автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение коррозионной стойкости железнодорожных цистерн, оборудования промывочно-пропарочных станций и котельных

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ РОСТОВСКИИ-НА-ДОНУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (РГУИС)

На правахур^коп^||

2 5 г?н 7ППП

ЯНКЕЛЕВИЧ Александра Исааковна

УДК 629.463.32.(043.3)

ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН, ОБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫВОЧНО-ПРОПАРОЧНЫХ СТАНЦИЙ И КОТЕЛЬНЫХ

05.22.07 — Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2000

Работа выполнен^ в • Ростовском-на-Дону Л>сударствснноы университете путей сообщения (РГУПС) Научный руководитель - доетор технических наук, профессор Л.В. БАЛОН

Научный консультант- кандидат технических чаук, профессор

В.Ф. ФУРСЕНКО Официальные оппоненты - доктор технических на/к, профессор

. В.Г, КОЗУБЕНКО (РГУПС) кандидат технических наук В.Е. НИКОЛАЕВ (ОАО «Ростссльмаш»)

Ведущее предприятие - Северо-Кавказскская железная дорога

.. сзО

Защита состоится 23 (ЛЮИЙ : 100г. в 24 "час. на заседании диссертационного совета ДЛ 14.08.01 при Ростовском-на-Дону государственном университете путей сообщения (РГУПС) по адресу: 344038, Ростов-на-Дону, пл. Народного Ополчения. 2.

зуд -ШР

С диссертацией можно ознакомил* в библиотеке университета.

Автореферат разослан 22. М & Я 2000г. Отзывы на автореферат в двух' экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес Ученого Совета университета. Ученый секретарь

диссертационного совет ^ / < М.Л.Лившиц

к.т.н, доцепт

04.ЧЧ.Ц

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Существующая в последние годы тенденция увеличения объемов перевозок опасных грузов в общем грузопотоке сопровождается относительным ростом общего количества аварий и инцидентов, вызываемых коррозией.

Возрастающее внимание общества к защите окрузгающеП средН 'Я здоровья человека, к сохранности транспортируемых грузов, повышает требования к надежности систем и оборудования для транспортировки опасных грузов.

В коы.шексе проблем, связанных с безопасностью тетеря для перевозок опасных грузов, одной из проблем является предотвращение повреждений котлов, содержите» тта груя& В.нге входит актуальная задача предотвращения , коррозионных повреждений котлов железнодорожных цистерн, трубопроводов я парогенераторов промывочно - пропарочных станций.

Проест Федеральной комплексной программы «Разработка и производство в России грузового подвижного состава нового поколения» предусматривает расширить ' применение антикоррозионной защиты цистерн.

Таким образом, существует научная проблема,- имеющая народно-хозяйственное значение, связанная с сохранностью перевозимых грузов и экологической безопасностью.

Цель работы. Целью настоящей диссертационной работы является решение проблемы повышения ?л)ррозноиой стойкости котлов железнодорожных цистерн и технологического оборудования промывочно - пропарочных станций.

Для достижения поставленной целя были сформулированы и решелш следующие гаучно-исследовательские задачи:

» рассмотрена существующие методы борьбы с коррозией оборудования и выделены перспективные для дальнейшего кссладовшим и применения на железнодорожном транспорте.

приведены характеристики перспективного ингибитора корразии - остздеииламииа и известные ¿собсинсега его применения;

- определены стали, применяемые для изготовления котлов «черных» вдет ер», трубопроводов и парогенераторов, нефтепродукты и химпродукты, перевозимые в «черных» цистернах;

- .разработали методики и созданы установки для проведен?« лабораторных исследований коррозионных процессов, имитирующие эксплуатационные условия работы цистерн при перевозках, нефтепродуктов и химпродуктов;

.- проведены коррозионные испытан; в производственных Условиях, по широкой лише нефтепродуктов и химпродуктов;

- исследсааны возможности использования ингибнтфг

ч

Коррозии - октадециламина в сочетании с транспортируемыми в «черных» железнодорожных цистернах нефтепродуктами и химпродукгами;

■» разработаны методики и рекомендации по применению охтаяецилашша в эксплуатационных условиях для завдпгт от коррозии котлов цистерн» технологического оборудования я котельных ППС.

Общая методика исследований. Исследования коррозии проводились по методикам, ориентированным ¡га интегральные показатели, позволяющим оценить позедеане сталей н коррозионных - сред в реалыгах; либо приближенных к шм лабораторных условиях эксперимента. Основой большинства тагах показателей является время достижение заданной нля допустимо;! степеип коррозионного поражения идолла ' 2 условиях.

Показателя корр ион^оЯ стойкости, в первую счергл% ерс-'я до достшзеения допустимой глубины коррозионного псрзягсгаа, по шюгих случаях определяют срок службы, надекзтеггть 'i безаварийность работы оборудования. За' основу скяа весовая методика. Она сравнительно йроста a 13 дгзт

зозможность s высокой to^hcctîîo определить ыгталлг,

р&зрушеннок» коррозией.

Исследования просолились та сиециальио пбдгогавливйгмыг. образцах в лаборахор -и, в статических и дяиампчесхих условиях, я в эксплуатационных, условиях. Образцы взвгатсгяись ш аналитических весач до и после экспериментов, а'точностью да 0,00005г. Продолжительность пребыааиия коррозионных образцов s растворах н режимы определялась программой испытаний.

По результатам экспериментов выполнялось иатсмакгоеское моделирование процессов коррозии и прогнозировалось нх развитие по всем исследуемым веществам и хнмпродукгам без к а присутствии октадециламнна. Математическая обработал результате» лабораторных исследований выполнялась в соотвстстш!!! с требованиям!! ГОСТов

Расчеты и построение обобщающих графиков выполнены на ЭВМ в программной среде WINDOWS 98, математическими и графическими средствами пакета nporpavм MiCROSOFT EXCEL.

Научная новизна работы. Впервые выполнено исследование коррозкЬнных процессов в котлах «верных» иисгерн при перевозках различных ке^лгепродукгов и химпродуктов без и в присутствии ингибитора - оюадеииламика.

Получены аналитические уравнения, описывающие; коррозионные процессы в различных моделируемых условиях эксплуатации цистерн и лапы прогнозы развитая этих процессов.

Экспериментально доказано, что транспортируемые нефтепродукты я хим продукты не оказывают влияния на ш^гибнрующие свойства октадециламина.

Предложен метод контроля качества промывки - пропарки железнодорожных цистерн по электропроводности сливаемой промывочной воды. Созданы датчик к устройство контроля электропроводности ( а.с. СССР №1032393 ) способные работать в автоматической системе длительное время и дифференцировано оценивать загрязнение воды нефтепродуктами и химпродуктами.

Разработана методика антикоррозионной защиты оетадециламнном и повышения коррозионной стойкости котлов железнодорожных цистерн и технологического оборудования промывочно - пропарочных станций в процессе эксплуатации.

Практическая ценность. Даны Рекомендации по введешпо октадециламина в пар на заключительных стадиях промывки -пропарки цистери.

На основе созданного устройства контроля электропроводности предложена система аэтоматческого котгроля

качества промывки - пропарки цистерн на промывочно -пропарочных станциях.

Результаты диссертационной рЛоогм предназначены для применения на-промывочно - пропарочных станциях железных дорог и из промышленных предприятиях производящих . и отгружающих нефтепродукты и химпродукты.

Реализация результатов. Результаты научных исследован!:.! и разработок нашли пнмеиенне из Сеперо-Кзпказской железной дороге и на Новочеркасском заводе синтетических продуктов.

Акфооаипя работы. Отдельные этапы и работа в целом доклады катись на:

- Всесоюзных научно — технических конференции МЭИ; г.Москва, Московский энергетический ин-т., 1978 - 1982г., (сообщения о работе).

- Всесоюзных чаучно - технических конференциях ЦКТИ; гЛенннград, Центр, котлотурбинный нн-т., ¡978 - 1982 г. (сообщения о работе).

- Всесоюзных научно - технических совещаниях Волгоградэнерго, г. Волгоград, 1978 - 1982г. (сообщения о работе)

- заседаниях научно - течлического'Соеета Цовсчсркасского завода синтетических продуктов (113СГ1), 1981,1932г.

• научно методической конференции профессорско-преподавательского состава РГУГ1С, 1997- 1999г.

- Международной научно - технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (Ростов-на-Дону, РГУПС, 1999г.);

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 1 авторское свидетельство на изобретение.

Структура и обымз работы» Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка попользованных источников» 10 приложений

Материал диссертации кзложси на 162 с. машинописного текста, содержит 22 таблицы, 76 рисунков. Библиографический список содержит 52 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы и кратко описаны нутн се достижения.

В первой главе приведен общий обзор аварийных ситуаций и инцидентов при перевозке опасных грузов, в котором особо выделены инциденты, связанные с коррозионными повреждениями котлов «черных» железнодорожных цистерн, трубопроводов и парогенераторов промывочно - пропарочных станций. Проанализированы возможные технико-экономические и экологические последствия коррозионных повреждений, разлива и потерь опасных грузов в результате коррозионных повреждений кстлов цистерн.

Рассмотрены существу к лциг методы борьбы с коррозией оборудования и выделен как перспективный, для решении проблемы л дальнейшего исследования и нри.пеиения на железнодорожном

транспорте, метод образования изолирующих защтных пленок на поверхности металла. .,

В основном это методы использования пленкообразующих аминов. Такое- соединение, как • октадецилзмин, образует гидрофобный мономолекулярный слой па поверхности металла. Следовательно, его можно применять на влажных или покрытых водой поверхностях металла.

Большую роль в решении проблему защиты пленкообразующими а ниа«"« сыграли работы О.И. Мартыновой, E.H. Иванова, И.Я. Дубровского, В.А. Лошкарева, Л.Н. Баталииой, Ю.М. Третьякова, О.С. Ермакова, Г.И. Петровой, В.И. Андросова, С.Х. Гришиной и др.

Известен опыт эксплуатация теплосилового -• боруловашш с использованием октцденяламина для защиты от коррозии на ряде предприятий. Например, в системе «Волгоградзнерго» применялось введение акгадеишхамина а коллектор отборного napa tía Хзчьшлшскон ТЭЦ и волгоградской ТЭЦ - 2 . Из ряде предприятий окгаяециламин вводился в различных участках . паропроводов и конденсатопроводов. При эксплуатации котлов ПК-i9, ТП-J 5, и ТП-20 это мероприятие применялось с потребителями пара из кач вольно-суконных и хлопчато-бумажныч комбинатах. Однако в известных исследованиях не рассматривались возможности применения остадецнлзмина в специфических условиях работы железнодорожных .цистерн Отсутствует информация о влиянии па динамику коррозионных процессов ряда

4

выпускаемых и транспортируемых в «черных» цистернах нефтепродуктов и химпродуктив. а также их водных растр^ров, образующихся при промывке- пропарке цистерн.

и;

Приведены характеристики перспективною ингибитора коррозии - октадецилашша и известные особенности . его применения. Сделан предваршелышй вывод о возможности применения октэдециламина для защиты ог коррозии котаоа цистерн, трубопроводов и парогенераторов ППС.

Сформулированы основные «опросы исследования особенностей коррозионных повреждений оборудования в процессе перса.спок нефтепродуктов и хнмпродуктов, поставлена задача разработки методик защиты от коррозии ингибитором -октадециламино.ч, и рекомендаций по их применению.

Во мерой главе содержатся материалы проведенных лабораторных и эксплуатационных исследч. .яний. Приведены результаты эксплуатационных исследований коррозии внутренних поверхностей котлов цистерн, уточнена общая картина коррозионных повреждений.

При опте перевозимых продуктов из железнодорожных цистерн "и последующей промывке и пропарке котлов цистерн внутренняя поверхность котаоа периодически4 соприкасается различными по степени воздействия коррозионными средами.

Происходит чередование контактов поверхности металла ко'гла со 100% продуктом, с воздухом и с горячей водой, с водными растворами продукта различных малых концентраций, снова с воздухом и затем с паром и остатками продукта.

Такой режим работы цистерн приводит к коррозии внутренних поверхностей котлов. Подобная картина наблюдается независимо от вида перевозимых нефтепродуктов и химпродуктов.

Обоснованы выбор коррозионпо - агрессивных сред, сталей я конструкций образцов для исследований.

п

Исследована конструкторская документация на вагоны -цистерны магистральных железных дорог колек 1520 мм. из

трубопроводы пара и конденсата ГШС, барабаны, жароодг трубы н

\

др. детали парен еперзторо», на теплосбмеинос «оборудование и пароконденсатное хозяйство химзаводов - производителей опасных грузов. Проанализированы рекомендации ГОСТоа, нормирующих требования к выбору марок сталей для изготовления. и-отяо1?, трубопроводов и других хтементов оборудования, подвергающегося коррозии. Наиболее прг лепя- мыми.оказалась уптеродисть:с сталп.

Для тщательного исследования . были отобраш» прод; .стм» выпускаемый предприятием в больших количествах, длительное сремя, и отгружаемые в «черных» железнодорожных цистернах. Г лабораторных 'и промышленных условиях '-■ исследовались химпродуты. растворимые в воде - метанол, бугзндиол, фермллш, «реакционная вода» (вода после промывки цистерн с содерягаике?! смеси различных. продуктов), моноэтаноламш!) \ н их вйдные растворы различных (. мценграций.

Концентрация продуктов в водных растворах изменяется а экспериментальных исследования^ от 1 мл/л до 50 мд/л.

Нерастворимые в воде' транспортируемые продукты исследовались в эксплуатационных условиях. Это нефтепродукты -ТШФ (тяжелая широкая фракция), парафины, церезины, ЛШФ (легкая широкая фракция) и масла.

Предварительная .■ теоретическая оценка взаимодействия выбранных коррозионко-агрессивиых сред с о к га лецнл а м и н о м ЮДА) полечена анализом химических с во и ста выбранных веществ и возможных реакций между ними и ОДА.

Сделан вывод, чю вещества, мрисугстлюише в конденсате не оклжуг влияния на ннгнбируюшие свойства ОДЛ, не пызопуг в

контакте с ним нежелательных химических реакции и, следовательно, ямее!ся возможность использования коррозионно зашитых, ннгибирумлцих свойств ОДА на железнодорожном транспорте в присутствии вышеуказанных веществ и их смесей.

Описываются методики статических и динамических испытаний и установки, созданные для их проведения.

При исследованиях предпочтение отдано методам, позволяющим оценить поведение сталей и коррозионных сред в реальны^ либо приближенных к ним лабораторных условиях эксперимента, и интегральным показателям оценки коррозии.

Основой большинства таких показателей является время достижения заданной или допустимой степени . коррозионного поражения металла в определенных условиях.

Показатели Ткоррознонной стойкости, в первую очередь, время до достижения допустимой глубины коррозионного поражения во многих случаях определяют срок .с~"жбы, надежность и безаварийность работы оборудования.

За оснсву была принята весовая методика. Она сравнительно проста в реализации и даст возможность с высокой точностью определить количество металла, разрушенного коррозией.

Исследования проводились п специально подготавливаемых образцах в"" статических и динамических условиях. Все образцы перед помещением в исследовательские установки обрабатывались в соответствии с требованиями ГОСТ 9.905-82.

Результаты исследования коррозии представлены в виде количественных показателей - скорости коррозии и качественных показателей - коррозионной стойкости металлов и коррозионной активности системы но дссятибалнмкУ: шкале ГОСТ 9.502-82.

Выполнены математическая обработка н аиалт результатов экспериментов, которые предста злены в диссертации в виде регрессионных уравнений, описывающих коррозионные процессы в различных условиях-эксплуатации. На их основе построены графики динамики коррозии сгалп для всех исследованных продуктов. Рассч]гганы прогнозы развития коррозионных процессов на два года вперед и построены графики прогнозов коррозии по веем исследованным продуктам.

В трегьей главе проводится обобщающий анализ полученных результатов лабораторных и эксплуатационных нее. едований коррозии Сталей в различных условиях контактирования с широкой гаммой транспортируемых нефтепродуктов и химпродуетоа.

Доказано, что зги процессы протекают на статях даже а присутствии веществ, которые сами по себе не должны вызывать коррозию.

Для всех рассмотренных растворов продуктов наблюдается, иг первом этапе коитакпфовання со сталью, активная кислородная ■>; углекислотная коррозия, создающая защитную скисную пленку.

Эта пленка первоначально защищает поверхность металла скорость коррозии снижается. Но в дальнейшем, как показал!-исследования,. транспортируемые продукты по-разному влияют кг развитие коррозионных процессов. В эксплуатационных условиях проявляется \-омплсксное действие сопутствующих факторов -колебаний температуры, частоты смены транспортируемы?:, продуктов и образования случайных смесей веществ, различных концентраций обрззук шхея растворов, гидромеханического

воздействия ламинарных и турбулеишых потоков жидкостей щгл «

обработке цистерн и в трубопроводах, н т.п.

Установлено, что добавки ОДА существенно сглаживают ;ю времени эти явления и замедляют процессы кислородной, углекислотой и химической коррозии (рис. 1).

О 0,45 -------

;

а 0,4 -------

% I ■ х 0,35 --

8 °:3

а 0,25 }.........

| 0,2 ----.....~-----------... .

Ь 0,15 ----.....г.........---.....------—

о '.-•.• | ■- • >

о,. 0,1 ............................■ !-------------[---------------------—-

о 05 • 1 ; ' '' ' [• '

■ ; 0 / 3 '' 10 '15 20 ! 25

Время, сутки ..., Рис,1. Коррозия вреакшочной вале: (-реакционнаявода 1мд/д; 2 • реакционная ваза !мл'л октадгцил&мш! 1мг/л

Эксплуатационные исследования и математический прогноз-развития коррозионных процессов показывают одинаковую тенденцию нарастания скорости коррозии с течением времени, связанную с разрушением первоначально возникшей окисной пленки, дпя всех исследованных продуктов (кроме масел)

Подтвержд^-Гся, что веществом, акптно замедляющие-коррозию, является ОДА. Его ш. ибнруюшие свойсГва сохраняются в присутствии всех рассмотренных продуктов.

Так например, степень защиты ОДА в присутствии буганднола составляет 39%, я в присутствии формалина ~ приближается к 100%. Защитное действие ОДА в «реакционной воде» составляет 45% (рис. I), а в присутствии метанола - почти 300%

Приводится методика использования ОДА и рекомендации по его применению ' в процессе эксплуатации '.котлов цистерн, трубопроводов и парогенераторов промывочно - пропарочных станции

Для создания мономолекулярной защитной пленки ОДА на поверхности металла необходимо дотировать его в пар з количестве 1г. на 1 тонну пара.

Для требуемого антикоррозионного эффекта достаточно осуществить ввод ОДА на заключительных этапах пропарки цистерны, по достижении положительных результатов контроля качества промывки - пропарки. Отмечается цслесообраз''чсть (при примененш ОДА) усиления контроля за качеством ггромызки — гтропаркн цистерн. Дано обоснование возможности автоматизации процессов контроля качества промывки и пропарки ¡цистерн на промывочно - пропарочных станциях.

В четвертой главе оиксываегтся предложенный метод .объективной оценки качества промывки по электропроводности растворов, позволяющий обнаружить загрязнения конденсата без больших загр.тг времени я усилии на зыяснслг"; npssposu компонентов загрязнения.

Исследования показали, что срашшзая удслулуго э.тсетропрсгодность конденсата пара и растворов кроду-ггет з конденсате, можно определить ssx наличке и какие именно прсду:та присутствуют ,, конденсате (например, рис. 2).

.Для решения задачи "оценки гатгетез лромывхи цпегср'г й та.тфолй са соетояннзм трубопроводов я оборудоитаз JJT1C- г~сг :."егод .ч-од^Ъицярэза:! елгдующпкг c5j лом.

Рис.2. Электропроводность растворов гошпродуетов: I - кальцинированная сода; 2 - моющее средство; 3 - конденсат пара

Организуете автоматический контроль электропроводности чистого промывочного конденсата, поступающего от котлов ППС в подающие трубопроводы. Эта величина электропроводности запоминается и затем (с учетом понравю! по времени на транспортную задержку, время промывки и пропарки)-сравнивается с величиной электропроводности сливаемого отработанного растрора. Результат сравнения электропроводностей поступающего и сливаемою конденсата позволяет дать количественную оценку качества промывки и, при достижении заданного показателя, прекратить процесс промывки.

Существующие методики лабораторного контроля качества промывки цистерн требуют большого обьеми отбора проб и длительных лабораторных анализов.

Постоянный контроль за электропроводностью поступающего конденсата в трубопроводах ППС дзет возу, /кность по ее измене! шм следить за состоянием оборудования.

Для автоматизации предлагаемого метода контроля качества промывки-пропарки предложена система контроля качества промывки цистерн на ППС (рис. 3) включающая в себя проточные кондуктоиетрнческие датчики 1, установленные на питающих трубопроводах ППС, погружаемые датчики 2, устанавливаемые (при необходимости) на заливные горловины промываемых цистери, и проточные лятчнки 3, установленные на шкодящих трубопроводах.

!эвм~

[штс!

Рис.З. Схема системы контроля качества про^ысгси:

1,3 ~ проточные датчики; 2 - логррка мыс датчики; 4 - вторично измерительные приборы, 5 - промежуточные преобразователи

Вторичные измерительные приборы (кондуктом-лрм) 0бсспечивп!0т.внзуалышй контроль электропроводности и передан;' информации на промежуточные преобразователи 3. Про^етуточпьи преобразователи 5 необходимы для аппаратного л прегрзммкоге согласования кондуктометров 4 с ЭВМ, обрабатывающей поступающую информацию в реальном времени.

Система работас еледукздкм образом. Датезся 1,2 преобразуют информацию о электропроводности. среды в электрические енгаавд, персдаваеу-кс ка ксидустсматры 4.

Кондуктометры- 4 осуществляют автоматическое измерение, сигналов, обеспечивают индикацию электропроводности на цифровых дисплеях (рстсгрщню на бумажных .носителях-диаграммах) и дистанционную выдачу информации в каналы связи на промежуточные преобразователи, и далее - на ЭВМ

ЭВМ в режиме реального времени фиксирует по каждой цистерне моменты начала и окончания промывки, электропроводность поступающей (поступившей) пароконденсатиой смеси , рассчитывает 1 дичину электропроводности отработанного конденсата н, сравнивая с заранее заданной допустимой величиной электропроводности (степенью загрязнеий сбрасываемо,, воды), определяет качество промывки. Система может управлять процессом промывки, определяя в динамике время окончания процесса. Периодическое сопоставление данных об электропроводности питающего конденсата, предусмотренное программой работы, позволяет контролировать состояние оборудования ППС по попаданию в питающий трубопровод топлива, продуктов коррозии оборудования или других посторонних веществ.

В предлагаемой системе контроля качества промывки цистерн и состояния оборудования ППС загрязнение электродов может быть вызвано, как покг^али исследования, вязкими нефтепродуктами и тн продуктами, а это требует асгих периодических разборок трубопроводов для замены или очистки датчика. Профилактические работы по очистке датчиков в автоматических системах трудоемки и продолжительны, что'снижает эфф^ ,т автоматизации контроля.

Поэтому были проведены работы но созданию датчиков и устройств контроля электропроводности свободных от отмеченных выше ^едостаткоз. За основу разработки была принята идея

применения в положительном качестве негативного эффекта оседания и налипания вязких нефтепродуктов на металлических стенках при охлаждении. Предложено принудительно охлаждать и нагревать измерительные электроды датчика кондуктометра. При этом, в Охлажденном состоянии, на поверхности электродов осядут капли загрязняющих продуктов, затем следует провести измерение электропроводности и, далее, произвести нагрев электродов. В нагретом состоянии налипшие капли расплавятся и будут смыты с электродов потоком горячего ксндесата. Чередуя эти операции в автоматическом режиме с высокой частотой повторения циклов, можно обеспечить дпигсльмуто работу кондуктоме. ического датчика з автоматической системе контроля без остановок для профилактических очисток. Конструкция проточного кондукгомегричсского датчика представлена на рис. 4.

Рис.4. Схема устройства для определения электропроводности

изагря ('енностн растворов: 1 - датчик; 2 - трубопровод; 3 - кс. пус датчика; 4 - термобатаре? 5 - электрод; б - нагревательный элемент; 7 - коммутационный блок; 8 - сигнальное табло; 9 - переключатель направления тогса

Датчик I (a.c.-NsI 032393) устанавливается на трубопроводе 2 так, чтобы обеспечивалась постоянство площади проходного сечения потока. В корпусе 3 датчика размещены два измерительных электрода. Один из электродов выполнен s виде термобатареи 4 (несколько последовательно соединенных термопар). Спаи термопар равномерно расположены на внутренней поверхности корпуса 3 в плоскости, -нормальной к потоку жидкости в трубопроводе. Другой электрод 5 расположен по оси трубопровода острием навстречу потоку и снабжен внутренним нагревательным элементом б. Электроды подключаются к измерительной системе через коммутационный блок 7. Этот блок ю^-ржит азтоматчеекнн переключатель 9 направления тока, витающего термобатарею 4, схему блокировок', буферный регистр к схемы адресации. Для оператлвг о контроля на месте установки датчика допускается установка сигнального табло 8.

Система работает следующим образом. В исходном состоянии азектропроводность конденсата или какого либо другого раствора, протекающего по трубопроводу, соответствует норме. Сигнал с датчика I поступает в измерительную систему и на сигнальное табло 8. Ток в термобатарее 4 протекает в направлении, обеспечивающем охлаждение спаев термопар, находящихся внутри корпуса 3 датчика и омываемых .юнденсатом. Другой электрод 5 постоянно нагревается с помощью нагреват лыюго элемента 6.

Если в растворе, протекающем по трубопроводу, имеются капли вязких нефтепродуктов, то они оседаюг и виде пленки на охлажденных спаях термопар измерительного электрода 4. Нормальное измерение электропрош.чмоети будет прервано сигналом о скачкообразном снижеиии проводимости рисгаора. Ком .¡утациомпыП блок 7 по сигиачу о резком снижении

проводимости автоматически измелет направление тока через термобатарею. При этом, через термобатарею потечет ток в направлении, обеспечивающем нагрев спаев термопар и их быструго очистку потоком конденсата от осезших нефтепродуктов. Охлаждение либо нагревание с пае а термопар при изменении направления тока происходит вследствие эффекта Пельт&е. Измерительная система зафиксирует нормальную электропроводность раствора, а коммутационный блох измени? направление тока в термобатарее 4 на охлаждение ее спаев.

Единичные скачки электропроводности могу г быть вызваны случайным попаданием капель нерастворимых * воде нефтепродуктов в конденсат. Многократно повторяющиеся случаи скачков электропроводности за короткие отрезки зременн будут свидетельствовать о постоянном присутствии этих продуктов в растворе, т.е. о низком качестве промывки цистерн или о неисправности теплообмеипого оборудования ГОТС.

Система управления коммутационного блока программируется на определенную ч: юту циклов нагрева-охлаждения спаев термопар. Измерительная ниформац ГШ С V? электропроводности раствора снимайся • только з мсксеш отключения тока а термобатарее 4. Информация о постоянном присутствии вязких нефтепродуктов передается в с? только при определенном программой числе случаев еетксз проводимости в единицу времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании шоянешшх автором иссяедсвгкггй к разработок изложены научно обоснованные тгелиичесззщ я технологические решения ш антикоррозионной защите ютлгав

2'2

железнодорожных цистерн в процессе эксштуатащж, и повышению коррозионой стойкостй оборудования иромывочно - пропарочных ( станций. В процессе проведенных исследований получены следующие выводы-и результаты:

1. В результате исследований установлено, что из известных методов борьбы с коррозией предпочтительным для защиты котлов железнодорожных цистерн и

технологического оборудования ППС является метод

. ... - ' * •

создания , щипюй пленки октадециламина на поверхности металла.

2. В диссертации, разработаны лодики и -озданы лабораторные установки для исследования коррозионных явлений и защитных свонСти октадециламина в условиях, тарахх»,рных для эксплуатации железнодорожных цистерн, паро - и конденсатопроводов и парогенераторов ППС.

3. На основании проведенных исследований определены причины и механизмы коррозионных повреащений Металла. Получены уравнения, описывающне динамику коррозионных процесссов в цистерна* и оборудовании для растворов различных ■ транспортируемых химпр^ тукгов и нефтепродуктов.

4. Установлено, что незначительные добавки октадециламина, вводимые в растворы, существенно снижают скорость коррозии в присутствии всех иссследоваиных продукт з. Показано, что октздециламнн не взаимодействует с транспорт ирусмыми продуктами.

5 Определено, что для создания защитной изолирующей мономолскулнрноП плсш:» октадециламина иа

поверхности металла достаточно вводить его в пар в количестве 1г на 1 тонну пара.

6. Для создания защитной пленки «кгадецнламина на внутренней поверхности цистерн необходимо вводить его в пар, на заключительных стадиях пропарки при положительных результатах контроля качества промывки - пропарки.

7. Для автоматизации контроля качества промывки -пропарки цистерн на ППС разработаны датчик и устройство контроля электропроводности конденсата пара (A.C. СССР № 1032393), и система автоматиче ого контроля качества промывки.

8. Внедрение результатов работы улучшит экологическую обстановку, увеличит реальный срок службы цистерн, межремонтные пробеги, повысит надежность эксплуатации технологического оборудования промывочно-пропарочных станций.

Оснозные положения диссертации опубликованы з следующих работах:

1. Фурсенко В.Ф., Квакни С.Д., Янкелевич А,Н. Определенно коррозионной агрессивности растворов и защита от коррозии на железнодорожных предприятиях // Вопросы транспортной энергетики. Сб. науч. тр. РИИЖТа; Вып. 149, , Ростоз на-Дону, 1979. -Зс.

,. A.C. №1032393 (СССР), МКИ3 G01N 27/02. Кондукггомстрическо< устройство для определения парафиноз в воде / А.И.Яихелезич, В.Ф. Фурсегко. -залил. 02.02.82; опубл. 30.07.S3, Бюл.]\1>28. - Зс.

3. Фурсенко В.Ф., Янкслевич А.И. Контроль нарушен:!« плотности технологического теплообменного оборудования по электропроводности теплоносителя // Исследование

с

гидроприводов и тепловых процессов с/х производства: Межвуз. сб. тр. - Ростов-иа-Дону, 1983. -2с.

4. Янкслевич Л.И.. Установка для исследования коррозии // Современные проблемы энергетики: Межвуз. сб. научн. тр., Ростов-на-Дону, 1998. -Зс.

5. Янкслевич А.Л. Замедление коррозии внутренних стенок, железнодорожных цистерн при транспортировке нефтепродукты и хнмпродукты // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и подготовки специалистов: Тез. доклУРост. гос. ун-т. путей сообщения,' Рссгов-на-Дону, 1998,- 1с.

6. Фурсенко В.Ф., Янкслевич А.И. Антикоррозионная защита внутренних поверхностен котлов железнодорожных цистерн И Вопросы эксплуатации и совершенствования устройств электроснабжения, энергетики и электромеханики: Юбилейн, меж^ународн. межвуз. сб. научн. тр., Ростов-наДону, 1999. - 1с.

7. Балон Л.В., Янкслевич А.И. Коррозионная стойкость «черны> цистерн при перевозках метанола // Проблемы и перспективы развили железнодорожного транспорта: Труды международн. научн.-техн. кон*, Ростов-на-Дону,

для динамических исследований коррозии котлов железнодорожных цистерн // в печати.

1У99.-1с.

8. Балон Л.В., Янкслевич Л,'. Л. Экспериментальная установка

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ КОРРОЗИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ.

1.1. Обзор аварийных ситуаций и инцидентов при перевозке опасных грузов.

1.2. Обзор коррозионных повреждений трубопроводов и парогенераторов.

1.3. Технико - экономические и экологические последствия коррозионных повреждений.

1.4. Основные методы борьбы с коррозией.

1.5. Характеристика октадециламина и его поведения в водных растворах при различных параметрах.

1.6. Выводы и постановка задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТРАНСПОРТИРУЕМЫХ ПРОДУКТОВ НА КОРРОЗИЮ КОТЛОВ ЦИСТЕРН, ТРУБОПРОВОДОВ И ПАРОГЕНЕРАТОРОВ.

2.1. Эксплуатационные исследования коррозии внутренних поверхностей котлов цистерн.

2.2. Лабораторные исследования.

2.2.1. Выбор сталей и конструкций для коррозионных образцов.

2.2.2. Выбор коррозионно-агрессивных сред.

2.2.3. Методика статических и динамических испытаний.

2.2.4. Установка, разработанная для статических испытаний.

2.2.5. Установка, разработанная для динамических испытаний. 4.

2.2.6. Анализ и математическая обработка результатов лабораторных исследований.

2.2.7. Установка для имитации эксплуатационных условий работы железнодорожных цистерн.

2.2.8. Выводы.

2.3. Эксплуатационные исследования.

2.3.1. Методика проведения исследований на трубопроводах.

2.3.2. Дополнительное оборудование для экспериментальных исследований.

2.3.3. Анализ результатов исследований на трубопроводах.

2.3.3.1. Исследование образцов после извлечения из трубопроводов.

2.3.3.2. Математическая обработка и анализ результатов.

2.3.4. Эксплуатационные испытания на парогенераторе.

2.3.5. Выводы.

3. ОБЩИЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВ АЛИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ КОТЛОВ ЦИСТЕРН, ТРУБОПРОВОДОВ И ПАРОГЕНЕРАТОРОВ.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОМЫВКИ И ПРОПАРКИ ЦИСТЕРН.

4.1. Выбор методов контроля качества промывки.

4.2. Система автоматического контроля качества промывки цистерн.

4.3. Выводы.

Существующая в последние годы тенденция относительного роста объемов перевозок опасных грузов в общем грузопотоке сопровождается относительным ростом общего количества аварий и инцидентов. В их числе определенное место занимают инциденты, вызываемые коррозией.

Возрастающее внимание общества к защите окружающей среды и здоровья человека, к сохранности транспортируемых грузов, повышает требования к надежности систем и оборудования для транспортировки опасных грузов.

Поэтому в данной работе рассматриваются актуальные проблемы повышения коррозионной стойкости железнодорожных цистерн, оборудования промывочно - пропарочных станций и котельных.

Приводится общий обзор аварийных ситуаций и инцидентов при перевозке опасных грузов, в котором особо выделены инциденты, связанные с коррозионными повреждениями котлов железнодорожных цистерн, трубопроводов и парогенераторов промывочно - пропарочных станций. Проанализированы возможные технико-экономические и экологические последствия коррозионных повреждений, разлива и потерь опасных грузов в результате коррозионных повреждений котлов цистерн.

Рассмотрены существующие методы борьбы с коррозией оборудования и выделены перспективные для дальнейшего исследования и применения на железнодорожном транспорте. Приведены характеристики перспективного ингибитора коррозии - октадециламина и известные особенности его применения. Сделан предварительный вывод о возможности применения октадециламина для защиты от коррозии котлов цистерн, трубопроводов и парогенераторов.

Сформулированы основные вопросы исследования особенностей коррозионных повреждений оборудования в процессе перевозок опасных грузов и поставлена задача разработки методик защиты от коррозии ингибитором - октадециламином, и рекомендаций по их применению.

В диссертации содержатся материалы проведенных лабораторных и эксплуатационных исследований. Приведены результаты эксплуатационных исследований коррозии внутренних поверхностей котлов цистерн, обоснованы выбор коррозионно - агрессивных сред, сталей и конструкций образцов для исследований.

Описываются методики статических и динамических испытаний и установки, созданные для их проведения. Выполнены анализ и математическая обработка результатов исследований, полученных в лабораторных условиях, на действующих трубопроводах и парогенератрах.

Представлены аналитические уравнения, описывающие коррозионные процессы в различных условиях эксплуатации, и даны прогнозы развития этих процессов, проводится обобщающий анализ полученных результатов лабораторных и эксплуатационных исследований коррозии сталей в различных условиях контактирования с широкой гаммой транспортируемых опасных химпродуктов.

Отмечается доказанное исследованиями положительное влияние окгадециламина на снижение скорости коррозии. Приводится методика использования октадециламина и рекомендации по его применению в процессе эксплуатации котлов цистерн, трубопроводов и парогенераторов промывочно - пропарочных станций. Подчеркивается, что, при применении октадециламина, целесообразно усилить контроль за качеством промывки — пропарки цистерн.

Дано обоснование необходимости и возможности автоматизации процессов контроля качества промывки и пропарки цистерн на промывочно -пропарочных станциях, описаны существующие методики лабораторного контроля качества промывки цистерн, изучены возможности контроля методами измерения электропроводности конденсата пара после 6 пропарки - промывки цистерн. Приведены подробные сведения об оригинальных разработках датчиков и устройств контроля качества промывки по электропроводности растворов, защищенных авторским свидетельством, способных работать в трубопроводах и не требующих очистки вручную.

Описана предлагаемая система автоматического контроля качества промывки - пропарки цистерн и введения октадециламина на промывочно -пропарочных станциях МПС в процессе промывки железнодорожных цистерн.

Завершают работу общие выводы и рекомендации по применению предложенных методик и разработок.

В приложениях представлены сведения о результатах исследований, акты приемки и практического использования отдельных результатов работы по снижению коррозии на предприятиях и другие материалы справочного характера.

5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

За последнее десятилетие отмечается увеличение количества инцидентов на железнодорожном транспорте по причинам, связанным с коррозией котлов цистерн. Аналогично повреждается коррозией оборудование ППС, паро - и конденсатопроводы, парогенераторы котельных химических заводов - производителей опасных грузов.

Потери от инцидентов, связанных с коррозией котлов цистерн, при транспортировании химпродуктов и нефтепродуктов, составляющих основную часть перевозимых железнодорожным транспортом опасных грузов, а также экологические требования, делают актуальной проблему антикоррозионной защиты котлов цистерн, трубопроводов и парогенераторов.

В результате проведенного анализа автором установлено, что из известных методов борьбы с коррозией предпочтительным для решения поставленной задачи является метод создания защитной пленки октадециламина на поверхности металла. В литературных источниках отсутствуют сведения о применении октадециламина для защиты котлов железнодорожных цистерн, паро - и конденсатопроводов и парогенераторов ППС в присутствии транспортируемых продуктов.

В диссертации разработаны методики и созданы лабораторные установки для исследования коррозионных явлений и защитных свойств октадециламина в условиях, характерных для эксплуатации железнодорожных цистерн, паро - и конденсатопроводов и парогенераторов.

На основании проведенных исследований определены причины и механизмы коррозионных повреждений металла. Получены уравнения, описывающие динамику коррозионных процесссов в цистернах и оборудовании для растворов различных транспортируемых химпродуктов и нефтепродуктов. Установлено, что незначительные добавки октадециламина, вводимые в растворы, существенно снижают скорость коррозии в присутствии всех иссследованных продуктов. Показано, что октадециламин не взаимодействует с транспортируемыми продуктами.

Определено, что для создания защитной изолирующей мономолекулярной пленки октадециламина на поверхности металла достаточно вводить его в пар в количестве 1г на 1 тонну пара.

Для создания защитной пленки октадециламина на внутренней поверхности цистерн необходимо вводить его в пар на заключительных стадиях пропарки при положительных результатах контроля качества промывки - пропарки. Для автоматизации контроля качества промывки - пропарки цистерн на ППС разработаны датчик и устройство контроля электропроводности конденсата пара (A.C. СССР № 1032393), и система автоматического контроля качества промывки. Внедрение результатов работы улучшит экологическую обстановку, увеличит реальный срок службы цистерн, межремонтные пробеги, повысит надежность эксплуатации технологического оборудования промывочно-пропарочных станций.

158

1. Акользин П.А. Предупреждение коррозии металла паровых котлов. «Энергия», М., 1975. 294с.

2. Акользин П. А. Регулирование химического состава питательной воды с целью предупреждения коррозии металла. В кн. «Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках», вып.З, М., «Энергия», 1960.

3. Акользин П.А., Иванова A.B., Белова И.Г. Применение силиката натрия для предупреждения коррозии котельной стали. «Энергетик», 1974, N6, с. 32-34.

4. Акользин П.А. Предупреждение коррозии оборудования технического водо и теплоснабжения, М., «Металлургия», 1988. 95с.

5. Афанасьев A.C. Очистка образцов от ржавчины при весовых коррозионных испытаниях. «Заводская лаборатория», N2, 1957, с.41.

6. Безенфлейм М.Н. Намывные и ионитные фильтры для очистки конденсата. Сб. «Водоподготовка, водный* режим и химконтроль на паросиловых установках», вып.4, «Энергия», М., 1972.

7. Белан Ф.И. и др. Намывные целлюлозные фильтры для обежелезивания конденсата. Сб. «Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках», вып.5, «Энергия»М., 1972. •

8. Белан Ф.И., Сутоцкий Т.П. Водоподготовка промышленных котельных. «Энергия», М., 1969. 328с.

9. Богданов В.Ф., Гофман И.Н., Федоренко И.И. Применение октадециламина для защиты конденсатных трактов. «Энергетик», 1977, N11, с.25-26.

10. Водный режим тепловых электростанций (обычных и атомных). Под ред. Т.Х. Маргуловой, М-Л, «Энергия», 1965. 383с.159

11. Вознесенская А.М. и др. Опыт очистки производственного конденсата на магнетитовых фильтрах. «Электрические станции», 1.978, N2, с.52-54.

12. ГОСТ 5272 68*. Коррозия металлов. Термины.

13. ГОСТ 9.502 82. Ингибиторы коррозии металлов для водных систем. Методы коррозионных испытаний.

14. ГОСТ 9.506 87. Защита от коррозии. Временная противокоррозионная защита.

15. ГОСТ 9.905 82. Методы коррозионных испытаний. Общие требования.

16. ГОСТ 9.907 83. Металлы, сплавы, покрытия металлические. Методы удаления продуктов коррозии после коррозионных испытаний.

17. ГОСТ 9.908 85. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости.

18. Дубровский И.Я., Баталина Л.Н., Лошкарев В.А. и др. Адсорбция октадециламина на металлических поверхностях. Труды Московского энергетического института (МЭИ), 1989. № 208, с. 34-40.

19. Жук Н.П. Курс теории защиты металлов. «Металлургия», М., 1976. 472с.

20. Жуков А.П., Акользин А.П., Кондратьева Н.П. «Формирование противокоррозионных силикатных пленок при кипячении. «Энергетик», 1977, N5, с.27-28.

21. Иванов E.H., Акользин А.П., Иванова A.B. Экспрессный метод определения эффективности действия ингибиторов коррозии. «Заводская лаборатория», 1976, N3, с.39-40.

22. Инструкция МПС Г 14540, 1982г. Типовой технологический процесс работы железнодорожных станций по наливу и сливу160нефтепродуктов и промывочно пропарочных предприятий по очистке и подготовке цистерн под перевозку грузов.

23. Исследование коррозионной агрессивности конденсатов, поступающих в котельную: Отчет по НИР/ ВНТИЦентр; руководитель В.Ф. Фурсенко. № ГР 79073447. Инв.№ Б 798714. Ростов н/Д, 1978.

24. Кеше Г. Коррозия металлов. М., «Металлургия», 1984. 400с.

25. Ключков В.Н. К оценке противокоррозионного режима конденсатопроводов. «Промышленная энергетика», 1977, N4, с.43-45.

26. Ключков В.Н. Расчет доз аммиака для обработки питательной воды. «Электрические станции», 1975, N1. С.44-46.27 .Коррозия и защита химической аппаратуры. Справочное руководство, т.З, под ред. Сухотина A.M., Л., «Химия». 308с.

27. Кострикин Ю.М. Инструкции по анализу воды, пара и отложений в теплосиловом хозяйстве. М., «Энергия», 1967. 254с.

28. Котлы праровые стационарные давлением до 4 Мпа. Показателикачества питательной воды и пара. ГОСТ 20995-75.

29. Лапотышкина Н.П. и др. Глубокое обезжелезивание турбинного конденсата в схеме на механических сульфоугольных фильтрах с предварительной магнитной флокуляцией. «Энергетик», 1978, N3 с.30-31.

30. Лапшин М.И., Вознесенская A.M. Удаление продуктов коррозии железа из конденсата на магнетитовом фильтре. «Теплоэнергетика», 1965, N10. С.72-73.

31. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул. М., «Высшая школа», 1988. 238с.

32. Мартынова О.И. и др. Исследование образования отложений продуктов коррозии железа на поверхностях парогенерирующих котлов. «Теплоэнергетика», 1977, N6, с.49-52.

33. Мартынова О.И., Андросов В.И., Гришина С.Х. Исследование поверхностного натяжения октадециламина в интервале температур 25 100 °С. Труды Московского энергетического института (МЭИ), 1980. Вып. 466, с. 34-40.

34. Мартынова О.И., Дубровский И.Я., Третьяков Ю.М. и др. Свойства водных эмульсий поверхностно-активного вещества (октадециламина) при параметрах энергетической установки. Известия ВУЗов. Энергетика. 1984, № 9, с.96-99

35. Определение источников попадания в конденсат технологических продуктов: Отчет о НИР/ ВНТИЦентр; руководитель В.Ф. Фурсенко. № ГР 80059029. Инв.№ Б 868140. Ростов н/Д, 1980.

36. ОСТ 108.030.01-75 Котлы паровые. Методика коррозионных испытаний.

37. Поверхностно-активные вещества. Справочник, Л., «Химия», 1979.

38. Рекомендации по применению технологии сбора остатков грузов 3-го класса опасности и нейтрализации загрязненной территории при аварийных разливах. М., Всероссийский НИИ ж.д. транспорта, 1996г.

39. Романов В.В. Методы исследования коррозии металлов. «Металлургия», М., 1965. 179с.

40. Современные проблемы физической химии растворов. Л., 1977, с.202-205.162

41. Труды Московского энергетического института (МЭИ), 1980. Вып. 466 .

42. Химия: Справ, изд. / В.Шретер, К.-Х.Лаутеншлегер, Х.Бибрак и др.: Пер. с нем. М.: Химия, 1989. 648с.

43. Якадин А.И. Конденсатное хозяйство промышленных предприятий. М., «Энергия» ,1973. 231с.

44. Яковлев Г.М., Леаенкова С.И. Опыт очистки промышленного конденсата от железа. «Энергетик», 1977, № 7, с. 28 29.

45. Berk A.A., Hopps G.L. Returnline corrosion in fîderal heating sistem. -Report of Infestigations 5929 VSDI, 1960- 42p.

46. Kranz M. Einsatz von Fettaminen fxir den Korrosionsschutz. -Nenererbewegung Energiewirtschaft, 1971, N3, s. 17-21.

47. Kaesche H. : Werkstoffe u. Korr. 26 (1975).

48. Пат. США 2460259, Metod of protecting sistem for transporting media corrosie to terminal / Kahler H.L. Заявл. 22.01.46, опубл. 25.01.49. МКИ 117-97 Способ защиты системы с движущейся средой от коррозии металла.