коррозию наружной поверхности резервуара, особенно в зоне днища.

Контакт металла днища с влажным грунтом без защиты приводит к образованию гальванических микропар между аэрационными зонами (участки с разным доступом кислорода) – нижние плохо проветриваемые участки становятся анодами и интенсивно ржавеют, тогда как края, где есть доступ воздуха, выступают катодами.

Блуждающие электрические токи

Отдельно следует выделить блуждающие электрические токи как внешнюю причину электрохимической коррозии. Блуждающие токи – это паразитные электрические токи, протекающие через землю и способные замыкаться через металлические сооружения.

Источниками таких токов могут быть системы электрифицированного транспорта (трамваи, железная дорога на постоянном токе), катодные станции соседних трубопроводов, шахтные батареи, дефекты изоляции силовых кабелей и даже ошибки в заземлении электрооборудования на объекте.

Когда постоянный ток проникает в металлический резервуар из внешнего источника и вытекает из него в электролит (грунт или воду), места схода тока становятся анодными областями с ускоренным растворением металла.

Таким образом, блуждающие токи постоянного тока способны вызывать крайне интенсивную локальную коррозию – вплоть до сквозных свищей за относительно короткий срок эксплуатации. Термин «электрокоррозия, вызванная блуждающими токами» обычно употребляется именно для таких случаев.

Следует учесть, что даже переменный ток промышленной частоты, протекающий по трубопроводам и резервуарам вследствие неправильного заземления, способен ускорять коррозию металла. Исследования внутреннего водопровода показали, что через трубы могут протекать переменные токи величиной до нескольких ампер, что сокращает срок до появления первых сквозных повреждений в 2–10 раз по сравнению с расчетным.

Причины попадания токов утечки на резервуар могут крыться в неправильной эксплуатации электроустановок – например, преднамеренное использование труб и резервуаров как заземляющего/нулевого проводника, ошибки при подключении оборудования, повреждения изоляции.

Таким образом, блуждающие токи – коварный фактор: резервуар может испытывать коррозию даже при хорошем покрытии, если через металл проходит посторонний электрический ток.

Микробиологические процессы

Наконец, дополнительным фактором коррозии, актуальным для резервуаров с водно-нефтяной средой, являются микробиологические процессы. В подтоварной воде и отложениях на днище могут развиваться сульфатвосстанавливающие и другие бактерии, продукты жизнедеятельности которых (сероводород, кислоты) создают локальные агрессивные микроочаги.

Биокоррозия обычно проявляется как язвенная (точечная) коррозия под отложениями. Она носит электрохимический характер, так как микроорганизмы создают условия для катодно-анодных реакций.

Механизмы развития электрохимической коррозии

Коррозия металла – это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс, в ходе которого металл переходит в более устойчивое соединение (оксиды, соли) под воздействием окружающей среды. Электрохимическая коррозия протекает с участием электрического тока в замкнутой гальванической ячейке.

Для ее возникновения необходимы: (1) разнородные участки металла, различающиеся потенциалом (анод и катод); (2) наличие проводящей среды – электролита (влага, раствор солей, грунт, вода, влажный воздух); (3) электрическая связь между анодной и катодной областями (через металл резервуара).

При соприкосновении стали с электролитом на отдельных участках поверхности начинаются электрохимические реакции распада металлических атомов. В анодных зонах железо окисляется до ионов Fe²⁺, переходящих в раствор, при этом электроны перетекают к катодным зонам, где восстанавливаются окислители из среды (например, растворенный кислород до OH⁻ или водородные ионы до H₂).

В результате на катодных участках образуются гидроксид-анионы, которые реагируют с ионами железа и дают гидроксид железа, превращающийся затем в рыхлую рыжую ржавчину (оксид гидратированный).

Таким образом, коррозия визуально проявляется налетом ржавчины, которая сначала покрывает поверхность, а затем распространяется вглубь структуры металла. Важно отметить, что сама по себе образующаяся оксидная пленка на железе не является сплошной и инертной – она пориста и слабо сцеплена с основным металлом.

В отличие от алюминия или цинка, у которых при окислении поверхность покрывается плотной пассивной пленкой, защищающей от дальнейшего разрушения, у железа оксидная пленка не препятствует доступу коррозионной среды.

Поэтому окисление продолжается вглубь, пока не будут уничтожены значительные участки металла. Развитие электрохимической коррозии часто носит локальный характер из-за гетерогенности условий.

Даже сплошной стальной лист химически неоднороден, что создает множество микрогальванических пар. На дне резервуара могут скапливаться отложения, под которыми возникает концентрационная гальваническая пара.

Аналогично, в зоне зеркала раздела “нефть-вода” внутри резервуара возникает разность концентрации кислорода: под уровнем воды кислорода меньше, чем над поверхностью. Это формирует специфический поясок коррозии по линии уровня жидкости.

Если резервуар изготовлен с соединением разнородных металлов, возможна гальваническая коррозия: более электроотрицательный металл будет служить анодом и разрушаться.

Особый механизм – коррозия под воздействием блуждающих токов. При протекании постороннего постоянного тока через корпус резервуара, места выхода тока в электролит ведут себя как аноды. В них ускоряется анодный процесс растворения железа.

В результате скорость коррозии в точке схода тока может возрасти в десятки раз по сравнению с обычной. Такая коррозия носит крайне локальный характер – металл «выгрызается» на небольших участках, пробивая сквозные отверстия.

Переменные токи промышленной частоты также способствуют коррозии. Считается, что переменный ток снижает защитную способность оксидных пленок и вызывает периодическую деполяризацию электродов, что ускоряет точечное разрушение.

Немаловажную роль играет температура: повышение температуры ускоряет кинетику реакций и диффузию реагентов, поэтому коррозия идет быстрее.

Однако при очень высоких температурах (выше 100°C) из металла испаряется влага и электрохимическая коррозия может переходить в химическую газовую коррозию, что не характерно для обычных условий хранения нефтепродуктов.

Таким образом, механизм электрохимической коррозии резервуаров можно описать следующим образом: присутствие электролита приводит к образованию анодов и катодов, на анодах железо окисляется, на катодах потребляется окислитель. Электрический ток через металл замыкает эти реакции в цепь.

Процесс продолжается, пока существуют различия потенциалов и доступна коррозионная среда. Коррозия может распространяться равномерно или локально. В конечном счете разрушение проявляется в уменьшении толщины стенок, появлении раковин, язв и трещин. Если процесс не остановить, металл теряет несущую способность, возникают сквозные отверстия и протечки.

Основные типы повреждений, вызываемых коррозией

Коррозия вызывает различные типы дефектов и повреждений металлических элементов резервуаров. Основные из них включают:

• Равномерная (сплошная) коррозия. При этом типе процесса металл истончается относительно однородно по большой площади. Внешне равномерная коррозия проявляется общей ржавчиной, матированием поверхности, потерей металлом толщины равномерным слоем. Хотя такой вид коррозии медленно снижает прочность конструкции, он менее опасен в краткосрочном плане, так как не приводит внезапно к утечкам.

  Скорость равномерного коррозийного износа стали в резервуарах может составлять от долей миллиметра до единиц мм в год. Например, для внутренних поверхностей резервуаров с нефтепродуктами типичная скорость общей коррозии составляет ~0,04–1,1 мм/год.

  Постепенное истончение стенок снижает прочностной запас резервуара. В особенности критично утонение днища – уменьшение его толщины может привести к потере несущей способности и разрыву днища под давлением столба жидкости.
• Местная коррозия (точечная, язвенная). Эта форма проявляется образованием отдельных углублений – раковин, язв или питтингов – на ограниченных участках поверхности. Язвенная коррозия (питтинг) часто вызвана локальными гальваническими эффектами (например, под загрязнениями, в микрощелях, при блуждающих токах) и характеризуется крайне неравномерным проникновением вглубь.

  Практика показывает, что скорость язвенной коррозии в 3–6 раз превышает скорость равномерной и достигает 3–8 мм/год – то есть буквально за 1–2 года могут образоваться сквозные дефекты, если процесс не контролировать.

  Наиболее опасный исход – сквозное повреждение (свищ) в стенке или днище резервуара, приводящее к утечке продукта. Причем коррозионные свищи зачастую имеют малый диаметр (от нескольких миллиметров до сантиметра) и могут долго оставаться незамеченными, медленно сочась и вызывая пропитывание грунта нефтепродуктами. Язвенная коррозия часто обнаруживается при техническом диагностировании: видны кратеры, иногда заполненные рыхлой окалиной.
• Подпленочная коррозия. Разновидность местной коррозии, возникающей под слоями отделки или загрязнений. Если наружная окраска резервуара местами потеряла адгезию, под отслаивающейся пленкой ЛКП скапливается влага и образуется “щелевая” гальваническая пара. Металл под таким участком покрытия корродирует ускоренно (анод), тогда как окружающая поверхность под краской остается пассивной (катод).

  Подобный механизм относится и к коррозии под изоляцией или под бандажами: скрытая коррозия, не видимая глазу, но способная существенно повредить металл.

• Межкристаллитная коррозия. Этот тип характерен для определенных сплавов и условий (например, нержавеющие стали после неправильной термообработки). Для обычных углеродистых сталей резервуаров межкристаллитная коррозия не является типичной проблемой, однако в зонах термического влияния сварных швов при наличии некоторых примесей может наблюдаться снижение коррозионной стойкости по границам зерен.
• Коррозионно-механические повреждения. Сюда относятся трещины и деформации, обусловленные сочетанным воздействием коррозии и напряжений. Пример – коррозионное растрескивание под напряжением (stress corrosion cracking), которое может возникнуть при наличии растягивающих напряжений и коррозионной среды. В резервуарах для нефтепродуктов случаи редки, но возможны, например, в зоне приварки штуцеров или креплений при воздействии сернистых сред.

Подводя итог: основные виды повреждений от электрохимической коррозии – это общая потеря толщины металла и локальные сквозные дефекты. Первая проявляется как общее “старение” резервуара – постепенное истончение, снижение запаса прочности. Вторая – как внезапные пробоины и течи. Причем локальные язвы гораздо опаснее, так как способны вызвать аварийную разгерметизацию быстро и непредсказуемо.

После многолетней эксплуатации на одном резервуаре обычно присутствуют оба типа дефектов: и равномерный износ, и отдельные глубокие питтинги. Анализ коррозионных отпечатков показывает неравномерность разрушения материала: медленное общее ржавление сочетается с участками интенсивного точечного разъедания. Именно поэтому при диагностике уделяется особое внимание поиску “слабых мест” – зон локального утончения, свищей, коррозии в опасных областях.

Последствия коррозии для оборудования и безопасности

Последствия развития электрохимической коррозии в резервуаре крайне серьезны с точки зрения эксплуатации, экономической эффективности и промышленной безопасности. Вот ключевые негативные эффекты:

• Утечка нефтепродукта. Сквозное коррозионное повреждение стенки или днища приводит к разгерметизации резервуара и вытеканию хранимого продукта. Даже небольшие свищи на днище вызывают проникновение топлива в грунт, загрязняя землю и грунтовые воды, что чревато экологическими проблемами.

  Утечка горючих жидкостей (бензина, дизтоплива) создает пожаро- и взрывоопасную обстановку – пролитое топливо может воспламениться, пары образуют взрывоопасные концентрации. На промышленных объектах разгерметизация резервуара квалифицируется как авария, требующая немедленного реагирования служб.

  Например, причиной крупной аварии в Норильске в 2020 г. стало именно разрушение резервуара вследствие коррозии и утечка дизельного топлива в окружающую среду. Таким образом, коррозия напрямую угрожает промышленной и экологической безопасности.
• Пожар и взрыв. Если коррозия привела к утечке легковоспламеняющегося нефтепродукта, достаточно малейшей искры, чтобы произошел пожар. Особенно опасны утечки бензина – его пары тяжелее воздуха, растекаются и могут вспыхнуть от далекого источника.

  Пожары резервуаров – крайне тяжелые инциденты, трудно поддающиеся тушению. Коррозионный износ стоит на первом месте среди причин разрушений и взрывов резервуаров.

• Нарушение прочности и обрушение конструкции. Даже без утечки, существенное уменьшение толщины стенок от коррозии ослабляет резервуар механически. Давление жидкости внутри большого резервуара (особенно вертикального) требует определенного запаса прочности стенок; коррозия снижает этот запас. Возможны случаи, когда при заполнении продуктом сильно корродированный резервуар получает сквозные трещины или разрывы металла.

  Для горизонтальных цилиндрических резервуаров на опорах опасна коррозия опорных седел и днища в местах опирания – ослабление там может привести к пролому днища под собственной массой.

• Снижение надежности и ресурса. Коррозия сокращает межремонтный период эксплуатации оборудования. Если расчетный срок службы резервуара, заложенный при проектировании, скажем, 20 лет, то активная коррозия может потребовать внепланового ремонта уже через 5–10 лет. Эксплуатирующей организации приходится чаще выводить резервуар из работы для ремонта или досрочно списывать его.

  Коррозия дизельных резервуаров приводит к необходимости ремонта или замены значительно раньше ожидаемого срока, что влечет большие финансовые затраты.

• Экономические потери. Аварийные утечки – это прямой убыток за счет потерянного продукта. Дополнительно, загрязнение территории влечет расходы на очистку, утилизацию грунта и штрафные санкции за экологический ущерб. Ремонт или замена корродированных резервуаров требует значительных капиталовложений.

  Игнорирование коррозии обходится гораздо дороже, чем превентивные меры защиты.

• Угроза жизни и здоровью персонала. Коррозия может привести к травмам и смертельным случаям – например, при взрыве или пожаре, вызванном утечкой. Даже без возгорания, контакт персонала с пролившимся продуктом (токсичным, горячим) опасен.

  Сценарий с блуждающими токами может привести к удару электрическим током обслуживающего персонала при прикосновении к резервуару или трубопроводу. Поэтому коррозия – это не только техническая проблема, но и прямая угроза безопасности работников.

Подводя итог: электрохимическая коррозия без своевременной защиты неминуемо приводит к утрате герметичности и прочности резервуаров, создает риск аварий (разливов, пожаров, взрывов) и несет огромные убытки. Именно поэтому нормативные документы строго регламентируют меры противокоррозионной защиты, а эксплуатирующие организации обязаны уделять повышенное внимание профилактике коррозии.

Нормативные требования и документы

Антикоррозионная защита резервуаров для нефтепродуктов регламентируется рядом стандартов и правил в России. Рассмотрим ключевые нормативные документы и их требования.

ГОСТ 34347–2017 – «Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия». Данный стандарт распространяется на проектирование и изготовление стальных емкостей и резервуаров и устанавливает требования к их конструкции, обеспечивающие безопасность и долговечность. В контексте коррозии он требует учитывать коррозионный износ на стадии проектирования. В технической документации должна указываться прибавка к толщине на коррозию – дополнительный слой металла, компенсирующий ожидаемое утоньшение за расчетный срок службы. Обычно для нефтяных резервуаров закладывается 2–3 мм припуска, однако этого может быть недостаточно при питтинговой коррозии, поэтому необходимо предусматривать системы защиты. Также ГОСТ предписывает наличие люков для инспекции и очистки, возможность полного слива продукта и указывает в паспорте меры защиты и материалы.

ГОСТ 9.032–74 – «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Группы, технические требования и обозначения». Один из ключевых стандартов Единой системы защиты от коррозии и старения. Он классифицирует покрытия по условиям эксплуатации (5 групп) и предъявляет требования к их прочности, адгезии, толщине и долговечности. Для резервуаров внутренние поверхности должны защищаться покрытиями, стойкими к нефти и воде (эпоксидные, эпоксибитумные), а внешние – атмосферостойкими (полиуретановые, винил-эпоксидные и др.). Стандарт также устанавливает правила обозначений и порядок испытаний. На его основе формируется проект окраски резервуара.

СП 72.13330.2016 – «Свод правил. Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии». Актуализированная редакция СНиП 3.04.03–85. Регламентирует порядок выполнения работ по антикоррозионной защите при строительстве и ремонте. Он обязывает проводить очистку поверхности по ГОСТ 9.402-2004, соблюдать климатические условия при нанесении покрытий, контролировать толщину каждого слоя. Для резервуаров требование формулируется так: они должны быть защищены покрытиями, соответствующими категории условий эксплуатации. Без выполнения СП 72 резервуар не будет принят в эксплуатацию. В связке действует СП 28.13330.2017 (актуализация СНиП 2.03.11–85), закрепляющий нормы защиты от коррозии уже на стадии проектирования.

РД-05.00-45.21.30-КТН-005-1-05 «Правила антикоррозионной защиты резервуаров». Отраслевой руководящий документ Ростехнадзора. В нем определены правила проектирования, эксплуатации и ремонта резервуаров. Например, при содержании солей ≥0,3% в подтоварной воде необходимо применять катодную или протекторную защиту днища. Если резервуар соприкасается с грунтом или подвержен блуждающим токам, он должен защищаться катодными станциями или групповыми протекторами. Документ напрямую ссылается на ПУЭ и другие правила по защите от токов утечки.

Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов (ПБ ОПО). Они требуют проводить техническое диагностирование резервуаров с определенной периодичностью и при выявлении дефектов коррозии – принимать меры (ремонт, снижение давления, вывод из эксплуатации). Приказы Ростехнадзора регламентируют контроль состояния металла и толщины стенок резервуаров.

ПУЭ – Правила устройства электроустановок. Хотя основной их предмет – электрическая безопасность, они имеют прямое отношение к коррозии. ПУЭ обязывает заземлять металлические резервуары и подключать их к системе уравнивания потенциалов. Это исключает протекание через металл токов утечки и снижает риск электрохимической коррозии. Также ПУЭ предписывает защиту от статического электричества во время наливных операций.

Обобщенно: нормативная база требует защищать резервуары покрытиями (ГОСТ 9.032, СП 72), выполнять электрохимическую защиту при определенных условиях (Правила антикоррозионной защиты, ГОСТ 9.602), а также регулярно контролировать состояние металла и заземления (ПУЭ, ПБ ОПО). Соблюдение этих норм продлевает срок службы резервуаров и является обязательным требованием закона.

Современные методы защиты от электрохимической коррозии

В современной практике применяется комплекс мер для защиты резервуаров от электрохимической коррозии. Методы можно разделить на пассивные (создают барьер между металлом и средой или повышают устойчивость самого металла) и активные (воздействуют электрическим способом на коррозионный процесс). Как правило, оптимальный результат достигается сочетанием нескольких методов – например, нанесение покрытий и применение катодной защиты. Ниже рассмотрены основные способы защиты, используемые в настоящее время.

Лакокрасочные покрытия (пассивная защита)

Нанесение защитных покрытий на металл – базовый метод борьбы с коррозией. Защитные покрытия изолируют поверхность стали от контакта с агрессивной средой, предотвращая образование гальванической пары металл-электролит. В практике резервуаров применяются как наружные покрытия (предохраняющие от атмосферной коррозии), так и внутренние (стойкие к нефти и подтоварной воде).

В качестве материалов используются современные лакокрасочные материалы: эпоксидные, эпоксидно-полиуретановые, винил-эпоксидные, битумно-полимерные эмали и др. Толщина защитного слоя: 200–400 мкм для внешних и 100–300 мкм для внутренних поверхностей. Подготовка поверхности ведется согласно ГОСТ 9.402.

«Горячее цинкование увеличивает стойкость стали к ржавлению в 5–7 раз, обеспечивая защиту до 60 лет».

Катодная защита (активная электрохимическая защита)

Этот метод заключается в том, что резервуар делают катодом в специально созданной электрической цепи. Проще говоря, к защищаемому резервуару подключают отрицательный полюс постоянного источника тока, а положительный – к вспомогательному аноду, размещенному в окружающем грунте или воде.

Катодные станции чаще применяются для подземных и грунт-контактирующих резервуаров: например, для подземных РГСП на АЗС или для днищ больших РВС в нефтебазах. Нормативы устанавливают, что все подземные стальные резервуары в средне- и сильно агрессивных грунтах должны оборудоваться электрохимической защитой – катодной или протекторной.

«Защитный потенциал для стали составляет около –0,85 В относительно медносульфатного электрода».

Протекторная (жертвенная) защита

Частный случай катодной защиты, при котором не требуется внешний источник питания. Протекторы из магния, цинка или алюминия принимают на себя коррозию, сохраняя сталь резервуара.

Преимущества метода – автономность, простота установки и саморегулирование процессов. Недостатки – ограниченный срок службы (5–10 лет) и зависимость от сопротивления среды.

Металлизация и металлические покрытия

Суть метода – нанесение на сталь слоя другого металла: горячее цинкование или газотермическое напыление цинка/алюминия. Покрытие выполняет барьерную и протекторную функции.

«Металлическое покрытие не только защищает сталь, но и улучшает заземление, снижая риск накопления статики».

Толщина слоя при металлизации – 80–150 мкм. Применяется для наружных поверхностей резервуаров, эксплуатируемых в агрессивных условиях.

Анодная поляризация (анодная защита)

Противоположный катодному метод: к защищаемому резервуару прикладывают положительный потенциал, переводя металл в пассивное состояние. Эффективен для нержавеющих сталей и кислых сред, но практически не используется для нефтепродуктовых резервуаров.

Итог: оптимальная защита достигается комбинированием методов – покрытий с электрохимической защитой.

Ингибиторы коррозии

Среду специальных веществ, замедляющих электрохимические реакции на металле. В контексте резервуаров это может быть добавление ингибиторов в подтоварную воду или непосредственно в нефтепродукт (если он способен растворять ингибитор).

Например, существуют ингибиторы для дизельного топлива, образующие на стальных стенках тонкую защитную пленку и предотвращающие ржавление во влажной среде. Некоторые присадки к моторным топливам содержат противокоррозионные компоненты, которые защищают топливные баки и резервуары при хранении.

Также применяются биоциды – вещества, убивающие коррозионно-активные бактерии, тем самым устраняющие фактор биокоррозии. Однако метод ингибиторов в резервуарных парках используется ограниченно: трудно обеспечить их равномерное распределение, требуется регулярное обновление добавок, да и не всякий ингибитор совместим с топливом (чтобы не ухудшать его свойства).

«Ингибиторы применяются в основном во внутренних системах либо как временная мера при консервации резервуаров».

Тем не менее, как дополнительный уровень защиты, ингибиторы могут снизить коррозионную активность воды, если их правильно подобрать.

Конструкционные меры

Помимо перечисленных методик непосредственной защиты, важно на стадии проектирования и монтажа заложить конструктивные решения, снижающие риск коррозии. К ним относятся: выбор устойчивых материалов (например, применение низколегированных сталей с повышенной коррозионной стойкостью), термообработка металла для выравнивания структуры, применение защитных прокладок и герметиков в местах стыков.

Иногда резервуары изготавливаются двуслойными – с внутренней облицовкой из коррозионно-стойкой стали (нержавеющей) или полимерным вкладышем. Такое решение дорогостоящее, но может быть оправдано для очень агрессивных сред.

Также сейчас существуют композитные резервуары (стеклопластиковые), полностью не подверженные электрохимической коррозии. Они применяются на АЗС для хранения топлива – хотя их использование имеет ограничения по механической прочности и пожаробезопасности, но как альтернатива стальным подземным резервуарам – это кардинальное решение проблемы коррозии.

Комбинированная защита

В большинстве случаев оптимальная стратегия – комбинированная защита: пассивная + активная. Например, резервуар покрывают внутри и снаружи соответствующими ЛКМ, а днище дополнительно защищают катодной станцией. Наружную поверхность надземного резервуара защищают покраской, а опорные элементы – оцинковкой.

«Сочетание покрытия и катодной защиты увеличивает эффективность до 98–99% – скорость коррозии снижается до ничтожных величин (менее 0,01 мм/год)».

Такой подход обеспечивает многослойную оборону: даже если где-то покрытие даст сбой, электрохимическая защита перехватит роль и не позволит начаться коррозии.

Ниже приведена сводная таблица основных методов защиты, их принципов, применимости и ссылок на нормативные требования.

Таблица: методы защиты от коррозии резервуаров

Примечание: Помимо перечисленных, применяются ингибиторы коррозии и выбор стойких материалов, однако эти меры менее распространены и стандартами регламентируются опосредованно – через требования к среде и материалам.

Заключение

Электрохимическая коррозия резервуаров – сложное многофакторное явление, представляющее серьезную опасность для надежности оборудования и промышленной безопасности. Причины ее кроются как в неизбежных природных факторах (влага, агрессивные примеси), так и в техногенных (блуждающие токи, конструктивные особенности). Однако современный уровень технологий и нормативного регулирования позволяет держать коррозию под контролем. Рассмотренные механизмы показывают, что коррозия – процесс электрохимический, а значит, управляемый и замедляемый при правильном подходе.

Для продления срока службы резервуаров и предотвращения аварий необходимо придерживаться комплексной стратегии защиты:

• На этапе проектирования закладывать достаточные запасы на коррозию и обеспечивать возможность технического контроля (люки, датчики).
• Выполнять высококачественную антикоррозионную обработку – применять покрытия, соответствующие стандартам, и соблюдать технологию их нанесения.
• Использовать электрохимические методы защиты (катодную или протекторную), особенно для днищ и подземных емкостей, как того требуют правила.
• Обеспечивать надлежащую эксплуатацию: регулярно очищать резервуары от подтоварной воды и отложений, проводить ежегодные осмотры состояния поверхности, своевременно подкрашивать поврежденные участки, следить за исправностью системы катодной защиты (измерять потенциалы, менять истощившиеся аноды).
• Предотвращать появление блуждающих токов – обеспечить корректное заземление всего оборудования согласно ПУЭ и устранять причины утечки токов.

Нормативные документы (ГОСТ, СП, РД), упомянутые в статье, задают необходимые минимальные требования. Опыт лучших практик показывает, что часто имеет смысл превысить эти требования – наносить более стойкие многослойные покрытия, применять одновременно протекторы и катодные станции, проводить диагностику чаще регламента. Затраты на превентивную защиту неизмеримо меньше, чем потери от возможной аварии.

Таким образом, сочетание грамотного проектирования, качественной защиты (покрытия + электрохимические методы) и строгого соблюдения нормативов позволяет практически полностью нейтрализовать угрозу электрохимической коррозии. Резервуар, получивший комплексную защиту и находящийся под надзором, прослужит весь расчетный срок безопасно, сохранив герметичность и прочность. Специалистам эксплуатационных организаций следует рассматривать антикоррозионную защиту не как разовую процедуру, а как систему мероприятий на весь жизненный цикл резервуара. Только тогда оборудование будет надежно защищено от разрушительного воздействия коррозии, а объекты хранения нефтепродуктов – работать безаварийно, отвечая требованиям промышленной и экологической безопасности.