Введение 7
1 Добыча нефти в Арктике. Экологическая катастрофа при ее
розливе
1.1 Запасы нефти в Арктике 9
1.2 Запасы нефти в Сибири 9
1.3 Розлив нефти как причина возникновения экологической
катастрофы
2 Оборудование нефтехимического кластера и аварийность на
трубопроводе
2.1 Общая характеристика трубопроводов 13
2.2 Жаровые трубы в нефтедобывающей промышленности 14
2.3 Аварийность на трубопроводном транспорте 16
3 Основные методы и технологии повышения коррозионной и
жаростойкости нефтепродуктопровода и другого оборудования нефтехимической отрасли
3.1 Использование пластиковых и металлопластиковых труб 20
3.2 Электродуговая металлизация 20
3.3 Остекление 22
3.4 Цементно - песчаное покрытие 22
3.5 Полимерные покрытия 22
3.6 Гальванический метод 23
3.7. Плакирование 24
3.8 Плазменное напыление 25
3.9. Газодинамическое напыление 26
3.10 Газопламенное напыление (ГНП) 27
3.11 Высокоскоростное напыление 28
3.12 Общие методы повышения жаростойкости 29
4 Выбор методов нанесения и материалов защитных покрытий 31
4.1 Выбор методов повышения жаростойкости и коррозионной
стойкости
4.2 Выбор материала покрытия 32
4.3 Оптимизация химического состава и свойств газопламенных покрытий
4.4 Технология газопламенного нанесения покрытий 34
5 Исследование зависимости влияния различных сред на образцы
5.1 Испытание на жаростойкость при 150°С 38
5.2 Испытание на жаростойкость при 700°С 42
5.3 Испытание на коррозионную стойкость в морской воде 45
6 Экономическое обоснование предлагаемой технологии 48
6.1 Краткая характеристика сравниваемых вариантов 48
6.2 Исходные данные для проведения расчета экономической
эффективности
6.3 Расчет затрат на напыление покрытия 50
7 Расчет материального баланса горения природного газа 53
7.1 Исходные данные и расчет 53
Заключение 56
Список используемых источников 58
В виду постоянного развития нефтехимической промышленно, растет потребность в материалах, которые обладают высокими эксплуатационными свойствами, такими как коррозионная стойкость и жаростойкость. Эту задачу полностью могут решить высоколегированные стали, но они имеют высокую стоимость, поэтому их применение не целесообразно [5, 8]. В связи с этим, в производстве на данный момент применяются малолегированные или углеродистые стали. Но данные виды сталей имеют низкий срок эксплуатации и низкие эксплуатационные свойства, это влечет за собой большие экономические потери.
На данный момент лучшей заменой высоколегированных сталей являются тонкие защитные покрытия и различные методы и технологии их нанесения. Себестоимость таких покрытий на много ниже, чем цельное изделие из легированной стали. Поверхностная модификация покрытиями позволяет увеличить срок службы углеродистых сталей и их применение экономически целесообразно.
Процессы коррозии являются основной причиной аварий на предприятиях, поэтому повышение жаропрочности и коррозионной стойкости оборудования является основополагающей задачей. Исходя из вышесказанного, повышение экологической безопасности, при применении данного оборудования, становится все более актуальной.
Цель работы - повышение срока службы жаровой трубы и трубопровода для экологической безопасности при подготовке и транспортировке нефти в условиях Крайнего Севера.
Актуальность темы обусловлена следующим:
1. Необходимостью понижения экологических рисков при применении оборудования при подготовке и транспортировке нефти в условиях Крайнего Севера;
2. Изделия из легированных сталей имеют высокую стоимость;
3. Низкий срок службы оборудования при подготовке и транспортировке нефти на Крайнем Севере.
Проблема исследования: необходимость предупреждения экологических рисков на предприятия нефтедобычи.
Поставленная в работе цель достигается решением таких задач как:
1. Провести анализ причин возникновения аварий на предприятиях нефтедобычи и оценить вклад коррозионных процессов на их возникновение;
2. Провести оценку экологической опасности аварий при подготовке и транспортировке нефти;
3. Проанализировать способы повышения жаростойкости оборудования;
4. Разработать меры по обеспечению экологической безопасности при использовании жаровой трубы;
5. Провести расчет и оценить экономическую. эффективность внедрения выбранной технологии нанесения покрытий.
Практическая значимость данной работы: предложенная технология и покрытия способны снизить антропогенное воздействие на окружающую среду.
В рамках работы решены следующие задачи:
1. Показаны причины возникновения аварий на предприятиях нефтедобычи и оценен вклад коррозионных процессов на их возникновение;
2. Показана экологическая опасность аварий при подготовке и транспортировке нефти
3. Указана невысокая эффективность оборудования (срок безаварийной службы 10лет);
4. Проанализированы существующие методы повышения эксплуатационных свойств оборудования нефтехимической и нефтедобывающей отраслей;
5. Предложена комплексная технология нанесения коррозионностойких и жаростойких покрытий на поверхность жаровой трубы и нефтепроводов (срок безаварийной службы 50 - 100 лет с повышением экологической безопасности).
6. Разработаны меры по обеспечению экологической безопасности на производственном участке (скорость коррозии с предлагаемыми покрытиями до 17 раз ниже, чем без покрытия)
7. Выполнено экономическое и экологическое обоснование целесообразности предлагаемой в проекте технологии нанесения защитных покрытий. За период службы оборудования с предлагаемыми покрытиями, стоимость труб без покрытия ниже, но это не включает затраты на замену и транспортировку труб. А так же оборудование с данными покрытиями в 17 раз снижают вероятность возникновения аварий.
8. Материальный баланс показал, что природный газ, при сжигании в выпаривателе, полностью превращается в продукты реакции.
Предложенная технология реализуется в помощью имеющихся в технике средств, практически значима и имеет экономическую эффективность.
1. Алиннорм Д. Коррозионное ингибирование алюминия в кислой среде [Текст] / Д. Алиннор // Американский журнал химической науки. - Нигерия, 2012. 122-135 с.
2. Анализ аварий и несчастных случаев на трубопроводном транспорте [Текст]: учеб. пособие для вузов/ под ред. Б. Е. Прусенко, В.Ф. Мартынюк. - М.: ООО «Анализ опасностей», 2003. - 351 с.
3. Балдаев Л.Х. Газотермическое напыление [Текст]: учебное пособие/ Л. Х. Балдаев, В. Н. Борисов, В.А. Вахалин; под общ ред. Л.Х. Балдаева. - М.: Маркет ДС, 2007. - 344 с.
4. Васильев Г.Г. и др. Трубопроводный транспорт нефти [Текст]: учебник для вузов/ Г.Г. Васильев, Г.Е. Коробков, Л.Л. Коршак и др. // под ред. С.М. Вайнштока: в 2-х т. М.: «Недра-Бизнес центр», 2002. - Т. 1. - 407 с.
5. ГОСТ Р 51901.11-2005. Исследование безопасности и работоспособности. Прикладное руководство. - М.: Стандартинформ, 2006. - 27 с.
6. Гончаров В.С. Методы получения защитных покрытий [Текст] / В.С. Гончаров // Машиностроитель. - 2001. - №5 - С. 30 - 33
7. Гончаров В.С. Физические основы взаимодействия в защитных покрытиях [Текст] / В.С. Гончаров // Повышение эффективности сварочного производства: сб. тр. междунар. конфер. - Липецк: ЛГТУ, 1996, С. 126 - 132.
8. Гончаров В.С. Технология коррозионной защиты трубопроводов [Текст] / В.С. Гончаров, Е.В. Васильев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Том 14, № 1(3) - 852 - 857 с.
9. Гончаров В.С. Коррозионная защита тепло-водопроводных труб [Текст] / В.С. Гончаров, М.В. Гончаров // Наука - промышленности и сервису: сб. тр. междунар. научно-практической конференции. - Тольятти: ПВГУС, 2007, С. 47 - 51.
10. ГОСТ 10052-75 «Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Типы».
11. ГОСТ 6032-2003 «Стали и сплавы коррозионно-стойкие. Методы испытаний на стойкость к межкристаллитной коррозии».
12. ГОСТ 12.2.007.0-75. ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности
13. ГОСТ 12.2.008-75 (2001) ССБТ. Оборудование и аппаратура для газопламенной обработки металлов и термического напыления покрытий. Требования безопасности
14. Гражданкин А.И. Использование вероятностных оценок при анализе безопасности опасных производственных объектов [Текст] / А.И. Гражданкин, М.В. Лисанов, А.С. Печеркин // Безопасность труда в промышленности. - 2001. - № 5. - С. 33 - 36.
15. Екемини И. Оценка эффективности ингибиторов коррозии с использованием моделей изотермы адсорбции: обзор [Текст] / И. Екемини, А. Онюивучи, Д. Абосиди // Международный мурнал химической науци. - Нигерия, 2007. 1-34 с.
16. Коннова Г.В. Оборудование транспорта и хранения нефти и газа [Текст]: учеб. пособие для вузов / Г.В. Коннова. - Ростов: Феникс, 2006 - 128 с.
17. Кузнецов М.В. Коррозия и защита от нее нефтегазового и нефтегазопромыслового оборудования [Текст]: учеб. пособие / М.В. Кузнецов. -Уфа: Издательство УГНТУ, 2004 - 107 с.
18. Кулик А.Я. Газотермическое напыление композиционных порошков [Текст] / А.Я. Кулик. - Л.: Машиностроение, 1985 - 199 с.
19. Анализ российских и зарубежных данных по аварийности на объектах трубопроводного транспорта [Текст] / М.В. Лисанов [и др.] // Безопасность труда в промышленности. - 2010. - № 7. - С. 16 - 22.
20. Лисин Ю.В. Обеспечение надежности трубопроводов [Текст] / Ю.В. Лисин // Трубопроводный транспорт нефти. - 2007. - №5. - С. 15 - 18.
21. Лахтин Ю.М. Материаловедение [Текст]: Учебник для высших технических учебных заведений. - 3-еизд., перераб. и доп. / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. - М.: Машиностроение, 1990 - 528 с.
22. Машины и аппараты химических и нефтехимических производств. Т. IV - 12 [Текст] / М.Б. Генералов [и др.]; под общ. ред. М.Б. Генералова. - М.: Машиностроение, 2003. - 592 с.
23. Мирза М.М. Коррозия защита стальных трубных линий, используемых в нефтегазовой промышленности [Текст] / М.М. Мирза, Е. Расу, А. Десильва // Британский жернал прикладных наук и технологий. - Глазго, 2015. 1-18 с.
24. Новые материалы [Текст] / В.Н. Анциферов, Ф.Ф. Бездудный, Л.Н. Белянчиков и др.; под науч. ред. Ю.С. Карабасова. - М.: МИСИС, 2002. - 736 с.
25. Окулов В.В. Цинкование. Техника и технология [Текст] / В.В. Окулов. - М.: Глобус, 2008 - 252 с.
26. Павлов А.Н. Экология: рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности [Текст]: учеб. пособие /А.Н. Павлов. - М.: Высш. шк., 2005 - 343 с.
27. Прядко А.С. Влияние подготовки поверхности на качество антикоррозионных покрытий при активированной дуговой металлизации [Текст] / А.С. Прядко, Ю.С. Коробов, А.Е. Черепко // Наплавка и напыление как эффективные способы повышения срока службы деталей машин и оборудования. Тез. докл. Российской НТК. - Екатеринбург, 2002. - С. 96-99.
28. РД 03-418-01 Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов. М:2002
29. Рекомендации по учету влияния технико-технологических, природно-климатических и других факторов при прогнозировании аварийности на МГ ОАО «Газпром». - М.:ОАО «Газпром», 2007. - 118 с.
30. Сумской С.И. О расчете объемов разливов опасных жидкостей при авариях на объектах трубопроводного транспорта [Текст] / С.И. Сумской, А.В. Пчельников, М.В. Лисанов // Безопасность труда в промышленности. - 2006. - № 2. - С. 48 - 52.
31. Сафонов B.C. Оценка показателей безопасности и риска перспективных газопроводов высокого давления [Текст] / B.C. Сафонов, С.А. Ковалев, С.В. Овчаров. - Лондон, 2006.
32. СТО Газпром 2-2.3-351—2009. Методические указания по проведению анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных предприятий ОАО «Г азпром»
33. Семенова И.В. Коррозия и защита от коррозии [Текст] / И.В. Семенова, Г.М. Флорианович, А.В. Хорошилов. - М: ФИЗМАТЛИТ, 2002 - 336 с.
34. Сурис М. А. Защита трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии [Текст]: учебное пособие / М. А. Сурис, В. М. Липовских. - М. : Энергоатомиздат, 2003. - 213 с.
35. Станислав Г.Н. Защита трубопроводов от коррозии с использованием современных изоляционных покрытий заводского и трассового нанесения [Текст] / Г.Н. Станислав // Территория Нефтегаз. - 2004/№6
36. Стойе Д. Краски, покрытия и растворители [Текст] / Д. Стойе, В. Фрейтаг / (ред.); пер. с англ.под ред. Э.Ф. Ицко. - СПб.: Профессия, 2007. - 528 с.
37. Чакраварти М.Р. Коррозионное ингибирование [Текст] / М.П. Чакраварти, К.Н. Мохана, К.Б. Прадип Кумар и А.М. Бадья // Американский журнал химической науки. Майсур, 2015. 1-16 с.
38. Шубин, В.С., Надежность оборудования химических и нефтеперерабатывающих производств [Текст] / В.С. Шубин, Ю.А. Рюмин. - М.: Химия, Колосс, 2006 - 359 с.
39. Щелкачев В.Н. Отечественная и мировая нефтедобыча - история развития, современное состояние и прогнозы [Текст] / В.Н. Щелкачев. - Москва - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2002 - 132 с.