CC BY
10НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE
УДК 614.841.2.001.5
DOI 10.25257/FE.2023.1.60-69
© И. И. АЩЕУЛОВА1, И. Р. БЕГИШЕВ1, С. С. МУРОДЗОДА1, Д. А. ПЕТРИЛИН1, И. И. РЕФОРМАТСКАЯ1
1 State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
Взаимосвязь конденсации влаги и образования пирофорных соединений в парогазовом пространстве резервуаров
с сернистой нефтью
АННОТАЦИЯ
Тема. При хранении сернистой нефти в вертикальных стальных резервуарах (РВС) на их внутренней поверхности со временем образуются пирофорные коррозионные отложения, способные при определённых условиях самовозгораться. Предполагается, что скорость коррозии и образования пирофорных отложений будет зависеть от влажности парогазового пространства внутри РВС и условий конденсации его водной фракции на внутренней поверхности нефтяного резервуара.
Основная цель работы - определение влияния влажности внутренней поверхности кровли и верхних поясов резервуаров с сернистой нефтью на скорость коррозии и роста пирофорных соединений.
Методы. Для изучения взаимосвязи влажности внутренней поверхности резервуаров с сернистой нефтью, температурного режима внутри и снаружи РВС и скорости роста пирофорных отложений был использован метод анализа экспериментальных данных. Экспериментальные результаты были получены с помощью экспериментального метода, заключающегося в натурных испытаниях образцов низкоуглеродистой стали в резервуарах с сернистой нефтью.
Результаты. Выявлена зависимость количества влаги и количества пирофорных коррозионных отложений, образовавшихся на внутренней поверхности резервуара с сернистой нефтью, от вида хранимого продукта и времени года. Получена прямая корреляция между количеством образующихся пиро-форов и количеством сконденсированной влаги.
Область применения результатов. Результаты могут быть использованы при планировании мероприятий по обеспече-
нию пожарной безопасности на объектах нефтегазовой отрасли промышленности, а также для обеспечения защиты нефтяных вертикальных стальных резервуаров от возгорания.
Выводы. Результаты исследования позволили авторам сделать ряд следующих выводов:
1) при контакте внутренней поверхности нефтяных резервуаров с парогазовой средой на поверхности металла протекают процессы конденсации влаги и образования пирофорных отложений;
2) наблюдается корреляция между скоростью образования пирофорных отложений и влажностью внутренней поверхности резервуаров, контактирующей с парогазовой средой - чем выше влажность, тем больше скорость образования пирофорных отложений;
3) скорость роста пирофорных отложений определяется условиями теплопередачи на поверхности резервуаров и минимальна при близких температурах внутри и снаружи резервуаров, которые характерны для летних месяцев и солнечных весенне-зимних дней;
4) высокая влажность внутренней поверхности кровли резервуаров позволяет предположить возможность применения протекторной защиты для снижения скорости образования пирофорных отложений.
Ключевые слова: нефтяной резервуар, углеродистая сталь, пирофорные отложения, влажность
© I.I. ASCHEULOVA1, I.R. BEGISHEV1, S.S. MURODZODA1, D.A. PETRILIN1, I.I. REFORMATSKAYA1
1 State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
The relationship between moisture condensation
and forming pyrophoric compounds in steam-gas area of tanks filled with sulfurous oil
ABSTRACT
Purpose. When storing sulfurous oil in vertical steel tanks, pyrophoric corrosive deposits are formed on their inner surface after a while, and they are capable to self-ignite under certain conditions. It is assumed that the rate of corrosion and that of forming pyrophoric deposits will depend on the humidity of the steam-gas medium inside the vertical steel tank and the conditions of its water fraction condensation on the oil tank inner surface.
The main purpose of the research is to determine humidity impact on the inner surface of the roof and upper belts of tanks with sulfurous oil on the rate of corrosion and growth of pyrophoric compounds.
Methods. To study the relationship between the humidity of the inner surface of the tanks with sulfurous oil, the temperature regime inside and outside the vertical steel tank and the growth
rate of pyrophoric deposits, the method of experimental data analysis was used. Experimental results were obtained using an experimental method consisting of full-scale testing of low-carbon steel samples in tanks with sulfurous oil.
Findings. The dependence of the amount of moisture and that of pyrophoric corrosive deposits formed on the inner surface of the tank with sulfurous oil on the type of the stored product and the season of year is revealed. A direct correlation is obtained between the amount of pyrophores formed and the amount of condensed moisture.
Research application field. The results can be used in planning activities to ensure fire safety at the facilities of the oil and gas industry, as well as to ensure fire protection of vertical steel oil tanks.
Conclusions. The results of the study allowed the authors to draw a number of the following conclusions:
1) when the inner surface of oil tanks comes into contact with the steam-gas medium, moisture condensation and the formation of pyrophoric deposits occur on the metal surface;
2) there is a correlation between the rate of pyrophoric deposits formation and the humidity of the tanks' inner surface that are in contact with the steam-gas medium - the higher the humidity the greater the rate of pyrophoric deposits formation;
3) the growth rate of pyrophoric deposits is determined by the conditions of heat transfer on the tanks surface and is minimal at similar temperatures inside and outside the tanks, which are typical for the summer months and sunny springwinter days;
4) high humidity of the tanks' roof inner surface suggests the possibility of using tread protection to reduce the rate of pyrophoric deposits formation.
humidity
Key words: oil tank, carbon steel, pyrophoric deposits,
П
ВВЕДЕНИЕ
ри эксплуатации стальных вертикальных резервуаров с сернистой нефтью на внутренней поверхности кровли и верхних поясов протекает процесс коррозии с образованием пирофорных продуктов. При определённых условиях (температура и влажность) пирофоры способны самовозгораться и приводить к пожарам и взрывам на объектах нефтегазовой отрасли промышленности.
Чрезвычайные ситуации, инициированные самовозгоранием пирофорных коррозионных отложений, приводят к серьёзным последствиям. Например, пожар, произошедший в 1985 г. в объединении «Самаранефть» после взрыва паровоздушной среды в одном из резервуаров с сернистой нефтью, уничтожил весь нефтяной парк. В феврале 2000 г. на территории Радаевского месторождения в Самарской области произошёл пожар на сырьевом резервуаре. В результате сгорело около 3 000 т нефти, материальный ущерб составил около 500 000 руб. Приведённые примеры пожаров объединяет одна и та же причина - самовозгорание пирофорных отложений.
Один из самых крупных пожаров, произошедших из-за самовозгорания пирофоров, случился 21 мая 2014 г. на установке подготовки нефти «Уса» в Республике Коми. В результате взрыва в нефтяном резервуаре ёмкостью 5000 м3 произошло возгорание нефти и распространение пожара на стоящие рядом РВС с последующим разрушением оборудования (рис. 1).
Техническая причина пожара - самовозгорание пирофорных отложений, образовавшихся на внутренней поверхности резервуара, которое вызвало интенсивное термическое воздействие. Материальный ущерб от пожара - более 50 млн руб.
Склонность к самовозгоранию пирофорных продуктов коррозии определяется наличием и толщиной образовавшихся на внутренней поверхности кровли и верхних поясов резервуаров пирофорных отложений - Ре32 (дисульфид железа) [1-8]. Среднегодовая скорость роста пирофорных соединений стабилизируется через год после ввода резервуаров в эксплуатацию [9]. Однако поскольку соединения Ре32 образуются как продукты коррозионной реакции, протекающей на поверхности резервуарной (углеродистой или низколегированной) стали в слое конденсата влаги по электрохимическому механизму [10, 11], скорость коррозии и, следовательно, образования пирофоров, будет зависеть от толщины слоя влаги, то есть от влажности парогазового пространства и условий конденсации его водной фракции. Указанные параметры, вероятно, будут зависеть от обводнённости нефти и времени года, поскольку разность температур на внутренней и внешней
Рисунок 1. Пожар в резервуарном парке «Уса»
(Республика Коми) Figure 1. Fire in the tank farm "Usa" (The Komi Republic)
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 1
поверхности кровли и стенок резервуаров будет В таблице 1 приведены данные по количе-
периодически изменяться и зависеть как от време- ству влаги и коррозионных пирофорных отложе-ни суток, так и от времени года. ний, образовавшихся на поверхности образцов,
Таблица 1 (Table 1)
Количество влаги и пирофорных отложений, присутствующих на поверхности образцов The amount of moisture and pyrophoric deposits present on the surface of the samples
№ Время испытаний, час* Количество влаги
площадки резервуара мг мг/см2 мм монослои молекул H2O отложений, мг/см2
Центральная и Южная группа месторождений
1 сырьевой 7 150 54,7 2,252 0,025 1,15 ■ 105 62,147
9 696 8,4 0,342 0,0035 1,78 ■ 104 83,241
сырьевой 7 150 6,5 0,272 0,0027 1,5 ■ 104 13,547
9 697 2,5 0,102 0,0011 0,53 ■ 104 19,38
товарный 7 150 30,4 1,296 0,0296 1,08 ■ 105 53,967
9 696 23,0 0,96 0,010 0,50 ■ 104 84,01
2 товарный 7 180 3,6 0,15 0,0015 8,3 ■ 104 4,257
9 720 5,0 0,199 0,0020 1,00 ■ 105 7,226
3 сырьевой 7 220 1,2 0,0511 0,00051 2,8 ■ 103 0,417
9 770 0,9 0,0385 0,0004 2,00 ■ 103 1,122
товарный 7 220 30,8 1,304 0,013 7,2 ■ 104 43,488
9 770 0,9 0,0385 0,0004 2,00 ■ 103 79,76
4 сырьевой 7 250 4,1 0,173 0,0017 9,4 ■ 103 24,502
9 790 3,9 0,157 0,00160 8,17 ■ 103 37,31
5 товарный 7 250 167,3 7,325 0,073 4,05 ■ 105 69,234
9 770 56,3 2,43 0,024 1,26 ■ 105 113,89
6 товарный 7 180 6,6 0,235 0,0024 1,22 ■ 104 5,648
9 720 16,4 0,629 0,0063 3,27 ■ 104 21,126
сырьевой 7 180 2,4 0,092 0,00092 4,78 ■ 103 3,532
9 720 0,8 0,034 0,00034 1,77 ■ 103 32,83
Северная группа месторождений
7 сырьевой 7 180 2,2 0,0885 0,00089 0,46 ■ 104 36,22
9 720 5,1 0,204 0,0020 1,06 ■ 104 32,59
8 товарный 7 200 6,4 0,277 0,00277 1,34 ■ 104 11,495
9 744 6,8 0,272 0,00272 1,44 ■ 104 7,998
9 сырьевой 7 220 18,2 0,730 0,00758 3,79 ■ 104 12,226
9 720 4,6 0,184 0,00180 0,95 ■ 104 17,445
товарный 7 220 5,7 0,244 0,00244 1,19 ■ 104 6,537
9 720 6,6 0,264 0,00276 1,37 ■ 104 37,00
10 сырьевой 7 180 0,0 0,000 0,00 0,00 1,132
9 720 0,5 0,02 0,00020 1,04 ■ 103 1,279
11 товарный 7 200 32,8 1,311 0,0131 6,80 ■ 104 109,196
9 744 4,6 0,184 0,00184 0,95 ■ 104 108,31
12 товарный 7 030 161,3 6,682 0,0682 3,35 ■ 105 49,142
9 576 8,2 0,382 0,0038 1,70 ■ 104 56,85
13 сырьевой 7 030 123,7 4,901 0,0490 2,57 ■ 105 152,65
9 576 68,2 2,72 0,0272 1,40 ■ 105 280,25
Примечание: 'Время натурных испытаний: 7030-7250 ч соответствует извлечению образцов из РВС в апреле; 9576-9744 ч соответствует извлечению образцов из РВС в августе
Note: Full-scale testing time: 7030-7250 h corresponds to the extraction of samples from tanks in April; 9576-9744 h corresponds to the extraction of samples from tanks in August
экспонировавшихся в различных резервуарных парках Самарской области и отбиравшихся в одинаковые периоды года. Недостаточное количество выемок (две) не позволило чётко выявить влияние на конденсацию влаги и скорость роста пирофорных отложений таких факторов, как тип резервуара - товарный или сырьевой, время пребывания образцов в резервуаре и время года.
Для выяснения влияния указанных факторов на процессы конденсации влаги и образования пирофорных коррозионных отложений на четырёх резервуарах (товарных и сырьевых), расположенных на территории двух резервуарных парков (площадки 9 и 11), были проведены испытания длительностью ~2,5 года с периодическим извлечением образцов. За время испытаний было осуществлено 6 извлечений с промежуточным периодом ~6 месяцев.
Таким образом, основная цель работы -определение влияния влажности внутренней поверхности кровли и верхних поясов резервуаров с сернистой нефтью на скорость коррозии и роста пирофорных соединений.
ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
Аля изучения влияния влажности на скорость образования и роста пирофорных отложений в резервуарах с сернистой нефтью, расположенных на территории различных резервуар-ных парков Самарской области, были размещены гирлянды (типа карусель) образцов резервуарной стали [12]. На каждой гирлянде было размещено по 6-14 образцов, предварительно взвешенных на аналитических весах с точностью 10-4 г (рис. 2). Площадь поверхности каждого образца составляла ~26 см2.
Рисунок 2. Размещение гирлянды с образцами (типа карусель) на резервуаре с товарной нефтью
Figure 2. Placement of a garland with samples (carousel type) on a tank with commercial oil
Через мерные люки образцы помещали в парогазовое пространство резервуаров непосредственно под кровлю. С периодичностью раз в 5-6 месяцев из резервуаров извлекали по одному или по два образца, фиксируя как время пребывания образцов в парогазовой фазе резервуаров, так и время года, в которое производили изъятие. Сразу же после извлечения из резервуара образцы помещали в бюксы с притёртой пробкой (по одному образцу в каждый бюкс) и в таком виде транспортировали в лабораторию. Каждый бюкс был пронумерован и предварительно взвешен в лаборатории.
В лабораторных условиях определяли потерю массы металла за время испытаний, массу коррозионных отложений, массу влаги в отложениях. Количество влаги определяли путём периодического взвешивания бюкса с образцом до достижения постоянной массы и вычитания из первоначального значения массы конечного (не изменяющегося) значения. При определении массы использовали аналитические весы с точностью взвешивания 10-4 г. По результатам испытаний рассчитывали толщину слоя влаги на поверхности металла, скорость увеличения массы коррозионных отложений, скорость коррозии металла.
При определении толщины слоя влаги плотность конденсата принимали равным 1 г/см3, считая вклад растворённых компонентов несущественным. В указанных расчётах руководствовались предположением, что влага равномерно распределена по поверхности металла вне зависимости от того, присутствуют или отсутствуют на ней отложения. При определении количества монослоёв воды принимали, что молекула воды представляет собой сферу диаметром ~0,29-10-9 м.
При определении массы отложений с полностью высушенного образца (не изымая его из бюкса) полностью удаляли отложения, вынимали очищенный образец, проводили взвешивание бюкса с отложениями и из полученной массы вычитали массу пустого бюкса. При определении толщины слоя отложений принимали, что с учётом пористости их плотность составляет ~0,9 г/см3 [4].
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
По результатам экспериментов на территории двух резервуарных парков (площадки 9 и 11) было выявлено, что при одинаковых условиях извлечения образцов и предположении о равномерном распределении влаги по поверхности металла толщина слоя конденсата на внутренней
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 1
поверхности товарных резервуаров оказывается примерно на порядок величины меньше, чем сырьевых (табл. 2). Близкая закономерность наблюдается и при рассмотрении количества коррозионных отложений - в товарных резервуарах их масса также примерно на порядок величины меньше, чем в сырьевых.
После выемки образцов стали 3 из парогазовой фазы резервуаров, расположенных на 18 раз-
личных площадках Самарского региона, было обнаружено, что на поверхности металла практически всегда присутствуют влага и коррозионные отложения (рис. 3 а), количество которых существенно различается и зависит от места расположения резервуара (площадки) и времени извлечения.
При расчёте толщины отложений руководствовались предположением, что они, как и влага, равномерно распределены по поверхности, однако
Таблица 2 (Table 2)
Взаимосвязь количества влаги и скорости образования пирофорных коррозионных отложений на внутренней поверхности резервуаров с сернистой нефтью The relationship between the amount of moisture and the rate of pyrophoric corrosive deposits formation
on the inner surface of sulfurous oil tanks
№ площадки, Время испытаний, ч Количество воды Количество отложений
№ и тип резервуара m, мг мм монослои молекул H2O масса, мг/см2 толщина слоя, см 'толщина образований продуктов, см
9, № 14 (товарный) 2 210, июнь 1,3 0,0005 1,72-103 0,47 5,2-10-4 1-10-2
2,5 0,00096 3,31-103
5 376, ноябрь 4,5 0,00173 5,9-103 0,79 8,8-10-4 1,76-10-2
2,1 0,00081 2,79-103
8 735, февраль 1,6 0,00070 2,41 -103 0,73 8,1 -10-4 1,62-10-2
1,1 0,00042 1,45-103
14 640,ноябрь 4,1 0,00158 5,44-103 1,58 1,76-10-3 3,52-10-2
17 520, февраль 4,0 0,00154 5,31 -103 1,37 1,52-10-3 3,00-10-2
22 320,сентябрь 1,2 0,00046 1,59-103 1,95 2,17-10-3 4,30-10-2
9, № 13 (товарный) 3 048, ноябрь 4,1 0,00158 5,45-103 0,80 8,9-10-4 1,78-10-2
5,9 0,00230 7,93-103
6 410, февраль 4,9 0,00188 6,48-103 1,11 1,22-10-3 2,2-10-2
2,6 0,00100 3,45-103
12 310, ноябрь 6,6 0,00254 8,76-103 1,46 1,62-10-3 3,2-10-2
15 190, февраль 4,2 0,00162 5,59-103 1,72 1,91-10-3 3,8-10-2
19 990,сентябрь 0,8 0,00031 1,07-104 1,42 1,57-10-3 3,1 -10-2
9, № 2 (сырьевой) 2 210, июнь 9,4 0,00362 1,25-104 1,40 1,55-10-3 3,1 -10-2
9,6 0,00369 1,27-104
5 376, ноябрь 7,2 0,00277 0,95-103 10,69 1,19-10-2 2,38-10-1
7,7 0,00296 1,02-104 - -
8 735, февраль 17,8 0,00685 2,36-104 11,46 1,27-10-2 2,54-10-1
11 0,00423 1,46-104 - -
14 640,ноябрь 31,6 0,01215 4,18-104 28,93 3,21 -10-2 6,42-10-1
17 520, февраль 23,9 0,00919 3,17-104 11,72 1,30-10-2 2,6-10-1
22 320,сентябрь 45,9 0,01765 6,08-104 26,58 2,95-10-2 5,9-10-1
11, № 4 (товарный) 3 048, ноябрь 17,7 0,00681 2,35-104 37,81 4,20-10-2 8,8-10-1
12,3 0,00473 1,63-104 - -
6 410, февраль 76,4 0,02923 1,00-104 85,69 9,52-10-2 1,9 -100
12 310, ноябрь 300,4 0,11554 3,98-105 188,12 2,09-10-1 4,18-100
15 190, февраль 1 365 0,52500 1,81 -106 148,16 1,65-10-1 3,3-100
19 990,сентябрь 175,1 0,06731 2,32-105 187,81 2,09-10-1 4,1 -100
Примечание: *Рассчитано с учётом того, что отложения сосредоточены на 5 % площади поверхности Note: Calculated with consideration of the fact that deposits are concentrated on 5 % of the surface area
a (a)
б (b)
Рисунок 3. Поверхность металла после длительного пребывания в контакте с парогазовой фазой резервуаров: a - капли влаги на поверхности образца из стали 3 непосредственно после извлечения из парогазовой фазы резервуара; б - отложения на внутренней поверхности резервуара Figure 3. Metal surface after a prolonged contact with the steam-gas phase of the tanks: a - moisture droplets on the surface of the steel sample 3 immediately after extraction from the steam-gas phase of the tank; b - deposits on the inner surface of the tank
фактически площадь поверхности, занятая отложениями, составляет не более 5 % от общей площади металла, на котором происходит их образование (рис. 3б). Отложения, образовавшиеся в одинаковых условиях за один и тот же период времени, представляют собой отдельно расположенные образования существенно различного размера.
Рассчитанная средняя толщина пирофорных отложений без учёта различий в размерах конгло-
мератов близка к реальной или даже несколько ниже (табл. 2). Отложения подобной и большей толщины (до 15 см) были обнаружены на внутренней поверхности резервуаров, расположенных на территории резервуарных парков № 9 и № 11, во время ремонта (длительность межремонтного периода составляла 3 года).
При толщине пирофорных отложений более 3 мм индукционный период самовозгорания заметно уменьшается [4]. Согласно расчётам, в сырьевом резервуаре отложения средней толщины 3 мм образуются уже через полгода после начала эксплуатации. В резервуарах площадки № 11 это происходит за ещё более короткий период времени.
Толщина отложений коррелирует с количеством влаги, сконденсировавшейся на поверхности металла (рис. 4, 5). И в товарном, и в сырьевом резервуаре чем больше средняя толщина слоя влаги, тем выше средняя толщина слоя отложений. С течением времени обе рассматриваемые величины возрастают, однако в летнее время конденсация влаги оказывается меньше, чем в холодные периоды года.
Общее увеличение влажности с течением времени, вероятно, объясняется тем, что влага пропитывает высокопористые отложения, образовавшиеся на поверхности. Преимущественная конденсация влаги в летний период объясняется малым перепадом температур внутри и снаружи резервуаров. Такая же ситуация может возникать и в солнечные дни зимнего периода, когда происходит нагрев внешней поверхности резервуаров, и общий перепад температур внешней и внутренней поверхностей становится небольшим.
В холодные периоды времени температура внутри резервуаров поддерживается постоянной
0,35
8 0,30
J 0,25
пз
S 0,20
I 0,15
го
i 0,10
0,35 0,30 s
0,25 | *
о
0,20 g о
0,15 |
о
0,10 ? 0,05 !
июнь, 2 210 ч
ноябрь, февраль, ноябрь, сентябрь, 5 376 ч 8 735 ч 14 640 ч 22 320 ч
0
июнь, ноябрь, февраль, ноябрь, февраль, 2 210 ч 5 376 ч 8 735 ч 14 640 ч 17 520 ч
Рисунок 4. Взаимосвязь влажности и средней толщины слоя отложений на внутренней поверхности товарного резервуара с сернистой нефтью: ■ - влажность; ■ - отложения Figure 4. The relationship between humidity and the average thickness of the sediment layer on the inner surface of a commodity tank with sulfurous oil: ■ - humidity; ■ - deposits
Рисунок 5. Взаимосвязь влажности и средней толщины слоя отложений на внутренней поверхности сырьевого резервуара с сернистой нефтью: ■ - влажность; ■ - отложения Figure 5. The relationship between humidity and the average thickness of the sediment layer on the inner surface of a raw material reservoir with sulfurous oil: ■ - humidity; I - deposits
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 1
~40 С, тогда как наружная температура региона расположения резервуаров (Самарская область) в зимний период может опускаться ниже -40 °С [13-17].
Разность температур внешней и внутренней поверхностей кровли и стенок резервуаров оказывает влияние на скорость образования пирофорных отложений не только вследствие изменения условий конденсации влаги. Пирофорные отложения возникают как продукты коррозионно-электрохимических реакций, протекающих на внутренней поверхности резервуаров, контактирующих с парогазовой средой [9-12].
Как известно, условия теплопередачи оказывают существенное влияние на скорость коррозии сталей [18-26], причём для стали 3, близкой по составу к резервуарным сталям, наблюдается повышение скорости коррозии [24].
Условия, в которых эксплуатируются резервуары с сернистой нефтью, включают в себя постоянную конденсацию влаги на его внутренней поверхности. Учитывая высокую влажность, можно предположить, что одним из эффективных способов защиты внутренней поверхности вертикальных стальных резервуарах от образования коррозии и пирофорных отложений является протекторная защита. Преимущества данного метода, которые также говорят об актуальности его применения на резервуарных парках - это возможность использования как для проектируемого, так и для уже эксплуатируемого оборудования, организация в условиях, где невозможно устройство источников тока.
Наиболее эффективно применение протекторной защиты совместно с защитой поверхности путём обработки антикоррозионными лакокрасочными покрытиями. Защитные составы позволяют снизить расход от применения протекторов и обеспечивают равномерное распределение по металлической поверхности.
ВЫВОДЫ
Результаты исследования позволили авторам сделать рад следующих выводов.
1. При контакте внутренней поверхности нефтяных резервуаров с парогазовой средой на поверхности металла протекают процессы конденсации влаги и образования пирофорных отложений.
2. Наблюдается корреляция между скоростью образования пирофорных отложений и влажностью внутренней поверхности резервуаров, контактирующей с парогазовой средой - чем выше влажность, тем больше скорость образования пирофорных отложений.
3. Скорость роста пирофорных отложений определяется условиями теплопередачи на поверхности резервуаров и минимальна при близких температурах внутри и снаружи резервуаров, которые характерны для летних месяцев и солнечных весенне-зимних дней.
4. Высокая влажность внутренней поверхности кровли резервуаров позволяет предположить возможность применения протекторной защиты для снижения скорости образования пирофорных отложений.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Заседателева Н. А, Реформатская И. И., Подоба-ев А. Н., Бегишев И. Р. Образование пожароопасных пирофорных отложений при коррозии стали в сероводородной газовой среде // Материалы 14-й научно-технической конференции «Системы безопасности - 2005» Международного форума информатизации. М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. С. 194-196.
2. Шишканов Б. А, Бегишев И. Р., Реформатская И. И. Кинетические закономерности коррозионных процессов на внутренней поверхности резервуаров с сернистой нефтью // Материалы 15-й научно-технической конференции «Системы безопасности - 2006» Международного форума информатизации. М.: Академия ГПС МЧС России, 2006. С. 178-180.
3. Заседателева Н. А, Шишканов Б. А, Ащеулова И. И., Реформатская И. И., Бегишев И. Р. Коррозия и образование серосодержащих пирофорных продуктов в нефтяных резервуарах с азотной подушкой // Материалы 15-й научно-технической конференции «Системы безопасности - 2006» Международного форума информатизации. М.: Академия ГПС МЧС России, 2006. С. 151-153.
4. Бейлин Ю. А, Нисельсон Л. А, Бегишев И. Р., Филимонов Л. И., Подобаев А. Н, Ащеулова И. И., Реформатская И. И. Коррозионные пирофорные отложения как промоторы самовозгорания резервуаров с сернистой нефтью // Защита металлов. 2007. Т. 43, № 3. С. 290-295.
5. Шишканов Б. А., Заседателева Н. А., Бегишев И. Р., Ащеулова И. И., Реформатская И. И. Роль состава парогазового пространства ёмкостей с сернистой нефтью в процессе роста пирофорных отложений // Материалы 16-й научно-технической конференции «Системы безопасности - 2007» Международного форума информатизации. М.: Академия ГПС МЧС России, 2007. С. 157-160.
6. Нисельсон Л. Н., Бегишев И. Р., Шишканов Б. А, Раптанов А. К., Ащеулова И. И., Подобаев А. Н, Реформатская И. И. Проблема самовозгорания пирофорных отложений в резервуарах с сернистой нефтью. Пути её решения // Практика противокоррозионной защиты. 2008. № 4 (50). С. 8-18.
7. Бегишев И. Р., Шишканов Б. А., Подобаев А. Н., Ащеу-лова И. И., Реформатская И. И. Влияние состава газовой среды в резервуарах с сернистой нефтью на скорость коррозии и образование пирофорных отложений // Материалы 17-й научно-технической конференции «Системы безопасности - 2008» Международного форума информатизации. М.: Академия ГПС МЧС России, 2008. С. 179-182.
8. Kong D, Zhang J, Sun X, Ping P., Du J, Peng R. Study of the influence of crude oil on the spontaneous combustion risk of sulfurized rust in crude oil tanks // Fuel. 2019. Vol. 255. Pp. 1-8. D0I:10.1016/j.fuel.2019.115816
9. Реформатская И. И., Подобаев А. Н., Ащеулова И. И., Бегишев И. Р., Заседателева Н. А., Шишканов Б. А. Влияние
содержания кислорода в газовом пространстве резервуара с сернистой нефтью на скорость образования и химический состав пирофорных отложений // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2014. № 7. С. 45-48.
10. Бегишев И. Р., Реформатская И. И., Подобаев А. Н, Ащеулова И. И. Коррозия внутренней поверхности резервуаров с сернистой нефтью и пирофорные свойства образующихся отложений // Практика противокоррозионной защиты. 2020. Т. 25, № 1. С. 44-50. DOI:10.31615/j.corros.prot.2020.95.1-6
11. Dou, Z, Jiang J.C., Wang Z.R., Jiang J, Zhao S.P., Mao G.B. Kinetic analysis for spontaneous combustion of sulfurized rust in oil tanks // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2014. Vol. 32. Pp. 1-10. D0I:10.1016/j.jlp.2014.10.003
12. Реформатская И. И., Бегишев И. Р., Ащеулова И. И., Подобаев А. Н. Азотная защита как противокоррозионное и противопожарное мероприятие при эксплуатации резервуаров с сернистой нефтью // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2020. № 7. С. 29-32.
13. Шерстюков Б. Г., Разуваев В. Н., Ефимов А. И. Климат Самарской области и его характеристики для клима-тозависимых отраслей экономики: монография. Самара: Приволжское УГМС: ГУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2006. 168 с.
14. Переведенцев Ю. П., Шерстюков Б. Г., Мирсаева Н. А, Шанталинский К. М., Гурьянов В. В. Тенденции изменения основных климатических показателей на территории Приволжского Федерального округа в XIX-XXI веках // Фундаментальная и прикладная климатология. 2022. Т. 8, № 2. С. 209-237.
15. Переведенцев Ю. П., Шанталинский К. М., Шерстюков Б. Г., Мирсаева Н. А, Аухадеев Т. Р., Парубова Е. М., Мягков М. А. Температурно-влажностный режим Волжского бассейна в период 1976-2019 гг. // Труды VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов». Пермь: Пермский государственный национальный исследовательский университет, 2021. С. 155-160.
16. Переведенцев Ю. П., Шерстюков Б. Г., Шанталинс-кий К. М. Изменения температурно-влажностного режима на территории России 1976-2019 гг. // Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Динамика и взаимодействие геосфер Земли». Томск: Национальный исследовательский Томский государственный университет, 2021. С. 180-183.
17. Переведенцев Ю. П., Парубова Е. М., Шанталинс-кий К. М., Мягков М. А., Шерстюков Б. Г. Изменчивость ос-
новных климатических показателей на территории Приволжского Федерального округа в период 1966-2018 гг. // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2021. Т. 31, № 1. С. 65-75. DOI:10.35634/2412-9518-2021-31-1-65-75
18. Пахомов В. С. Коррозия металлов и сплавов. Справочник: в 2 кн. 2013. № 2. С. 544.
19. Pakhomov V. S., Videnbeck R. Steel 12KH18N10T crevice corrosion under heat transfer conditions // Chemical and Petroleum Engineering. 2012. Vol. 48, no. 7-8. Pp. 453-458. D0I:10.1007/s10556-012-9639-7
20. Pakhomov V. S., Makartsev V. V. Pitting corrosion of steel 12KH18N10T under heat transfer conditions // Chemical and Petroleum Engineering. 2012. Vol. 48, no. 3-4. Pp. 186-193. D0I:10.1007/s10556-012-9596-1
21. Пахомов В. С. Методы и установки для коррозионных испытаний в движущейся среде и при теплопередаче. II. Общая равномерная коррозия // Коррозия: материалы, защита. 2005. № 2. С. 36-43.
22. Пахомов В. С. Методы и установки для коррозионных испытаний в движущейся среде и при теплопередаче. III. Питтинговая коррозия // Коррозия: материалы, защита. 2005. № 10. С. 38-45.
23. Пахомов В. С. Методы и установки для коррозионных испытаний в движущейся среде и при теплопередаче. Ч. 4. Щелевая коррозия // Коррозия: материалы, защита. 2006. № 9. С. 37-48.
24. Малыгин А. В., Вигдорович В. И., Калужина С. А. Роль термических условий в коррозии стали 3 в нейтральных хлоридных растворах // Практика противокоррозионной защиты. 2001. № 4 (22). С. 35-39.
25. Нафикова Н. Г., Калужина С. А, Санина М. Ю. Влияние температуры и теплового потока на анодное растворение и пассивацию железа в гидрокарбонатных растворах // Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии. Тезисы докладов. 2019. С. 84.
26. Нафикова Н. Г., Калужина С. А. Влияние состава раствора, гидродинамических и термических условий на локальную активацию железа в слабощелочных средах // Тезисы III международной конференции «Фундаментальные аспекты коррозионного материаловедения и защиты металлов от коррозии». М.: Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина, 2016. С. 21.
REFERENCES
1. Zasedateleva N.A., Reformatskaya I.I., Podobaev A.N., Begishev I.R. Formation of fire-hazardous pyrophoric deposits during corrosion of steel in hydrogen sulfide gas medium. In: Materialy 14-j nauchno-tekhnicheskoj konferencii "Sistemy bezopasnosti - 2005" Mezhdunarodnogo foruma informatizacii [Proceedings of the 14th scientific and technical conference "Security systems - 2005" of the International Informatization Forum]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ.,
2005, pp. 194-196 (in Russ.).
2. Shishkanov B.A., Begishev I.R., Reformatskaya I.I. Kinetic regularities of corrosion processes on the inner surface of tanks with sulfurous oil. In: Materialy 15-j nauchno-tekhnicheskoj konferencii "Sistemy bezopasnosti - 2006" Mezhdunarodnogo foruma informatizacii [Proceedings of the 15th scientific and technical conference "Security systems - 2006" of the International Informatization Forum]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2006, pp. 178-180 (in Russ.).
3. Zasedateleva N.A., Shishkanov B.A., Ascheulova 1.1., Reformatskaya I.I., Begishev I.R. Corrosion and formation of sulfur-containing pyrophoric products in oil tanks with nitrogen cushion. In: Materialy 15-j nauchno-tekhnicheskoj konferencii "Sistemy bezopasnosti - 2006" Mezhdunarodnogo foruma informatizacii [Proceedings of the 15th scientific and technical conference "Security systems - 2006" of the International Informatization Forum]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ.,
2006, pp. 151-153 (in Russ.).
4. Beilin Yu.A., Niselson L.A., Begishev I.R., Filimonov L.I., Podobaev A.N., Ascheulova I.I., Reformatskaya I.I. Corrosive pyrophoric deposits as promoters of spontaneous combustion of tanks with sulfurous oil. Zashchita metallov - Protection of metals. 2007, vol. 43, no. 3, pp. 290-295 (in Russ.).
5. Shishkanov B.A., Zasedateleva N.A., Begishev I.R., Ascheulova 1.1., Reformatskaya I.I. The role of the composition of the combined-gas space of tanks with sulfurous oil in the process of growth of pyrophoric deposits. In: Materialy 16-j nauchno-tekhnicheskoj konferencii "Sistemy bezopasnosti - 2007" Mezhdunarodnogo foruma informatizacii [Proceedings of the 16th scientific and technical conference "Security systems - 2007" of the International Informatization Forum]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2007, pp. 157-160 (in Russ.).
6. Niselson L.N., Begishev I.R., Shishkanov B.A., Raptanov A.K., Ascheulova I.I., Podobaev A.N., Reformatskaya I.I. Problem of self-ignition of corrosion products in tanks with petroleum containing sulfur. The ways of its decision. Praktika protivokorrozionnoj zashchity - The practice of anticorrosive protection. 2008, no. 4 (50), pp. 8-18 (in Russ.).
7. Begishev I.R., Shishkanov B.A., Podobaev A.N., Ascheulova I.I., Reformatskaya I.I. Influence of the composition of the gas medium in tanks with sulfurous oil on the rate of corrosion and the formation of pyrophoric deposits. In: Materialy 17-j nauchno-tekhnicheskoj konferencii "Sistemy bezopasnosti -
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 1
2008" Mezhdunarodnogo foruma informatizacii [Proceedings of the 17th Scientific and technical Conference "Security systems -2008" of the International Informatization Forum]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2008, pp. 179-182 (in Russ.).
8. Kong D., Zhang J., Sun X., Ping P., Du J., Peng R. Study of the influence of crude oil on the spontaneous combustion risk of sulfurized rust in crude oil tanks. Fuel, 2019, vol. 255, pp. 1-8. D0I:10.1016/j.fuel.2019.115816
9. Reformatskaya 1.1., Podobaev A.N., Ascheulova 1.1., Begishev I.R., Zasedateleva N.A., Shishkanov B.A. The effect of oxygen content in the gas space of a tank with sulfurous oil on the rate of formation and chemical composition of pyrophoric deposits. Himicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie - Chemical and oil and gas engineering. 2014, no. 7, pp. 45-48 (in Russ.).
10. Begishev I.R., Reformatskaya 1.1., Podobaev A.N., Ascheulova I.I. Corrosion of the inner surface of the tanks with sulfurous oil and pyrophoric properties of formed deposits. Praktika protivokorrozionnoj zashchity - Anticorrosive protection practice. 2020, vol. 25, no. 1, pp. 44-50 (in Russ.). D0I:10.31615/j.corros.prot.2020.95.1-6
11. Dou Z., Jiang J.C., Wang Z.R., Jiang J., Zhao S.P., Mao G.B. Kinetic analysis for spontaneous combustion of sulfurized rust in oil tanks. Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2014, vol. 32, pp. 1-10. D0I:10.1016/j.jlp.2014.10.003
12. Reformatskaya 1.1., Begishev I.R., Ascheulova 1.1., Podobaev A.N. Nitrogen protection as an anticorrosive and firefighting measure during the operation of sulfurous oil tanks. Himicheskoe i neftegazovoe mashinostroenie - Chemical and oil and gas engineering. 2020, no. 7, pp. 29-32 (in Russ.)
13. Sherstyukov B.G., Razuvaev V.N., Efimov A.I. Klimat Samarskoj oblasti i ego harakteristiki dlya klimatozavisimyh otraslej ekonomiki [The climate of the Samara region and its characteristics for climate-dependent sectors of the economy]. Samara, Privolzhskoe UGMS: GU "VNIIGMI-MCD" Publ., 2006, 168 p. (in Russ.).
14. Perevedentsev Yu.P., Sherstyukov B.G., Mirsaeva N.A., Shantalinsky K.M., Guryanov V.V. Trends in the main climatic indicators on the territory of the Volga Federal District in the XIX-XXI centuries. Fundamentalnaya i prikladnaya klimatologiya -Fundamental and applied climatology. 2022, vol. 8, no. 2, pp. 209-237 (in Russ.).
15. Perevedentsev Yu.P., Shantalinsky K.M., Sherstyukov B.G., Mirsaeva N.A., Aukhadeev T.R., Parubova E.M., Myagkov M.A. Temperature and humidity regime of the volga basin in the period 1976-2019. In: Trudy VIII Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem "Sovremennye problemy vodohranilishch i ih vodosborov" [Proceedings of the VIIIrd All-Russian Scientific and practical Conference with international participation "Modern problems of reservoirs and their catchments"]. Perm: Perm State National Research University, 2021, pp. 155-160 (in Russ.).
16. Perevedentsev Yu.P., Sherstyukov B.G., Shantalinsky K.M. Changes in the temperature and humidity regime on the territory of Russia in the period 1976-2019. In: Materialy Vserossijskoj
konferencii s mezhdunarodnym uchastiem "Dinamika i vzaimodejstvie geosfer Zemli" [Proceedings of the All-Russian conference with international participation "Dynamics and interaction of the Earth's geospheres"]. Tomsk: National Research Tomsk State University, 2021, pp. 180-183 (in Russ.).
17. Perevedentsev Yu.P., Parubova E.M., Shantalinsky K.M., Myagkov M.A., Sherstyukov B.G. Variability of the main climatic indicators in the territory of the Volga Federal district in the period 1966-2018. Vestnik Udmurtskogo universiteta. Seriya Biologiya. Nauki o Zemle - Bulletin of the Udmurt University. Biology series. Earth sciences. 2021, vol. 31, no. 1, pp. 65-75 (in Russ.). DOI:10.35634/2412-9518-2021-31-1-65-75
18. Pakhomov V.S. Korroziya metallov i splavov [Corrosion of metals and alloys. In 2 parts]. 2013, no. 2, 544 p. (in Russ.).
19. Pakhomov V.S., Videnbeck R. Steel 12KH18N10T crevice corrosion under heat transfer conditions. Chemical and Petroleum Engineering, 2012, vol. 48, no. 7-8, pp. 453-458. D0I:10.1007/s10556-012-9639-7
20. Pakhomov V.S., Makartsev V.V. Pitting corrosion of steel 12KH18N10T under heat transfer conditions. Chemical and Petroleum Engineering, 2012, vol. 48, no. 3-4, pp. 186-193. D0I:10.1007/s10556-012-9596-1
21. Pakhomov V.S. Methods and installations for corrosion tests in a moving medium and during heat transfer. II. General uniform corrosion. Korroziya: materialy, zashchita - Corrosion: materials, protection. 2005, no. 2, pp. 36-43 (in Russ.).
22. Pakhomov V.S. Methods and installations for corrosion tests in a moving medium and during heat transfer. III. Pitting corrosion. Korroziya: materialy, zashchita - Corrosion: materials, protection. 2005, no. 10, pp. 38-45 (in Russ.).
23. Pakhomov V.S. Methods and installations for corrosion tests in a moving medium and during heat transfer. Part 4. Crevice corrosion. Korroziya: materialy, zashchita - Corrosion: materials, protection. 2006, no. 9, pp. 37-48 (in Russ.).
24. Malygin A.V., Vigdorovitch V.I., Kaluzhina S.A. The thermal condition's role on the steel 3 corrosion in the neutral chloride solutions. Praktika protivokorrozionnoj zashchity - The practice of anticorrosive protection. 2001, no. 4 (22), pp. 35-39 (in Russ.).
25. Nafikova N.G., Kaluzhina S.A., Sanina M.Yu. Influence of temperature and heat flow on anodic dissolution and passivation of iron in bicarbonate solutions. In: Sovremennye metody v teoreticheskoj i eksperimental'noj elektrohimii. Tezisy dokladov -Modern methods in theoretical and experimental electrochemistry. Abstracts of reports. 2019, p. 84 (in Russ.).
26. Nafikova N.G., Kaluzhina S.A. Influence of the composition of the solution, hydrodynamic and thermal conditions on the local activation of iron in slightly alkaline media. In: Tezisy III mezhdunarodnoj konferencii "Fundamental'nye aspekty korrozionnogo materialovedeniya i zashchity metallov ot korrozif [Abstracts of the IIIrd International conference "Fundamental aspects of corrosion materials science and protection of metals from corrosion"]. Moscow, Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, 2016, p. 21 (in Russ.).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ Ирина Ивановна АЩЕУЛОВА
Кандидат химических наук, доцент кафедры процессов горения и экологической безопасности,
Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация SPIN-код 6743-2477 Аи^огЮ: 47166 irina_ascheulova@mail.ru
Ильдар Рафатович БЕГИШЕВ
Доктор технических наук, профессор, профессор кафедры процессов горения и экологической безопасности,
Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация SPIN-код 8352-2461
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS Irina I. ASHCHEULOVA
PhD in Chemical,
Associate Professor of the Department
of Combustion Processes and Environmental Safety,
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation
SPIN-KOA: 6743-2477
AuthorlD: 47166
irina_ascheulova@mail.ru
Ildar R. BEGISHEV
Grand Doctor in Engineering, Professor, Professor of the Department of Combustion Processes and Environmental Safety,
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation SPIN-KOA: 8352-2461
Ди^огЮ: 51507 begishevir@mail.ru
Дмитрий Андреевич ПЕТРИЛИН Н
Адъюнкт факультета подготовки научно-педагогических кадров,
Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация
SPIN-код: 5751-0246
Аи^огЮ: 1106135
ORCID: 0000-0002-8482-3703
Н petrilind@mail.ru
AuthorlD: 51507 begishevir@mail.ru
Dmitry A. PETRILIN H
Postgraduate student of Research and Teaching Staff Training Faculty,
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation
SPIN-KOfl: 5751-0246
AuthorlD: 1106135
ORCID: 0000-0002-8482-3703
H petrilind@mail.ru
Самариддин Сафарали МУРОДЗОДА
Адъюнкт факультета подготовки научно-педагогических кадров, Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация samariddin.murodzoda@mail.ru
Samariddin S. MURODZODA
Postgraduate student of Research and Teaching Staff Training Faculty, State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation samariddin.murodzoda@mail.ru
Ирина Игоревна РЕФОРМАТСКАЯ
Доктор химических наук, старший научный сотрудник,
профессор кафедры процессов горения и экологической безопасности,
Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация
SPIN-код: 3686-4973
AuthorID: 54466
ORCID: 0000-0002-1802-1307
reformir@yandex.ru
Поступила в редакцию 30.01.2023 Принята к публикации 18.02.2023
Irina I. REFORMATSKAYA
Grand Doctor in Chemical, Senior Research Associate,
Professor of the Department of Combustion Processes and Environmental Safety,
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation
SPIN-код: 3686-4973
AuthorlD: 54466
ORCID: 0000-0002-1802-1307
reformir@yandex.ru
Received 30.01.2023 Accepted 18.02.2023
Для цитирования:
Ащеулова И. И., Бегишев И. Р., Муродзода С. С., Пешрилин Д. А, Реформатская И. И. Взаимосвязь конденсации влаги и образования пирофорных соединений в парогазовом пространстве резервуаров с сернистой нефтью // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2023. № 1. С. 60-69. 001:10.25257/РБ.2023.1.60-69
For citation:
Ascheulova I.I., Begishev I.R., Murodzoda S.S., Petrilin D.A., Reformatskaya I.I. The relationship between moisture condensation and forming pyrophoric compounds in steam-gas area of tanks filled with sulfurous oil. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, Hkvidatsiya - Fire and emergencies: prevention, elimination, 2023, no. 1, pp. 60-69. D0I:10.25257/FE.2023.1.60-69
