Bộ môn Hóa dầu CHƯƠNG 1: Kỹ thuật đường ống bể chứa TỔNG QUAN VỀ BỒNCHỨA DẦU KHÍ 1.1 Giới thiệu Trong công nghiệp hóa dầu, tất hoạt động sản xuất, buôn bán, tồn trữ liên quan đến khâu bồn bể chứa Bồn bể chứa tiếp nhận nguyên liệu trước đưa vào sản xuất tồn trữ sau sản xuất Sơ đồ tổng thể nhà máy lọc dầu Bồn chứa có vai trò quan trọng, có nhiệm vụ: tồn trữ nguyên liệu sản phẩm, giúp ta nhận biết số lượng tồn trữ Tại hoạt động kiểm tra chất lượng, số lượng, phân tích tiêu trước xuất hàng thực Ngoài hỗ trợ hệ thống thiết bị phụ trợ: van thở, móng, thiết bị chống tĩnh điện, mái che … 1.2 Phân loại bồn chứa dầu khí 1.2.1 Phân loại theo chiều cao xây dựng Bể ngầm: đặt mặt đất, thường sử dụng cửa hàng bán lẻ Bể nổi: xây dựng mặt đất, sử dụng kho lớn Bể nửa ngầm: loại bể có 1/2 chiều cao nhô lên mặt đất, Bể khơi: thiết kế mặt nước, di chuyển từ nơi tới nơi khác dễ dàng Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa So sánh hai loại bể ngầm bể nổi: Bể ngầm Bể - An toàn: lí bảo dảm - Chi phí xây dựng thấp phòng cháy tốt có rò rỉ dầu - Bảo dưỡng thuận tiện: dễ dàng súc rửa, không lan xung quanh sơn sửa chữa bể - Ít bay hơi: gió, không trao - Dễ dàng phát vị trí rò rỉ xăng dầu đổi nhiệt với môi trường bên bên - Tạo mặt thoáng 1.2.2 Phân loại theo áp suất Bể cao áp: áp suất chịu đựng bể > 200mmHg Bể áp lực trung bình: áp suất = 20mmHg đến 200mmHg thường dùng bể KO, DO Bể áp thường: áp suất = 20mmHg áp dụng bể dầu nhờn, FO, bể mái phao 1.2.3 Phân loại theo vật liệu xây dựng Bể kim loại: làm thép, áp dụng cho hầu hết bể lớn Ưu điểm: - Khó bị nứt vỡ, rò rỉ - Chịu áp suất tương đối cao - Kích thước bể không hạn chế - Chế tạo nhanh, lắp ráp sửa chữa dễ dàng Nhược điểm: - Dễ bị gỉ ăn mòn Do tuổi thọ thấp - Dẫn nhiệt tốt làm tổn hao bay dầu nhẹ nhiều - Chứa dầu nặng hiệu suất giữ nhiệt thấp mát nhiệt Bể phi kim: làm vật liệu như: gỗ, composit, nhựa, bê tông… áp dụng cho bể nhỏ Ưu điểm: - Khả chịu nhiệt tốt không bị gỉ nên tuổi thọ cao - Chi phí thấp Nhược điểm: - Xăng dầu ngấm qua bêtông tốt nên cần giải tốt vấn đề chống ngấm làm bêtông - Áp suất chịu không cao 1.2.4 Phân loại theo mục đích Bồn trung chuyển Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Bồn cấp phát 1.2.5 Phân loại theo hình dạng Bể trụ đứng: thường sử dụng cho kho lớn Bể hình trụ nằm: thường chôn xuống đất hàng bán lẻ để số kho lớn Bể hình cầu, hình giọt nước : số kho lớn Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa CHƯƠNG THIẾT KẾ BỒN CHỨA Bồn chứa ngành dầu khí chủ yếu dùng để chứa sản phẩm nhiên liệu như: khí, xăng, DO nhiên liệu ngành hóa dầu như: VCM, butadiene, … Các sản phẩm dầu khí có khả sinh cháy nổ cao, mức độ độc hại nhiều nên đòi hỏi việc thiết kế tính toán phải cẩn thận Các hệ thống phụ trợ kèm theo phải bố trí cẩn thận, tính toán tỉ mỉ, hệ thống phòng cháy chữa cháy, bố trí mặt nhằm hạn chế tối thiểu khả xảy cháy nổ khắc phục xảy cố Tuy nhiên tính toán khí cho bồn cao áp quan trọng xảy cố việc khắc phục mang tính chất hình thức, thiệt hại gây cho cố khó lường Quá trình tính toán bồn cao áp gồm bước sau: 2.1 Xác định thông số công nghệ bồn chứa Các thông số công nghệ bồn bao gồm: − Thể tích bồn chứa V − Các kích thước như: chiều dài phần trụ (l), đường kính phần trụ (d), chiều cao phần nắp bồn chứa (h), loại nắp bồn chứa − Các thiết bị lắp đặt bồn chứa, bao gồm: valve áp suất, thiết bị đo áp suất, đo mực chất lỏng bồn, đo nhiệt độ − Vị trí lắp đặt thiết bị bồn chứa − Các yếu cầu về việc lắp đặt thiết bị bồn chứa 2.2 Lựa chọn vật liệu làm bồn Các sản phẩm dầu khí chứa bồn thường có áp suất bão hoà lớn, nhiệt độ hoá thấp có tính độc hại Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Mức độ ăn mòn sản phẩm dầu khí thuộc dạng trung bình, tuỳ thuộc vào loại vật liệu làm bồn, nhiệt độ môi trường mà mức ăn mòn sản phẩm có khác Khi xét đến yếu tố ăn mòn, tính toán chiều dày bồn, ta tính thời gian sử dụng, từ tính chiều dày cần phải bổ sung đảm bảo cho bồn ổn định thời gian sử dụng Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào yếu tố kinh tế, thép hợp kim có giá thành đắt nhiều so với loại thép cacbon thường, công nghệ chế tạo phức tạp hơn, giá thành gia công đắt nhiều, đòi hỏi trình độ tay nghề thợ hàn cao Sau lựa chọn vật liệu làm bồn, ta xác dịnh ứng suất tương ứng nó, thông số quan trọng để tính chiều dày bồn Đối với loại vật liệu khác ứng suất khác nhau, nhiên giá trị không chênh lệch nhiều 2.3 Xác định giá trị áp suất tính toán Đây thông số quan trọng để tính chiều dày bồn chứa Áp suất tính toán bao gồm áp suất cộng với áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng gây ra: Ptt = Ph + ρ g H Trong đó: Ptt: áp suất tính toán Ph: Áp suất ρ: khối lượng riêng sản phẩm chứa bồn nhiệt độ tính toán g = 9.81 (m/s2): gia tốc trọng trường H: chiều cao mực chất lỏng bồn Thường ta tính chiều dày chung cho bồn chứa chịu áp suất (nghĩa áp suất tính toán chung cho bồn chứa) Đối với sản phẩm dầu khí chứa bồn cao áp, áp suất tính toán có giá trị: Propan : 18 (at) Butan: (at) Bupro: 13 (at) 2.4 Xác định tác động bên bao gồm: Các tác động bên bao gồm: 2.4.1 Tác động gió Gió tác đến bồn, ảnh hưởng đến độ ổn định bồn, làm cho bồn bị uốn cong hay tác động đến hình dáng bồn Tuy nhiên bồn cao áp, hình dáng cách đặt bồn nên ảnh hưởng gió tác động lên bồn nhỏ Ảnh hưởng gió bỏ qua nến ta xây dựng tường bảo vệ đặt bồn vị trí kín gió Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa 2.4.2 Tác động động đất Đây tác động hy hữu, phương án để chống lại Tuy nhiên xét đến phương án này, ta dự đoán đảm bảo cho sản phẩm không bị thất thoát ngoài, việc chắn Phần lớn tác động ta tính toán phức tạp động đất Tác động gây tượng trượt bồn khỏi chân đỡ, cong bồn, gãy bồn Tốt ta nên chọn khu vực ổn định địa chất để xây dựng Các tải trọng lên xảy xét đến, chẳng hạn thiết bị kèm theo, cầu thang, giàn đỡ, …Các tải trọng tính toán phần tính toán bồn Ngoài xét đến yếu tố bên người tác động như: đào dất hoạt động gây va đập với bồn, hoạt động phá hoại Chính yếu tố đòi hỏi ta phải có phương án bảo vệ thích hợp thường xuyên kiểm tra, xây tường bảo vệ, có ký hiệu cho biết khu vực nguy hiểm, gây cháy nổ lớn ảnh hưởng đến vùng lân cận, đồng thới phải có quy định chế tài cụ thể người vi phạm 2.5 Xác định chiều dày bồn Công việc xác định chiếu dày bồn thực theo bước sau: − Xác định tiêu chuẩn thiết kế: ASME section VIII.Div.1 − Xác định ứng suất cho phép loại vật liệu làm bồn chứa: δcp − Xác định áp suất tính toán bồn chứa: Ptt − Xác định hệ số bổ sung chiều dày ăn mòn C = Cc + Ca − Các thông số công nghệ đường kính bồn chứa (D), Chiều dày phần hình trụ (L) − bồn chứa Các thông số nắp bồn chứa: Loại nắp bồn chứa, chiều cao nắp 2.6 Xác định lỗ bồn chứa Đi kèm với bồn hệ thống phụ trợ bao gồm người, lỗ dùng để lắp thiết bị đo nhiệt độ, áp suất, mực chất lỏng bồn, lỗ dùng để lắp ống nhập liệu cho bồn, ống xuất liệu, ống vét bồn, lắp đặt valve áp suất, thiết bị đo dạt nồng độ sản phẩm bồn chứa Các thiết bị lắp đặt vào bồn dùng phương pháp hàn tay hay dùng ren Thường lỗ có đường kính nhỏ ta thường dùng phương pháp ren dễ dàng cho công việc lắp đặt việc sửa chữa thiết bị có cố Khi tạo lỗ bồn chứa cần ý khoảng cách lỗ việc tăng cứng cho lỗ 2.7 Xác định chân đỡ tai nâng Chân đỡ bồn chứa ta dung chân đỡ thép hàn hay xây dựng gạch, bêtông Tuy nhiên, ngành dầu khí ta thường dùng chân đỡ thép hàn Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Ta chọn vật liệu làm chân đỡ, thông số chân đỡ sau kiểm tra bền: Giá trị ứng suất mà tải trọng tác dụng lên giá đỡ không lớn 2/3 giá trị ứng suất vật liệu làm chân đỡ 2.8 Các ảnh hưởng thủy lực đến bồn chứa 2.8.1 Áp suất làm việc cực đại Là áp suất lớn cho phép đỉnh bồn chứa vị trí hoạt động bình thường nhiệt độ xác định áp suất Đó giá trị nhỏ thường tìm thấy tất giá trị áp suất làm việc cho phép lớn tất phần bồn chứa theo nguyên tắc sau hiệu chỉnh cho khác biệt áp suất thủy tĩnh tồn phần xem xét đỉnh bồn chứa Nguyên tắc: áp suất làm việc cho phép lớn phần bồn chứa áp suất lớn bao gồm áp suất thủy tĩnh nêu ảnh hưởng tất tải trọng kết hợp xuất cho việc thiết kế đồng thới với nhiệt độ làm việc kể bề dày kim loại thêm vào để bảo đảm ăn mòn Áp suất làm việc lớn cho phép xác định cho nhiều nhiệt độ hoạt động, sử dụng suất cho phép nhiệt độ Thử nghiệm áp suất thủy tĩnh thực tất loại bồn sau tất công việc lắp đặt hoàn tất trừ công việc hàn cuối tất kiểm tra sau thử nghiệm Bồn chứa hoàn tất phải thỏa mãn thử nghiệm thủy tĩnh Những bồn thiết kế cho áp suất phải thử áp thủy tĩnh điểm bồn chứa có giá trị nhỏ 1,5 lấn áp suất làm việc lớn cho phép (áp suất làm việc lớn cho phép coi giống áp suất thiết kế), tính toán không dùng để xác định áp suất làm việc lớn cho phép nhân với tỷ số thấp ứng suất δ nhiệt độ thử nghiệm ứng suất δ nhiêt thiết kế Thử nghiệm thủy tĩnh dựa áp suất tính toán dùng thỏa thuận nhà sản xuất người sử dụng Thử nghiệm áp suất tĩnh đỉnh bồn chứa nên giá trị nhỏ áp suất thử nghiệm tính cách nhân giá trị tính toán cho thành phần áp suất với 1,5 giảm giá trị xuống áp suất thủy tĩnh Khi áp suất sử dụng người kiểm tra nên đòi hỏi quyền yêu cầu nhà sản xuất nhà thiết kế cung cấp tính toán sử dụng để xác định áp suất thủy tĩnh phần bồn chứa Buồng áp suất thiết kế kết hợp thiết kế hoạt động độc lập phải thử bồn chứa riêng biệt nghĩa tiến hành thử với bồn bên cạnh áp 2.8.2 Tải trọng gió Tải trọng gió bắt buộc phải xác định theo tiêu chuẩn, nhiên điều luật quốc gia địa phương có yêu cầu khắc khe Nhà thầu nên xem xét cách kỹ lưỡng để xác định yêu cầu nghiêm ngặt kết hợp yêu cầu có chấp nhận mặt an toàn, kinh tế, pháp luật hay không Gió thổi hướng trường hợp bất lợi cần phải xem xét Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa 2.8.3 Dung tích chứa lớn cho bồn mái Khoảng 85 – 90% dung tích bồn mái sử dụng điều kiện bình thường, phần thể không sử dụng khoảng chết (dead space) đỉnh khoảng chết (dead stock) đáy Đối với bồn mái nổi, chọn chiều cao bồn để đạt sức chứa lớn Khoảng chết chịu ảnh hưởng nhiều chiều cao đường kính, với thể tích bồn cao chứa nhiều bồn thấp Chiều cao lớn đạt được xác định điều kiện đất đai nơi đặt bồn Do đó, chọn vị trí đặt bồn chứa phải điều tra lãnh thổ nơi đặt bồn Do khoảng chết nên bể không chứa đầy, định mức báo động đèn báo động mức high level CHƯƠNG : THI CÔNG BỒN CHỨA 3.1 Tổng quan thi công bồn chứa Nền bồn chứa phải thiết kế chân đỡ dẻo dai, với độ bền thích hợp để đảm bảo chịu phân bố cách hợp lý áp lực không cân Sự biến dạng mức độ định, tạo móng có độ bền thích hợp Cần phải loại trừ lún lớn lún không đồng Mối quan hệ độ cứng vỏ bồn với đáy bồn đất cần quan tâm Đá nghiền cung cấp vỏ bồn Những vật liệu giúp chống lại ứng suất cắt phá hủy suốt trình xây dựng Có hai loại bồn bồn sử dụng trường hợp sức gió mạnh bồn áp thấp có tính đến sức gió ký hiệu HBC BHD Bề rộng vai đỡ chọn tùy thuộc vào tính ổn định vai đỡ bảo đảm kích thước bề rộng vai đỡ nhỏ nên 1m cho bồn chứa cao 15m 1,5 m cho bồn chứa cao 15m Sự phân tích bồn chứa cần tính thêm khả tác động gió, động đất, chất chứa bồn Khả trượt đất cần nghiên cứu kỹ 10 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Ở vùng tình trạng đất chưa hiểu biết cách cặn kẽ nên gia tăng chiều cao bồn chứa theo tiêu chuẩn có tính đến nghiên lún Đối với khu vực có điều kiện thất thường hay mực nước lên xuống thất thường, khu vực đóng băng vĩnh cữu phải sử dụng kết cấu đặt biệt riêng 3.2 Các phương pháp thi công móng Các tiêu chuẩn móng xem xét phù hợp với tất sản phẩm thông thường chứa bồn có thị trường kho chứa kể dầu bôi trơn, nhựa đường với nhiệt độ thay đổi Đối với bể chứa LPG có tiêu chuẩn riêng Hiện tượng lún không mái tượng bóp méo bồn, điều làm hư hỏng cấu bịt kín Loại xây dựng đất bình thường (hoặc yếu), số trường hợp người ta sử dụng phương pháp dự phòng dùng lớp đá nghiền nhỏ hay vòng gia cố bêtông phía kết cấu bồn Trường hợp dùng cho bồn mái cố định Cần có hệ thống thoát nước để phát rò rỉ để tránh tích tụ nước tạo nên áp lực phá hủy lớp bao phủ móng Vải lọc sử dụng lớp bao phủ vai đỡ đường dốc vai đỡ nơi mà khả xói lỡ vật liệu mịn hữu xảy Một vòng kim loại đặt chỗ chịu lực cắt kim loại xung quanh chu vi bồn Xung quanh chu vi bồn có bitume rộng 150mm dùng làm đệm chống thấm Bệ đỡ gia cố bề phủ miếng bêtông dày 50mm chống thấm Các bước tiến hành trước thi công móng bao gồm: 11 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa 3.2.1 Khảo sát vị trí Nhờ người tư vấn địa chất đáng tin cậy để khảo sát vùng đất (hiểu rõ dất đai địa phương, có kinh nghiệm việc đặt móng …) Đây bước quan trọng ảnh hưởng suốt trình thi công 3.2.2 Kiểm tra đất Người ta thường dùng phương phép thử độ thấm hình nón Dutch (DCTP’s): lỗ khoan thay hay phép thử độ thấm tiêu chuẩn (SPT) chấp nhận phép thử DCPT’s không khả thi Nhữnh phép thử phòng thí nghiệm lỗ khoan xác định tính chất vật lý, học hóa học đất địa điểm độ sâu khác Tổng quát, số lần phép thử DCPT’s tiến hành phạm vi 1m xung quanh móng bể, bể có đường kính 15m hay nhỏ hơn, cấn tiến hành phép thử gần khu trung tâm móng hai lỗ khoan phụ Chiều sâu phép thử DCPT’s phụ thuộc vào đường kính bể nhưđiều kiện tự nhiên đất Vấn đề đặc biệt quan trọng đường kính bể lớn, gia tăng đường kính bể tạo ảnh hưởng lớn lên lớp đất bên bể Số lần tối thiểu pháp thử DCPT’s: 3DCPT’s bể có đường kính ≤ 15m 5DCPT’s bể có đường kính ≥ 50m 9CPT’s bể có đường kính > 50m Độ sâu xuyên qua khoảng từ - m sàn móng, để xác định chất đất móng 3.2.3 Vật liệu thi công móng 3.2.3.1 Hỗn hợp bitume- cát cho bể chứa: Cát lượng bùn 5% Lượng nguyên liệu chạy qua rây 200 mesh nên từ 3-5% (điều đạt từ nhiều nguồn pha trộn khác nhau), hỗn hợp yêu cầu tạo thành từ nhiều loại cát với nhiều kích cỡ khác Một số loại bitume thích hợp với khoảng nhiệt độ Loại Khoảng nhiệt độ Shellmac 50/100 65-95 Shellmac 150/200 80-95 Shellmac 200/300 85-105 Shellmac 300/400 95-110 Shellmac 400/500 100-115 Shellmac 500/700 110-120 12 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa nhiên có CO H2S dẫn đến ăn mòn hay ăn mòn chua phần Sản phẩm từ trình ăn mòn thép thường nhiều bịt kín phần bơm nước vào mỏ, Oxigen loại bỏ khỏi nước nhằm giảm thiểu trình ăn mòn Nếu mỏ có dư khí loại bỏ khí phương pháp tách khí loại bỏ khí phương pháp học Đối với trình dùng khí tách khí, nước khí chạy ngược chiều Phương pháp có hiệu cao việc loại bỏ khí oxi dẫn đến việc axit hóa nước cacbondioxit bị hấp thụ nhiều Trong biện pháp loại khí học, nước bơm vào áp suất chân không, trình hiệu so với phương pháp tách khí đòi hỏi hỗ trợ xử lý hóa học (những chất tách oxi amonium bisulphic NH4HS) Nước biển thường tách khí để giảm thiểu Oxi, nồng độ mong muốn từ – 10ppb, nhiên mức độ thấp tốc độ ăn mòn diễn nhanh 7.1.2.13 Ăn mòn vi sinh vật: Đường ống dẫn dầu nước chịu ăn mòn từ trình phát triển vi khuẩn khử Sunfat (SRB) Loại vi khuẩn phát triển với nhiều loại vi khuẩn khác SRB loại vi khuẩn yếm khí, tận dụng nguồn axit béo có nước sử dụng Oxi có gốc Sunfat để Oxi hóa axit béo Những vi khuẩn kích thích hoạt động gốc Sunfic làm tăng cường trình ăn mòn Sunfic Trong trình phát triển vi khuẩn, pH môi trường tăng cao Sunfic kết hợp với nước tạo thành Hydogen Sunfic, axit di chuyển tạo môi trường axit nơi khác Do vi khuẩn phát triển nơi gây ăn mòn nơi khác 7.1.2.14 Ăn mòn điện hóa: Ăn mòn điện hóa tượng hóa học có liên quan chặt chẽ đến kim loại, trình ăn mòn xảy môi trường điện ly, tức có diện nước nhũ tương dầu, nước muối … Ăn mòn điện hóa xảy chủ yếu bề mặt đường ống khu anot, kim loại sắt nhường elctron tan vào môi trường điện ly Electron chuyển đến khu vực catot, kết hợp với tác nhân đó, ví dụ oxy, cacbonic, hydrosunfic, axit hữu … Phản ứng anot: Fe - 2e → Fe2+ Phản ứng catot: O2 + 2H2O + 2e → 4OH- 7.2 Các phương pháp kiểm tra phát ăn mòn Hư hỏng ăn mòn có nhiều dạng thường xuyên xuất ngẫu nhiên vị trí khác nhau, việc xác định kiểm tra ăn mòn không dễ dàng định lượng Có nhiều phương pháp xác định khác nhau, nhiên lựa chọn phương pháp có hiệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường, loại ăn mòn, độ tin cậy thiết bị Để giảm thiểu tốc độ ăn mòn, chuyên gia khuyên nên tìm kiếm trước lựa chọn kỹ thuật xác định ăn mòn cần thiết phải có hỗ trợ kỹ 87 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa sư chống ăn mòn nhiều kinh nghiệm Sử dụng phương pháp kiểm tra khác mang lại kết tốt Việc giữ lại kết kiểm tra ăn mòn cần thiết cho việc đánh giá tốc độ ăn mòn thời gian dài hỗ trợ việc lựa chọn hệ thống kiểm tra tương ứng 7.2.1 Mẫu thử Phương pháp thông thường để xác định kiểm tra ăn mòn mẫu thử, mẫu kim loại tương tự kim loại làm đường ống đặt vùng ăn mòn sau đem phân tích Trong kỹ thuật bao gồm việc sử dụng spool thiết bị đặt dò ăn mòn 7.2.2 Coupon Rất nhiều hệ thống đường ống vận chuyển nhà máy kiểm tra độ ăn mòn phương pháp Coupon Một Coupon mẫu kim loại đưa vào phép đo ăn mòn Những Coupon làm cẩn thận đưa vào hệ thống Từ chênh lệch khối lượng, người ta xác định tốc độ ăn mòn mm/năm Coupon có nhiều hình dạng kích thước khác phận cách điện hoàn toàn với phần kim loại lại Với số công cụ khác, việc sử dụng Coupon phụ thuộc vào yếu tố sau đây: Vị trí đặt Coupon: ý việc sử dụng Coupon phản ánh tốc độ ăn mòn tăng gấp lần đặt Coupon đường ống so với thành ống Do Coupon cần đặt gần sát với vị trí cần chỗ nối, vùng chảy rối, co … Môi trường: Do tính chất lưu chất ảnh hưởng lớn lên độ ăn mòn, ví dụ Coupon bị bao phủ phần lớp parafin Thao tác lắp đặt thu hồi Coupon: Phải đảm bảo Coupon chưa bị ăn mòn trước lắp đặt hạn chế ăn mòn diễn sau tháo khỏi hệ thống Cần trành tay bám bề mặt Coupon Thời gian kiểm tra: yếu tố quan trọng, thời gian ngắn thường cho kết không xác số dạng ăn mòn ăn mòn lỗ cần vài tuần xảy Một số yếu tố khác việc chuẩn bị, làm ảnh hưởng Sau cân xác định khối lượng mát, tốc độ ăn mòn xác định sau: mm/năm = Với m.3650 A.ρ t m: khối lượng kim loại bị A: tiết diện bề mặt (cm2) ρ : khối lượng riêng kim loại (g/cm3) t: thời gian (ngày) Giá trị tốc độ ăn mòn tính từ lượng kim loại bị với giả thiết tốc độ ăn mòn đồng điệu toàn bề mặt Coupon, điều không Ngoài báo cáo cần thêm kết khảo sát bề mặt Coupon để xác định loại ăn mòn Một số trường hợp tốc độ ăn mòn tính khoảng giá trị chấp nhận, nhiên điều 88 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa kết luận ăn mòn lỗ, lỗ tiếp tục khoan sâu vào bề mặt kim loại thời gian ngắn 7.2.4 Khớp nối kiểm tra trục quấn (test nipple spool) Những khớp nối trục quấn chuẩn bị sẵn đưa vào đường ống Coupon lớn thường có thời gian hoạt động lâu, khoảng vài tháng thường kết hợp với kỹ thuật đo khác Nó thể mức độ ăn mòn cho toàn bề mặt đường ống, đo chiều sâu lỗ ăn mòn cách cắt 7.2.5 Đo thiết bị điện tử 7.2.5.1 Máy dò điện trở Thiết bị đo điện trở corrosionmeter xác định lượng kim loại mát cách đo mức tăng điện trở mẫu kim loại điện tích ngang chúng bị giảm ăn mòn Mẫu thử hay đầu dò làm từ kim loại tương tự kim loại làm đường ống đưa vào qua đường vào đặc biệt Sau giá trị điện trở xác định đầu dò trạng thái cấn với môi trường (nhiệt dộ tình trạng bề mặt) thời điểm cách điều Những giá trị nhận chuyển đổi sang tốc độ ăn mòn liệu công thức nhà sản xuất cung cấp Việc phân tích giá trị thu gặp số giới hạn giống việc sử dụng Coupon Ví dụ đầu dò bị số chất bám, ngăn cản tiếp xúc với chất môi trường ăn mòn 7.2.5.2 Máy đo điện trở phân cực Với máy đo điện trở phân cực, tốc độ ăn mòn tốc độ tức thời Trong phương trình này, tượng điện hoá gọi điện trở phân cực tuyến tính sử dụng Nếu điện E mẫu kim loại gắn với cường độ dòng điện tương ứng, đường cong phân cực ghi nhận Tại điểm mà cường độ dòng điện 0, tốc độ đường cong phân cực gọi điện trở phân cực R pol = dE (di ) i =0 Khi cường độ dòng điện 0, điện E với điện ăn mòn Giữa điện trở phân cực dòng điện ăn mòn có quan hệ sau: I corr = ( B mA / cm R pol ) Từ định luật Faraday, tốc độ ăn mòn 11,6 icorr (mm/ năm) Hằng số B phụ thuộc vào chế ăn mòn có giá trị riêng cho hệ Theo phương trình trên, tốc độ ăn mòn nhận cách đo R pol Trong thực tế, thiết bị có hai điện cực làm kim loại với hệ thống đưa vào môi trường ăn mòn Một hiệu điện nhỏ (dE) khoảng 20mV, áp vào hai điện cực, sau đo dòng dI Cực đổi ngược lại lặp lại trình, từ hai giá trị dòng thu được, theo đồ thị chuyển đổi thành giá trị tốc độ ăn mòn 89 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Việc sử dụng thiết bị đo điện trở phân cưc giới hạn cho dung dịch dẫn điện dòng điện phải chuyển qua dung dịch từ cực đến cực Phương pháp không áp dụng cho hệ gas hay dầu đo cho hệ dầu - nước nước pha liên tục 7.2.5.3 Máy dò Galvanic Máy dò galvanic làm từ hai điện cực kim loại khác thường đồng sắt Chúng nối với đưa vào hệ thống (bồn chứa đường ống) Sau điện cực cân với môi trường, cường độ dòng điện ghi nhận Giá trị cường độ dòng điện có liên quan đến tính ăn mòn môi trường Trong môi trường có tính ăn mòn giá trị dòng thu nhỏ môi trường có tính ăn mòn cao dòng đo lớn Phương pháp sử dụng có tính định tính việc kiểm tra tốc độ ăn mòn thiết bị: - Nó chủ yếu sử dụng để đo ăn mòn oxygen tan dung dịch gây - Ít sử dụng ăn mòn CO2 H2S - Cũng có giới hạn tương tự phương pháp 7.2.5.4 Máy dò Hydrogen Được cấu tạo ống thép có thành mỏng nối với thiết bị đo áp, sử dụng chủ yếu môi trường chua Trong phản ứng ăn mòn hydrogen sinh khuếch tán qua thành ống thép, kết hợp thành phần tử, lớn khuếch tán ngược trở lại, áp suất phân tử hydrogen đo chuyển thành giá trị tốc độ ăn mòn Thiết bị dùng đo ăn mòn cách định tính hay bán định lượng thường kết hợp với nhiều phương pháp khác Hiện có máy đo phức tạp đo luợng hydro khuếch tán qua thành ống thiết bị 7.2.6 Phân tích hóa học 7.2.6.1 Xác định hàm lượng sắt hoà tan Một phương pháp dự đoán đánh giá ăn mòn có hiệu xác định lượng sắt có lưu chất thông qua mẫu lấy Có vài phương pháp để xác định sắt có mẫu mẫu phải thoả mãn yêu cầu như: - Thiết bị lấy mẫu phải thật - Van lấy mẫu phải không bị rỉ vấy bẩn, van thường làm đồng để hạn chế yếu tố - Mẫu lấy phải đại diện cho toàn lưu chất, muốn xác định điểm đó, phải lấy mẫu gần điểm tốt - Thời gian hoạt động mỏ, kết phân tích cho mỏ hoạt động vài ngày với mỏ hoạt động lâu khác - Độ ổn định mỏ, tránh lấy mẫu mỏ sửa chữa hay thay thiết bị - Thành phần nước giống lần lấy mẫu 7.2.6.2 Phân tích sản phẩm ăn mòn 90 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Phân tích hoá học sản phẩm ăn mòn chất bám hệ thống phần quan trọng việc kiểm tra ăn mòn Mẫu lấy từ Coupon, nipple hay trực tiếp từ hệ thống Khi biết thành phần chất có hệ thống giúp đánh giá xác định vấn đề Chú ý vị trí tình trạng mẫu lấy quan trọng, số sản phẩm ăn mòn thường bị biến đổi mặt hoá học di chuyển khỏi hệ thống.Ví dụ sắt sulphide đưa không khí bị biến đổi thành oxyt sắt, điều dẫn đến kết luận sai lầm 7.2.6.3 Phân tích khí: Những khí quan trọng đánh giá ăn mòn CO 2, H2S O2 Trong mỏ khí thiết bị dùng khí, xác định ba khí tương đối đơn giản chúng tập trung lượng lớn Trong mỏ dầu, xác định khí khó khăn Sự có mặt H 2S oxygen lượng vết khó xác định quan trong, lương vết H 2S gây nứt gãy cho ống thép chịu lực cao 7.2.7 Hoạt động vi khuẩn Hoạt động vi khuẩn gây nhiều vấn đề khác nhau, đặc biệt đường ống dẫn nước Có số phương pháp xác định hoạt động vi sinh vật Phương pháp quan trọng đếm số vi khuẩn Mẫu có chứa vi khuẩn nuôi cấy môi trường nuôi dưỡng đặc biệt sau đếm phân tích hoạt động để đánh giá mức độ ảnh hưởng chúng trình ăn mòn 7.2.8 Thiết bị kiểm tra bề mặt 7.2.8.1 Kiểm tra siêu âm: Kỹ thuật siêu âm sử dụng lượng siêu âm để đo bề dày vật thể kim loại xác định chỗ rạn nứt kim loại 7.2.8.2 Thiết bị kiểm tra đường ống điện tử: Thiết bị gắn thoi, trình hoạt động thoi ghi nhận tình trạng thành ống 7.2.8.3 Sử dụng tia phóng xạ: Trong sản xuất dầu khí, phương pháp chụp ảnh tia phóng xạ chủ yếu dùng để kiểm tra mối hàn bề mặt bên đường ống thiết bị 7.3 Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn Phương pháp bảo vệ chống ăn mòn đường ống bao gồm: - Sử dụng vật liệu chống ăn mòn - Sử dụng chất ức chế chống ăn mòn - Bảo vệ lớp bao phủ - Bảo vệ cathod anod hy sinh Bảo vệ bề mặt bên thường dùng phương pháp bao phủ bảo vệ cathode hay anod, bên dùng chất ức chế hay bao phủ 91 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa 7.3.1 Vật liệu chống ăn mòn Vật liệu chống ăn mòn bao gồm hợp kim chống ăn mòn vật liệu phi kim 7.3.1.1 Vật liệu phi kim Vật liệu phi kim sử dụng nhiều hoàn toàn không bị ăn mòn, nhiên ứng dụng hạn chế nhược điểm khoảng nhiệt độ áp suất hoạt động, khả chịu va chạm rung động Một loại vật liệu phi kim trước thường sử dụng là: GRE (reinforeed Epoxy) dạng plastic gia cường sợi thuỷ tinh, làm đường ống bờ với áp suất hoạt động thấp, chủ yếu ứng dụng cấp thoát nước 7.3.1.2 Hợp kim chống ăn mòn (CRAs) CRAs sử dụng thép carbon mangan không phù hợp để sử dụng, lý lưu chất vận chuyển ăn mòn thép carbon thường cho dù có biện pháp chống ăn mòn khác sử dụng chất ức chế hay lớp phủ thông thường Các CRAs sử dụng thay hoàn toàn bao phủ bề mặt ống Các loại CRAs thông dụng gồm có: thép không rỉ duplex (duplex stainsless steel), hợp kim nickel, ống thép carbon mangan phủ thép không rỉ austenic số loại vật liệu khác titan hợp kim Thép không rỉ sản xuất thép carbon cách giảm bớt lượng carbon, thêm vào nguyên tố không rỉ nickel, chromium 7.3.1.3 Thép không rỉ martansiric Được sử dụng chủ yếu ống vận chuyển dầu van, vật liệu sản xuất từ thép carbon mangan thêm 13% chromium, hàm lượng carbon khoảng 0.15%, khả chống ăn mòn tốt, giá thành gấp lần thép carbon thông thường, độ bền nhiệt độ thấp khó hàn Loại thép xử lý nhiệt trước sử dụng để nâng cao tính, Kawasaki cải thiện cách thêm vào lượng nhỏ nickel, mangan molipden, tính chống ăn mòn khả hàn tăng lên rõ rệt 7.3.1.4 Thép không rỉ Austenic Đây loại thép không nhiễm từ sử dụng chủ yếu nhà máy chế biến nhà máy khí, hàm lượng nguyên tố không rỉ cao từ 18%Cr, 8%nickel đến 27%Cr, 30% nickel 3% molipden, khả chống ăn mòn cao, nhiên dễ bị nứt gãy chịu ứng suất ăn mòn có mặt chlorine (nồng độ giới hạn chlorine khoảng 50-100ppm nhiệt độ 600C) Nó sử dụng chủ yếu làm lớp phủ bề mặt cho đường ống, bể chứa hay chi tiết nhỏ vật liệu thép carbon Thép không rỉ austenic nhạy cảm với nứt gãy, dễ hư hỏng diện rộng khả chống ăn mòn suy giảm Giá thành gấp lần thép carbon thông thường, dễ hàn Tuy nhiên cần tránh tượng carbon hoá mối hàn vùng xung quanh nhiệt độ cao làm giảm khả chống ăn mòn, tăng cường khả ổn định cách giảm hàm lượng carbon xuống khoảng 0.05% thêm số nguyên tố ổn định titan hay niobi 7.3.1.5 Thép không rỉ Duplex 92 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Thành phần C: 0.03-0.05% ; Cr: 22-25%; Ni:5-6%; Mo:3-6%, giá thành gấp lần thép carbon thông thường, dạng thép gần hỗn hợp ferrite austenic, khả chống gỉ tốt, khả hàn độ bền cao thép austenic 7.3.1.6 Thép hợp kim cao nickel Chi phí loại vật liệu tương đối cao so hàm loại khác, chủ yếu hàm lượng nguyên tố chống rỉ cao Hàm lượng sau: Ni: 28-56%; Cr: 2122%; Fe: 5-22%; Mo: 3-9%; Cu 2%; Nb 4%; Ti 1% Khả chống ăn mòn tốt, thường thấy sử dụng việc sản xuất acid mạnh Đường ống vận chuyển khơi thường phủ lớp thép hợp kim cao, giá thành giảm tương đối, khoảng từ 7-10% thép carbon thông thường 7.3.2 Lớp phủ chống ăn mòn Là phương pháp chống ăn mòn hữu hiệu nay, thông thường sử dụng kết hợp với biện pháp bảo vệ cathod Những đặc tính cần xem xét vật liệu làm lớp phủ là: Khả bám dính, mềm dẻo, điện trở, khả cách nhiệt, chống chịu tác động học, tính chất vật lý hoá học ổn định, dễ sử dụng bền môi trường 7.3.2.1 Lớp phủ cho bề mặt Vật liệu làm lớp nhủ: Những loại vật liệu quan trọng dùng bao phủ bên như: Nhựa đường nóng - PE PP - FBE - Băng plastic - Asphal mastic - Epikote (một loại nhựa xuất phát từ than đá) Giới hạn nhiệt độ sử dụng loại vật liệu theo bảng sau: Loại vật liệu Nhựa đường PE PP FBE Băng plastic Asphalt mastic Epikote Nhiệt độ tối đa 60 65 * 100** 60 60 80 * : Nhiệt độ giới hạn chưa shell thiết lập, lấy khoảng 1000C ** : Chỉ điều kiện môi trường khô Trong điều kiện ẩm ướt, nhiệt độ nên lấy 750C Nhựa đường ( nhựa than đá): Được sử dụng lâu trước đây, dùng chủ yếu cho đường ống bị chôn lấp đường ống khơi, thường 93 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa phủ trước vận chuyển lắp đặt Lớp phủ tạo thành cách cho nhựa đường nóng chảy tự bên ống, không cần lọc tạp chất kỹ càng, bề dày cần đạt 2.5mm cho đường ống bờ 5mm cho đường ống khơi Bên phủ lớp vải sợi thuỷ tinh để hạn chế tác động học đất đá trình lắp đặt Gần ứng dụng khuynh hướng sử dụng lớp phủ nhẹ mỏng PE, FBE cho đường ống bờ thay cho lớp phủ nặng nề nhựa đường Tuy nhiên đường ống khơi, lớp nhựa đường sử dụng rộng rãi bên lớp bọc bê tông PolyEtylen: Là loại vật liệu sử dụng rộng rãi nay, coi loại vật liệu bảo vệ bên tốt khoảng 10-15 năm trở lại Bề dày lớp PE tuỳ thuộc vào đường kính ống, tham khảo theo bảng sau: Bề dày tối thiểu lớp PE (mm) Đường kính ống (mm) Tiêu chuẩn Gia cường < 250 2.0 2.5 250 - 500 2.2 3.0 500 - 800 2.5 3.5 > 80 3.0 3.5 Quá trình phủ PE tiến hành theo hai cách: Bột PE phủ lên bề ống làm gia nhiệt trước đến khoảng 3000C hay lớp PE nóng kéo phủ lên bề mặt đựợc làm gia nhiệt khoảng 120-1800C Trong phương pháp cần phải sử dụng chất bán dính ban đầu ví dụ ( cao su butyl) PE không dính vào thép Trong hai phương pháp, để tăng cường gắng kết khả chống bong tróc, lớp mỏng FBE phủ lên trước PE Lớp PE bền, chống tác động học trình vận chuyển, lắp đặt tốt, điện trở cao, nên làm giảm dòng bảo vệ cathod FBE (Fusion Boned Epoxy): Lớp băng epoxy mỏng bột epoxy sử dụng hệ thống đường ống, đặt biệt hệ thống bờ, cho hệ thống có đường kính đến 1600mm, hoạt động nhiệt độ đến 100 0C có nhiều tính chất vượt trội so với vật liệu khác Lớp phủ epoxy tạo cách dùng súng phun tĩnh điện, phun bột nhựa lên bờ mặt ống làm gia nhiệt trước đến khoảng 230 - 2400C Lớp phủ tạo thành mỏng, từ 350- 450µm, bền, bám bám dính tốt vào thép, độ bền hoá học cao, nhiên môi trường ẩm ướt, khả chịu nhiệt giảm sút, hoạt động tốt 750C Lớp phủ dễ bị hỏng va chạm với vật sắc nhọn, cần phải cẩn 94 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa thận trước vận chuyển lắp đặt Nhưng va chạm không làm bong tróc khu vực xung quanh trám lại nhựa epoxy trường Bọc băng plastic: Kỹ thuật thực từ 1950.Có nhiều loại vật liệu plastic dạng băng bao gồm PVC, PE…có độ dày khác nhau, tự bám dính vào bề mặt cần phải có lớp trợ dính Phương pháp có nhiều ưu điểm dễ thực hiện, nhiên có nhược điểm lớn dễ bong tróc, đặc biệt điểm chồng lên Khi sử dụng với hệ thống bảo vệ cathod, nhược điểm làm giảm hiệu dòng bảo vệ nên ngày phương pháp bọc ống phương pháp bọc ống băng plastic không áp dụng hệ thống dẫn dầu khí Lớp phủ asphalt mastic: Asphalt plastic, Somatic hỗn hợp asphlt, cát, bột đá vôi, bột đá sợi amiăng Lớp asphalt thực nhà máy với thiết bị phức tạp Hỗn hợp asphalt nung nóng phủ lên bề mặt ống làm sạch, làm thường dày, khoảng từ 12mm trở lên, nhằm điều khiển bề dày đường ống Sau phủ xong, asphalt không cần có lớp bọc bên trường hợp Lớp phủ asphalt thường chắc, nặng chóng mòn tốt, chủ yếu áp dụng cho đường ống khơi, nơi cần tăng thêm trọng lượng Epikote: Nhựa Epikote loại nhựa có nguồn gốc từ than đá, sử dụng số trường hợp đường ống chôn lắp đường ống khơi Nó phủ làm nhiều lớp lên bề mặt ống làm sạch, lớp phủ có bề dày 400µm chịu nhiệt độ đến 800C Tuy nhiên ngày người ta sử dụng lớp FBE có nhiều ưu điểm 7.3.2.2 Lớp phủ điểm nối Trên đường ống thường có điểm rẽ nhánh, chỗ lắp đặt thiết bị chuyên dùng Những vị trí thường bảo vệ kỹ để đảm bảo an toàn cho hệ thống Những loại vật liệu sau thường sử dụng: - PolyEtylen: Loại băng PE có khả co lại bị đốt nóng, chịu nhiệt độ đến khoảng 900C, đàn hồi tốt, bị cứng lão hoá Nó phủ cách quấn xung quanh, sau sử dụng đuốc hơ nóng để co lại bám chặt vào bề mặt cần bao phủ Loại băng thường dùng để che phủ bên lớp FBE bao phủ bột PE - Phủ bột FBE bột PE: Thực cách làm bề mặt bên ngoài, gia nhiệt cho đường ống, sau phun lớp FBE, PE sử dụng dung dịch chúng, cuối bọc bên lớp băng PE nói - Băng cold-applied: Chủ yếu sử dụng cho đường ống khơi, quấn quanh mối hàn, sau phủ lên lớp asphalt mastic nóng 7.3.2.3 Lớp phủ bề mặt bên đường ống: 95 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Lớp phủ bên nhằm mục đích tạo rào ngăn cách lưu chất bề mặt kim loại, chống lại trình ăn mòn sản phẩm có tính ăn mòn Lớp phủ bên thường lớp sơn epoxy, việc bảo vệ chống ăn mòn nhằm mục đích giảm ma sát tạo cho bề mặt bên ống Quá trình sơn phủ bên diễn nhờ thiết bị gắn hai thoi Trước sơn phủ, bề mặt bên ống súc rửa dung dịch acid phù hợp, làm khô Sau thoi di chuyển toàn bề mặt bên sơn phủ Quá trình sơn phủ kiểm tra camera gắn thoi 7.3.3 Sử dụng chất ức chế Chất ức chế hoá học sử dụng để giảm tốc độ ăn mòn Nó cho vào lưu chất vận chuyển phụ gia lớp sơn phủ đường ống Chất ức chế chia làm loại: - Chất ức chế hoạt động: phản ứng với kim loại, tạo thành lớp film bảo vệ chống ăn mòn - Chất ức chế thụ động: Được hấp thụ vào bề mặt kim loại tạo thành bề mặt ngăn cản tiếp xúc kim loại với tác nhân ăn mòn - Chất ức chế thay đổi tính ăn mòn môi trường - Các độc chất sinh học dùng để diệt vi sinh vật loại chất ức chế nhằm làm giảm số lượng vi sinh vật hoạt động đường ống Chất ức chế đưa vào hệ thống theo đợt liên tục Biện pháp sử dụng chất ức chế không đảm bảo việc bảo vệ an toàn đường ống nên phải sử dụng với biện pháp bảo vệ khác 7.3.3.1 Chất ức chế hoạt động Chất ức chế loại thêm vào hệ thống với nồng độ thấp thường loại chất rắn tan hoàn toàn lưu chất vận chuyển.Chúng phản ứng với kim loại tạo thành lớp film bảo vệ kim loại bên không bị ăn mòm Thông thường loại chất chứa gốc nitrite, chromate phosphate Các chất ức chế không sử dụng riêng lẻ mà thường phối hợp nhiều loại với nhau, kết hợp với việc sử dụng chất diệt khuẩn, biện pháp hiệu chỉnh PH làm tăng hiệu chất ức chế Chi phí cho việc sử dụng chất ức chế thường cao 7.3.3.2 Chất ức chế thụ động: Chất ức chế loại tạo thành lớp film bao phủ bề mặt kim loại, ngăn chặn phản ứng cathod anod, qua ngăn chặn khả ăn mòn Chất ức chế loại thường hợp chất cao phân tử, cấu tạo gồm hai phần: Phần đầu mang nhóm hoạt động có khả hấp thụ vào bề mặt kim loại, phần đuôi mang nhóm hữu làm thành lớp ngăn cản khuyếch tán tác nhân ăn mòn vào bề mặt kim loại Phần đầu gốc amin, alcol, acid, vòng mang N 2, sulphide phosphate Phần đuôi thường vòng thơm gốc acid béo Loại chất ức chế thường không hiệu có mặt oxy, nhiên hoạt động ngăn cản CO2 H2S tốt 96 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Chất ức chế thụ động hấp thu vào bề mặt kim loại tạo thành lớp film liên kết với liên kết vật lý, số lượng lớp film đủ dày để thấy Những lớp film thường bị bóc tạo thành liên tục Khi lựa chọn chất ức chế thụ động, người ta thường quan tâm đến yếu tố sau: - Tương thích với chất hoá học dầu - Không tạo nhũ tương với nước hay dầu - Ổn định nhiệt - Tạo kết tủa bám dính - Không gây ô nhiễm môi trường: tất chất ức chế sau sử dụng điều thảy môi trường, yêu cầu khả phân huỷ nhanh không gây ô nhiễm môi trường cần thiết - Giá khả cung cấp 7.3.3.3 Chất diệt vi sinh Chất diệt vi sinh vật sử dụng nhằm hạn chế phát triển vi khuẩn khử sulphate (sulphate reducing – SRB) Chất cho vào đợt sử dụng mức vi khuẩn đường ống khoảng 10 3/ml Chất diệt khuẩn thường kết hợp với chất ức chế tiến hành 7.3.4 Phương pháp bảo vệ Cathod Phương pháp bảo vệ cathod sử dụng bảo vệ bề mặt phía đường ống, chủ yếu để đảm bảo ngăn chặn trình ăn mòn điện hoá xảy điểm lớp bọc bị hư hỏng Quá trình bảo vệ thực cách cung cấp dòng điện chiều chạy dọc theo đường ống với kim loại khác tạo thành cặp pin điện Nguyên lý phương pháp bảo vệ Cathod Khi kim loại nằm môi trường điện ly (nước, đất…) dễ dàng bị ăn mòn theo chế ăn mòn điện hoá Ăn mòn điện hoá xảy phản ứng diễn bề mặt kim loại tác nhân làm di chuyển electron từ kim loại vào môi trường điện ly Ví dụ: O2 + 4e + H2O  4OH Để tạo electron, nguyên tử kim loại tạo thành ion dương tan vào môi trường điện ly Ví dụ: Fe – 2e  Fe2+ Từ đó, trình ăn mòn diễn Hệ thống bảo vệ cathod cung cấp nguồn electron thay thế, ngăn chặn phản ứng tạo electron kim loại trình ăn mòn Nguồn cung cấp electron nguồn nguồn tạo thành từ cặp pin galvanic thép kim loại khác mạnh thép Mg, Zn… Sự phức tạp phương pháp chỗ phải cung cấp đủ electron, không dư, tất khu vực cần bảo vệ Thế điện cực kim loại cung cấp thông tin mức độ bảo hoà kim loại với electron lượng electron tăng lên vượt mức bảo hòa, điện cực kim loại tạo nên âm có tính khử mạnh 97 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa Trong đất trầm tích có vi khuẩn sulphate, hoạt động vi khuẩn làm phức tạp thêm tính chất nhiệt động kim loại Lớp sulphate tạo thành hoạt động vi khuẩn trở thành cathod sắt, cần nhiều electron để bảo vệ Trong thực tế phát có hoạt động vi khuẩn SRB điện bảo vệ cần tăng thêm – 100mV Hệ thống bảo vệ cathod áp dụng đường ống lớp bọc, nhiên chi phí đắt Hệ thống đường ống thực tế bao phủ hoàn toàn, hệ thống bảo vệ cathod đảm bảo không bị ăn mòn chỗ hư hỏng lớp bọc Đối với hệ thống, lớp bọc tuyệt đối tốt, cường độ dòng bảo vệ Tuy nhiên thực tế đường ống cần cường độ dòng bảo vệ khoảng 100- 200mA lên 50A cho hệ thống hoạt động lâu năm Đối với đường ống bờ, dòng điện thường cung cấp máy phát từ lưới điện, qua chuyển đổi thành dòng chiều qua thiết bị gọi T/R Đối với đường ống khơi, cung cấp dòng điện, đường ống bảo vệ anod hy sinh Những anod chôn khoảng cách cố định với nối với đường ống dây dẫn Vật liệu làm anod thường Mg Zn…nhưng gần nhôm sử dụng nhiều CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỒNCHỨA DẦU KHÍ 1.1 Giới thiệu .3 1.2 Phân loại bồn chứa dầu khí 1.2.1 Phân loại theo chiều cao xây dựng .3 1.2.2 Phân loại theo áp suất 1.2.3 Phân loại theo vật liệu xây dựng 1.2.4 Phân loại theo mục đích .4 1.2.5 Phân loại theo hình dạng CHƯƠNG THIẾT KẾ BỒN CHỨA 2.1 Xác định thông số công nghệ bồn chứa .6 2.2 Lựa chọn vật liệu làm bồn 2.3 Xác định giá trị áp suất tính toán 2.4 Xác định tác động bên bao gồm: 2.4.1 Tác động gió 2.4.2 Tác động động đất 2.5 Xác định chiều dày bồn 2.6 Xác định lỗ bồn chứa .8 2.7 Xác định chân đỡ tai nâng 2.8 Các ảnh hưởng thủy lực đến bồn chứa .9 2.8.1 Áp suất làm việc cực đại 2.8.2 Tải trọng gió 98 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa 2.8.3 Dung tích chứa lớn cho bồn mái 10 CHƯƠNG : THI CÔNG BỒN CHỨA .10 3.1 Tổng quan thi công bồn chứa 10 3.2 Các phương pháp thi công móng .11 3.2.1 Khảo sát vị trí 12 3.2.2 Kiểm tra đất 12 3.2.3 Vật liệu thi công móng 12 3.2.4 Đê bồn chứa 14 3.3 Phương pháp thi công bồn chứa .14 3.3.1 Phương pháp hàn hoàn thịên ghép dần (Progressive Assemply and Welding) .15 3.3.2 Phương pháp hàn gián đoạn lắp ghép tổng thể (Complete Assembly followed by Welding of Horizontal Seams) 15 3.3.4 Phương pháp (Floation method) 17 3.4 Chất lượng mối hàn : 17 3.4.1 Trình độ thợ hàn : 17 3.4.2 Chất lượng trình hàn : 17 3.4.3 Điều kiện thời tiết : .18 3.4.4 Điện cực hàn dây hàn : 18 3.4.5 Vát mép mối hàn : 18 3.4.6 Trình tự hàn : 18 3.5 Trình tự thi công bồn chứa 19 3.5.1 Chuẩn bị thi công (Prefabrication) .19 3.5.2 Quy trình thi công bồn .19 3.5.3 Các phương pháp di chuyển bồn 20 CHƯƠNG 4: CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ BỒN CHỨA 22 4.1 Hệ Thống Bơm 22 4.1.1 Bơm ly tâm 22 4.1.2 Bơm thể tích .27 4.1.3 Bơm Trục Vít .28 4.2 Hệ Thống Van (Valve) 28 4.2.1 Van Chặn .28 4.2.2 Van điều chỉnh .31 4.2.3 Van kiểm tra 34 4.2.4 Hệ thống xả áp .34 4.3 Dụng cụ đo 36 4.3.1 Thiết bị đo nhiệt độ .36 4.3.2 Thiết bị đo áp suất .39 4.3.3 Thiết bị đo mức chất lỏng 40 4.3.4 Các thiết bị hỗ trợ khác 44 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG .46 5.1 Tổng quan 46 5.1.1 Thiết kế sơ ban đầu .46 5.1.2 Thiết kế khái niệm 46 5.1.3 Thiết kế sở 46 5.2 Thiết kế khái niệm cho đường ống 47 5.2.1 Thiết lập chuẩn thiết kế 47 99 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa 5.2.2 Lựa chọn tuyến ống .48 5.2.3 Trạm bơm chi phí 49 5.2.4 Lựa chọn kích thước ống .50 5.2.5 Lựa chọn vật liệu 50 5.2.6 Lựa chọn bề dày ống 51 5.2.7 Lựa chọn lớp phủ chống ăn mòn 52 5.2.8 Lựa chọn lớp cách nhiệt 53 5.2.9 Vòng bù dãn nở 54 5.2.10 Lựa chọn phương pháp bảo vệ chống ăn mòn 54 5.2.11 Phân tích cắt ống .54 5.2.12 Lập lịch trình .55 5.3 Thiết kế khí cho đường ống 56 5.3.1 Thiết kế chống lại áp suất bên 56 5.3.2 Thiết kế chống lại áp suất 57 5.3.3 Thiết kế chống ứng suất dọc trục: 58 5.4 Phương pháp xây lắp đường ống 59 5.4.1 Vận chuyển vật liệu làm ống 59 5.4.2 Quá trình tồn trữ nguyên vật liệu 61 5.4.3 Các quy trình phương pháp hàn 61 5.4.4 Quá trình xử lý nhiệt 64 5.4.5 Các lớp phủ liên kết môi trường thi công .66 CHƯƠNG 6: QUÁ TRÌNH XÂY LẰP ĐƯỜNG ỐNG 69 6.1 Lựa chọn đánh dấu tuyến ống 69 6.2 Quyền vận chuyển trình phá hoang 70 6.3 Quá trình đào rãnh .71 6.4 Quá trình rải ống uốn ống 72 6.4.1 Quá trình xử lý ống 72 6.4.2 Quá trình rải ống 73 6.4.3 Quá trình uốn ống 73 6.5 Quá trình hàn ống 74 6.6 Phủ ống hạ ống xuống rãnh 75 6.6.1 Các đoạn nối công trường .76 6.6.2 Quá trình hạ ống xuống rãnh .76 6.7 Quá trình lấp rãnh 76 6.8 Thi công vị trí cắt ngang ống qua khu vực đặc biệt .77 6.8.1 Chỗ cắt qua khu vực có nước 77 6.8.2 Chỗ cắt ngang qua đường .77 6.9 Các vị trí hàn đoạn nối ống .78 6.10 Phục hồi trạng thái ban đầu .78 6.11 Các kỹ thuật đặc biệt sử dụng thi công đường ống .79 6.11.1 Phương pháp nổ đá 79 6.11.2 Thi công qua đầm lầy .79 6.11.3 Thi công qua vùng cực .80 6.11.4 Thi công qua cồn cát 80 6.12 Sự an toàn 80 CHƯƠNG 7: BẢO VỆ VÁ CHỐNG ĂN MÒN CHO HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG 82 100 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống bể chứa 7.1 Phân loại ăn mòn .83 7.1.1 Theo vị trí trình ăn mòn 83 7.1.2 Theo hình thái .83 7.2 Các phương pháp kiểm tra phát ăn mòn 87 7.2.1 Mẫu thử .88 7.2.2 Coupon 88 7.2.4 Khớp nối kiểm tra trục quấn (test nipple spool) 89 7.2.5 Đo thiết bị điện tử 89 7.2.6 Phân tích hóa học 90 7.2.7 Hoạt động vi khuẩn 91 7.2.8 Thiết bị kiểm tra bề mặt 91 7.3 Các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn 91 7.3.1 Vật liệu chống ăn mòn 92 7.3.2 Lớp phủ chống ăn mòn 93 7.3.3 Sử dụng chất ức chế 96 7.3.4 Phương pháp bảo vệ Cathod .97 101 [...]... Khả năng tự hút kém nên trước khi bơm phải mồi đầy chất lỏng cho bơm và ống hút khi bơm đặt cao hơn bể chứa 24 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa - Nếu tăng cường thì năng suất sẽ giảm mạnh so với thiết kế do đó hiệu suất giảm theo 25 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa 26 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa 4.1.2 Bơm thể tích Bơm thể tích là lọai bơm họat động dựa trên cơ... thấp Nhờ lực mặt thoáng bể chứa (bể hở áp suất khí quyển), chất lỏng dâng lên trong ống hút vào bơm Khi guồng quay, chất lỏng được hút và đẩy liên tục, do đó chất lỏng chuyển động rất đều đặn Đầu ống hút có lưới lọc để ngăn không cho rác và vật rắn theo chất lỏng vào bơm gây tắc bơm và đường ống Trên ống hút có van một chiều giữ chất lỏng trên ống hút khi bơm ngừng làm việc Trên ống đẩy có lắp van một... Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa Các van an toàn và van xả áp suất là các thiết bị tự động xả áp suất sử dụng bảo vệ quá áp trong đường ống và thiết bị Van bảo vệ hệ thống bằng cách xả ra áp lực dư thừa Ở áp suất bình thường, đĩa van được đóng vào đế van và cố định bởi một lò xo đã bị nén từ trước khi áp lực hệ thống tăng lên, áp lực tạo ra bởi chất lỏng và đĩa van tăng gần bằng áp lực lò... nóng chảy để điền đầy chổ khuyết và sau đó dùng dũa để san bằng 3.5.2.3 Quá trình gắn tầng thép ban đầu vào đáy bồn: Trong quá trình này cần lưu ý đến khe hở cho phép giữa hai bề mặt thân và đáy bồn để bù trừ với hiện tượng co giãn của kim loại khi hàn và dưới tác động của môi 19 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa trường Sau khi các tấm thép được uốn cong và đặt vào đúng vị trí, thân bồn được... đồng đều và ít gặp những lỗi do thao tác tay của con người gây ra (lẫn xỉ, lỗ xốp) Tiết kiệm được vật liệu hàn 18 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa Tạo được sự kết lắng đồng đều giữa kim loại nền và kim loại hàn do đó mối hàn đảm bảo được tính cơ, lý và hóa Giảm được chi phí nhân lực và các những thiết bị phụ kiện đi kèm Đối với thi công bồn chứa thì chủ yếu chỉ có 2 mối hàn là hàn dọc và hàn... đoạn đường có tình trạng thông thường thì không có vấn đề gì xảy ra, không cần phải sửa sang lại đoạn đường di chuyển, mà mức độ chính xác đặt bồn rất cao Sau khi bồn được di chuyển đến nền móng mới bởi một trong ba phương pháp trên, thì các mối hàn ở đáy bồn phải được kiểm tra lại về ứng suất và rò rỉ 21 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa CHƯƠNG 4: CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ BỒN CHỨA 4.1 Hệ Thống... Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa Vận hành van bi cũng như van hút, chúng không có mối ghép và tạo ra độ tốt Van bi tạo ra trở lực lý tưởng cho dòng chảy do có của và thân van rất trơn tru và đều đặn Cho nên, van bi được sử dụng để đóng hoặc mở hoàn toàn trong quá trình xuất nhập Những thành phần chính của thân van, nút hình cầu và đế Van bi có thể được thiết kế ở ba dạng: cửa van ống Venturi, cửa... hành qui trình hàn dính vào khung mái 3.5.3 Các phương pháp di chuyển bồn 3.5.3.1 Di chuyển bồn trên con lăn: 20 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa Để di chuyển bồn trên những con lăn, trước hết phải nâng bồn ra những nền móng tạm thời xung quanh chu vi ngoại vi biên 6m Một hệ thống đường ray bằng sắt, được bôi trơn bằng mỡ, thích hợp với toàn bộ chiều dài đoạn đường và hơi nghiêng về phía... móp bồn 16 Bộ môn Hóa dầu Kỹ thuật đường ống và bể chứa 3.3.4 Phương pháp nổi (Floation method) Phương pháp này áp dụng cho các loại bể nổi Trong giai đoạn đầu, quá trình được tiến hành tương tự như “ phương pháp hàn hoàn thiện và ghép dần” cho đến khi hai tầng ban đầu được gia công xong Dùng thiết bị nâng để đưa mái đã gia công vào bên trong Sau đó, nước được bơm vào bồn, mái nổi được dâng lên đến... được hút và đẩy cũng như nhận thêm năng lượng (làm tăng áp suất) là nhờ lực tác dụng của lực ly tâm khi cánh guồng quay với vận tốc lớn Chất lỏng theo ống hút vào tâm guồng theo phương thẳng góc rồi vào rãnh giữa các cáng guồng và chuyển động cùng với guồng Dưới tác dụng của lực ly tâm, áp suất của chất lỏng tăng lên và văng ra khỏi guồng theo thân bơm (phần rỗng giữa vỏ và cánh guồng) rồi vào ống đẩy