Témata
Reklama

Koroze a ochrana proti korozi zásobníku na kapalná paliva

Surová ropa je směsí různých uhlovodíků, které samy nevyvolávají korozi kovů a slitin. Surová ropa obsahuje ale také vodu, některé soli (chlorid sodný, chlorid vápenatý a chlorid hořečnatý), sulfan (sirovodík) a mikroorganismy. Tyto kontaminanty jsou obsaženy v surové ropě ve velmi malých koncentracích (1-3 % hmotnostních) a působí korozí dna zásobníků, pontonů, střech a nikoliv jejich stěn.

Tyto korozně působící složky se odstraňuji ze surové ropy během její úpravy (usazováním, odsolováním a neutralizací) a zpracování. Proto předpokládáme, že po destilaci se získají ropné produkty nebo destiláty (nafta, benzín, petrolej, plynový olej a topný olej), tj. paliva, která po speciální úpravě obsahují pouze uhlovodíky, jež nebudou korozně působit na kovy a slitiny za obvyklých okolních podmínek. Dodatkem k ropným palivům, který je nutný připomenout, jsou obsažená aromatická rozpouštědla (benzen, toluen, xylen), které některá paliva obsahují až 30 % objemových, a dále sloučeniny obsahující kyslík (obsah v palivu – estery do 15 % objemových a alkoholy do 85 % objemových), které se skladují individuálně nebo se přidávají do benzínu místo tetraetylolova pro zvýšení oktanového čísla a pro zlepšení hoření paliva. Na rozdíl od inertnosti všech paliv, stejně jako organických rozpouštědel, tyto látky zvyšují korozi zásobníků, potrubí a čerpadel zhotovených z uhlíkové oceli. Zvyšují také korozi plovoucích střech zhotovených z hliníku a dokonce poškozují některé povlaky a polymery.

Reklama
Reklama

Paliva z ropy působí korozivně na zařízení z uhlíkové oceli

Můžeme být překvapeni tímto paradoxem a někteří technici jsou přesvědčeni, že paliva z ropy působí korozivně na zařízení zhotovená z uhlíkové oceli. To má a nemá pravdivé opodstatnění. Můžeme vysvětlit tento paradox a ukázat, za jakých podmínek vyvolává palivo korozi v zásobnících. Uhlíková ocel, hliník, korozivzdorná ocel a zinek jsou obvykle používány v kontaktu s palivem. Uhlíková ocel je hlavním materiálem používaným pro zhotovení zásobníků. Korozivzdorná ocel se používá pro malé zásobníky paliva u nákladních automobilů a také pro některé části plovoucích střech. Hliník se používá pro stabilní a plovoucí střechy zásobníků. Zinek a hliník se používají pro protikorozní ochranu vnitřních a vnějších povrchů zásobníků zhotovených z uhlíkové oceli. Otázkou je, jaké korozně agresivní složky mohou být přítomny v palivech. Voda a kyslík mohou být přítomny v palivech po výrobních postupech a v produktech získaných v rafineriích destilací. Ne všechny sloučeniny obsahující síru (sirovodík, merkaptany) se daří odstranit z petrolejářských produktů. Těkavé organické kyseliny (mravenčí a octová) a chloridy mohou být obsaženy v petrolejářských produktech a ve spojení s přítomnou vodou mohou vyvolávat intenzivní korozi. Technologické operace, jako naplňování a vyprazdňování zásobníků poskytují podmínky pro přístup vody a kyslíku (hlavní složky potřebné pro vznik koroze) do zásobníků, které se rozpustí v palivu a tím vytvářejí možnost elektrochemické koroze jejich vnitřků.

Cyklické namáhání zásobníků

Změny teploty v zásobnících vyvolané cykly den – noc mění rozpustnost vody a kyslíku v palivech a jejich separaci na kovovém povrchu. Rozpustnost kyslíku v palivech je 6- až 20krát vyšší než ve vodě a je větší v lehkých petrolejových produktech (benzín a nafta) než v těžkých uhlovodících (petrolej, plynový olej, topný olej). Tato skutečnost vysvětluje, proč lehká paliva (benzín a nafta) jsou více korozivní ve vztahu k uhlíkové oceli. Z toho plyne, že elektrochemický mechanismus koroze uhlíkové oceli je korozní pochod vyvolaný působením vody a kyslíku v přítomnosti uhlovodíků. Mechanismus koroze je podobný korozi pod filmem vody v atmosférických podmínkách během cyklu ovlhčení – vysušení a korozi v místech, kde povrch je ovlhčován postřikem (splash zone). Pravě tak, jak atmosféra dodává vodu a kyslík k ocelovému povrchu během atmosférické koroze, je palivo také zásobníkem, který dodává vodu a kyslík pro vznik a průběh koroze ocelového povrchu. Korozní produkt (rez) je výsledkem reakce mezi uhlíkovou ocelí, vodou a kyslíkem (obrázek 1).

Obrázek 1. Koroze zásobníku na surovou ropu po 18 letech jeho provozu. A – vnitřní povrch plovoucí střechy; B – vnitřní povrch dna zásobníku

Vnitřní a vnější povrchy zásobníků mohou podléhat následujícím typům koroze:
a) atmosférická koroze v přítomnosti dešťové vody a slunečního záření probíhá pod tenkým filmem elektrolytů;
b) koroze za mokrých podmínek;
c) koroze pod zemí;
d) mikrobiální koroze vyvolaná působením mikroorganismů (MIC);
e) koroze pod tepelnou izolací – zásobníky obsahující kapalný topný olej a asfalt jsou opatřeny tepelnou izolací pro udržování teploty produktu na hodnotě 90–100 °C.

Plovoucí střecha

Zásobníky na surovou ropu a lehké petrolejové produkty (benzín, nafta) jsou vybaveny plovoucí střechou. Palivo může při nesprávném postupu plnění přetékat nebo dešťová voda může dopadat na vnější část plovoucí střechy. Rozlitá ropa a dešťová voda mohou být vzhledem ke špatné drenáži příčinou koroze za mokra vnějšího povrchu plovoucích střech. Tyto příčiny mohou také ovlivňovat vnější korozi zásobníků. Správné umístění zásobníků na asfaltem upravený písek a vrchní bitumenovou vrstvu může zabránit korozi vnějších povrchů dna zásobníků.

Rozlišují se čtyři korozní zóny vnitřních povrchů zásobníků:
1) Vrchní vnitřní část povrchů střech a ocelových plátů, které přicházejí do styku
s plynnou fází.
2) Ovlhčovaná zóna (splash zone) je interakcí mezi kapalnou a plynnou fází. Tato
mezifáze není konstantní a umístění této zóny se mění během plnění a 
vyprazdňování zásobníků.
3) Mokrá zóna, která je stále ve styku s kapalnou fází.
4) Dna zásobníků a někdy první pláty stěn zásobníků (počítáno ode dna).

Mechanismy koroze vnitřních povrchů zásobníků jsou s ohledem na uvedené čtyři zóny komplikovanější než mechanismy koroze vnějších povrchů zásobníků.

Mikrobiální koroze

Korozní pochody označované jako mikrobiální koroze (microbiologically induced corrosion – MIC) jsou vyvolané metabolickou aktivitou mikroorganismů. Dna zásobníků obsahujících surovou ropu, palivový olej, plynový olej a petrolej (jet fuel – palivo pro tryskové motory) jsou napadány mikrobiální korozí. Problémy související s mikrobiální korozí nejsou často rozpoznány. Přesto, že publikace z počátku padesátých let referovaly o mikroorganismech, které jsou zodpovědné za značnou bodovou korozi hliníkových zásobníků obsahujících petrolej, stále ještě existuje mnoho mýtů o podílu bakterií na korozi zásobníků.

Můžeme nalézt různé druhy bakterií v surové ropě a palivech, ale to však neznamená, že tyto všechny bakterie způsobují zvýšení koroze.

Když se objeví voda v zásobníku, začnou se počty bakterií rychle zvyšovat na rozhraní voda-palivo na dně zásobníků. Bakterie používají uhlovodíky jako potravu pro svůj růst, ale kov jako potravu nepoužívají. Zúčastňují se korozního pochodu jiným způsobem. Za prvé bakterie produkují organické kyseliny, které atakují kovy. Dalším způsobem ovlivňování koroze bakteriemi je vytváření diferenciálních aeračních článků, které vedou ke vzniku lokalizované koroze označované jako koroze pod usazeninami (under-deposit corrosion). Není snadné definovat bakteriální působení proto, že tento typ poškození se objevuje ve formě mělkých bodů, které mohou byt připsány bodové korozi (pittingu), trhlinkám nebo galvanické korozi. Mělké body a jiné fantastické formy se obvykle objevují na dně zásobníků (obr. 2).

Obrázek 2. Mělký korozní bod jako výsledek působení mikrobiální koroze na dně zásobníku osahujícího surovou ropu po 18 letech služby.

Vnitřní povrchy podzemních zásobníků obsahujících LPG palivo (kapalný petrolejový plyn) také mohou být náchylné ke korozi vlivem v něm obsažené vody, rozpuštěného kyslíku, sirovodíku a také chloridů (obr. 3).

Obrázek 3. Koroze vnitřního povrchu podzemního zásobníku na LPG po 20 letech v provozu a kontaktu (a) s kapalnou fází, (b) s plynnou fází.

Uvedené údaje a jiné údaje o sledování a ochraně proti korozi jsou uvedeny v publikaci „Corrosion for Everybody“, vydané nakladatelstvím Springer v roce 2010. Druhá část článku v příštím vydání MM Průmyslového spektra bude věnována používaným způsobům ochrany proti korozi vnitřních povrchů zásobníků obsahujících paliva a korozi jako umění.

Dr. Alec Groysman
ORT Braude College of Engineering, Karmiel, Izrael
alecgroysman@gmail.com

Zpracovala Dana Benešová a Miroslav Svoboda

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 130502
Datum: 07. 05. 2013
Rubrika: Komerční příloha / Povrchové úpravy
Autor:
Firmy
Související články
Koroze kovů ve výrobním procesu a při exportu

V procesu, který začíná příjmem kovových polotovarů a končí hotovým produktem dodaným zákazníkovi, je velké množství rizik, která mohou negativně ovlivnit konečnou kvalitu a vzhled výrobku. Z hlediska balení a protikorozní ochrany s využitím odpařovacích inhibitorů koroze (VCI - vapor/volatile corrosion inhibitor) je klíčový především stav povrchu baleného kovu neboť v případě přítomnosti vody, mastnoty, nečistot a reziduí procesních kapalin na povrchu výrobku, nemohou inhibitory proniknout až ke kovu (potažmo k primární oxidační vrstvě), povrch úspěšně pasivovat a chránit před korozí.

Korozní problémy při spalování biomasy a komunálního odpadu

Kotle pro spalování biomasy jsou určeny buď ke 100% spalování biomasy, nebo ke kombinaci biomasa - uhlí. V současné době se spaluje především dřevní štěpka, ale přechází se i na spalování zemědělských produktů (sláma, otruby, seno, slupky, oříšky). Předpokládá se i spalování energetických rostlin (šťovík, laskavec, topolovka, mužál). Ve srovnání s dřevnými štěpky se jedná o suroviny s vyššími obsahy chlóru a síry a jejich sloučeniny ve spalinách zvyšují korozní problémy teplosměnných ploch kotlů.

Vyhodnocování čistoty povrchu

Možnosti kontroly čistoty povrchu z hlediska mastných a prachových nečistot se rozšířily o metodu kontinuálního skenování v reálném čase. Metoda doplňuje již existující statický způsob detekce a přináší možnost snadné a rychlé namátkové kontroly komplexních kovových výrobků a součástí. Její univerzálnost dovoluje použití přímo v provozu, není zapotřebí žádné testovací temné komory, ani laboratoře.

Související články
Porušení celistvosti při žárovém zinkování

Nanášení povlaků žárového zinku spočívá v ponoření ocelových součástí do tekutého kovu o teplotě cca 450 °C. Zinkovaný dílec je při ponořování do taveniny vystaven nerovnoměrnému působení zvýšené teploty, kdy část pod hladinou se rychle prohřívá, zatímco část nad hladinou má teplotu prostředí. Součásti jsou proto v průběhu ponořování do zinkové taveniny namáhány významným proměnným pnutím vyvolaným tepelnou roztažností materiálu. Napětí jsou tahová a tlaková a dosahují meze kluzu materiálu. Zinkované dílce se vždy deformují a obsahují zbytková napětí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nová dimenze v tryskání malých dílů

Inteligentním řešením detailů a použitím osvědčených komponent zajišťuje inovativní Multi-Tumbler Rösler dosud nikdy nedosaženou bezpečnost procesu při bubnovém tryskání dílů.

Ekonomická řešení čištění - základní faktor úspěchu

Kvalitní čištění dílů je v průmyslu stále důležitější. Většina firem klade hlavní důraz na výrobu. Samozřejmě nelze přehlížet vazby mezi výrobním procesem a čištěním. Výrobce čisticích zařízení Pero AG proto svým zákazníkům nabízí vedle moderních technologií i komplexní poradenství pro ekonomiku a efektivitu čisticích procesů. Přesvědčit se o tom, a získat informace o aktuálních inovacích, mohli návštěvníci zákaznických dnů Pero 2018.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Koroze a ochrana proti korozi zásobníků na kapalná paliva

Známe-li příčiny koroze zásobníků na kapalná paliva (viz 1. část článku v minulém čísle), pak můžeme aplikovat ochranu proti korozi. Způsoby ochrany proti korozi lze rozdělit na následující technologické postupy: aplikace povlaků (organických a kovových), použití inhibitorů koroze a katodické ochrany. Každý z těchto postupu je jedinečný a unikátní.

Kompozitní galvanické povlaky

Stále se zvyšující požadavky na vlastnosti povrchů urychlily vývoj slitinových povlaků kombinovaných s povlaky kompozitními, čímž se vzájemně kombinují a rozšiřují výhody a možnosti nových povlaků.

Optimalizace omílání lisovaných dílů

Investicí do nového průběžného omílacího zařízení zvýšil podnik s mezinárodní působností v oblasti lisovací techniky svoji kapacitu v opracování povrchu o asi 15 % a tím současně snížil náklady.

Procesní analýza snižuje náklady

Technologie broušení hrají v moderním obrábění významnou roli. Jsou využívány při výrobě přesných nástrojů nebo lékařské techniky, v energetice, při výrobě ozubení nebo v leteckém a kosmickém průmyslu. I když může být podíl nákladů na povrchové čištění nízký, technická čistota většinou rozhoduje o možnosti dodat výrobky. V souvislosti s kvalitou povrchů zhotovených obrobků však o nákladech na čištění rozhoduje dimenzování celého výrobního procesu.

Průmyslové využití nejvýkonnějších laserů

Již několik desetiletí jsme svědky postupného nabývání významu a upevňování pozice laserů nejen v průmyslových provozech, ale i ve zdravotnictví, metrologii a mnoha dalších oblastech. Na stránkách tohoto vydání je uvedeno hned několik možností jejich využití, všechny jsou však velmi vzdálené možnostem laserů vyvíjených v centru HiLASE. V Dolních Břežanech u Prahy totiž vyvíjejí „superlasery“.

Koroze napříč všemi obory

Mezinárodní konference Eurocorr, která každoročně přiláká k účasti tisícovku zástupců komerční i akademické sféry včetně nejvýznamnějších celosvětově uznávaných korozních inženýrů, řadu sponzorů a vystavovatelů z oblastí povrchových úprav a povlaků kovů, chemických úprav prostředí, elektrochemických protikorozních ochran, korozního monitoringu, inspekce a zkušebnictví a mnoha dalších, se letos v září díky Asociaci korozních inženýrů poprvé v historii konala v Praze.

Cyklické zkoušky pro reálnější simulace

Životnost, trvanlivost, odolnost, ale i třeba degradace jsou důležitými pojmy, pokud se bavíme o životním cyklu jakékoliv součásti. Kupující nebo odběratel požaduje záruky, že právě obdržený díl, zařízení či konstrukce bude fungovat předem stanovenou dobu, navíc je-li ve hře také otázka bezpečnosti. Udělení certifikace či určení doby trvanlivosti často předcházejí různé zkoušky. Důležitou skupinou z nich jsou urychlené korozní zkoušky. Nejen jimi se v úzké spolupráci s průmyslem zabývají ve vědecko-technickém parku v Kralupech nad Vltavou.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit