Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1. ТЕОРИЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 8

1.1. Общая характеристика силикатно-эмалевого покрытия 8

1.2. Химические и физические свойства 10

1.3. Применение силикатно-эмалевого покрытия 13

Глава 2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 21

2.1. Общая характеристика металлокерамического покрытия на основе циркония. 21

2.2 Химико-термическая разработка 25

2.3 Технологический процесс разработки защитного покрытия 32

2.4 Оборудование и способ нанесения 37

2.5 Способы проведения диффузии 40

2.6 Оборудование для диффузионных процессов 43

2.7 Основные технические данные 44

2.8 Выводы 58

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 62

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 64

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность выбранной темы заключается в защите от коррозии и других воздействий на нефтетранспортирующие трубопроводы.

Использование стальных труб и соединительных деталей трубопроводов для строительства систем нефтепроводов и газопроводов, напорных трубопроводов оросительных систем, холодного хозяйственно-питьевого, горячего коммунального водоснабжения и отопления обусловлено их высокой прочностью и хорошей сопротивляемостью труб динамическим нагрузкам и упругих деформациям. Стальные трубы применяют и в трубопроводах, работающих при значительных внутренних давлениях, а также при укладке их в макропористых грунтах, в сейсмических районах, по мостам и эстакадам и при устройстве дюкеров.

Существенным недостатком стальных труб и деталей трубопроводов является их подверженность коррозии, которая ведёт к сокращению срока службы трубопроводов, увеличивает шероховатость внутренней поверхности стенок труб. Таким образом, коррозия труб вызывает увеличение как строительных, так и эксплуатационных расходов в системах транспортировки жидкостей.

Для защиты от коррозии внешней поверхности стенок трубы долгие годы применялись различные типы битумных покрытий и полимерных плёнок. В настоящее время в основном используются полиэтиленовые, полиуретановые и эпоксидные составы.

Для предохранения внутренней поверхности труб от коррозии применяют различные виды покрытий: цементно-песчаные, лаковые, эпоксидные, эмалевые и др. Но большинство из них имеет свои недостатки. Так, например цементно-песчаные покрытия обладает шероховатостью и уменьшает площадь поперечного сечения труб, что приводит к увеличению гидравлических сопротивлений и снижению пропускной способности;

Лаковые и эпоксидные покрытия имеют недостаточные прочностные и температурные характеристики;

Трубы из стеклопластика имеют сравнительно высокую стоимость;

Применяемые ингибиторы коррозии не обеспечивают значительного увеличения сроков службы трубопроводов.

Лишены этих недостатков силикатно-эмалевые покрытия и, к настоящему времени, накопился достаточно большой опыт их использования для защиты от коррозии стальных труб.

Целью данной работы является усовершенствование надежности силикатно-эмалевых покрытий и их доработку.

Задачи исследования:

• увеличить срок службы трубопроводов до 50 лет;

• увеличить пропускную способность продукта до 1,6 раз;

• обеспечить чистоту транспортируемого продукта;

• исключить абразивный износ и отложения на внутренних стенках труб;

• обеспечить надежность эксплуатации трубопроводов (особенно в условиях воздействия коррозионно-активных сред, включая сероводород.)

• сократить расход энергии на перекачку продукта;

• обеспечить длительную эксплуатацию при спектре температур

от -50°С до +350°С. [1]

Трубы с силикатно-эмалевым покрытием используются для транспортировки обводненной нефти, содержащей высокий процент сероводорода, для закачки в нефтяной пласт высокоминерализованной воды и различных химических реагентов, увеличивающих нефтеотдачу пласта.

В последнее время массовое применение труб и соединительных деталей трубопроводов, с силикатно-эмалевым покрытием, нашли в насосно-компрессорных системах и системах пожаротушения на объектах ОАО «АК «Транснефть».

Большинство нефтедобывающих предприятий сталкивается с проблемой большого содержания АСПО (асфальто-смолисто-парафинистые отложения) в составе добываемой нефти.

В процессе эксплуатации скважин парафин и смолы откладываются на стенках НКТ (насосно-компрессорные трубы), что в дальнейшем ведет к уменьшению пропускной способности труб, вплоть до создания парафиновых пробок, что в свою очередь приводит к аварийной ситуации.

Основным способом борьбы с АСПО является пуск скребковых устройств в насосно-компрессорный трубопровод, но этот способ не полностью решает проблему отложений на стенках НКТ.

Применение НКТ с внутренним силикатно-эмалевым покрытием позволяет значительно снизить или устранить полностью отложения АСПО, что значительно увеличит межремонтный период и уменьшит экономические потери.

1. ТЕОРИЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Общая характеристика силикатно-эмалевого покрытия

Эмаль - тонкое и прочное стеклообразное покрытие, наносимые на изделия и закрепляемые обжигом. Характеризуются высокой твердостью, износо- и коррозионной стойкостью, а также жаростойкостью.

Силикатные эмали (фритты) представляют собой силикатное стекло, содержат в основе окислы кремния, бора, натрия, алюминия и т.д.

Основой создания силикатных покрытий являются природные силикаты – химические соединения, содержащие кремнекислородные соединения Si_xO_y, вопрос запасов силикатов является разрешенным, т.к. они составляют 98% массы земной коры и являются основой для применения в силикатной промышленности.

Эмалевые покрытия используются везде, где надо добиться долговременной химической стойкости покрытия - трубы, химические реакторы и т.д.

Силикатно-эмалевое покрытие предотвращает отложение парафина, асфальто-смолистых соединений, солей на внутренней поверхности стенок трубы.

Применение силикатно-эмалевого покрытия трубопроводов значительно улучшает их гидродинамические характеристики, таким образом, при использовании внутреннего эмалевого покрытия гидравлическое сопротивление и потери давления по сравнению с трубой без покрытия уменьшаются в 1,5 раза. Одновременно это позволяет уменьшить диаметр трубопровода, что снижает его металлоемкость в 1,2 раза.

Силикатная эмаль - затвердевшая, преимущественно стеклообразная, из оксидов, неорганическая масса, основой которой является кремнезем. Эта эмаль одним или несколькими слоями наплавляется на металлическое изделие, например, на стальные трубы и фасонные изделия.

Когда говорят о качествах и свойствах стекла, нельзя забывать об одном из важнейших его достоинств - способности сохраняться без разрушений в течение многих тысячелетий. [7]

Поскольку основой создания силикатных покрытий являются природные силикаты и другие минералы, вопрос о количественных соотношениях элементов в пределах земной коры представляет практический интерес. Так известно, что элементы: кремнезем, алюминий, железо, кобальт, никель, натрий, магний, литий, калий и др. - составляют 98 % массы земной коры и являются основой для применения в силикатной промышленности.

Имеются неограниченные запасы этих нерудных месторождений.

В 1949 году инженером Е.Н. Подклетновым было получено авторское свидетельство на изобретение - способ эмалирования труб с использованием для обжига покрытия метода нагрева труб в электромагнитном поле индуктора. С этого времени в России впервые в мире начала разрабатываться технология эмалирования труб на станках-автоматах с использованием индукционного обжига покрытий.

В 1961 году во ВНИИСТе была создана лаборатория эмалирования труб, а в 1960 - 1970 гг. на опытно-промышленной базе (ст. Львовская Московской области) проведены работы по индукционному эмалированию опытных партий с внутренним и наружным покрытием. В 1980 году в Пензе объединением Пензаводпром впервые в мире была создана технология двухстороннего эмалирования труб с использованием метода нагрева в электромагнитном поле индуктора (профессор Сиротинский А.А.).

Под руководством профессора Сиротинского А.А. во ВНИИСТе была разработана и продолжала непрерывно совершенствоваться технология индукционного эмалирования труб различных диаметров с применением электрических токов промышленной частоты.

Наряду с усовершенствованием индукционного способа эмалирования труб разрабатывались новые составы эмалей, отличительной особенностью которых является оплавление их при относительно невысоких температурах, что дает экономию электроэнергии. Нанесение силикатно-эмалевых покрытий увеличивает срок эксплуатации нефтепромыслового оборудования, работающего в агрессивных средах, содержащих сероводород, углекислый газ и растворенную кислоту в водной фазе, а также твердые фракции, до 20-25 лет. Насосно-компрессорные трубы с эмалевым покрытием, предотвращающем соле- и парафиноотложения, особенно целесообразно применять на осложненном фоне скважин.

Толщина силикатно-эмалевого покрытия по видам покрытий должна быть:

• СЭК (коррозионностойкое, предназначенное для эксплуатации труб в агрессивных средах с рН 2-12) – от 0,22 до 0,50 мм,

• СЭА (гладкостное, исключающее осаждение из нефти парафина, смол, асфальтенов, а также продуктов полимеризации в средах с рН 6-8) – от 0,22 до 0,40 мм,

• СЭКА (стойкое против коррозии и абразивного износа для эксплуатации в средах с рН 2-12) – от 0,22 до 0,55 мм.

1. Химические и физические свойства

Для правильной и полной оценки материалов при их изготовлении, выборе и эксплуатации в конструкциях необходимо знать и учитывать их химические и физико-химические свойства.

Химические свойства выражают степень активности материала к химическому взаимодействию с реагентами внешней среды и способность сохранять постоянными состав и структуру материала в условиях инертной окружающей среды.

Некоторые материалы склонны к самопроизвольным внутренним химическим изменениям в обычной среде.

Ряд материалов проявляет активность при взаимодействии с кислотами, водой, щелочами, растворами, агрессивными газами и т.д. Химические превращения протекают также при технологических процессах производства и применения материалов.

Медленное или быстрое изменение структуры материала под влиянием внешней агрессивной среды называют коррозией. Она бывает химическая, электрохимическая, биологическая.

По физико-механическим характеристикам пленок (твердости, эластичности) и защитным свойствам эмали превосходят масляные и вододисперсионные краски. Эмали, содержащие, как правило, большое количество пленкообразователя (синтетического лака) и малое количество наполнителя, обладают повышенной декоративностью.

Сырьем для изготовления силикатных эмалей являются:

• стеклообразующие сырьевые материалы: кварцевый песок, борная кислота, сода, поташ, мел, полевой шпат, глина, каолин, бой стекла;

• окислители (селитра);

• вещества, обеспечивающие сцепление эмали с металлом – окислы кобальта, никеля, молибдена и др.

• глушители – окислы олова, сурьмы, титана и др.

• красители – окислы меди, марганца и разные пигменты.

Известна фритта для получения силикатно-эмалевого покрытия, содержащая (мас.%): SiO₂ 49,0-54,0; Al₂O₃ 7,0-10,0; Fe₂O₃ 0,3-0,7; CaO 1,5-2,0; MgO 0,3-0,8; Na₂O 14,0-17,5; K₂O 3,5-5,5; В₂О₃ 12,2-14,4; TiO₂ 0,02-0,05; F 4,4-5,5

Кварцевый песок – SiO₂ оксид кремния, он же кремнезем, относится к группе стеклообразующих оксидов, то есть склонен к образованию переохлажденного расплава стекла.

Борная кислота - H₃BO₃ , В технологическом процессе производства стекла специального назначения борная кислота способствует плавлению шихты, уменьшает вязкость расплава, препятствует расстеклованию, что приводит к увеличению прочности, стойкости к механическому, химическому и термическому воздействию конечного продукта.

Поташ - K₂CO₃ , карбонат калия, противоморозной добавки. Он служит сырьем для производства оптического стекла.

Мел – CaCO₃. Мел придает стеклу термическую стойкость, механическую прочность, устойчивость против химических реагентов и выветривания.

Химическая стойкость – свойство покрытия, характеризующее способность противостоять воздействию агрессивных химических агентов: минеральные и органические кислоты, а также их растворы в воде; растворы щелочей; растворы солей, оказывающие сильное окислительное или восстанавливающее действие; органические растворители и горюче-смазочные материалы.

Полевой шпат - CaF₂ , используют в керамической промышленности в качестве плавня. Плавни — вещества, которые способствуют образованию при обжиге легкоплавких соединений и снижению температуры обжига изделий.

Каолин – белая глина. Состав каолинита(в теории): Al₂O₃ – 39,5%, SiО2 – 46,5%, H₂O – 14%. Используют в керамической промышленности для придания гладкости.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР