Ефремов А.П. Химическое сопротивление материалов - файл n1.doc

Ефремов А.П. Химическое сопротивление материалов
скачать (2354.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2355kb.20.11.2012 14:22скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   33


А. П. Ефремов
ХИМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ


Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для подготовки дипломированных специалистов по специальности 130603 “Оборудование нефтегазопереработки” направления 130600 “Оборудование и агрегаты нефтегазового производства”.
ГУП Издательство «Нефть и газ»

РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

Москва 2004

127 (035)

УДК 620.193.17.
Ефремов А.П. Химическое сопротивление материалов.

Учебное пособие.- М.:ГУП Издательство «Нефть и газ»

РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004. – с.

Учебное пособие для студентов нефтегазовых вузов и факультетов, обучающихся по специальности 171700 – Оборудование нефтегазопереработки. Может быть полезно для аспирантов, научных и инженерно-технических работников нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических предприятий, проектных и исследовательских организаций, занимающихся защитой металлов от коррозии.

Даны современные представления о термодинамике и кинетике химической коррозии, механизмах и различных видах электрохимической коррозии с учетом сред и условий, характерных для оборудования нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Изложены научные принципы создания коррозионностойких сталей и сплавов повышенной пассивируемости, и способов защиты от коррозии конструкционных материалов.

Рецензенты:

Зав. кафедрой аналитической химии и экологии Тамбовского государственного университета им. Г.Р.Державина, засл. деятель науки РФ,

д-р хим. наук, проф. Вигдорович В.И.;

канд. техн. наук, проф. кафедры оборудования нефтегазопереработки РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина Круглов С.А.


ВВЕДЕНИЕ
Химическим сопротивлением материалов или коррозией называется самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. Разрушение металлов и сплавов от коррозии отличается от других видов самопроизвольного разрушения, например, от эрозии или изнашивания, которые вызываются механическим взаимодействием с контртелом или средой.

У большинства металлов и сплавов в условиях их эксплуатации более устойчивым является окисленное (ионное) состояние, в которое они переходят в результате коррозии. Термин «коррозия» происходит от латинского слова «corrodere», что означает «разъедать».

Коррозия металлов имеет место в большей или меньшей степени всюду, где обрабатываются металлы или эксплуатируются металлические изделия, конструкции или сооружения, и приводит к большим экономическим потерям. Так, амортизационный лом, включающий и вышедшие из строя вследствие коррозии металлические конструкции составляет около 20% от годового производства стали. Около двух третей от массы прокорродировавшего металла восстанавливается путем переплавки, однако 8-10% от начальной массы металлических конструкций теряется безвозвратно.

Потери от коррозии принято делить на прямые и косвенные.

К прямым потерям относятся:

Косвенные потери от коррозии вызываются следующими причинами:

Примерно десятая часть потерь металла от коррозии приходится на нефтяную и газовую промышленность. Это связано не только с высокой агрессивностью технологических сред и с жесткими условиями эксплуатации оборудования, но также с большой металлоемкостью оборудования. Так, в нефтеперерабатывающей промышленности металлоемкость оборудования составляет 32 кг. на каждую тонну перерабатываемой нефти и в результате коррозии расходуется не менее 1 кг. металла.

Современное нефте- и газоперерабатывающее предприятие представляет собой комплекс мощных установок первичной переработки нефти и газа, каталитического крекинга, гидроочистки, риформинга, депарафинизации масел, производства битума и др. Производительность современных установок первичной переработки нефти достигла 8-9 млн. т/год и газа 5 млрд. м3/год. Существенно возросли мощности установок, осуществляющих вторичные процессы: вторичную перегонку бензинов, каталитический крекинг, пиролиз и др.

Осуществление столь разнообразных процессов при переработке нефти и газа потребовало применения аппаратуры, работающей в широком интервале изменения рабочих параметров. Так, например, температуры могут составлять от –600С (кристаллизация в производстве масел) до 800-9000С (пиролиз), а давления – от глубокого вакуума (переработка тяжелых нефтяных остатков) до 150МПа (производство полиэтилена). Это приводит к росту потерь от коррозии и наносит серьезный ущерб как национальной экономике нашей страны, так и экономике промышленно развитых стран.

Особое место в этом плане занимает оборудование первичной переработки нефти, являющееся одним из самых металлоемких на каждом нефтеперерабатывающем заводе.

В зарубежных промышленноразвитых странах продолжительность межремонтных пробегов установок первичной переработки нефти составляет от 3 до 5 лет, а на предприятиях нашей страны от 1 до 2 лет. В результате коррозионных повреждений имеет место значительное количество внеплановых ремонтов установок первичной переработки нефти и, как следствие, большие дополнительные материальные потери.

Нефтегазоперерабатывающие и нефтехимические предприятия являются крупными водопотребителями с большой металлоемкостью теплообменного оборудования, при этом на долю конденсационно-холодильного оборудования приходиться 30-40% от всей теплообменной аппаратуры предприятий, а расходы на его капитальный ремонт достигают в среднем 25-30% от общих расходов на ремонт всех видов оборудования.

Одним из слабых в коррозионном отношении элементов системы оборотного водоснабжения являются градирни. Металлоемкость одной вентиляционной градирни составляет 70-130 т. в зависимости от числа секций. Потери металла за 10 лет эксплуатации одной вентиляторной градирни достигают 60% от ее металлоемкости, то есть ежегодно на каждой градирне теряется 6-8 т металла.

Важной частью основных производственных фондов является резервуарный парк. Большинство резервуаров изготовлено из незащищенной углеродистой стали, срок их службы составляет 15-20 лет. Отдельные коррозионные повреждения, особенно кровель резервуаров, проявляются уже через 1,5 года. При этом ежегодно из-за коррозии расходуется на ремонт резервуаров в среднем 2,6 кг металла на 1 м3 емкости.

Коррозионные повреждения вызывают потери нефтепродуктов и загрязнение окружающей среды. Значительный ущерб причиняет засорение продуктами коррозии топлив и смазочных материалов. В топливе и маслах ржавчина составляет до 90% от механических примесей, которые являются абразивом, вызывающим усиленный износ двигателей внутреннего сгорания и других видов техники.

В последние годы особенно остро стоит вопрос о более глубокой переработке нефти на отечественных предприятиях. О необходимости такого развития свидетельствуют приведенные в таблице данные о структуре нефтеперерабатывающей промышленности в различных промышленноразвитых регионах (по данным за 1999 год).

Увеличение глубины переработки нефти приведет к повышению параметров различных технологических процессов (температуры, давления), а следовательно к увеличению коррозионной активности технологических сред. Кроме того, в последние годы резко возросли объемы переработки нефти и газа с повышенным содержанием сероводорода, углекислого газа и минеральных солей. Поэтому должно усилиться внимание к разработке мероприятий по повышению работоспособности оборудования в условиях воздействия коррозионноагрессивных технологических сред.


Показатель

Россия

США

Западная

Европа

Добыто нефти, млн. т.

304

284

298

Переработано, млн. т.

168

787

686

Глубина переработки, %

64,7

93

87

Мощность процессов в % от первичной

перегонки:










Каталитический крекинг

5,2

34,3

16,4

Термические процессы

6,9

12,3

14,2

Гидрокрекинг

0,38

8,7

6,5

Сумма процессов, углубляющих переработку нефти

12,48

55,4

37,1


Увеличение глубины переработки нефти приведет к повышению параметров различных технологических процессов (температуры, давления), а следовательно к увеличению коррозионной активности технологических сред. Кроме того, в последние годы резко возросли объемы переработки нефти и газа с повышенным содержанием сероводорода, углекислого газа и минеральных солей. Поэтому должно усилиться внимание к разработке мероприятий по повышению работоспособности оборудования в условиях воздействия коррозионноагрессивных технологических сред.

Наука о коррозии и защите металлов изучает взаимодействие металлов и сплавов с коррозионной средой, устанавливает механизм этого взаимодействия и его общие закономерности. Научной основой для учения о коррозии и защите металлов являются металловедение и физическая химия.

Своей конечной практической целью эта наука имеет защиту от коррозионного разрушения металлов при их обработке и эксплуатации оборудования.

Поэтому «Химическое сопротивление материалов» является в значительной мере профилирующей дисциплиной для студентов, обучающихся по специальности 171700 – Оборудование нефтегазопереработки, так как рассматривает закономерности коррозионного поведения сталей и сплавов в средах и условиях, характерных для нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности, их выбор с учетом условий эксплуатации и способы повышения коррозионной стойкости.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   33


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации