AMPP Paper 16445-2021
Квалификация и применение футеровок для надземных резервуаров
- Стандартный №
- AMPP Paper 16445-2021
- Дата публикации
- 2021
- Разместил
- Association for Materials Protection and Performance (AMPP)
- Последняя версия
- AMPP Paper 16445-2021
- сфера применения
-
Обзор системы технических стандартов для футеровок надземных резервуаров
Как критически важные хранилища в нефтехимической промышленности, надземные резервуары для хранения напрямую влияют на целостность активов и эксплуатационную безопасность. Согласно рекомендуемой практике API 652, футеровка пола и парового пространства резервуара является эффективным методом снижения внутренней коррозии оснований из углеродистой стали. Однако текущие стандарты не охватывают в значительной степени протоколы выбора и испытаний футеровки, что требует создания научной и систематической системы проверки эксплуатационных характеристик.
Техническая основа для выбора футеровки и разработки протокола испытаний
На основе технической основы API RP 652 в этом исследовании был разработан комплексный протокол выбора и испытаний футеровки, охватывающий основные методы оценки, такие как стандартная ячейка Atlas, ячейка Atlas под давлением и автоклавные испытания. Условия испытаний имитируют реальные условия эксплуатации, включая такие ключевые параметры, как диапазон температур 65–120 °C, давление 50–100 фунтов на кв. дюйм и кислую среду, содержащую сероводород.
Тип испытания Стандарт испытания Температурные условия Условия давления Цикл испытания Применимый тип вкладыша Испытание в автоклаве NACE TM 0185 65°C/120°C 50-100 фунтов на кв. дюйм 14 дней Паровое пространство вкладыша/поплавкового резервуара Герметичная ячейка Atlas NACE TM 0174 65°C/120°C 50 фунтов на кв. дюйм 28 дней Покрытие резервуара Стандартная ячейка Atlas NACE TM 0174 65°C/120°C Атмосферное давление 28 дней Покрытие резервуара/паровое пространство плавучего резервуара
Сравнительный анализ эксплуатационных характеристик систем покрытия
В исследовании оценивались 19 систем покрытия, включающих различные химические составы, такие как эпоксидная смола, эпоксиамин и новолачно-эпоксидная смола, включая как тонкопленочные, так и толстопленочные типы. Используя двухуровневый стандарт прохода A/B, систематически оценивались ключевые показатели эффективности, такие как адгезия при параллельной решетке, показатели образования пузырей и барьерные свойства.
Номер подложки Тип химического состава Тип подложки Условия применения Характеристики стандартной ячейки Atlas Характеристики ячейки Atlas под давлением Характеристики автоклавного испытания 1 Эпоксидная смола Тонкопленочная Паровоздушное пространство - Зима Отлично Отлично Отлично 2 Эпоксидная смола Толстопленочная, неармированная Покрытие резервуаров - Лето Отлично Отлично Отлично 5 Эпоксиамин Толстая пленка, неармированная Покрытие резервуаров - Зима Пониженная адгезия к парам и воде Пониженная адгезия к воде Отлично 15 Эпоксифенол Тонкая пленка Покрытие резервуаров - Лето Отлично Низкие барьерные свойства Умеренные барьерные свойства Эксплуатационные характеристики
Механизм влияния температурного градиента на эксплуатационные характеристики футеровки
Исследование показывает, что температурный градиент является ключевым фактором, влияющим на эксплуатационные характеристики футеровки. Покрытия 5 и 18 показали плохие результаты в стандартном испытании в ячейке Atlas при температурном градиенте Δ25 °C, но хорошо показали себя в автоклавном испытании без температурного градиента. Это указывает на то, что температурный градиент значительно влияет на деградацию покрытия по сравнению с эффектами давления и среды сернистого газа.
Случай анализа методом электрохимической импедансной спектроскопии (EIS)
Результаты испытаний EIS показывают, что большинство систем футеровки сохраняют хорошие барьерные свойства (Log Z 8-10) до и после испытания, что указывает на отличную стойкость к проникновению воды. Однако фенолэпоксидное пленочное покрытие 15 продемонстрировало плохие барьерные свойства (Log Z 4-6) в испытании в ячейке Atlas под давлением, но показало значительное улучшение в углеводородной фазе, вероятно, из-за эффектов пост-отверждения в испытательной среде.
Механические испытания и оценка пригодности к полевой эксплуатации
Результаты испытаний на гибкость, ударопрочность и истирание показывают, что толстопленочные системы покрытия превосходят тонкопленочные системы по стойкости к дефектам в виде пропусков. В условиях нанесения раствора покрытия 8, 18 и 19 не прошли испытание на гибкость, в то время как покрытие 12 прошло его лишь частично. Этот вывод имеет важное руководящее значение при выборе покрытий для больших резервуаров для хранения.
Элементы испытаний Стандарты испытаний Условия испытаний Основные результаты Значение для инженерии Испытание на гибкость CSA Z245.20-10 -30°C Толстопленочные покрытия 3, 4, 5, 6, 7, 16 показали отличные результаты Подходит для условий с большими колебаниями температуры Адгезия при погружении в горячую воду CSA Z245.20-10 65°C, 28 дней Только футеровка 2 вышла из строя из-за образования пузырей Большинство футеровок подходят для эксплуатации под водой Испытание на истирание по Таберу ASTM D4060 1 кг, 1000/5000 циклов Все испытанные изделия прошли Система футеровки демонстрирует хорошую стойкость к истиранию
Разработка спецификаций футеровки и оптимизация будущих протоколов испытаний
На основании результатов исследований были сформулированы новые требования к спецификациям футеровки: для снижения затрат на ремонт дефектов предпочтительны толстослойные системы футеровки; для больших резервуаров для хранения в зимний период обязательна грунтовка удерживания; и был создан механизм контроля качества, в рамках которого инспекторы компании наблюдают за всем процессом нанесения. В будущих протоколах испытаний будут включены критерии прохождения испытаний A/B, что обеспечит научную основу для утверждения футеровочного продукта.
Рекомендации по технической реализации
Стратегия выбора футеровки: Выбирайте систему футеровки с учетом конкретных условий эксплуатации, избегая исключительного выбора типа смолы. Эпоксидные покрытия стабильно работают в различных условиях испытаний и поэтому являются предпочтительным вариантом.
Ключевые моменты контроля качества: Строго соблюдайте План проверки и испытаний (ITP) производителя, контролируя критические контрольные точки, такие как условия окружающей среды, подготовка поверхности, температура продукта, твердость по Шору D, толщина сухой пленки и испытание на пропуски.
Методы проверки эксплуатационных характеристик: Стандартное испытание в ячейке Atlas можно использовать в качестве основного инструмента отбора, в то время как испытание в ячейке Atlas под давлением и автоклавное испытание можно использовать выборочно в зависимости от конкретных условий эксплуатации.
Тенденции развития стандартов и влияние на отрасль
Данное исследование заполняет технический пробел в API RP 652 в отношении протоколов испытаний покрытий и оказывает важную техническую поддержку для разработки NACE TEG 524X, «Технологии покрытий и футеровки для нефтегазовой промышленности». По мере увеличения срока службы резервуаров (до 20 лет) методы выбора футеровки, основанные на научных испытаниях, станут ключевым техническим средством обеспечения целостности активов.
AMPP Paper 16445-2021 История
- 2021 AMPP Paper 16445-2021 Квалификация и применение футеровок для надземных резервуаров
