автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Защита светлых нефтепродуктов от коррозионных загрязнений в средствах хранения и транспортирования

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА имени В.П.ГОРЯЧКИНА

На правах рукописи

КАЛИНИН Александр Петрович

УДК 631.246.002.5.004(043)

ЗАЩИТА СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ КОРРОЗИОННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В СРЕДСТВАХ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

Работ выполнена на кафедре "Транспорт в сельскохоэяйсткетюл) нроизиодстие" Московского ордена Трудового Красного Знамени институт инженерен сельскохомйс? венного производства имени З.П.Горячг.ииа

11аучные руководи 1 ели:

Заслуженный деятель науки н техники РФ, доктор технических наук, профессор К.В.Рыбаков

кандидат технических наук, сгаршпй научны;! согрудиик В.А.Мшяпш

Официальные оппонент;.!:

доктор технических паук, профессор А.П.Никифоров

кандидат технических наук, доцент 11 .А.Очковский

Ведущая ершштаиня -

НПО " Лгропромп рг'грссс."

Защита состоится "¿1 " ^[¿/'¿Д ^/'4 ¡992 г. б часов на заседании специализированного Совета К 120.12.03 при Московском ордена Трудового Красного Знамени ппетитута инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П.Горччкина

СИзь'к на яшореферат к дзух экземплярах, заверенных печатью, просим напра-Г.!ПЬ по адресу: ¡2 7550, г.Москва. Н-55У, ул. Тимирязевская, 58, МШ1СП, Ученый Со-

\ь

Лягор';ферчг разослан

••12

" 1992 г.

/

Учений секретарь специализированного

Совета,кандидат технических наук, доцент ' В.И.Осшюв

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях перехода к рыночном экономике остро встает вопрос о повышении качества нефтепродуктов.Современный высокомеханизированный агропромышленным комплекс - один из основных потребителей нефтепродуктов. На его долю приходится свыше 40% всего расходуемого дизельного топлива, а также значительное количество других нефтепродуктов. Для их хранения и транспортирования имеется резервуарный парк с общей вместимостью более 16,8 млн.мЗ.

Под воздействием внутренних и внешних факторов (температура, влажность, запыленность, коррозионная агрессивность нефтепродуктов, низкая коррозионная стойкость материалов и др.) на внутренних поверхностях средств хранения и транспортирования нефтепродуктов интенсивно протекают коррозионные процессы, в результате чего происходит ухудшение качества нефтепродуктов. Снижение качества нефтепродуктов приводит к перерасходу топлива двигателями, вызывает абразивный износ деталей топливной аппаратуры, нарушает работу очистителей (фильтров, центрифуг, отстойников, электроочистителей и т.п.), а в целом ведет, к снижению показателей надежности сельскохозяйственной техники.

Согласно требованиям ГОСТ 1510-84 "Нефть и нефтепродукты. Хранение и транспортирование" внутренняя поверхность средств хранения и транспортирования должна быть защищена тошшвостойкнмн антикоррозионными покрытиями. Однако в сфере сельскохозяйственного производства это требование в большинстве случаев не выполняется. Поэтому защита указанных средств от коррозии и сохранение качества светлых нефтепродуктов в сельскохозяйственном производстве является актуальной научно-технической задачей. Тема выполнялась в соответствии с Государственной программой 0.51.13 "Экономия ТЭР".

Цель работы. Разработка ингибированного эпоксидного покрытия для защиты от коррозии внутренних поверхностей средств хранения и транспортирования светлых нефтепродуктов в условиях сельскохозяйственного производства.

Обьект исследования. Средства хранения и транспортирования светлых нефтепродуктов.

Общая методика исследований включает: изучение условий работы толлнпостой-ких покрытий на внутренней поверхности средств хранений и транспортирования: анализ существующих и разработка ускоренных методов лабораторных и стендовых испытании покрытий; исследование влияния ингибиторов коррозии на физико-механические и защитные свойства покрытий; разработка оптимальные состава ингибированного электропроводкою покрытия; исследование влияния разработанного состава па качество светлых нефтепродуктов; проведение эксплуатационных испытаний и определение теичнко-оконо-мической эффективности от внедрения результатов исследования.

Досторе^.чоегь резульгаюв исследований определяется применением современно™ оборудовании н приборок, теории планирование многофлкторного яхет-римента, обра-

боткой полученных результатов методами математической статистики с использованием ЭВМ и их внедрением.

научная новизна.' Выявлены закономерности влияния ингибиторов коррозии металлов на физико-механические и защитные свойства наполненных эпоксидных покрытий и на их основе разработаны принципы научного подбора ингибиторов и уточнены представления о механизме их защитного действия. •

Практическая ценность работы заключается в разработке нового ингибированного электропроводного эпоксидного покрытия, позволяющего обеспечить сохранение качества светлых нефтепродуктов при хранении и транспортировании, а также увеличить срок службы резервуаров и цистерн. Состав покрытия представляет собой композицию материалов при следующем соотношении компонентов (% масс.): эпоксидная смола (ЭД -20) - 41,0; кварц молотый - 10,0; графит (ГС-0 - 30,0; огвердктсль (ПЭПА) - 4,0; ингибитор (ТДМ) - 15,0. Покрытие обеспечивает высокий уровень защитных свойств в течение не менее 5 лет и имеет удельное объемное электрическое сопротивление - 5...8.103 Ом.м.

Разработаны: комплекс ускоренных методов оценки изменения качества нефтепродуктов и стойкости покрытий в них; методика прогнозирования защитной эффективности топливостонких покрытии, ¡1 также определен комплексный показатель защитной эффективности покрытий с учетом влияния хлоридов.

Реалпзция результатов исследований. Разработанный ингибированный эпоксидный состав принят к внедрению в АО "Подмосковное" Раменского района Московской области.

Апробпння работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава МИПСП (г. Москва, 1987...1991 гг.), на 2-ой областной научно-практической конференции "Теория и практика защиты от коррозии металлических и железобетонных конструкций л оборудован!»:" (г. Астрахань, 1988 г.), на научно-техническом семннаре "Химмотология - теория п практика рационального использования горючих и смазочных материалов в технике " (г. Москва, 1991 г.).

Информационные материалы с рекомендациями по иовышеишо эффективности работы пефтехозяпсти АПК экспонироьались на ВДНХ СССР 1г. Москва, 1991 г.) и удо-стоеш,- серебряной медали.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в трех брошюрах и восьми статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка использованных источников из 111 наименований, а том числе 20 иностранных. Габота изложен.'1 на 14Г, страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка и 28 таоищ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования

Анализ литературных источников позволил установить, что одним из основных источников загрязнений светлых нефтепродуктов являются продукты коррозии. Поэтому разработка и широкое применение эффективных способов защиты от коррозии внутренних поверхностен средств хранения и транспортирования нефтепродуктов позволит обеспечить решение задачи длительного безаварийного их функционирования и повышения чистоты нефтепродуктов.

Исследования показали, что наиболее эффективным способом защиты от коррозии внутренних поверхностей средств хранения и транспортирования нефтепродуктов является применение эпоксидных покрытий. Проанализированы пути повышения их защитных н физико-механических свойств с помощью введения в состав различных ингредиентов. Установлено, что одним из наиболее аффективных путей повышения защитных свойств эпоксидных покрытий является введение в их состав ингибиторов коррозии, а для улучшения фчзико-механических свойств существенную роль играет состав наполнителя.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить характер коррозионных разрушений внутренних поверхностей средств хранения и транспортирования нефтепродуктов и оценить влияние образующихся продуктов коррозии па изменения качества нефтепродуктов;

- разработать и исследовать оптимальный состав ингабированнсго эпоксидного покрытия, обладающего высокими физико-механическими и защитными свойствами а контакте с нефтепродуктами;

- разработать комплекс ускоренных методов оценки изменения качества светлых нефтепродуктов при их контакте с противокоррозионными покрытиями и стойкости по-крыпш в светлых нефтепродуктах;

- разработать методику прогнозирования защитной эффективности топливостой-ких покрытий;

- внедрить результаты исследований в производство и дать технико-экономическую оценку разработанного ингабированного эпоксидного покрытия.

2. Методы экспериментальных исследований

Методы исследования покрытий подразделялись на: коррозионные (по проценту поражений поверхности, по потере массы обризиоп и коэффициенту защити), эле.прелн-мичгские (поляризационные, гальваностатическне), определение удельного объемного электрического сопротивления, величину которого рассчшыпали по <{адрмуле:

'•Г

с(г * ССг ) 2 2

О _ -Л- г иг * ) ■ _

о / - ( 2. ' 2 ' 0м'м' (1)

где - диаметр измерительного электрода, м ;

- внутренний диаметр охранного электрода, м; $ - сопротивление, Ом;

- толщина покрытия, м.

В качестве рабочих жидкостей использовали светлые нефтепродукты, растворы электролитов с рН < 6, слабые растворы кислот. Гяд экспериментов проводился на фоне подтоварной воды светлых нефтепродуктов. Оценка физико-механических и защитных свойств ишибированных эпоксидных покрытий проводилась по изменению их внешнего вида, прочностных характеристик, толщины, набухания, вымывания. Для определения изменения качества топлив после контакта с покрытиями первоначально проводился анализ соответствия их требованиям ГОСТов.

Оценка стабильности автомобильных бензинов проводилась но ГОСТ 22054-76 и заключалась в ускоренном окислении бензина (25 мл) при 110 °С в течение 6 ч кислородом. Оценку качества проводили по сумме продуктов окисления (СНО): количеству осадка, фактических и ацетоновых смол.

Оценка стабильности дизельных топлив проводилась по методу, предусматривающему ускорение старения дизельного топлива в контакте с покрытием в сосуде с отверстием и медным катализатором при 100 °С в течение 16 ч при соотношении плошали покрытия к объему топлива, соответствующему реальным условиям хранения. Оценку качества топлива проводили по изменению концентрации фактических смол, кислотности и содержанию механических примесей.

Для сокращения времени и обьема испытаний вместо светлых нефтепродуктов, как в стандартных методах, использовали имитатор топлива, что позволяет в короткий срох оценить стойкость ингибированных эпоксидных покрытий и спрогнозировать срок их службы на внутренних поверхностях резервуаров и цистерн. В качестве имитатора применялась углеводородная смесь, содержаща*« толуол и ксилол в количествах значительно превышающих содержание ароматических углеводородов н реальных топливах и имеющая следующий состав (я масс, долях %): 30 - толуола, 20 - ксилола, 50 - изоокта-на.

Длч оценки стойкости покрытий на внутренней поверхности резервуаров в реальных условиях Експлуатации (при одновременном воздействии на них трехфазной системы) разработан метод,сущность которого заключается в помещении пластин с нанесенным покрытием в герметично закрываемый сосуд, где они располагаются на специальной подставке так, чтобы верхняя пластинка находилась в газо&оздушкой среде, средняя -полностью а топливе, нижняя - в электролите. Стойкость покрытий оценивалась по ГОСТ 9.40</-88.

3. Исследования и разработка ингибированиых эпоксидных покрытий

Проведенные экспериментальные исследования показали, что физико-механические и защитные свойства эпоксидных покрытий в большой степени зависят от правильного выбора наполнителя, введение которого в состав покрытия приводит к изменению их свойств в 1,5... 3,0 раза (рис. 1, 2).

е

1 г

¡5

го

25

- б

Л

3

Рис. 1. Прочность эпоксидных композиций в бензине А-76 при I = 50 °С на: а -растяжение; б - изгиЬ; в - сжатие с наполнителями: 1 - кварц молотый; 2 - железный порошок; 3 - тальк; 4 - графит; 5 - порошок цинка.

Проведенные исследования позволили выбрать наполнитель - кварц молотый, обеспечивающий получение эпоксидных покрытий с высокими прочностными и защитными свойствами.

Однако, как было доказано экспериментально, введение в покрытие наполнителей позволяет уменьшить только количество слрев, наносимых на поверхность металла. С целью повышения защитной эффективности покрытий в них вводили ингибиторы коррозии. При этом, исходя из механизма действия ингибиторов были сформулированы требования, предъявляемые к ним.

Было исследовано свыше 15 соединений различных классов: амидтиофос-форная кислота; каптакс (2-меркаптобен- . золтиазол); двуокись хрома (Сг^Од); нитрит натрия (№N02); иолимеризован-ное масло "X"; бензотриазол; тяжелый ; дистиллятный мазут (ТДМ); КЛП-25 и ' др. Необходимо отметить, что все вводимые в покрытия ингибиторы «вдяюгся эффективными только и строго омрсде-

гс

25

■Л

_ ленной концентрации.

ьо

10

1 в г

/' 1

5 и—

J /

—А-1

Подтвердилось положение о том, что не все ингибиторы при взаимодействии с пленкообразующим образуют композиции, которые имеют высокие защитные свойства. Такие ингибиторы, как нитрованный полиэтилен, бензотриазол, основание Маниха (М-2), ОДК, жирная мочевина ухудшают защитные свойства эпоксидных покрытий в 1,5...3,0 раза при их введении в состав покрытия в исследованных концентрациях (I... 10%). Поэтому возможность их применения требует дальнейшего более глубокого изучения.

Одновременно было установлено,

Н,Г. СОЛ 0.03 О.ОП

'Ф5 0.01

0 5 10 Н 10 25 Ьсцт. что введение в состав эпоксидного покрытия ингибиторов коррозии в оптимальной концентрации значительно повышает их защитные свойства по сравнению с неингибирован-ными покрытиями. Ингибиторы: амидтиофосфорная кислота - 1%, каптакс - 1...2%, Сг2Оз - 2%, латекс - 1%, масло "X" - 2%, ТДМ - 10% улучшили защитные свойства в

1,5...4,0разаС/эис.

5> У

>

/ 1/ Г

У 1 N

Ж-

Исследования защитных свойств эпоксидных покрытий, содержащих в своем составе ингибиторы коррозии, показали, что увеличение концентрации ингибитора более 3% приводит • к снижению их защитных свойств за исключением ингибитора ТДМ, механизм защитного действия которого более сложен (рис. 4).

Об этом также свидетельствует слабая зависимость сопротивления ог частоты тока и сильная обратнопропорциоиальная зависимость емкости от частоты тока (рис.5).

Особенно. сильное снижение защитных свойств наблюдается при исследовании покрытий, содержащих в своем составе 5 и 10% нитрита натрия ШаЫ02). Пробой таких покрытий наступает уже через суток испытаний в 3% растворе хлористого и сернокислого иагрия.

Дяльнейлше исследования позволяй установить оптимальную концентрацию ингибиторе*, вродилпах в эпоксидные покрытия. Лучшими защитными и физико-механнче-

Рис. 2. Набухание эпоксидных композиций в бензнне Л-76 при 1-50 °С с наполнителями: 1 - кварц молошй: 1 -железный порошок; 3 - тальк: 4 - графит; 5 - порошок цинка.

скими свойствами обладают эпоксидные композиции с ингибитором ТДМ (без пластификатора ДБФ). Увеличение концентрации ТДМ до 15% приводит к повышению защитных свойств в 5...6 раз по сравнению с неингибированными покрытиями (табл. 1).

Светлые нефтепродукты согласно требованиям ГОСТ 1510-84 должны храниться в резервуарах с защитными покрытиями, удовлетворяющими требованиям электростатической безопасности. Удельное объемное электрическое сопротивление (р) этих покрытий не должно превышать 1.10^ Ом.м. Однако, исследованные составы не отвечают этим требованиям, так как ихр -1.1012...1.1013 Ом.м.

Таблица 1.

Защитная эффективность интибированных покрытий в различных средах в течение 1000 ч

Поражение поверхности, %

Среда Без ингибитора ТДМ Каптакс Масло ; "X"

5% 10% 1 Ч"' и /о <уа/ •* /о 2%

Вода, 70 ос 100 12 3 0 10 14

Камера Г-4 100 50 10 0 6.5 70

Бензин А-76 5 0 0 0 0 0

Для выпонения требований электростатической безопасности были исследован и

ингибированные эпоксидные композиции с наполнителями: порошок цинка и графит. Ьи- ' ло установлено, что лучшими зашитыми и физико-механическими свойствами обладают

/

/У

' Ач

///

Ч-у/-

/ъУ/

//

/У ✓ \// У \ / //

/У 'С^' 1 , \

ю го }о но 50

I а'т.

Рис. 3. Влияние ингибиторов коррозии на защитные свойства эпоксидных покрытий: 1 - ТДМ (10%); 2 - каптакс (1%); 3 -масло "X" (2%); 4 - латекс (1%); 5 - без ингибитора; б -жирная мочевина (1%).

композиции: порошок цинка - 20% + ТДМ 15%.

15 % и графит ГС-1 - 30% + ТДМ -

10

2-

V

■ I

I

I

дез ингибитора

45 3

к,

«о

С)

чг

1 6 12 Время до пробоя, сутки Рис. 4. Набухание эпоксидных покрытой в зависимости от концентрации ингибиторов КаМС>2 и ТДМ в воде при 70 °С.

Однако, введение порошка цинка приводит к снижению защитных свойств в 6 раз и прочностных -в 2,5 раза по сравнению с ингибирован-ным эпоксидным составом, содержащим графит ГС-1.

Кроме того, графитосодержащая композиция по защитным свойствам и электропроводности отвечает лучшим образцам топливостой-ких покрытий, а ее удельное объемное электрическое сопротивление составляет величину 5...8.103 Ом.м.

Проведенные исследования позволили выбрать состав стойкого антикоррозионного электропроводного покрытия для защиты от коррозии внутренних поверхностей средств хранения и транспортирования нефтепродуктов. Он представляет собой композицию материалов на основе эпоксидной смолы (% масс.):

эпохсидная смола ЭД-20.......................................................................................41

наполнитель: графит ГС-1...............................................................................30

кварц...............................................!...........................................10

отвердитель ПЭПЛ....................................................................................................4

ингибитор ТДМ......................................................................................................15

Рис. 5. Влияние концентрации ингибиторов коррозии на защитные свойства покрытий при выдержке в 3% растворе N801: а) частотная зависимость сопротивления; б) емкости.

4. Разработка комплекса, ускоренных методов опенки изменения качества светлых нефтепродуктов в контакте с противокоррозионными покрытиями и стойкости покрытий в светлых иесЪтепролуктах и результаты испытаний

Анализ существующих методов испытании показал, что они не дают разносторонней опенки топливостойких покрытий в комплексе их свойств и не позволяют спрогнозировать их защитную эффективность в-условиях эксплуатации. Поэтому нами были обоснованы принципы комплекса методов испытаний. Входящие в него методы должны отвечать следующим требованиям: быть ускоренными ( при этом ускорение протекающего процесса не должно быть результатом изменения его механизма); максимально моделировать условия применения покрытий; удовлетворительно дифференцировать покрытия по стойкости к воздействию агрессивных факторов п условиях эксплуатации и степени влияния их па качество нефтепродуктов; быть метрологически аттестованными (ошибка определений не должна превышать 40%).

Сущность комплекса методов заключается в оценке основных, наиболее подверженных изменению, эксплуатационных свойств топлива и покрытии в услочнях, |Л.тти-рующих их эксплуатацию на внутренней поверхности резервуаров. Схема комплекса методов испытаний приведена на рис. б.

Комплекс ускоренных методов включает в себя лабораторные, стендовые И эксплуатационные испытания и состоит из следующих методов: N3 1 - совместимость покрытий со светлыми нефтепродуктами; № 2 - оценка воздействия покрытий на эксплуатчци' онные свойства топлив; № 3 - оценка защитных сбойств покрытий в трехфазной систем«; № 4 - сюйкость покрытий к воздействию нефтепродуктоз.

Соответствие показателей качества топлива после испытаний нормам, указанным в комплексе, обеспечивает гарантийный срок хранения его в резервуарах, внутренняя поверхность которых защищена исследуемым покрытием.

Соответствие состояния покрытия после испытаний нормам, указанным в комплексе, обеспечивает срок его слу жбы на внутренней поверхности резервуаров в течение не менее 5 лет.

Для сравнения результатов испытаний разработанного ингибированного эпоксидного состава по комплексу ускоренных методов использовали результаты натурных испытаний покрытий ХС-5132 и ХВ-124.

В результате исследований было установлено, что разработанный состав не оказывает отрицательного влияния на качество бензина А-76 и дизельного топлива 3-0,5 минус 35.

Концентрация фактических смол, кислотность, химическая стабильность составили соответственно: А-76 - 17,6 мг на 100 см3; 0,67 мг КОН на 100 см3; 20,5 мг на 100 см3 и дизельного топлива - 29,5 мг на .100 см3; 1,9 мг КОН на 100 см3, что соответствует требованиям стандартов.

Результаты испытаний в трехфазной системе показали, что сумма трех обобщенных количественных оценок стойкости разработанного состава составляет 3,0 балла.

Анализ состояния разработанного состава и покрытия ХС-5132 после испытаний как по методам комплекса, так и после стендовых и натурных испытаний показывает, что покрытия являются стойкими и рассчетный срок их службы на внутренней поверхности резервуаров составляет не менее 5 лет, а также обеспечивают гарантийный срок хранения нефтепродуктов в резервуарах. В то же время покрытие ХВ-124 разрушается при испытаниях и все показатели качества бензина А-76 и дизельного топлива ухудшаются и выходят за допустимые пределы, что не обеспечивает и 1 года сохранности качества топлива при хранении.

Таким образом, разработанный комплекс методов оценки изменения качества Светлых нефтепродуктов в контакте с противокоррозионными покрытиями и стойкости покрытии в светлых нефтепродуктах позволяет с достаточной точностью дифференцировать топливостойкие покрытия и определить срок их службы в контакте с нефтепродуктаМи без проведения длительных натурных испытаний.

5. Разработка методики прогнозирования защитной эффективности топлнвостой-ких ингибиоованных эпоксидных покрытий

На основании проведенных исследований топливостойких покрытий по комплексу ускоренных методов была разработана методика прогнозирования защитной эффективности тоатнвос ;йки>с покрытий, а также определен комплексный показатель защитной эффективности покрытий. ' '

КОМПЛЕКС МЕТОДОВ ИСПЫТАНИИ ТОПЛИВОСТОЙКИХ ПОКРЫТИИ

:МоТОД1Д ОКРИКИ СТОЙКОСТИ гЮКр -.1 ТЛИ

В угловодсрол-;ii>:x топлиплх 0 электролнтлх Ü атмосфер т.ix ус-лоциях

/ ч \ / ч

I Ar. го-

¡U4I си-

jaj.^o-' л;;тив-ш ю

i ТОПЛГРГ

ССмюл— нсиные топл»{-па

Во д а. M CU-

рлстоо- IJI но

рм со- рлстп>-

лей ры

X

Повышенная цп.-.ПК-

ПОСТ ь, сернистыГ l'.iO, сэ-.1 лион ту-l-'.'l'f_

ОП ге Д£ Л Я ПМ Ы Е ПОКАЗА ГЕЛИ

I

Прочность ti i »Ii

- -о

я с

Г

ОБОБЩЁННАЯ ОЦйНК/

Г ;¡.-. D . 1Л.Р

t.!n-¡ tiiv.iмищи.|>|-Ч iicui.tTaniiíi мокритт!

I

В основу аналитической зависимости для прогнозирования защитной эффективности покрытия положен принцип сравнения уровня его функциональных свойств с покрытием, эффективность которого в условиях эксплуатации известна:

В результате исследования показателей эффективности покрытий установлено, что наиболее полная оценка эксплуатационных свойств покрытий может быть выполнена с использованием обобщенного показателя защитной эффективности, который является функцией единичных показателей. Единичные показатели защитной эффективности были получены методом экспериментальных оценок на основании разработанного комплекса, методов испытаний покрытий и позволили определить обобщенный показатель защитной эффективности

- 0,3ч1 + 6>7<12 + 4-°ЧЗ + + 0ДЧ5 + 1,6я6 (2)

где Ч1>Ч2'ЧЗ'Ч4-Ч5'Чб " единичные показатели, рассчитываемые по результатами испытаний покрытий по комплексу методов, как время до появления первых признаков коррозии (разрушения). ' •

Установлено, что обобщенный показатель защитной эффективности (Гц) разработанного цнгибированного эпоксидного состава и.покрытия ХС-5132 находится в пределах 477,0—480,9, в то время как для неингибированяого эпоксидного покрытия этот показатель не превышает 175,3.

Для углубления представлений о влиянии факторов агрессивной атмосферы на защитную эффективность покрытий, в различных климатических зонах (Южная, Восточна-пя, Средняя и Северная) были проведены испытания ингибированных эпоксидных покрытий. Анализ климатических зон показывает, что основными резко выделяющими факторами зон испытаний оказываются содержание диоксидов серы и хлоридов.

Методом дисперсионного анализа по схеме трех- и четырехфакторного эксперимента били обработаны данные результатов ускоренных испытаний. Для этого были установлены зависимости процента пораженной поверхности, весового показателя коррозии и коэффициента защиты от агрессивных факторов.

Перебор климатических и аэрохимических характеристик в качестве независимых переменных при моделировании показал, что интерпритация зависимостей по свободному , члену модели получается лишь при выборе независимыми переменными содержание диоксидов серы (Х5) и хлоридов (Х5), а также их взаимодействие (Х5Х6).Итогом расчетов

являются модели:

процент пораженной поверхности:

состав 1 у - 4,5 + 0,1 х6 + 0,0995x5x5 (3)

состав 2 у - 5,8 + 0,113х5х6 (4)

состав 3 у - - 0,37 + 0,04х6 + 0,р46х5хб (5) изменение массы:

состав 1 у « 0,84 + 0,21х6 + 0,0017х5х6 (6>

состав 2 у - 0,48 + 0,08х6 + 0,024х5х6 (7)

.состав 3 у -= 0,47 + 0,13хб - 0,01x5 х6 (8)

коэффициент защиты:

состав 1 У = 102,67 - 3,64Х5 - 3,5Х6 + 0.31Х5Х6 . (9)

состав 2 У = 107,4 - 3,2Х5 - 1,97Х6 (10)

состав 3 У - 210 - 5,8Х5 - 6,76Х6 + 0,63Х5Х(, (11)

Наличие в атмосфере хлоридов существенно увеличивает коррозионное поражение, поэтому сроки защити покрытии должны корректироваться с учетом их воздействия. Установлена прямонропорциональная зависимость комплексного показателя защитой эффективности (К) от содержания хлоридов (X):

Кх = К/(1 + 1,4Х), (12)

где К - величина комплексного показателя по данным лабораторных испытаний;

X - содержание хлоридов, мг/м^сут. Аналитическая зависимость для прогнозирования защитной эффективности топли-востойких покрытий с учетом влияния хлоридов будет иметь вид:

Ун* = А П Кх Хп', (13)

где У,,1 - срок службы нового покрытия п определенных условиях эксплуатации, годы;

А - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации;

В - коэффициент, учитывающий снижение уроьпя защитных свойств покрытий (ошибку прогноза);

Кх - комплексный показатель защитной эффективности покрытий (с учетом влияния хлоридов), представляющий собой отношение обобщенных показателей нового и применяемого покрытий;

Хп' - срок службы применяемого покрытия п особо жестких условиях эксплуатации, годы.

1'асчет срока службы разработанного ингибированного эпоксчдпого покрытия по предложенной методике показал, что покрытие сохраняет защитные свойства я жестких условиях эксплуатации в течение 5 лет.

б- Внедрение результатов исследований и их технико-экономическая эффективность

Эксплуатационные испытания подтвердили результаты стендовых и лабораторных исследований.

Оценка состояния покрытия ь процессе эксплуатации производилась по следующим показателям: внешний вид, сплошность, процент поражения, набухание, адгсснм и влияние покрытия на изменение качества светлых нефтепродуктов.

Для определения набухания покрытия было изготовлено специальное приспособление, представляющее собой держатель с 30 зажимами, в которое устйнаал.тллись металлические пластинки с покрытием. Держатель жестко устанэл^вался а цистерне. Через

и

каждые 1000 км пробега снимали по 5 образцов и определяли набухание и адгезию. Одновременно со съемом пластин из автоцистерны отбирали пробы светлых нефтепродуктов.

За время испытаний в течение 2 лет покрытие сохранило физико-механические и защитные свойства без изменений, также не произошло изменение качества бензина А-76 (табл. 2). .

Результаты исследований приняты к внедрению в АО "Подмосковное" Раменско-го района Московской области.

Экономический эффект составляет 1063,15 рублей (в ценах 1990 г.) на резерву-арный парк вместимостью 2750 м3.

Таблица 2.

Изменение физико-химических свойств бензина А-76 после контакта с разработанным составом в течение 100 ч

Показатели В начале эксплуатации Через 2 года эксплуатации

ДО ИСТ1. после исп. ДО ИСИ, после исп.

Кислотность, МГ КОН на 100 мл 0,42 i 0,45 0,41 0,42

Содержа н не фактических смол, мг на 100 мл 1,1 1,1 1,5 1,5

Содержание механически примесей, % ОТС. ОТС. ОТС. ОТС.

осщие выводы

1. В результате теоретического аналгяа и экспериментальных исследований актуальной научно-технической задачи - зашиты светлых нефтепродуктов от коррозионных загрязнений - получено новое решение, заключающееся в разработке топливостоикою электропроводного ингнбированиого эпоксидного покрытия, обеспечивающего сохранение качества светлых нефтепродуктов и увеличение срока службы средств хранения и транспортирования.

2. Анализ состаеа загрязнений светлых нефтепродуктов в средствах храненгя и тратспортированит показа;!, чю одним из основных источников загрязнений являются продукты коррозии.

Л. Установлено, ч;о наиботее эффективным способом залиты от коррозии внутренних исп ■ хностей средсти хранения п транспортирования является применение инги-барои.а.ль'х эпоксн uiuix чокрыгий.

•). Нсследовлчо млиянг.е щи ни,- торон коррозке на физико-механические и защитные ciiObciiw rivi.ciiiinuv; покрьчнп. Уиамоьлемо, что введение ингибитора ТДМ в опок-

сидмое покрытие в концентрации 15% приводит к повышению защитных свойств в 5...6 раз по сравнению с неишибированным покрытием.

5. Разработан состав покрытия, представляющий собой композицию материалов па основеэпоксидной смолы при соотношении компонентов (% масс.): эпоксидная смола (ЭД-20) - 41,0; кварц молотый - 10,0; графит (ГСМ) - 30,0; отвсрдитель (НЭПА) - 4,0; ингибитор (ТДМ) - 15,0. Состав обеспечивает высокий уровень защитных и прочностных свойств в нефтепродуктах и имеет удельное объемное электрическое сопротпвлшение 5...8.103 Ом.м.

6. Разработан комплекс ускоренных методов испытаний топливостойких покрытий, позволяющий влабораторных условиях оценить защитную эффективность покрытий и их влияние на качество светлых нефтепродуктов без проведения длительных натурных испытаний. Доказано, что разработанный состав не оказывает отрицательного г-ил-ния на качество бензина А-76. Концентрация фактических смол, кислотность и химическая стабильность составили соответственно: 17,6 мг на 100 см3; 0,67 мг КОН на 100 см3 и 20,5 мг на 100 см3, что соответствует требованиям стандартов.

7. Предложена методика прогнозирования защитной эффективности топливос.той-ких покрытий, заключающаяся в сравнении уровнен функциональных свойств нового и известного покрытий, и получена аналитическая зависимость с учетом воздействия хлоридов, которая имеет вид: У,,' « А В Кх Хп'. Расчет срока службы разработанного состава по предложенной методике показал, что он сохраняет защитные свойства в жестких условиях эксплуатации в течение не менее 5 лет.

8. Разрчбоганный ингибированный эпоксидный состав дли защиты от коррозии внутренних поверхностен средств хранения и транспортирования светлых нефтепродуктов внедрен в АО "Подмосковное" Рамспского района Московской области. Экономический 3'{х})£кт от внедрения составил 1063,15 руб. (в ценах 1990 г.) на резервуарный парк вместимостью 2750 ч3.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Исследование работоспособности масла марки Л з эксплуатационных услоииях в гидромеханических коробках передач // Научным отчет .- М.: МИПСП, 19»7,- Н6 с. N Гос. регистрации 81093900632, шт. N 02830049303 (соавторы К.П.Рыбаков, П.Л.Пш,ь-шикон).

2. Разработка рекомендаций но системам очистки не<;пепро;.уктон л и\ проьерк^ и сельскохозяйственном производстве // Научный отчет. - М.: ШШСП, 1988.- 122 с. N Гос. регистрации 01860532043, нив. N 14352869274 (соавторы Ь.П.Коналенко. В.Л.Пиль-1ЦИКО!1).

3. Прибор для оцродел'гшщ содержания йоды в сьстлых Н1фуе>1ро.1)'К1а.-.// Эксплуатационная надежность тракторов и сельхозмашин и способы ¡юлын.'ения их долговечности: Сб.научи.тр. МИПСП.- N[.,-1988.- С.52-53 Ссоаигор/1 1!.П.Ко«ал;'ик^. Л.Е.Любидщев).

4. Влияние ингибиторов коррозии на защитные свойства эпоксидных покрытий // Тез.докл.на научно-технической конференции "Теория и практика защиты от коррозии металлических и железобетонных конструкций и оборудования (30 ноября - 2 декабря 1988 г., Астрахань), - Астрахань, 1988.- С.153-154 (соавторы К.В.Рыбаков, В.А.Митягин).

5. Автоцистерна для перевозки нефтепродуктов // Передовой производственный опыт: Информ.сб.ЦНИИТЭИМС.- М.,1989, вып.Ы 5- С.20-21 (соавторы В.А.Митягин, К.В.Рыбаков, Н.Г.Бохулеиков, В.А.Урманов).

6. Сокращение потерь горючего при эксплуатации автоцистерн и топливозаправщиков // Передовой производственный опыт: Информ.сб.ЦНИИТЭИМС. - М., 1989, иып.Ы 5. -С.21 (соавторы В.А.Митягин, К.В.Рыбаков, Н.Г.Бохулеиков).

7. Восстановление внутренних поверхностей резервуаров для нефтепродуктов// Механизация и электрификация сельского хозяйства,- 1989.- N 12.- С.42 43 (соавюры В.А.Митягин, К.В.Рыбаков).

8. Техническое обслуживание и/ремонт нефгесклдадского оборудования предприятий АКГ1К: Обзорн.информ./ АгроНИИТЭИИТО,- М., 1989,- 42 с. (соавторы К.В.Рыбаков, В.П.Коваленко, О.А.Светлов).

9. Ремонт и техническое обслуживание,сельскохозяйственной техники в США: Обзорн.иьформ./ Информагротех,- М., 1990.- 48 с.(соавтор Ю.В.Микулин).

10. Снижение электризации углеводородных жидкостей при фильтровании,- М.: Информагротех, 1991, вып-Ы б. - С.5-10 (соавторы К.И.Рыбаков, В.П.Коваленко, Т.П.Карпекина).

11. Повышение эффективности работы нефтехозяйств АПК: Обзорн.информ./ Информагротех.- М., 1992,- 29 с.