Воздействие агрессивной среды на железобетонные сооружения нефтехимических предприятий

справляется с разделением газовой и жидкостной фаз. Поэтому поток деаэрированной воды из деаэратора откачивается в ёмкость с содержанием кислорода в воде до 120 мкг/л, что значительно превышает допустимое значение.

Для решения данной проблемы предлагается:

- обеспечить отбор проб на линии подачи питательной воды в деаэратор, для определения эффективности работы блока;

- установить стационарный промышленный анализатор растворенного кислорода, для высокочувствительных измерений;

- установить дополнительный деаэратор на линии подачи питательной воды с коллектора до промышленной установки;

- перенести действующий деаэратор на площадку ниже, что позволит забирать меньшее количество питательной воды с емкостей, установленных до деаэратора, а не деаэрируемую воду после него.

Таким образом, внедрение предложенных мероприятий позволяет изменить количество выделяемого кислорода в воде со 120 мкг/л до требуемого значения - менее 50 мкг/л.

Литература

1. Газиев Р.Р., Ушаков М.Н. Модернизация деаэрационного блока установки стирола. / Наука. Технология. Производство - 2015. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Уфа: Редакционно-издательский центр УГНТУ, 2015. - С. 37-38.

ВОЗДЕЙСТВИЕ АГРЕССИВНОЙ СРЕДЫ НА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Черная Лилия Валентиновна,

кандидат технических наук, доцент,доцент каферы «Архитектурных конструкций реставрации и реконструкции» Одесская государственная академия строительства и архитектуры

65029, ул.Дидрихсона,4,Украина, г.Одесса Муляр Игорь Дмитриевич ассистент кафедры «Архитектурных конструкций реставрации и реконструкции» Одесская государственная академия строительства и архитектуры

65029, ул.Дидрихсона,4,Украина, г.Одесса

Аннотация. В статье рассматривается влияние различных природных и технологических воздействий агрессивной среды на железобетонные сооружения нефтехимических предприятий. Проводится анализ факторов, групп и видов коррозии, их воздействие на физико-химический состав материала конструкций.

Одним из методов защиты железобетонных конструкций от влияния агрессивной среды являются лакокрасочные и мастичные (поликомпозитные) покрытия на основе полиуретановых и полиэпоксидных олигомеров, как наиболее стойкие к коррозионным воздействиям и обладающие достаточной адгезией к бетонному основанию.

Ключевые слова: агрессивная среда, железобетонные сооружения, факторы коррозии.

Abstract. The article examines the impact of various natural and technological effects of aggressive environment on reinforced concrete structures Petroleum and Chemical industries. The analysis of the factors, groups and types of corrosion and their impact on the physi-34

cal and chemical composition of the material of construction.

One of the methods of protection of reinforced concrete structures from the effects of aggressive environment are paints and mastic (polymer composite) coating based on polyurethane and epoxy oligomers, as the most resistant to corrosion influences and have sufficient adhesion to concrete base.

Keywords: aggressive environment, reinforced concrete structures, corrosion factors.

Проблема долговечности цементов и бетонов еще с конца XIX в. изучалась отечественными учеными, установившими причины и факторы коррозии и предложившими эффективные меры по увеличению стойкости (А.Р. Шуляченко, В.И. Чарномским, А.А. Байковым, В.А. Киндом, В.Н. Юнгом и др.) [1].

В.М. Москвин разделяет коррозионные процессы, возникающие в цементных бетонах при действии водной среды, по основным признакам на три группы [2]. К первой группе (коррозия I вида) он относит процессы, протекающие в бетоне под действием вод с малой временной жесткостью. При этом некоторые составляющие цементного камня растворяются в воде и уносятся при ее фильтрации сквозь толщу бетона.

Ко второй группе (коррозия II вида) относятся процессы, развивающиеся в бетоне под действием вод, содержащих вещества, вступающие в химические реакции с цементным камнем. Образующиеся при этом продукты реакций либо легкорастворимые и уносятся водой, либо выделяются на месте реакции в виде аморфных масс, не обладающих вяжущими свойствами. К этой группе могут быть отнесены, например, процессы коррозии, связанные с воздействием на бетон различных кислот, магнезиальных и других солей.

В третьей группе (коррозия III вида) объединены процессы коррозии, вызванные обменными реакциями с составляющими цементного камня, дающими продукты, которые, кристаллизуясь в порах и капиллярах, разрушают его. К этому же виду относятся процессы коррозии, обусловленные отложением в порах камня солей, выделяющихся из испаряющихся растворов, насыщающих бетон.

Цель данных исследования - повышение долговечности железобетонных конструкций за счет внедрения эффективных способов и материалов защиты конструкций от коррозии на основании систематизации природных и технологических воздействий агрессивной среды, анализа факторов коррозии. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Исследовались влияния природных и технологических воздействий агрессивной среды на железобетонные сооружения нефтехимических предприятий.

2. Проводился анализ факторов, групп и видов коррозии, их воздействие на физико-химический состав материала конструкций.

Объектами исследования являлись железобетонные конструкции сооружений нефтехимических предприятий в процессе эксплуатации под воздействием агрессивной среды.

Экспериментальные исследования проводились с применением системного анализа. На основании проведенного анализа разрабатывались методы и материалы для защиты конструкций.

В результате исследований разработаны «Рекомендации по применению поликомпозитов для защиты от коррозии железобетонных конструкций сооружений предприятий нефтеперерабатывающей промышленности» [3]. Защитные поликомпозитные покрытия применялись на Одесском нефтеперерабатывающем заводе (ПАО «Одесский НПЗ») в 1997-1998 гг. при ремонте стен и пола заводоуправления; в 2002, 2005, 2011, 2013 гг. для антикоррозионной защиты железобетонных панелей перекрытий и перегородки резервуара сборника серы V-404; площадки под оборудование Е-108 комплекса гидроочистки; ремонт фундамента под воздушный насос энергоблока.

Обычно на бетонные конструкции одновременно воздействуют многие агрессив-

35

ные факторы, но один из них обычно является основным. Чаще всего это процессы, вызывающие коррозию II вида.

В.В. Кинд дает более подробную классификацию основных видов коррозии бетона под действием природных вод: 1) коррозия выщелачивания, вызываемая растворением гидроксида кальция, содержащегося в цементном камне, и выносом его из бетона; 2) кислотная коррозия - результат действия кислот при значениях показателя рН менее 7; 3) углекислотная коррозия, обусловленная действием на цементный камень углекислоты и являющаяся частным случаем кислотной коррозии; 4) сульфатная коррозия, подразделяемая на: сульфоалюминатную, вызываемую действием на цемент сульфатных ионов ^О42-) при их концентрации от 250...300 до 1000 мг/л; сульфоалюминатно-гипсовую, также возникающую главным образом под действием сульфатных ионов (Б042-), но при концентрации их в растворе более 1000 мг/л, и гипсовую, которая происходит под действием воды, содержащей большое количество №2804 или СaSO4, магнезиальная коррозия, подразделяемая на собственно магнезиальную, вызываемую действием катионов магния при отсутствии в воде ионов S04 и сульфатно-магнезиальную, происходящую в цементном камне при совместном действии на него ионов Mg2+ и SO4 [1].

Кроме этого существует IV вид коррозии железобетонных конструкций, когда под действием II и III вида происходит разрушение защитного слоя бетона с проникновением агрессивной среды через трещины и поры к арматуре, вызывая ее коррозию.

Все эти виды коррозии возможны в результате действия не только природных, но и промышленных и бытовых сточных вод. На рис.1 приведены внешние и внутренние виды воздействий на железобетонные сооружения нефтехимперерабатывающих предприятий

[3, 4].

Агрессивное воздействие нефтепродуктов на железобетонные конструкции объясняется содержанием в их составе высокомолекулярных смол и присадок. В наибольшей степени снижают прочность бетона и сцепление его с арматурой минеральные масла и мазуты. Дизельные и масляные эмульсии менее агрессивны. Керосины и бензины практически не влияют на прочность бетона. При пропитывании отработанными маслами бетон набухает за счет взаимодействия кислот, содержащихся в таких маслах, с гидратами алюминия и кальция цементного камня с образованием кальциевого и алюминиевого мыла. Отработанные масла вызывают также коррозию стальной арматуры и закладных деталей

[5, 6].

Рис.1. Внешние и внутренние виды воздействий на железобетонные сооружения нефтеперерабатывающих предприятий: а - сооружения очистки промстоков и оборотного водоснабжения;

б - резервуар сбора серы; в - подпольные каналы и коллекторы; г - полы и площадки под оборудование

При повышенных температурах под действием кислорода воздуха, иногда в присутствии металлических катализаторов, а также во время длительного хранения в нефтепродуктах происходят необратимые изменения состава, ухудшающие потребительские свойства, увеличивая коррозионную активность.

В зависимости от влияния газов на бетон их разделяют на три группы. К первой относят газы, образующие нерастворимые или малорастворимые соли кальция (двуокись углерода, фтористый водород, фтористый кремний, фосфорный ангидрид, фтористый кремний, фосфорный ангидрид и др.). Железобетонные конструкции повреждаются при действии этих газов вследствие коррозии арматуры после нейтрализации бетона защитного слоя.

Вторую группу составляют газы, образующие слаборастворимые соли (сернистый и серный ангидрид, сероводород). Железобетонные конструкции в этом случае повреждаются, как вследствие коррозии арматуры после нейтрализации бетона защитного слоя, так и из-за уменьшения прочности и послойного разрушения бетона, вызванного внутренними напряжениями в нем при росте кристаллогидратов.

В третью группу входят газы, образующие хорошо растворимые гигроскопические соли. При повышенной влажности воздуха эти соли, поглощая водяной пар, образуют растворы, которые за счет капиллярного всасывания и диффузии их в жидкой фазе способны проникать внутрь бетона. Соли могут быть агрессивными или нейтральными по отношению к арматуре, поэтому газы этой группы подразделяют: на образующие соли, способные уже в малой концентрации вызывать коррозию стали в жидкой фазе бетона до нейтрализации защитного слоя бетона (хлористый водород, хлор, двуокись хлора, пары брома, йода и др.), и образующие хорошо растворимые кальциевые соли, не вызывающие коррозии стали в щелочной среде бетона (окислы азота, пары азотной кислоты и др.).

При высокой влажности среды и возможности выноса образующих солей из бетона, например, при периодических обливах конструкций или образовании конденсата на поверхности бетона, коррозия в газовых средах не отличается от коррозии II и III вида в жидких. Чем больше влажность бетона и чем выше его проницаемость, тем с большей

37

скоростью диффундируют соли. Попеременное увлажнение и высушивание бетона ускоряет процесс переноса раствора за счет капиллярного подсоса. Различие в механизме коррозии бетона и депассивации стали при действии газов разных групп требует дифференцированного подхода к оценке состояния и прогнозированию долговечности эксплуатировавшихся конструкций и к возможности сохранения частично прокоррозировавшего бетона при реконструкции и ремонте объектов.

Для конструкций нефтеперерабатывающих предприятий особую опасность представляют сероводород и сероуглерод, которые в дальнейшем при взаимодействии с другими примесями могут привести к медленному окислению до серного ангидрида.

Железобетонные конструкции технологического оборудования систем газоочистки, рекуперации, дымовых труб подвергаются воздействию диоксида серы (802) и серного ангидрида (80з) при температуре до +2300С. При наличие водных паров данные газы могут создавать слабый раствор серной кислоты.

Анализ факторов коррозии железобетонных сооружений нефтеперерабатывающих предприятий показан на рис. 2 [3, 4].

Согласно СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии", табл. 8 [7] для внутренних поверхностей днищ и стенок резервуаров хранения нефти и нефтепродуктов воздействие на конструкции сырой нефти и мазута следует оценивать как среднеагрессивное, а воздействие мазута, дизельного топлива и керосина - как слабоагрессивное. Для внутренних поверхностей покрытия резервуаров воздействие перечисленных жидкостей следует оценивать как слабоагрессивное.

В емкостных железобетонных сооружениях очистки стоков промсистемы от нефти и нефтепродуктов таких как: песколовки; нефтеловушки; пруды отстоя; блоки флотации, фильтрации и озонирования должен быть применен бетон марки по водонепроницаемости не менее W8. Учитывая наличие в водной среде переменной концентрации нефти и нефтепродуктов, а также смешанной газовой среды, ее можно отнести по степени воздействия к слабоагрессивной. Кроме этого следует учитывать и атмосферные воздействия открытых сооружений типа прудов отстоя, песколовок, нефтеловушек. Снаружи заглубленные сооружения подвержены влиянию коррозии от агрессивности грунта и грунтовых вод.

а к

I

о о

л К

к >а

о а

8 §

^ Оч

О "

со §

а

а

§

§

о у

^ § *

0 ^

1 5Е

§

К ^

N

о а

Аналогичные требования предъявляются к конструкциям сооружений емкостей, градирням. Резервуар для сбора серы подвержен постоянному воздействию расплавленной серы до +130° С и паров сероводорода и его можно отнести к сильноагрессивной степени воздействия [3].

Воздействию агрессивной газовой среды при высоких температурах до+2300С подвержены железобетонные постаменты и полы под технологическое оборудование систем газоочистки, рекуперации, дымовых труб.

Коррозии также подвержены и защитные покрытия железобетонных конструкций из поликомпозитных материалов. Процесс разрушения (деструкции) проходит под дей-

ствием химических, фотохимических, механических и термических факторов, в результате которых меняются физико-химические свойства материала. В результате химической и термической деструкции происходит распад макромолекул в цепи, снижение межмолекулярных сил взаимодействий и, как следствие, потеря упругости, трещинооб-разования и отслоения покрытий от основания.

Одним из методов защиты железобетонных конструкций от влияния агрессивной среды являются лакокрасочные и мастичные (поликомпозитные) покрытия на основе полиуретановых и полиэпоксидных олигомеров, как наиболее стойкие к коррозионным воздействиям и обладающие достаточной адгезией к бетонному основанию.

Таким образом, можно сделать выводы,что для эффективной защиты железобетонных сооружений нефтехимических предприятий необходимо исследовать природные и технологические воздействия агрессивной среды, проводить системный анализ факторов, групп и видов коррозии, их воздействие на физико-химические свойства применяемых материалов конструкций.

Литература

1. Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества / А.В. Волженский, Ю.С. Буров, В.С. Колокольников. // Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1979. - 476 с.

2. Москвин В.М. Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты / В.М. Москвин, Ф.М. Иванов, С.Н. Алексеев, Е.А. Гузеев. - М.; Стройиздат, 1980. - С. 536.

3. Рекомендации по применению поликомпозитов для защиты от коррозии железобетонных конструкций сооружений предприятий нефтеперерабатывающей промышленности / Под ред. В.А. Лисенко; сост. И.Д. Муляр и др.: ПАО «ЛУКОЙЛ-ОДЕССКИЙ НПЗ», 2009. - 25 с.

4. Муляр И.Д. Защитные поликомпозитные покрытия железобетонных конструкций нефтеперерабатывающих предприятий. Разработка и исследование / И.Д. Муляр. -Межд. изд. LAP: Lambert Academic Pablishing, 2016. - С. 66.

5. Полак А.Ф. Антикоррозионная защита строительных конструкций на химических и нефтехимических предприятиях / А.Ф. Полак, Г.Н. Гельфман, В.В. Яковлев. -Уфа: Башкирское книжное издательство, 1980. - С. 80.

6. Розенталь Н.К. Коррозия бетона, вызванная взаимодействием щелочей цемента с кремнеземом заполнителя / Н.К. Розенталь, Г.В. Любарская // Технологии бетонов: Информационный научно-технический журнал. - М.: ООО ЦНТИ «Композит», 2005. -№5. - С. 17-19.

7. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии, - Взамен СНиП11-28-73*,СН65-76; введ.1986-01-01. - М.:ЦИТП Госстроя СССР,1986. - С.48.

ОСНОВЫ ТЕМПЕРАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Персиянов Владислав Александрович

студент IV курса, факультет инновационных технологий, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 634050, РФ, Томская область, г. Томск, пр. Ленина, дом № 40

Аннотация

В статье говорится о важности температурного моделирования, а также показана практическая часть работы в САПР Sauna Thermal Modeling.

Ключевые слова: температура, схема, моделирование, нагрев, охлаждение, САПР, печатные платы, термограмма.

При проектировании печатных плат возникает всё больше проблем в связи с усложнением строения платы, и решение этих проблем требует всё больших усилий от разработчиков. В связи с этим с каждым поколением плат возрастает риск возникнове-40