Promoţia 2009

ABSOLVENT,

Comarita Cătălin

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCUREŞTI FACULTATEA DE INGINERIE MECANICA SI MECATRONICA SPECIALITATEA: INGINERIE ECONOMICA IN DOMENIUL MECANIC

T E M A

proiectului de diploma repartizata absolventului: COMARITA CĂTĂLIN

1. Titlul temei: “Soluţii tehnice de reducere a pierderilor de materiale metalice datorita fenomenului de corodare din instalaţiile petrochimice.”

2. Continutul memoriului:

1. Analiza sistemelor de coroziune din rafmariile de titei.2. Costuri datorate fenomenelor de coroziune si a depunerilor.3. Forme de coroziune si repartizarea costurilor.4. Aspecte economice ale coroziunii si proiecţiei anticorozive intr-o rafinarie de titei.5. Posibilitati de inlocuire a otelului carbon cu alte materiale, precum:

- Alama stabilizata- Materiale polimerice- Otelul inoxidabil

6. Concluzii şi perspective

3. Bibliografie minimala:

1. Pavel A. - Surse si riscuri de avarie in Petrol - Petrochimice - Chimie,

Universitatea de Petrol si Gaze din Ploieşti, 1993

2. Radoi I. - Introducere in coroziunea si protectia metalelor si aliajelor, Editura Facla, Timişoara, 1982

3. Simona Z., Ruxandra V., Viorel B. - Coroziunea materialelor matalice, Editura Didactica si Pedagogica Bucureşti, 1994

DECAN,?rof. Dr. Ing. Tudor PRISECARU

SEF CATEDRA,Prof. Dr. Ing. Andrei TUDOR

CONDUCĂTOR DE PROIECT, Prof. Dr-Jng. Radu IATAN

Universitatea Politehnica din BucureştiFacultatea de Inginerie Mecanică si Mecatronică

“Soluţii tehnice de reducere a pierderilor de materiale metalice datorită fenomenului de corodare din instalaţiile petrochimice'”

LUCRARE DE DIPLOMĂ

COORDONATOR ŞTIINŢIFIC:Prof. Dr. Ing. Radu Iatan

ABSOLVENT: Comarita Cătălin Emanuelj

BUCUREŞTI2009

CUPRINS

1. ANALIZA SISTEMELOR DE COROZIUNE DIN RAFINĂRIILE DE ŢIŢEI.........................................31.1. CARACTERIZAREA MEDIILOR TEHNOLOGICE.....................................................................3

1.2. TIPURI DE MATERIALE METALICE UTILIZATE PENTRU CONSTRUCŢIAECHIPAMENTELOR ÎN INSTALAŢIILE DE PRELUCRARE A ŢIŢEIULUI..............................6

2. FORME DE COROZIUNE SPECIFICE Şl REPARTIŢIA COSTURILOR...........................................9

2.1. DATE GENERALE......................................................................................................................9

2.2. FORME DE COROZIUNE SPECIFICE INSTALAŢIILOR DIN.................................................12

RAFINĂRIILE DE ŢIŢEI....................................................................................................................12

2.3. REPARTIZAREA COSTURILOR DATORATE PROCESELOR DE.........................................19

COROZIUNE....................................................................................................................................19

2.3.1. COSTURI DE COROZIUNE ÎN FUNCŢIE DE NATURA UTILAJELOR ŞlCONDUCTELOR AFERENTE ACESTORA...................................................................19

2.3.2. COSTURI DATORITĂ APARIŢIEI Şl DEZVOLTĂRII FORMELOR DE COROZIUNE 21

3. ASPECTE ECONOMICE ALE COROZIUNII Şl PROTECŢIEI ANTICOROZIVEÎN INSTALAŢIADAV DIN RAFINĂRIA DE ŢIŢEI.......................................................................................................23

4. POSIBILITĂŢI DE ÎNLOCUIRE A OŢELULUI CARBON CU OŢEL INOXIDABIL AUSTENITIC 28

4.1. CALCULUL TEHNICO-ECONOMIC.........................................................................................29

5. COSTURI DATORATE FENOMENELOR DE COROZIUNE Şl DEPUNERILOR............................325.1. COSTUL METODELOR DE CONTROL AL COROZIUNII Şl SERVICIILOR AFERENTE

................................................................................................................................................36

5.1.1. ACOPERIRI (STRATURI) PROTECTOARE....................................................................36

5.1.2. OŢELURI REZISTENTE LA COROZIUNE......................................................................37

5.1.3. INHIBITORI DE COROZIUNE..........................................................................................38

5.1.3.1.........................................UTILIZAREA INHIBITORILOR DE COROZIUNE IN RAFINARII

39

5.1.4. INGINERIA MATERIALELOR PLASTICE Şl POLIMERILOR..........................................42

5.1.5. SERVICII DE CONTROL AL COROZIUNII......................................................................42

5.1.6. ÎNVĂŢĂMNT Şl PERFECŢIONARE (INSTRUIRE)..........................................................42

5.2. COSTUL COROZIUNII ÎN SECTOARELE INDUSTRIALE ALE ECONOMIEI UNOR

ŢĂRI........................................................................................................................................43

5.2.1 INFRASTRUCTURA.........................................................................................................43

5.2.2 UTILITĂŢI.........................................................................................................................44

5.2.3. MIJLOACE DE TRANSPORT..........................................................................................45

5.2.4. PRODUCŢIE Şl FABRICARE...........................................................................................47

5.2.5. SECTOARE GUVERNAMENTALE..................................................................................49

5.3. COSTURI DATORITĂ DEPUNERILOR...........................................................................55

6. CONCLUZII GENERALE.................................................................................................................59

BIBLIOGRAFIE.....................................................................................................................................631. ANALIZA SISTEMELOR DE COROZIUNE DIN RAFINĂRIILE DE

ŢIŢEI

Dezvoltarea industrială din ultimele decenii a amplificat numărul materialelor, materiilor prime, utilajelor, instalaţiilor tehnologice, iar la o altă scară a avut loc o înmulţire a situaţiilor de manifestare a factorilor de risc capabili de efecte sau accidente.

Avariile şi catastrofele industriale majore, în special cele din chimie, rafinăriile de ţiţei, petrochimie şi energetică nucleară, au sensibilizat comunitatea internaţională, prin dezastrul ecologic, social şi economic produs (Fixborough 1974 Anglia, Seveso 1976 Italia, Bhopal 1984 India, Cernobâl 1986 Ucraina, fabrica de propan din Tacoma 2007). Desigur că exemplele pot fi multiplicate, dacă se enumera exploziile, detonaţiile de gaze, incendiile, degajările toxice în atmosfera, deversările nocive pe sol sau În apă, de proporţii mai mici sau mai mari produse În alte ramuri şi activităţi din industrie, în majoritate rezultate ca urmare a coroziunii echipamentelor. Din şirul exemplelor enumerate apare evident existenţa şi manifestarea negativă a unor pierderi de materie şi energie, cu costuri economice considerabile şi uneori pierderi umane. Coroziunea este considerată una din cele mai importante probleme ale societăţii noastre moderne, rezultând în fiecare an pierderi de sute de miliarde de dolari [12]-

1.1. CARACTERIZAREA MEDIILOR TEHNOLOGICE

în instalaţiile din rafinărie se prelucrează ţiţei nesulfuros cu conţinut redus de compuşi ai sulfului ( 0,1 - 0,5 %) şi ridicat în cloruri ( 200 - 400 ppm CI) şi respectiv ţiţei sulfuros cu un conţinut mare în compuşi cu sulf ( 2- 4%) şi mic în cloruri ( 1 - 1 0 ppm).

Mediile tehnologice specifice rafinăriilor conţin diverşi agenţi de coroziune care pot proveni din: [3]

A) Ţiţeiul brut care se prelucrează cu apa salină care îl însoţeşte de la schelă.

B) Substanţele chimice care se utilizează în procesele de prelucrarea ţiţeiului.

C) Mediul înconjurător.A) Multe substanţe care se găsesc în compoziţia ţiţeiului, în cantităţi

variabile şi apreciabile sunt responsabile direct sau indirect în apariţia fenomenelor de coroziune şi depuneri la echipamentele metalice ale instalaţiilor tehnologice. Dintre ele se remarca clorurile, compuşii cu sulf, oxigenul şi compuşii cu oxigen, compuşii policiclici cu oxigen, sulf şi azot, dioxidul de carbon şi diferite substanţe minerale. Aceştia acţionează caatare, în combinaţie unii cu alţii sau prin descompunere dau naştere la agenţi foarte agresivi cum sunt: acidul clorhidric, hidrogenul sulfurat, acizii politionici, acidul sulfuric, vanadaţii de sodiu, clorurile şi sulfurile feroase, ferice şi de amoniu etc.

Apa salină care însoţeşte ţiţeiul brut, prin compoziţia sa, constituie un mediu puternic coroziv, din care cauză trebuie îndepărtată într-un grad cât mai avansat. Se constată prezenţa în cantitate mare, în ţiţeiul nesulfuros, a clorurilor alcaline şi alcalino-pământoase care, în urma reacţiilor de hidroliză, imprimă mediului tehnologic un caracter deosebit de agresiv.

Acidul clorhidric format prin hidroliză clorurilor are acţiune puternic corozivă în special în soluţie apoasă, respectiv la vârful coloanei de fracţionare ţiţei şi coloanei de distilare păcură sub vid. în blazul coloanelor DA şi DV, are loc o concentrare în săruri, deci şi acid clorhidric, însă datorită faptului că nu există apă lichidă, nu au loc coroziuni provocate de acidul clorhidric. Acidul clorhidric în stare gazoasă nu provoacă coroziuni semnificative, însă la temperaturi sub temperatura punctului de rouă (apare apă), acţiunea sa corozivă este foarte pronunţată.

Compuşii cu sulf constituie o sursă importantă de apariţie a fenomenelor de coroziune în instalaţiile de prelucrarea ţiţeiului. Dintre principalii compuşi ai sulfului existenţi în ţiţei se pot menţiona: hidrogen sulfurat, mercaptani, sulfuri, disulfuri, tiofeni.Hidrogenul sulfurat şi mercaptanii devin foarte periculoşi atât în prezenţa apei cât şi în absenţa ei, în special la temperaturi ridicate. O parte din hidrogenul sulfurat preexistă în ţiţei şi alta se formează în procesul de prelucrare ca urmare a transformării sulfului elementar şi a compuşilor organici cu sulf. Hidrogenul sulfurat reacţionează cu ferul, în mod deosebit în mediul umed, formând sulfura feroasă.

în mediu apos de acid clorhidric, la temperatura de 50 - 60°C, sulfura feroasă se descompune şi se regenerează hidrogenul sulfurat.

Când ţiţeiul cu conţinut ridicat în cloruri, conţine şi hidrogen sulfurat, coroziunea este apreciabil mărită, datorită faptului că se produce acid clorhidric, prin descompunerea clorurii feroase, care s-a format prin acţiunea HCI asupra fierului.

în general, acţiunea corozivă a compuşilor cu sulf se manifestă pe zone mai mari decât ale acidului clorhidric, nu numai la utilajele care lucrează în medii umede, dar chiar în ţevile din cuptor, la temperaturi până la 330 - 340°C.

Compuşii cu oxigen, prezenţi în ţiţei sunt constituiţi din acizi naftenici, fenoli, cetone şi compuşi cu structură complexă.

Au fost identificaţi acizi organici alifatici monocarboxilici de la acid formic la

acid palmitic, cu structura normală şi ramificată, precum şi acizi dicarboxilici. Acizii naftenici sunt prezenţi în aproape toate ţiţeiurile, iar agresivitatea lor creşte la un conţinut mai mare de 0,5 mg KOH/g şi devinemaximă la temperatura de 280°C. Peste 400°C, acizii naftenici se descompun şi practic nu mai apare atacul coroziv.

în urma reacţiilor dintre acizii organici sau anorganici cu metalul şi componenţii mediului de lucru apar fenomene de coroziune, iar pe suprafaţa metalului se depun sărurile respective care împiedică transferul termic.

în ţiţei, fenolii şi derivaţii săi (alchilfenoli, crezoli), se găsesc în cantităţi mici, dar apar în cantităţi apreciabile în produsele de distilare primară şi cracare.

Oxigenul dizolvat în ţiţei provine din contactul aerului cu ţiţeiul, în timpul transportului de la schelă la rafinărie, din apa introdusă în desalinator, precum şi din neetanşeităţile rezervoarelor şi pompelor de alimentare. Prezenţa lui contribuie la amorsarea şi intensificarea considerabilă a proceselor de coroziune şi de formare a depunerilor pe echipamentele tehnologice. De asemenea, oxigenul este cauza polimerizării hidrocarburilor nesaturate, cu formare de gume insolubile în ulei şi ţiţei, care acţionează ca un aglomerant pentru produsele insolubile în ţiţei şi derivate.

B) O serie de substanţe se adaugă în fluxul tehnologic cu rol de catalizatori, neutralizanţi, agenţi de tratarea apei etc., din care menţionăm:

- Acid sulfuric 90 - 96 % - se utilizează drept catalizator în procesele de alchilare sau pentru regenerarea răşinilor schimbătoare de ioni. Acidul sulfuric la concentraţii mai mari de 90% nu este coroziv pentru oţel carbon, la temperatura mediului ambiant, însă soluţiile diluate sunt foarte agresive.

- Acid fluorhidric - se utilizează drept catalizator în procesele de alchilare. La concentraţii mai mari de 70 % acid fluorhidric au rezistentă satisfăcătoare la coroziune cuprul, monelul, nichelul, polietilena, teflonul, iar rezistenţă nesatisfăcătoare au aliajele de fier, alama nestabilizată, oţelul inoxidabil, aluminiul, cauciucul, răşina epoxi.

- Acid polifosforic - se utilizează drept catalizator în procesele de alchilare a benzenului cu propilena (Instalaţia Izopropilbenzen, Alchilfenoli). în prezenţa prafului Kieselguhr (suport catalizator) apare fenomenul de coroziune-eroziune.

- Hidroxidul de sodiu - neutralizează componenţii acizi din sistem.La temperatura mediului ambiant şi concentraţie sub 10 % nu este coroziv pentru oţel carbon, însă la temperaturi ridicate caracterul agresiv se măreşte. Oţelul inoxidabil 1 8 x 8 este supus la coroziune fisurată la temperaturi mai mari de 200°C.

- Mercurul - se foloseşte la aparatură AMC. în cazul unor scăpări accidentale, Hg provoacă fisurarea prin coroziune sub tensiune a monelului şi aliajelor pe bază de cupru. Este foarte agresiv pentru aluminiu.

- Amoniacul - neutralizează aciditatea de la vârful coloanelor. Amoniacul în contact cu aliajele Cu-Zn (alame), la un pH > 8,0, generează

coroziuni puternice sub forma unor pierderi generale de metal şi fisuri prin coroziune sub tensiune (instalaţiile DAV, HB).

- Clor, hipoclorit de sodiu - se utilizează pentru tratarea apei de la turnurile de răcire, în vederea prevenirii formării fondului biologic. în apa de răcire recirculată trebuie să se menţină concentraţia în clor rezidual până la0, 1 - 0,2 ppm. La concentraţii mai mari este posibil să apară coroziunea în pitting la oţelurile inoxidabile austenitice.

- Clorura de amoniu - se utilizează drept catalizator în procesele de izomerizare. La temperaturi ridicate se formează acidul clorhidric care corodează în puncte oţelul carbon. Oţelul inoxidabil austenitic suferă coroziune intercristalină şi se fisurează sub tensiune.

C) Agenţii chimici din mediul înconjurător sub formă de gaze, praf, aerosoli, induc coroziuni exterioare ale utilajelor, care uneori devin foarte accentuate. Astfel, este caracteristic la coloanele izolate termic să apară coroziuni sub izolaţie la partea de jos, datorită acţiunii chimice a agenţilor ajunşi la temperatura de condensare. Această formă de coroziune este mai accentuată decât în cazul în care coloana nu ar fi izolată şi apare sub formă de puncte, pete sau caverne.

în urma difuziei agenţilor chimici în sol, din mediul atmosferic (vapori de hidrocarburi, anhidridă maleică, anhidridă ftalică, vapori de acid clorhidric şi sulfuric, gaze acide sulfuroase, H2S) sau din eventualele neetanşeităţi ale utilajelor şi conductelor (produse petroliere, fenol, ape acide sau alcaline sulfuroase, compuşi cloruraţi, etc.), solul se îmbibă cu substanţe chimice corozive. Acestea, împreună cu factorii biologici din sol, măresc agresivitatea acestuia, din care cauză sunt necesare măsuri deosebite pentru protecţia instalaţiilor subterane (diferite construcţii, rezervoare, conducte, conductori electrici etc.).

De asemenea, deplasarea curenţilor de aer de pe platforma rafinăriei exercită influenţă mare asupra fenomenelor de coroziune. Direcţia şi viteza vântului sunt hotărâtoare, în privinţa deplasării agenţilor chimici atmosferici de la sursa de emisie.

O parte din aceşti compuşi, acţionează ca atare degradând materialele cu care vin în contact iar altă parte, sub acţiunea umidităţii (precipitaţii atmosferice) se transformă în acizii corespunzători cu acţiune accentuată asupra dizolvării metalului sau betonului.

1.2. TIPURI DE MATERIALE METALICE UTILIZATE PENTRU CONSTRUCŢIA ECHIPAMENTELOR ÎN INSTALAŢIILE DE PRELUCRARE A ŢIŢEIULUI

Materialele de construcţie principale, pentru echipamentele metalice din instalaţiile de prelucrarea ţiţeiului sunt oţeluri carbon, oţeluri aliate cu molibden şi crom-molibden, oţeluri inoxidabile (feritice şi austenitice), aliaje pe bază de cupru, nichel şi aliajele sale [4].

Majoritatea echipamentelor metalice sunt confecţionate din oţel carbon (coloane de fracţionare, vase de măsură, rezervoare de depozitare, conducte, pompe, structuri metalice, suporturi etc.).

Pentru o mai bună rezistenţă la coroziune şi proprietăţi mecanice superioare, se folosesc oţelurile slab aliate cu 0.5 % Mo şi aliaje Cr - Mo cu un conţinut în crom de 1 - 9 % şi în molibden 0.5 -1 %. Aceste aliaje se utilizează în instalaţiile de reformare catalitică, hidrotratare şi hidrocracare, unde se lucrează în mediu de hidrogen şi compuşi cu sulf, la temperaturi ridicate.

Aliajele cu 5 %, 7 % şi 9 % Cr sunt de asemenea utilizate în instalaţiile menţionate mai sus, dar aplicaţiile lor principale sunt în instalaţiile de prelucrare primară a ţiţeiului, de vacuum, cracare termică şi hidrofinare benzină/ petrol/ motorină, unde se cere o rezistenţă mai mare la acţiunea componenţilor sulfuroşi la temperaturi ridicate [5].

Oţelurile inoxidabile Fe - C - Cr cu cel puţin 12 % Cr şi sub 0.1 % C au rezistenţă mărită la oxidare şi coroziune, în raport cu alte materiale metalice. în mediile agresive din instalaţiile de prelucrare ţiţei, la temperaturi şi presiuni ridicate, se utilizează aliajele Fe - C - Cr la care se adaugă nichel, molibden, titan sau niobiu, cupru, mangan, siliciu, bor etc. Pentru a îmbunătăţi proprietăţile anticorozive.

Oţelurile inoxidabile austenitice se utilizează în medii corozive cu H2 şi H2S la temperaturi mai înalte (ţevi cuptoare, schimbătoare de căldură), în medii acide etc. Alierea cu molibden creşte rezistenţa la acţiunea corozivă a acizilor halogenici, acidului sulfuric, acizilor naftenici, acizilor politionici şi acidului fosforic la temperaturi ridicate.

Dintre aliajele pe bază de cupru, cele mai utilizate sunt alamele (aliajele Cu-Zn) cu aluminiu, bronzul (aliaj Cu-Sn) cu aluminiu şi aliajele cupru-nichel, frecvent folosite la confecţionarea ţevilor de la condensatoare şi răcitoare pentru rezistenţa lor la diferite tipuri de apă de răcire. în general, în rafinării, la sistemele de răcire cu apă recirculată, aliajele 70 % Cu - 30 % Zn stabilizate cu As, Sb, Fe se utilizează cel mai mult.

Cele mai obişnuite aliaje ale nichelului sunt utilizate acolo unde rezistenţa la coroziune a oţelurilor carbon, otelurilor slab aliate şi inoxidabile este inadecvată. Aliajul monel are o largă aplicabilitate în medii conţinând cloruri, fluoruri, unele medii apoase de H2S la temperaturi sub 200°C, de exemplu în instalaţiile de prelucrare primară (distilare atmosferică a ţiţeiului) şi în instalaţia de reformare catalitică.

Echipamentele de la vârful coloanei de distilare atmosferică a ţiţeiului (calota sferică superioară, condensatoare) sunt placate sau confecţionate din monel 400. Alte utilizări ale monelului mai pot fi la elementele armăturilor pentru medii apoase de H2S, la elementele interioare alearmăturilor pe conductele de la instalaţia de hidrodesulfurare, unde prezenţa H2 implică înlocuirea materialului standard [5].

Materialele de construcţie a utilajelor din instalaţiile din rafinărie, sub

acţiunea agenţilor chimici corozivi menţionaţi, sunt afectate de fenomene de coroziune care se manifestă sub formă generalizată şi locală (puncte, pete, caverne, plăgi, perforaţii), din care cauză se folosesc inhibitori de coroziune. Contactul oţelului carbon, din care sunt construite plăcile tubulare ale schimbătoarelor de căldură, cu ţevile din alamă conduce la apariţia coroziunii galvanice, iar rezervoarele sferice pentru depozitarea gazelor petroliere lichefiate, construite din oţel carbon, sunt afectate de coroziune în pitting în prezenţa hidrogenului sulfurat şi mercaptanilor în mediu alcalin. Prin acţiunea conjugată a mediului chimic agresiv şi a solicitărilor mecanice statice sau dinamice apare şi se dezvoltă coroziunea sub tensiune, care se concretizează în coroziune fisurantă, oboseala la coroziune şi coroziune prin frecare. De asemenea, pe conductele cu apă de răcire şi a ţevilor schimbătoarelor de căldură pot să apară forme ale coroziunii microbiologice, sub acţiunea diverselor microorganisme existente în mediul de răcire [6],

2. FORME DE COROZIUNE SPECIFICE Şl REPARTIŢIACOSTURILOR

2.1. DATE GENERALE

Coroziunea este un proces de distrugere a materialelor solide sub acţiunea unor agenţi chimici externi, ca urmare a unor reacţii chimice sau electrochimice.

Totdeauna, dar mai ales astăzi, când industria cunoaşte un ritm de dezvoltare fără precedent, coroziunea este considerata un „cancer" al utilajelor, al instalaţiilor si al construcţiilor, un factor negativ al progresului industrial, o sursa permanenta de accidente si cheltuieli.

Pentru combaterea efectelor ei se duce pe plan mondial o lupta apriga, îndreptându-se atenţia mai ales spre metodele de prevenire si de combatere cu produse noi, de mare eficacitate.

în cadrul acestei lucrări se vor trata in primul rând problemele legate de combaterea coroziunii metalelor.

în cazul in care in timpul reacţiei dintre metal si mediul coroziv înconjurător nu apare un transport de sarcini electrice, se produce o coroziune chimica. Atunci când în timpul reacţiei cu mediul coroziv apare un transport de sarcini electrice se produce o coroziune electrochimica.

Pentru apariţia acestui tip de coroziune este necesar sa existe un anod, un catod, un electrolit si un conductor. Prin înlăturarea oricăreia dintre aceste condiţii, coroziunea electrochimica va înceta.

în practică, fenomenele de coroziune sunt de obicei extreme de complexe şi apar sub cele mai diferite forme, motiv pentru care o clasificare riguroasă a tuturor acestor fenomene nu este posibilă, intre diferite clase existând întrepătrunderi.

în cele ce urmează se vor prezenta câteva probleme legate de procesele de coroziune întâlnite in practica.

Adâncimea coroziunii depinde de natura si compoziţia produselor de coroziune. De exemplu: suprafaţa unui bloc de aluminiu, in contact cu aerul, se acoperă cu un strat de Al203. întrucât acest strat de oxid este aderent la metal, acesta va fi aparat de corodarea in continuare si blocul va putea fi păstrat un timp nelimitat in contact cu aerul.

în practică, fenomenele de coroziune sunt complexe.Coroziunea atmosferică. Acest tip de coroziune este provocată în mod

obişnuit de acţiunea combinată a oxigenului, vaporilor de apa si bioxidului de carbon conţinute în aerul curat, la care se adaugă clorura de sodiu in regiunile, maritime. Coroziunea atmosferica este mai intensa in aerul cald si bogat in vapori de apa de la tropice.

Coroziunea în sol. Cantitatea din ce m ce mai mare de oţel îngropat în sol sub forma de conducte pentru transportul produselor petroliere si al gazelor a atras atenţia asupra acestui tip de coroziune.

Coroziunea in sol este un fenomen deosebit de complex din cauza numeroşilor factori care îl pot determina (umiditate, oxigen, săruri, acizi organici, microorganisme aerobe, microorganism anaerobe, curent, vagabonzi, diferite substanţe chimice infiltrate in sol in regiunile industriale etc.). .

Coroziunea microbiană. Provocata de diverse microorganisme, coroziunea microbiana are loc prin intermediul produselor chimice rezultate din metabolismul microorganismelor.

Coroziunea uniformă se caracterizează prin faptul ca viteza de atac a agentului coroziv este aceeaşi pe toată suprafaţa metalului. O coroziune de acest tip se poate exprima prin grosimea stratului corodat, in funcţie de timp (de exemplu mm/an).

în cazul coroziunii neuniforme, viteza de coroziune nu este chiar identica in toate punctele suprafeţei atacate, ceea ce are ca urmare obţinerea unei suprafeţe mai puţin uniforme. In cazul acesta coroziunea se exprima in grame de metal corodat pe unitatea de suprafaţă, in funcţie de timp.

Coroziunea in pete este o varianta mai accentuată a coroziunii neuniforme.

Coroziunea perforantă (in cratere, in ciupituri, pitting) este varianta extrema a coroziunii neuniforme. In acest caz pe o suprafaţă mai mare, atacul poate fi localizat într-un singur punct in care coroziunea progresând rapid perforează in scurt timp o placa de metal, scoţând din uz un reactor, un rezervor, o conducta etc. Coroziunea perforanta se exprima prin numărul şi adâncimea craterelor formate pe unitatea de suprafaţă, in funcţie de timp.

Coroziunea intercristalină, coroziunea selectivă şi coroziunea transcristalină sub tensiune se evaluează prin măsurarea schimbării proprietăţilor mecanice ale metalelor supuse coroziunii [8],

9

Suprafaţa originală a metalului

Coroziune uni-forma (plana

Coroziuneneuniforma

Coroziune în pete

Coroziuneperforante

Mediul

corosiv Mmlul Tipul de coroziune Exempie

Coroziunea cu acid clorhi- dric a unor oţeluri inoxidabileCoroziunea atmosferică a unor oţeluri

Coroziunea în apă a unor oţeluri

Coroziunea bacteriana a unor oţeluri Coroziunea aluminiului în anumite medii

Coroziuneintercristalina

Coroziuneselectivă

Coroziune tr&nscrisialmà sub tensiune

Coroziunea anumitor aliaje tratate termic, unde fenomenul de cristalizare a fost perturbat

Anumite medii corosive provoacă dezincarea alamei {aliaj de Cu şi Zn) neatacat cuprul

Oţeluri austenitice în soluţii de cloruri

10

2.2. FORME DE COROZIUNE SPECIFICE INSTALAŢIILOR DINRAFINĂRIILE DE ŢIŢEI

în instalaţiile din rafinărie şi petrochimie, datorită complexităţii mediilor de lucru, varietăţii de materiale utilizate şi condiţiilor tehnologice severe, fenomenele de coroziune se manifestă, în funcţie de aspectul şi caracterul distrugerii, sub formă de coroziune continuă (generalizată), localizată, selectivă, galvanică, sub tensiune, microbiologică, sub acţiunea hidrogenului etc.

Coroziunea generalizată său continuă apare şi se dezvoltă, uniform sau neuniform, pe întreaga suprafaţă a metalului, aflată sub acţiunea mediului coroziv. Aspectul uniform al coroziunii, caracterizat prin aceeaşi viteză de atac pe întreaga suprafaţă apare la echipamentele din oţel carbon, în mediu de hidrocarburi (benzină, petrol, motorină etc.), la oţelurile inoxidabile în soluţii diluate de acid maleic (figura 2.1), la diferite aliaje în medii tehnologice în prezenţa inhibitorilor de coroziune etc.

Figura 2.1 - Coroziunea uniform generalizată a oţelului inoxidabil austenitic W1.4571 în soluţie 30 % acid maleic la temperatura mediului ambiant, după 1440 ore imersie.

Aspectul neuniform al coroziunii generalizate, caracterizat prin atac diferit pe anumite zone ale suprafeţei, apare la coloanele de fracţionare produse petroliere cu conductele aferente (figura 2.2), rezervoarele de depozitare, vasele de reflux, construcţiile metalice, suprafaţa exterioară neprotejată a recipientelor şi conductelor în contact cu agenţii chimici atmosferici etc.

11

Coroziunea localizată se produce pe anumite zone ale suprafeţei metalice sub formă de puncte (pitting), pete, plăgi sau caverne, fisuri etc. Prezenţa unor anioni în fluidele tehnologice din rafinărie, cum sunt cei de halogen, în prunul rând ionii de clor, favorizează apariţia şi dezvoltarea coroziunii în pitting a materialelor metalice pasivabile. în instalaţiile din rafinărie se întâlneşte la:

a) Oţelul inoxidabil în medii impurifícate cu compuşi cu clor şi acid clorhidric, H2S04, CuCI/CuCI2, FeCI2/FeCI3, acid maleic concentrat, acizi politionici etc. Din instalaţiile de distilare atmosferică a ţiţeiului şi în vid a pâcuni, hidrofinare benzină, cracare catalitică, anhidridă maleică (figura 2.3).

Figura 2.2 - Coroziunea neuniform generalizată a oţelului carbon la vârful coloanei de depropanizare din instalaţia reformare catalitică.

Figura 2.3 - Coroziunea în pitting a ţevii din oţel inoxidabil austenitic în benzină cu urme de clor din instalaţia Hidrofinare benzină.

12

b) Utilajele din oţel carbon, oţel aliat sau alamă în contact cu apa recirculată de răcire, abur sau medii tehnologice petroliere impurificate cu cloruri, cianuri, amoniac, ioni sulfhidrici, oxigen, sulfocianuri, ioni metalici cu valenţa variabilă sau depuneri sub care se formează elemente cu aerare diferenţială.

Pete de coroziune se întâlnesc la plăcile tubulare ale schimbătoarelor de căldură, din oţel carbon, în contact cu apa de răcire, fasciculele tubulare prin care circulă efluent reactor (benzină cu hidrogen contaminată cu cloruri şi compuşi cu sulf), mantalele schimbătoarelor de căldură, talerele, virolele şi clopoţeii coloanelor de fracţionare sau recipienţii în contact cu mediul atmosferic.

în unele zone din instalaţie unde staţionează un fluid agresiv, în urma concentrării agenţilor corozivi, petele de coroziune se pot transforma în caverne (plăgi de coroziune). La atacuri mai pronunţate se poate perfora peretele metalic. Acest tip de coroziune apare pe liniile de apă recirculată unde se formează tuberculi de oxizi de fier sub care metalul este corodat, la vârful coloanelor de fracţionare sub depozitele de depuneri la echipamentele metalice din oţel carbon în contact cu soluţii diluate de acid sulfuric sau soluţii concentrate de acidclorhidric.

Coroziunea selectivă se caracterizează prin distrugerea unui singur constituent (element) sau a unui component chimic al aliajului, respectiv dezincarea sau grafitizarea.

Dezincarea alamei, constă în dizolvarea zincului şi menţinerea componenţilor mai puţin activi (Cu) la suprafaţa metalului. Se produce la fasciculele tubulare din alamă ale schimbătoarelor de căldură prin care circulă apa de răcire (figura 2.4), la placajele din alamă ale schimbătoarelor de căldură şi coloanelor de fracţionare, care vin în contact cu produse petroliere contaminate cu ioni de clor.

Grafitizarea fontei constă în dizolvarea constituenţilor metalici (ferită şi perlita) în soluţie acidă şi rămânerea intactă a grafitului. De regulă, forma exterioară a piesei se păstrează, dar rezistenţa ei mecanică scade, astfel încât piesa se fragilizează uşor.

Sub acţiunea simultană a mediului coroziv şi a solicitărilor mecanice, statice sau dinamice, multe utilaje din instalaţiile din rafinărie (DAV, HB,RC, CCF, AFG) sunt afectate de coroziunea sub tensiune concretizată prin coroziune fisurantă, oboseala la coroziune şi coroziunea prin frecare.

13

Coroziunea fisurantă este una din formele cela mai periculoase de coroziune care apare la utilajele din rafinărie şi petrochimie, caracteristică aliajelor cu o structură eterogenă şi cu proprietăţi mecanice ridicate: oţeluri inoxidabile, oţeluri slab aliate, aliaje de aluminiu, aliaje Cu-Zn, Cu-Ni etc. (figurile 2.5 şi 2.6). Mediile care favorizează apariţia acestei forme de coroziune sunt de natură organică sau anorganică. Se manifestă intercristalin şi transcristalin, nefiind vizibilă adesea macroscopic.

Figura 2.4 - Dezincarea alamei la fasciculul tubular prin care circulă apa derăcire recirculată.

Figura 2.5- Coroziunea fisurantă la talerul din oţel inoxidabil austenitic W1. 4571 de la vârful coloanei de distilare atmosferică a ţiţeiului sulfuros.

Figura 2.6 - Coroziunea fisurantă la talerul din oţel inoxidabil austenitic W1.4541 de la coloana de distilare în vid a uleiurilor uzate.

14

Oţelurile inoxidabile austenitice se fisurează în prezenţa ionilor de clor, aliajele de cupru în amoniac şi amâne, iar oţelurile slab aliate şi aliate în alcalii concentrate, sub acţiunea simultană a tensiunilor mecanice sau termice.

Oboseala la coroziune datorită reducerii limitei de rezistenţă la rupere prin acţiunea simultană a solicitărilor dinamice (tensiuni ciclice sau alternative) şi a mediului coroziv (figura 2.7) produce nesiguranţă în funcţionarea utilajelor.

Rezistenţa aliajelor la coroziune datorită oboselii depinde de compoziţia mediului coroziv, de pH-ul şi conţinutul în oxigen, de temperatură şi frecvenţa tensiunii alternative. Oţelurile carbon, oţelurile aliate feritice, aliajele de cupru şi aluminiu, în prezenţa mediilor chimicespecifice prezintă o rezistenţă slabă la coroziune datorită solicitărilor dinamice.

Coroziunea prin frecare (fretting ) se produce la suprafeţele dintre metalele în contact sub sarcină, atunci când acestea au şi o slabă mişcare oscilatorie, caracteristică la conductele care vibrează pe suporţii metalici în prezenţa mediului electrolitic coroziv. în zona de vibraţii apar eroziuni profunde.

în sistemul de răcire cu apă recirculată şi anume la bazinul turnului de răcire, pe plăcile pentru dispersia apei şi la schimbătoarele de căldură cu conductele aferente (figura 2.8), întâlnim efecte ale coroziunii microbiologice. în urma acţiunii metabolice a unor microorganisme asupra metalului are loc distrugerea acestuia.

Figura 2.7 - Coroziunea la oboseală a tubului din alamă de la răcitorul de ulei al compresorului de hidrogen din instalaţia reformare catalitică.

15

în zonele din material cu discontinuităţi interne, sub formă de zgură, sulfuri, stratificări, diverse impurităţi se acumulează hidrogen gazos. Presiunea fiind mare în aceste microcolectoare de hidrogen (200 - 300 bar), tabla de oţel se poate fisura sau stratifica (exfoliază), iar pe suprafaţa peretelui metalic apar umflături (blistere).

Această formă de coroziune prezintă nesiguranţă în funcţionarea instalaţiei ceea ce impune oprirea acesteia şi remedierea defecţiunilor care necesită cheltuieli mari.

La aliajele în contact cu fluide care au în suspensie diferite materiale solide se manifestă coroziunea erozivă (figura 3.9), prin distrugerea mecanică a peliculelor protectoare şi acţiunea simultană electrochimică asupra metalului.

Figura 2.8 - Depuneri şi coroziune microbiologică la placa tubulară din oţel carbon în contact cu apa recirculată de răcire netratată cu bioacizi.

Figura 2.9 - Coroziunea erozivă la statorul pompei centrifuge din bază coloanei de fracţionare din instalaţia Cracare catalitică.

16

Coroziunea sub formă de umflături (blistering), datorită hidrogenului atomic este caracteristică mediilor de hidrogen sulfurat, cianuri etc., din instalaţiile Cracare catalitică (figura 2.10), Hidrofinare benzină şi instalaţia de fadă, din cadrul rafinăriei de ţiţei.

2.3. REPARTIZAREA COSTURILOR DATORATE PROCESELOR DECOROZIUNE

într-o rafinărie care prelucrează 4.000.000 t ţiţei/an, cu instalaţiile tehnologice principale DA, DV, HB, HP, HM, RC, CCF, DGRS, AFG şi cocsare întârziată, cu sector termo-hidro-energetic şi aer instrumental/tehnic, cheltuielile care se fac ca urmare a proceselor de coroziune se pot caracteriza din punct de vedere a naturii utilajelor cu conductele aferente acestora şi datorită apariţiei şi dezvoltării formelor de coroziune.Aceste costuri au fost apreciate ca urmare a cercetării şi monitorizării fenomenelor de coroziune şi protecţiei anticorozive pe o perioadă de 5 ani de zile.

2.3.1. COSTURI DE COROZIUNE ÎN FUNCŢIE DE NATURA

UTILAJELOR Şl CONDUCTELOR AFERENTE ACESTORA

Cheltuielile care se fac datorită efectelor coroziunii depind de mărimea şi numărul utilajelor, respectiv instalaţiilor care sunt supuse proceselor de coroziune.

în schimbătoarele de căldură, prin ţevi circulă fluidul care depune mai mult, iar printre ţevi circulă fluidul care depune mai puţin. Se asigură transferul termic între fluidul cald şi cel rece, respectiv între produsele petroliere şi apă ca agent de răcire, sau chiar între produsele petroliere care au temperaturi diferite.

De asemenea, în generatoarele de abur (tubulare) se produce abur din apa demineralizată care circulă printre ţevi cu ajutorul căldurii cedată de un produs petrolier (reziduu de vid) care trece prin ţevi.

Figura 2.10 - Umflături datorită hidrogenului atomic la talerul coloanei de absorţie primară din instalaţia Concentrare gaze - Cracare catalitică

17

Ţevile şi plăcile tubulare ale schimbătoarelor de căldură sunt construite din oţel carbon, oţel inoxidabil sau alamă stabilizată, iar mantaua din oţel inoxidabil cu şicane şi distanţiere din oţel carbon, oţel inoxidabil sau alamă, în funcţie de natura fluidelor care circulă prin ele.

Aceste materiale sunt afectate de coroziune într-o măsură mai mare sau mai mică, datorită agenţilor chimici corozivi din mediile vehiculate, depunerilor care se formează pe suprafaţa metalului sub care apar coroziuni, contactului între metale cu potenţiale electrice diferite, temperaturilor ridicate la care se lucrează în instalaţii etc.

Figura 2.11- Repartiţia costurilor în funcţie de natura utilajelor şiconductelor.

- schimbătoare de 29%căldura

- conducte de transport lichide 21%

gaze şi- reactoare, coloane vase în 18%

fracţionare, instalaţie

- rezervoare depozitare 12%produs

- cuptoare 10%

- pompe, turbine, 4%

compresoare- bazine ape reziduale 3%

cu anexe- alte utilaje 3%

18

De asemenea, pentru îndepărtarea crustelor şi foulingului de pe suprafeţele de transfer termic se aplică metode mecanice sau chimice (dezincrustare cu soluţii acide), ceea ce presupune cheltuieli suplimentare.

într-o rafinărie de ţiţei sunt mii de kilometri de conducte prin care sunt vehiculate produse gazoase sau lichide la temperaturi diferite (-20°C ± 750°C).supuse la fenomene de coroziune, eroziune, dilatări/contracţii, fenomene de depuneri, vibraţii, oscilaţii alternante etc.

Cheltuielile pentru remedierea defectelor sau înlocuirea unor ţevi sunt mari şi afectează preţul de cost al produselor.

în reactoare, coloane de fracţionare, vase de dozare şi reflux din instalaţie, sunt fluide care circulă cu viteze diferite sau sunt în stare staţionară, temperaturi şi presiuni diferite, cu agenţi corozivi care acţionează atât în fază lichidă cât şi gazoasă.

Acestea dau naştere la diferite forme de coroziune, pentru combaterea şi remedierea efectelor ei, fiind necesare costuri mari.

Rezervoarele de depozitare produse petroliere sunt afectate de coroziune, în special la partea inferioară unde se separă apa cu pH = 7-9, impurificată cu cloruri alcaline, sulfuri etc. Şi la capacul de la partea superioară datorită gazelor de hidrogen sulfurat şi umidităţii.

Eventualele coroziuni se produc în timp, fiind necesare reparaţii la intervale de 5 -10 ani, în funcţie de natura produsului depozitat.

Tuburile din cuptoare sunt afectate de coroziune şi depuneri sub formă de cruste, atât la partea interioară cât şi la cca exterioară, înrăutăţind transferul termic, iar temperatură ridicată poate produce deteriorarea lor prin burduşire (umflături) sau chiar fisurare. în acest caz, prin scurgerea produsului inflamabil pot avea loc incendii, fiind necesare cheltuieli foarte mari pentru remediere.

Pompele şi compresoarele, vehiculează produse impurifícate cu substanţe corozive, care pot da naştere la coroziune în puncte sau pete pe liniile refulare sau coroziune erozivă la rotori. în bazinele de ape reziduale din oţel sunt forme locale de coroziune, datorită apei separate.

2.3.2. COSTURI DATORITĂ APARIŢIEI Şl DEZVOLTĂRII FORMELORDE COROZIUNE

Deşi coroziunea generalizată este mai extinsă decât coroziunea localizată, totuşi aceasta este mai puţin periculoasă decât cca de a doua formă.

La coroziunea localizată este suficient un singur punct de coroziune la un tub din cuptor sau la un schimbător de căldură pentru a opri instalaţia în vederea remedierii, ceea ce presupune cheltuieli foarte mari.

în schimb, la coroziunea generalizată uniformă, procesul se desfăşoară cu aceeaşi viteză pe suprafaţa utilajului sau pe anumite zone, având loc numai subţierea peretelui recipientului, dar care fiind mai mare decât grosimea minimă

19

admisă poate funcţiona în continuare în condiţii sigure.

- coroziune în puncte, caverne, 32%pete, perforaţii

- coroziune sub tensiune 20%

- coroziune generalizată 15%

- coroziune galvanica 10%

- coroziune selectivă 6%

- coroziune datorită hidrogenului 5%- coroziune microbiologica 5%

- coroziune, eroziune, cavitaţie 4%

- alte forme de coroziune 3%

20

Timpul de exploatare fiind mai mare în cazul în care utilajul este afectat de coroziunea generalizată în raport cu cca localizată, cheltuielile de întreţinere şi reparaţii sunt mai mici.

De asemenea, coroziunea fisurantă (inter/transcristalină) este deosebit de periculoasă, dacă într-un timp scurt se fisurează peretele recipientului, cu pierderi mari de produs, posibil incendii şi cheltuieli cu oprirea, remedierea şi pornirea instalaţiei.

3. ASPECTE ECONOMICE ALE COROZIUNII Şl PROTECŢIEI ANTICOROZIVE ÎN INSTALAŢIA DAV DIN RAFINĂRIA DE ŢIŢEI

Protecţia împotriva coroziunii reprezintă totalitatea măsurilor care se iau pentru a proteja materialele metalice de acţiunea distructivă a mediului înconjurător. Aceste metode sunt foarte variate, datorită atât diversităţii materialelor metalice şi condiţiilor de funcţionare (mediu, temperatură etc.), cât şi posibilităţile de realizare a protecţiei, posibilităţi care depind şi de forma, mărimea, amplasarea sau locul pe care îl ocupă în linia tehnologică din care face parte produsul.

Adoptarea unei anumite variante de protecţie trebuie să rezulte din urma unei analize temeinice din punct de vedere economic. Astfel, nu întotdeauna utilajele cele mai ieftine sunt şi cele mai economice. Un utilaj confecţionat dintr-un material obişnuit necesită o întreţinere la perioade scurte, cu reparaţii capital şi deci, cu întreruperi dese ale procedeului de fabricare.

Metodele aplicate în prezent pentru prevenirea şi combaterea coroziunii metalelor formează un ansamblu de domenii de specialitate.

Există multe criterii de clasificare a metodelor de protecţie. După factorul asupra căruia acţionează, ele pot fi clasificate în următoarele grupe principale:

- Protecţie anticorozivă prin tratarea mediului;- Protecţie anticorozivă prin metode electrochimice;- Protecţie anticorozivă prin modificarea compoziţiei şi structurii

materialelor metalice;- Protecţie împotriva coroziunii prin acoperirea suprafeţelor;- Prevenirea coroziunii prin proiectare.

Pierderile economice datorită coroziunii fiind foarte ridicate se fac eforturi susţinute pentru reducerea ei, prin urmărirea activităţii de prelucrare începând de la fazele de proiectare a instalaţiilor, alegerea materialelor de construcţie, optimizarea tratamentelor anticorozive şi de condiţionare a fluxurilor tehnologice, monitorizarea datelor cu privire la reparaţiile ocazionate de coroziune etc.

Pentru prevenirea şi reducerea fenomenelor de coroziune există instalaţii în rafinărie care au drept scop îndepărtarea agenţilor chimici corozivi din sistem sau micşorarea acţiunii lor, deşi este necesar să se ia măsuri încă din faza de

Figura 2.12 - Repartiţia costurilor în funcţie de formele de coroziune.

21

proiectare pentru utilizarea unor materiale rezistente la coroziune şi introducerea unor inhibitori de coroziune şi depunere eficienţi. în caz contrar, se fac înlocuiri premature de utilaje şi conducte şi se pierde producţia generată de opririle pentru reparaţii, care necesită cheltuieli suplimentare foarte mari. Toate aceste neajunsuri, depind de gradul de curăţire al ţiţeiului, de compoziţia materiilor prime prelucrate, respectiv de natura compuşilor corozivi conţinuţi, detratamentele anticorozive aplicate şi în ultimă instanţă de respectarea condiţiilor normale de funcţionare.

Componentele principale din structura cheltuielilor ca urmare a fenomenelor de coroziune dintr-o rafinărie sunt următoarele:

- cheltuieli energetice suplimentare datorate separării necorespunzătoare a apei şi impurităţilor din ţiţei;

- cheltuieli cu chimicalele în procesul de tratare a ţiţeiului pentru separarea apei, impurităţilor mecanice şi sărurilor;

- cheltuieli cu protecţia anticorozivă a echipamentelor;- cheltuieli cu reparaţiile echipamentelor şi conductelor corodate;- pierderi de producţie ocazionate de opririle pentru executarea reparaţiilor

echipamentelor corodate.în instalaţiile DAV care prelucrează amestecuri de ţiţei sulfuros şi nesulfuros,

fenomenele de coroziune sunt mai accentuate decât în cazul prelucrării numai a unuia din cele două tipuri de ţiţei.Crusta de sulfura feroasă care se formează pe suprafaţa metalică, cu rol protector, este dizolvată în prezenţa ionilor de clor, respectiv de acidul clorhidric format prin hidroliza clorurilor alcalino-pământoase. Mai mult, procesul se accentuează în prezenţa acizilor naftenici din ţiţei.

în figură 3.1, se prezintă schema de principiu a unei instalaţii DAV dintr-o rafinărie de ţiţei cu o descriere sumară a fluxului tehnologic şi parametrilor principali de lucru.

—O

Ou.

<*>

22

CN<

CM

O

/•~\ c .v) * k

Figura 3.1 - Schema tehnologică a instalaţiei DAV din rafinăria de ţiţei

u.

o VI3 I i *

4 O

.$ -sl*| I 3 ¿s aA

IaO• -O-

CQ - f^-

’•O .

m X cs <-i v-sVX W5

Q

yf «n

! \

03CO

\ Of

<i,

<rs f

tn

csSC T\

ÎN ‘ y

O >3 |jr -.** %i .-& , f i •. -

«W «CP*

* |■ S» W

(v;‘ -r,v

Q

fiV o

<v

wcx,

y _

co ^ 5» , S«■%

wJ~\.s^y

V .1V / s

*1

* ,J»

23

Semnificaţia simbolurilor:Si, S2 — preîncălzitoare ţiţei brutDi, D2 - desalinatoare electrice pentru ţiţeiS3, S4 - preîncălzitoare ţiţei desalinatHi, H2, H3 - cuptoareCi - coloana de distilare atmosfericăC2 - coloana de dezbenzinareC3 - coloana de stabilizare (depentanizare)C4 - coloana de distilare în vid a păcuriiA-i, A2 - răcitoare cu aerVi. V2, V3 - vase de refluxS5 - preîncălzitorSe, S7 - răcitoare58 - condensator la vârf coloană Ci59 - condensator la vârf coloană C4 S10 - răcitor la vârf coloană C4

S11, S12, S13 - răcitoare distilat de vid S14- răcitor gudron (baza coloanei C4)515 - condensator la vârf coloană C2

516 - răcitor la vârf coloană C3

PS - pachet cu umplutură Sulzer N - inhibitor neutralizant

Scurtă descriere a procesului tehnologic.

Instalaţia distilare atmosferică a ţiţeiului şi în vid a păcurii (DAV) prelucrează ţiţeiul brut, în vederea obţinerii fracţiilor: gaz petrolier lichefiat (GPL), benzină, petrol, motorină, păcură, distilat de vid şi reziduu de vid. Ea cuprinde următoarele procese de fabricaţie:

- desalinarea electrică a ţiţeiului - DE-distilarea atmosferică a ţiţeiului desalinat - DA-distilarea în vacuum a păcurii - DV-neutralizarea fracţiunilor petroliere şi extragerea leşilor naftenice-calificarea motorinei (îndepărtarea impurităţilor din motorină

prespălare cu apă şi uscare sub vacuum).Ţiţeiul din rezervoarele de depozitare este preîncălzit în

schimbătoarele de dură Si, S3, la temperatura de 130 - 140°C şi introdus în desalinatoarele electrice D^ D2, pentru eliminarea apei şi sărurilor.

Ţiţeiul desalinat se încălzeşte în schimbătoarele de căldură S2, S4, până la 210°C, după care se duce în zona de convecţie a cuptorului Ţiţeiul cu temperatura de 5-240°C iese din cuptor şi merge la coloana de dezbenzinare C2.

Ţiţeiul dezbenzinat cu temperatura de 215 - 220 C este încălzit în schimbătoarele de căldură S5 pe seama reziduului de vid până la 250 - 260°C şi trimis în zona a 2-a de convecţie a cuptorului H2 şi apoi în zona de

24

radiaţie, de unde iese cu temperatura de 335 - 340°C şi intră în coloana de distilare atmosferică a ţiţeiului C±. Ţiţeiul este fracţionat în fracţii înguste:benzină,petrol, motorină şi păcură.

Benzina uşoară de la vârful coloanei C2 este trimisă în coloana de stabilizare (depentanizare) C3 pentru a îndepărta fracţia uşoară Q - C5 pe la vârf. Aceasta condensează şi se răceşte în schimbătorul de căldura Sj5, după care se trimite o parte (Ci - C2) pe linia de gaze combustibile, iar cealaltă parte C3 - C5 (GPL) se trimite ca reflux la coloana C3 şi la depozit.

Benzina stabilizată, cu temperatura de 167 - 169°C, din baza coloanei C3, se răceşte la 40°C, după care împreună cu benzina rezultată la vârful coloanei Clt se dirijează la depozit.Petrolul şi motorina din coloana Cx se tratează cu soluţie NaOH pentru a îndepărta acizii naftenici. Petrolul neutralizat şi răcit la 40 - 50°C, este trimis la rezervoarele de depozitare, iar motorina neutralizată intră în coloana de clarificare pentru a o limpezi şi usca la vid. Motorina clarificată este răcită la 70 - 80°C şi trimisă în rezervoarele de depozitare.

Păcura de la baza coloanei DA - Ci, cu temperatura de 325°C este introdusă în zona de convecţie a cuptorului de vid H3. Păcura străbate zona de convecţie şi de radiaţie a cuptorului H3, după care cu temperatura de 380 - 400°C intră în zona de vaporizare a coloanei de distilare în vid C4, în care rezultă distilatul de vid (uşor, mediu şi greu) şi reziduul de vid (în baza coloanei).

Fenomenele de coroziune se manifestă de-a lungul fluxului tehnologic, începând cu schimbătoarele de căldură (S2 şi S4), după faza de desaliñare electrică a ţiţeiului, unde temperatura depăşeşte 150°C şi se continuă la ţevile cuptoarelor Hi, H2 şi H3. De asemenea, sunt afectate de coroziune echipamentele metalice de la vârful coloanei de dezbenzinare C2, coloanei de distilare atmosferică a ţiţeiului Ci, coloanei de stabilizare C3 şi coloanei de distilare în vid a păcurii C4, cu răcitoarele Ai, A2, A3, S8, S9, So, S)5, Şi6 şi vasele de reflux V1, V2, V3. Pachetele cu umplutură Sulzer Ps, deşi sunt confecţionate din oteluri inoxidabile austenitice, sunt la rândul lor afectate de forme locale de coroziune.

în continuare se analizează fenomenele de coroziune şi costurile acestora la cuptorul de ţiţei dezbenzinat şi vasele de depozitare gaze petroliere lichefiate, precum şi cheltuielile privind protecţia anticorozivă cu inhibitori de coroziune şi depunere la instalaţia DAV dintr-o rafinărie de ţiţei.

4. POSIBILITĂŢI DE ÎNLOCUIRE A OŢELULUI CARBON CU OŢELINOXIDABIL AUSTENITIC

Prin analiza factorilor economici privind selecţia materialelor de construcţie a echipamentelor industriale se consideră două alternative extreme:

- Un sistem cu cost iniţial scăzut, care se bazează mult pe oţel carbon ce necesită mentenanţă considerabilă. Un astfel de sistem, este o alegere rezonabilă în domeniile în care costurile de manoperă sunt scăzute şi materialele sunt uşor disponibile.

25

- Un sistem bazat, în principal, pe materiale (aliaje) care dacă sunt corect concepute şi fabricate, vor necesita o mentenanţă minimă şi vor funcţiona în siguranţă. Prin mărirea costurilor de investiţie în multe industrii, împreună cu nevoia de siguranţă ridicată, în întreaga instalaţie, s-a produs o orientare către acest tip de sistem, ţinând cont de faptul că amortizarea cheltuielilor se face relativ repede în timp.

Astfel, o posibilitate de reducere a consumului de materiale metalice datorită proceselor de coroziune, o constituie utilizarea oţelului inoxidabil austenitic ca material de construcţie.

Oţelul inoxidabil austenitic este printre cele mai scumpe materiale în construcţia de maşini şi instalaţii. Un kg de oţel inoxidabil costă de 3 - 6 ori mai mult decât oţelul carbon la care se adaugă prelucrarea care este mai scumpă. De aceea, pe lângă o alegere raţională în faza de investiţie iniţială este necesar să se ţină cont de costurile de exploatare, cum ar fi de operare, întreţinere şi reparaţii. Ca urmare, durata de viaţă trebuie să fie considerată în raport cu investiţia.

Preţurile mari pentru produsele din oţel inoxidabil nu mai constituie o problemă economică în prezent. Există exemple conform cărora preţurile sunt avantajoase în favoarea oţelului inoxidabil, când a fost realizată investiţia iniţială.

Aceasta are diferite raţiuni:- Costurile de producţie pot fi micşorate considerabil, datorită creşterii

mări a producerii mondiale de oţel inoxidabil şi a scăderii costurilor de aprovizionare.

- La construcţiile din oţel inoxidabil, menţinându-se avantajele acestuia, pot fi reduse greutatea şi preţul construcţiei. Viteza de coroziune a otelului inoxidabil fiind foarte mică, cu 1 - 3 ordine de mărime fată de oţelul carbon, nu sunt necesare măsuri suplimentare de securitate, pentru protecţia anticorozivă.

- Alt avantaj pentru utilizator este marea disponibilitate de procurare a oţelului inoxidabil, astfel încât se elimină întârzierile în executarea construcţiei.

- Sub aspectul mentenanţei, costurile oţelului inoxidabil, material anticoroziv corect prelucrat, sunt foarte mici, tratamentul de suprafaţă şi costurile sale asociate sunt permanent omise.

Desigur sunt diferenţe la compararea unui echipament din oţel inoxidabil cu unul din oţel carbon. în timp ce costurile de mentenanţă pentru oţelul inoxidabil sunt foarte mici, oţelul carbon necesită îngrijire permanentă. Astfel, dacă oţelul inoxidabil a fost utilizat iniţial pentru construcţia echipamentului, atunci s-au realizat economii la cheltuielile pentru reinvestiţie. Echipamentul din oţel carbon devine tot mai scump cu trecerea timpului, astfel că oţelul inoxidabil, după o anumită perioadă de timp, prezintă avantaje economice importante, beneficiile de cost devenind mai evidente [7],

Avantajele utilizării oţelului inoxidabil în locul oţelului carbon:1. Având suprafaţa lisă, lucioasă, depunerile nu aderă, curăţirea se face mai

uşor şi la intervale de timp mult mai mari decât pentru oţel carbon. în plus, prezintă o mare rezistenţă la germeni cauzatori de depuneri.

2. Pierderile prin frecare în interiorul ţevilor fiind practic reduse, consumul de energie pentru pompare este scăzut.

3. Recipientul din oţel inoxidabil prezintă caracteristici superioare de igienă, în raport cu oţelul carbon.

4. Oţelul inoxidabil prezintă o înaltă rezistenţă la agenţii corozivi, faţă de oţelul carbon, ceea ce face ca durata de viaţă să fie foarte mare.

5. Utilajele şi instalaţiile construite din oţel inoxidabil prezintă siguranţă în funcţionare, mărindu-se substanţial timpul de exploatare între două revizii.

6. Deşi coeficientul de transfer termic este puţin mai mare decât la oţelul carbon, dar prin menţinerea curată a suprafeţei metalice se îmbunătăţeşte transferul termic, respectiv rezistenţa termică totală a aparatului cu depuneri devine mai mică.Oţelul inoxidabil nu poate fi considerat optim şi mai ieftin în toate cazurile, dar

în majoritatea acestora corespunde. Astfel, pe termen scurt, este avantajos a se utiliza oţelul carbon, însă pe termen lung oţelul inoxidabil este net superior.

Prejudecata că "Oţelul inoxidabil este scump", nu mai este de actualitate şi nu este valabilă în orice situaţie, ci se poate considera că oţelul inoxidabil reduce costurile în instalaţie pe termen lung.

4.1. CALCULUL TEHNICO - ECONOMIC

în tabelul 4.1 se prezintă calculaţia de preţ pentru fasciculul tubular29

din oţel carbon şi oţel inoxidabil austenitic al condensatorului, de la vârful coloanei de distilare sub vacuum.

Tabelul 4.1 - Calculaţie de cost la fasciculul tubular al condensatorului de la vârful

27

coloanei de distilare sub vid a pădurii. ___________________________________ Nr.Crt. Denumirea elementelor de cheltuieli Valoare, le

Oţelcarbon

Oţel inoxidabil austenitic

1. Valoare materiale 140.000 743.000

2. Cheltuieli cu aprovizionarea ( 10% din 1 ) 14.000 74.300

3. Valoarea manoperă 52.000 53.000

4. Regie ( 135 % din 3 ) 70.200 71.550

5. Cost ( 1 + 2 + 3 + 4 ) 276.200 941.850

6. Beneficiu ( 8% din 5 ) 22.096 75.348

7. Total valoare ( 5 + 6 ) 298.296 1.017.198

Costurile pentru confecţionarea fasciculului tubular din oţel inoxidabilaustenitic W1.4435 <P25 x 2,5 sunt de 1.017.198 lei, iar pentru oţelul carbon OLT35K sunt de 298.296 lei, adică de 3,4 ori mai mari (un plus de 718.902 lei).

însă, prin prelucrarea amestecurilor de ţiţei sulfuros (conţinut mare in compuşi cu sulf şi aciditate totala mica) şi nesulfuros (conţinut mic de sulf şi aciditate totala mare), in unele instalaţii DAV s-au înregistrat neetanşeităţi la fascicolul tubular al condensatorului de la vârful coloanei DV, după 2 ani de funcţionare. Astfel, au fost situaţii când din 2820 ţevi din otel carbon, pe unele treceri de răcire s-au găsit ţevi sparte in proporţie de cca. 30 %, situaţie care in mod normal, impune schimbarea materialului de construcţie al ţevilor din oţel carbon cu oţel inoxidabil austenitic. Aceasta a necesitat costuri aferente suplimentare, dar care se amortizează relativ repede prin mărirea timpului de funcţionare al fasciculului tubular, mărirea siguranţei in funcţionare şi îmbunătăţirea transferului de schimb de căldură prin menţinerea mai curata suprafeţei ţevilor. Aceste costuri se pot evidenţia prin următoarele:

- La o singura oprire a instalaţiei care necesita operaţiile dedemontarecapace, curăţire mecanica sau chimica, spălare cu apa sub presiune,astupare ţevi sparte cu dopuri, proba de etanşeitate, închidere recipient, cu pierderi producţie, pentru remedierea neetanşeităţilor se înregistrează cheltuieli de cca. 200.000 lei.

- Cheltuieli cu studiul pentru alegerea soluţiei = 5.000 lei- Costuri cu pornirea instalaţiei = 40.000 lei

Daca in 6 ani se înregistrează trei opriri accidentale, costurile se cifrează la 725.000 lei.

- Costuri cu înlocuirea fasciculului tubular după 6 ani de funcţionare (oprire instalate, demontare recipient şi înlocuire/montare cu altul nou al cărui fascicul este din otel inoxidabil austenitic, proba de etanşeitate sub presiune, pornire instalaţie) cca. 300.000 lei.

28

Astfel, costurile totale se cifrează la cca. 1.025.000 lei ceea ce înseamnă ca amortizarea costurilor de construire şi montare a fasciculului tubular din otel inoxidabil austenitic se realizează in 5 - 6 ani de funcţionare, fără a tine seama de siguranţa in funcţionare a instalaţiei şi de pierderile accidentale de producţie prin neetanşeităţile ţevilor. Ori un fascicul tubular confecţionat din otel inoxidabil austenitic, se comporta bine timp de cca 20 - 25 ani sau chiar mai mult, fără opriri datorita neetanşeităţilor de coroziune.

5. COSTURI DATORATE FENOMENELOR DE COROZIUNE ŞlDEPUNERILOR

Coroziunea are efecte dintre cele mai nefaste asupra economiei naţionale, deoarece, datorită ei, se pierd anual, mari cantităţi de metale.

Pierderile provocate de coroziune, denumite şi costul coroziunii, se clasifică în pierderi directe şi indirecte.

Un exemplu de pierdere directă îl reprezintă costul unui agregat metalic care înlocuieşte unul distrus prin coroziune.

Pierderile indirecte sunt, în general mai mari şi mai greu de apreciat la valoarea lor reală. De exemplu, în categoria pierderilor indirecte se integrează cheltuielile necesare pentru repararea defectelor provocate de coroziune şi supradimensionarea utilajelor, astfel că rezistenţa lor mecanică şi exploatarea normală, în caz de coroziune, să fie asigurate o perioadă de timp dată. Tot ca pierderi indirecte se mai pot menţiona datele de producţie provocate de pierderile de apă, gaze sau diverse lichide tehnologice, întreruperi, scăderi de randament, cauzate de un schimb de căldură defectuos sau consumuri mai mari de energie, accidente sau explozii, toate având la bază fenomenele de coroziune. Se pot considera costuri indirecte şi pierderile provocate de coroziune prin impurificarea substanţelor cu produşi de coroziune şi cheltuielile cu aplicarea metodelor curente de protecţie anticorozivă [9].

Pierderile de metale şi aliaje datorate coroziunii, reprezintă aproximativ o treime din producţia mondială de metale şi aliaje. Chiar dacă se consideră că o parte din metal se reîntoarce în circuit prin retopire, totuşi aceste pierderi totalizează, în cazul fierului 10 -15 % din metalul obţinut prin topire.

Pagubele provocate de coroziune sunt legate nu numai de pierderile de metal, ci şi de faptul că aparatura, construcţiile, piesele etc. distruse de coroziune au un cost mult mai mare decât al materialului din care sunt confecţionate. Dacă la acestea se adaugă şi cheltuielile pentru repararea deteriorărilor provocate de coroziune, montarea aparaturii de înlocuire, utilizarea materialelor anticorozive scumpe şi aplicarea metodelor de protecţie anticorozivă ne dăm seama de importanţa economică pe care o prezintă coroziunea.

Industria de prelucrare ţiţei şi petrochimie, înregistrează pierderi majore datorită proceselor de coroziune, de 10 -12 % din costurile de producţie ale rafinăriilor. Aproximativ 60% din avariile premature ale instalaţiilor se datoresc coroziunii diferitelor elemente ale echipamentelor tehnologice. Probleme deosebite sunt la condensatoarele şi răcitoarele produselor de la vârful coloanelor de distilare atmosferică a ţiţeiului şi în vid a păcurii.

29

Importanţa protecţiei anticorozive pentru economia unei ţări se poate aprecia, în general, din cheltuielile făcute în acest scop, raportate la costul total al producţiei (tabelul 5.1).

Tabelul 5.1- Efectul economic al protecţiei anticorozive ainstalaţiilor din unele sectoare de activitate [9].

Nr.Qt

Sectorul % din valoarea produsului realizat

1. Industria maşinilor unelte 5-82. Industria de confecţii metalice 20-263. Industria automobilelor 10-20

4. Comerţ 10-20

în ţările industrializate costul materialelor metalice deteriorate prin coroziune se estimează la cca. 50 $/ om. an.

în Anglia, economiile băneşti ce se pot realiza prin aplicarea unor măsuri de protecţie şi pierderile rezultate de neaplicarea lor se prezintă în tabelul 5.2.

Tabelul 5.2 - Efectele economice în urma aplicării unor măsuri de protecţie anticorozivă [9],

Nr.Crt.

Domeniul de aplicare a măsurilor

Pierderi milioane $/an

Economii prin măsuri eficiente de protecţie, Milioane $/an

1. Construcţii 180 362. Industria chimică şi

petrolieră

130 11

3. Industria metalurgică şi de prefabricate

10,1 1,4

4. Construcţii navale 200 405. Industria

alimentară30 3

Daunele generate de coroziune, în ţări ca SUA, Anglia, Japonia, Australia, Kuwait, Germania, Finlanda, Suedia, India, China, Franţa etc. au un impact major asupra economiei fiecărei naţiuni, fiind evaluate în costuri de 1 -5% din PNB.

Studiul efectuat de Battelle Memorial Institute for The National Bureau of Standards (NBS) - The National Institute of Science and Technology în anul 1976 şi reactualizat în 1995 [10] a estimat costurile anuale ale coroziunii în SUA la 337,4 miliarde $ (tabelul 5.3) pentru tehnologii şi servicii de bază.

30

Tabelul 5.3 - Cheltuielile anuale de coroziune pe categorii tehnologice [10].

Nr.Crt. Categoria Subcategoria Cheltuieli, miliard e dolari

Subcategoria Total0 1 2 3 41 Acoperiri

organice/anorganice

Lucrări de service 28,2 101,72 Conducte în exterior 10,93 Conducte în interior 8,64 Protecţie în mediu marin 17,65 Protecţie atmosferică 18,66 Placări, căptuşeli 7,17 Aparatura de control 0,58 Teste şi asistenţă tehnică 0,5

9 Prepararea suprafeţei 2,910 Acoperiri metalice 6,811 Inhibatori de

coroziune

Solubili în ulei 3,2 11,812 Solubili în apă 6,513 Acţiune în fază de vapori 0,4

14 Aparatură 115 Teste şi asistenţă tehnică 0,7

16 Protecţiecatodică

Anozi 2,9 14,817 Redresori 1,118 Instalare 4,319 Aparatură 5,520 Asistentă tehnică 121 Materiale

nemetaliceMateriale plastice, ceramice 15,8 15,8

22 Oteluri rezistente la coroziune

Valve, pompe, rezervoare, conducte, vase etc.

189,8 189,8

23 Testareametalelor

Nedistructive 1,7 3,5

24 Tubing şi piese turnate 1,125 Radiografiere 0,7

TOTAL 337,4

Costurile cele mai mari sunt atribuite pentru utilizarea oţelurilor inoxidabile rezistente la coroziune (56,2 %), după care scad în ordinea:

- acoperiri pentru protecţie 30,1%- materiale nemetalice......4,7%- protecţie catodică........4,4 %- inhibitori de coroziune...3,5 %- analize şi teste de coroziune... .1%

Cantitatea mare de oţeluri inoxidabile se utilizează în special în instalaţiile din industria chimică, în care mediile chimice sunt deosebit de agresive, spre deosebire de rafinăriile de ţiţei unde se utilizează preponderent inhibitori de coroziune. Pentru

31

protejarea conductelor de transport produse chimice se utilizează un sistem combinat de acoperiri (în special la exterior) şi protecţie catodică. De asemenea, rezervoarele de depozitare sunt protejate la exterior cu grunduri şi vopsele anticorozive[10].

Din aceste costuri, cca. 3,5 % sau mai mult de 100 miliarde $, provin din neaplicarea corectă a măsurilor de protecţie anticorozivă .

în perioada 1991 - 2001, CC Tehnologies Laboratories Inc. din SUA, a efectuat un studiu în colaborare cu Federal Higway Administration (FHWA) şi NACE International (National Association of Corrosion Engineers) cu privire la stabilirea costurilor totale de coroziune şi a măsurilor de protecţie strategice pentru a reduce costul coroziunii [11-12],

S-a ţinut seama de următoarele elemente:- costul materialelor mai scumpe pentru a preveni efectele coroziunii- costurile de laborator atribuite activităţilor de management a

coroziunii- costurile echipamentelor care sunt necesare pentru remediereaactivităţilor în legătură cu coroziunea- pierderea beneficiilor datorită întreruperilor în livrarea produselor- costul pierderii siguranţei în funcţionare- costul capitalului pierdut datorită deteriorărilor prin coroziuneîn vederea estimării costurilor de coroziune, în Statele Unite ale Americii [11-

12], cercetările întreprinse au fost orientate în două direcţii:- Costul metodelor de control a coroziunii şi serviciilor- Costul coroziunii în sectoarele industriale ale economiei.5.1. COSTUL METODELOR DE CONTROL AL COROZIUNII Şl

SERVICIILOR AFERENTE

în cadrul metodelor de control a coroziunii sunt incluse acoperiri organice şi metalice, oţeluri rezistente la coroziune, inhibitori de coroziune, polimeri, protecţia anodică şi catodică, echipamente de monitorizare a coroziunii, serviciile de control a coroziunii, cercetare şi dezvoltare, învăţământ şi perfecţionare [11]. Astfel, costul anual total al metodelor de control ale coroziunii şi serviciilor, în anul 1998 a fost de 121,41 miliarde $ sau respectiv de 1,38 % din Produsul Intern Brut (PIB) de 8.790 miliarde $ (tabelul 5.4).

Tabelul 5.4 - Costurile metodelor de control ale coroziunii şi serviciilor [12].Nr.Cr

Metoda de control şi servicii Costurile medii

Valoare, miliarde $ %

1. Acoperiri organice (grunduri, vopsele, polimeri etc.)

109 89.77

2. Acoperiri metalice 1.4 1.153. Metale şi aliaje 7.7 6.34

4. Inhibitori de coroziune 1.1 0.91

32

5. Protecţia anodică şi catodică 0.98 0.806. Servicii 1.2 0.997. Cercetare şi dezvoltare 0.02 0.028. Educaţie şi perfecţionare 0.01 0.02

TOTAL 121.41 100

în continuare, se prezintă câteva costuri ale unor măsuri de protecţie anticorozivă, utilizate frecvent.

5.1.1. ACOPERIRI (STRATURI) PROTECTOARE

Acoperirile organice şi metalice se folosesc pentru protecţia anticorozivă a suprafeţelor metalice. Materialele metalice, în special oţelul carbon, în contact cu unele medii tehnologice, se corodează în absenţa acoperirilor protectoare, având ca efect reducerea vieţii acestora. Costul anual total pentru acoperirile organice şi metalice de protecţie se ridică la 108,6 miliarde $ [11].

în concordanţă cu US Departement of Commerce Census Bureau, cantitatea de materiale organice pentru acoperiri, a fost în SUA de 5,56 miliarde L (1,47 miliarde gal), la un cost de 16,56 miliarde $, din care pentru acoperiri anticorozive s-a estimat un cost total de 6,7 miliarde $.

Este important de notat că costul materialului brut este numai o cotă parte din costul anual total al aplicaţiei protectoare, care este în domeniul 33,5 + 167,5 miliarde $, în medie 100,5 miliarde $.

Acoperirile metalice cele mai utilizate pentru protecţia anticorozivă sunt cele galvanice. Datele furnizate de US Departement of Commerce, în 1998, au arătat că s-a produs în 1997, o cantitate de 8,6 milioane tone metrice de oţel galvanizat prin imersie în baie cu zinc topit şi 2,8 milioane tone metrice de oţel galvanizat electrolitic. Costurile totale pentru metalizare şi galvanizare sunt estimate la 1,4 miliarde $, în care sunt prevăzute numai costurile pentru acoperiri şi procesare, dar nu sunt prevăzute costurile pentru suportul de oţel carbon.

5.1.2. OŢELURI REZISTENTE LA COROZIUNE

în cazul în care oţelul carbon ca atare sau protejat cu straturi protectoare nu rezistă în mediile corozive de lucru, atunci se utilizează oţeluri inoxidabile, aliaje pe bază de nichel, aliaje de titan etc. [13]. în anul 1998, costul metalelor şi aliajelor rezistente la coroziune s-a estimat la 7,7 miliarde $.

Conform datelor puse la dispoziţie de US Census Bureau Statistics, în 1997 s-a vândut în SUA o cantitate de 2,5 milioane tone metrice de oţel inoxidabil brut. La un preţ unitar de 2, 20 $/Kg oţel inoxidabil, rezultă un cost anual (în 1997) de 5, 5 miliarde $. Acestea sunt numai pentru consumul intern al SUA, însă în aceste

33

cheltuieli sunt incluse şi acelea cu importurile de oţel inoxidabil, care reprezintă mai mult de 25 %. Astfel, costul pentru consumul total de oţel inoxidabil se estimează la 7,3 miliarde $[11] .

Aliajele pe bază de Ti sau Ni se utilizează în medii mai severe de lucru. De ex., Ti şi aliajele sale se folosesc în instalaţiile de prelucrare ţiţei (alchilare), în industria militară şi aerospaţială etc., iar cele de nichel în industria chimică (acoperirea anozilor sub formă de plăci în procesul de electroliză a apei pentru obţinerea hidrogenului pur) etc. [13]

Cu un preţ mediu al aliajelor pe bază de nichel de 13 $/Kg în 1998, valoarea totală a vânzărilor în SUA s-a estimat la 285 milioane $. De asemenea, în acelaşi an s-a estimat că 65% din produsele de titan s-au utilizat în industria aerospaţială, iar 35% în aplicaţii neaerospaţiale. Costul total al consumului anual de titan şi aliajele sale în vederea aplicării măsurilor de protecţie anticorozivă se cifrează la 150 milioane dolari [11].

Deşi utilizarea oţelurilor inoxidabile în locul oţelurilor carbon prezintă costuri iniţiale de investiţie mari, în schimb au o serie de avantaje:

- rezistenţă mare la coroziune- aspectul igienic la interior- aspectul frumos la exterior- poate fi curăţat mai bine şi uşor- rezistenţă mecanică superioară- costuri avantajoase după o perioadă mai mare de utilizare (tabelul

5.5).

Tabelul 5.5 - Costuri totale pentru un rezervor din oţel inoxidabil comparativ cu unul din oţel carbon galvanizat [13].

Nr.Crt.

Elemente de calcul UM Valoarea

1. Costuri de construcţie DM 1.000.0002. Natura materialelor - Oţel inoxidabil

austenitic

Oţelgalvanizat

3. Costuri de investiţie DM 54.860 43.4804. Durabilitatea ani 50 255. Costuri de investiţie după 25

de ani

DM 0 90.033

6. Costuri de mentenanţa DM/an 0 2257. Durata de utilizare ani 50 508. Costuri totale DM 1.054.860 1.144.7639. Beneficiu la costuri după 15,6 ani în cazul oţelului inoxidabil

34

5.1.3. INHIBITORI DE COROZIUNE

Inhibitorii de coroziune se utilizează în procesele de extracţie şi prelucrare ţiţei şi gaze, industria chimică, dezincrustare/decapare chimică a metalelor feroase şi neferoase, tratarea apelor etc. Un avantaj important constă în faptul că se pot introduce în instalaţia industrială care este în funcţiune, fără a fi necesar să fie oprită, cu pierderi de producţie [14].

Costurile totale cu inhibitorii de coroziune utilizaţi în SUA, s-au dublat de la aproximativ 600 milioane $ în 1982, la aproape 1,1 miliarde $ în 1998, ca urmare a eficienţei lor.

Pagubele provocate de coroziune in rafinării sânt proporţional mai mari decât cele înregistrate la extragerea şi transportul ţiţeiului. Această situaţie se datoreşte faptului ca agenţii corozivi-in rafinărie acţionează la temperaturi mai ridicate, unde viteza de reacţie este mai mare.

Se estimează ca 50—75% din cheltuielile de întreţinere a rafinăriilor se pot atribui coroziunii. Pentru scăderea acestor cheltuieli se preconizează patru categorii de soluţii:

-Utilizarea aliajelor anticorozive;-Modificarea proceselor tehnologice;-îndepărtarea parţială a agenţilor corozivi;-Utilizarea inhibitorilor de coroziune.Rezultatele cele mai bune se obţin desigur prin utilizarea concomitenta a

metodelor arătate. Numeroşi autori sunt însă de părere ca utilizarea inhibitorilor de coroziune a dus la cele mai interesante rezultate din punct de vedere economic.

Lipsa unui plan tehnic de combaterea coroziunii sau aplicarea necorespunzătoare a planului, într-o rafinărie are ca rezultat, numeroase deficiente dintre care se menţionează:

- opriri neplanificate in producţie;- neetanşeităţi care provoacă pierderi de materii prime şi produse

finite;- creşterea pericolului de incendiu şi explozii;- utilizarea de oteluri aliate costisitoare pentru confecţionarea pieselor,

care in mod normal ar putea fi confecţionate din oţel-carbon;- supradimensionarea grosimii materialelor de construcţii.

în interiorul instalaţiilor unei rafinării exista numeroşi agenţi corozivi, intre care se menţionează: acid clorhidric, hidrogen sulfurat, acizi organici, apa, oxigen dizolvat, sulf elementar, compuşi cu sulf, bioxid de carbon etc. In afara de aceşti agenţi corozivi existenţi sau formaţi din ţiţei trebuie adăugat efectul coroziv al materiilor auxiliare folosite in diferite faze de prelucrare ca: acid sulfuric, bioxid de sulf, furfurol, acid fluorhidric etc.

Coroziunea in rafinării are puncte preferenţial, in funcţie de formarea, respectiv acumularea agenţilor corozivi si anume: părţile superioare ale coloanelor de distilare, schimbătoarele de căldura si condensatoarele, mai ales la capete [8],

35

A) ADITIVI PENTRU MOTORINA

în combustibilii pentru motoarele Diesel, ca şi în combustibilii destinaţi focarelor există particule solide care înfundă filtrele si duzele provocând deranjamente în exploatare.

Alchil-aminele grase sunt recomandate ca aditivi care îngreuiază formarea şi aglomerarea unor astfel de particule. Aditivarea adecvată a uleiurilor Diesel şi a combustibililor pentru focare prelungeşte durata de exploatare a filtrelor si previne înfundarea duzelor, asigurând o exploatare fără deranjamente.

Aditivi anticorozivi pentru combustibil. Combustibilii conţin substanţe corozive (acizi organici, alcooli, compus cu sulf etc.), care atacă metalele din care sunt construite rezervoarele, conductele sau motoarele. Agenţilor corozivi preexistenţi in combustibili li se mai adaugă şi substanţe care se formează în camera de ardere (in special S02 si S03).

Inhibitorii de coroziune pentru combustibili trebuie consideraţi ca mijloace auxiliare, mijlocul principal de combatere a cesteia constând în rafinarea, depozitarea şi utilizarea judicioasă a combustibililor.

Combustibilii foarte bine rafinaţi, uscaţi şi în absenţa oxigenului nu atacă oţelul. Mici cantităţi de apa însă aderă preferenţial de suprafaţa metalică a rezervoarelor şi conductelor provocând coroziuni. Activând însă combustibilii cu anumite substanţe polare solubile în hidrocarburi, acestea aderă puternic la suprafaţa oţelului împiedicând accesul apei la metal.

Din punct de vedere chimic, aceşti inhibitori pot fi: olei-amidă substituită, alchil-fosfat, acid linoleic dimerizat, derivaţi ai etilen-diaminei, amine grase şi altele.

Adăugarea aminelor grase etoxilate (cu 5 - 7 mol oxid de etilenă) în cantităţi de 50—500 ppm. îmbunătăţeşte în mod apreciabil condiţiile de transport, depozitare si utilizare.

în urma acestui tratament, anumite impurităţi preexistente sau formate pe parcurs nu mai precipită, obturând filtrele şi ajutajele, nu se mai separă apa, este limitată coroziunea, se asigură arderea cu o flacără omogena şi regulată.

B) INHIBITORI DE COROZIUNE PENTRU ULEIURILE MINERALE

Aliajele antifricţiune moderate (Cu-Pb, Cd-Ag, Cd-Ni etc.) supuse la solicitări sporite, sunt atacate de produsele de degradare oxidativă ale uleiurilor de uns.

Efectul nociv al hidroperoxizilor şi acizilor organici se poate combate prin inhibitori de coroziune. Aceştia din urmă dau rezultate foarte bune la temperaturi moderate, dar efectul lor scade o data cu creşterea temperaturii.

Inhibitorii de coroziune pentru uleiurile minerale se împart in mai multe grupe:- conţinut de sulf;- cu conţinut de fosfor;- pe baza de fenoli;- pe baza de amine;

36

- pe baza de poliacrilaţi.Inhibatorii de oxidare pentru uleiurile minerale. Aceasta rezistenţă

face parte dintre factorii principali care influenţează durata de serviciu a uleiurilor.

Ca urmare a degradării oxidative a uleiului se formează acizi corozivi, gudroane, scade vâscozitatea si se închide culoarea.

Oxidarea este favorizată de metalele provenite din uzarea pieselor şi de pulberile pătrunse o data cu aerul.

Din punctul de vedere al mecanismului de acţiune, inhibitori de oxidare se împart în:- inhibitori de oxidare propriu-zişi care împiedică desfăşurarea reacţiilor radicale;- agenţi de chelatizare, care completând metalele inhibă efectul catalitic al acestora asupra desfăşurării reacţiei de oxidare.

Inhibitori de ancrasare (detergenţi) pentru uleiurile minerale. întimpul funcţionării motoarelor cu explozie, ca urmare a proceselor de oxidare, iau naştere substanţe solide care se depun pe suprafeţele metalice, aducând prejudicii funcţionari motorului.

Inhibitorii de ancrasare împiedică depunerea substanţelor solide, menţinând curate suprafeţele metalice. Particulele solide sunt menţinute sub forma de suspensie în ulei, de unde se îndepărtează prin filtrare continuă.

Inhibitorii de ancrasare se împart in doua grupe:- Cu conţinut de cenuşă (de obicei săruri ale metalelor grele cu aciziorganici); .- Fară conţinut de cenuşă (amine, poliamide etc.).Aditivi polifuncţionali pentru uleiurile minerale. Ar fi ideal ca un singur

aditiv să amelioreze cit mai multe calităţi ale uleiurilor minerale. Există astfel de aditivi. Este mai greu însă ca o anumită doză de aditivi polifuncţionali să acţioneze chiar în măsura corespunzătoare necesităţilor asupra diferitelor calităţi. Se preferă să se recurgă la amestecuri de aditivi în dozele cerute, studiind bineînţeles compatibilitatea lor [8].

în 1996, în industria de materiale plastice s-au atribuit 274,5 miliarde $. Este dificil de a estima fracţia de materiale plastice utilizate pentru o combinaţie de utilizări incluzând controlul coroziunii, micşorarea greutăţii materialelor folosite, aspectul economic al utilizării acestora sau alte proprietăţi unice.

Pentru protecţia anticorozivă se utilizează polimeri care includ compozite (răşini armate cu fibre de sticlă), clorura de polivinil (PVC), polietilena, fluoropolimeri etc. Costurile realizate cu polimerii utilizaţi pentru protecţia contra coroziunii se ridică la 1,8 miliarde $.

5.1.5. SERVICII DE CONTROL AL COROZIUNII

Serviciile sunt definite ca nişte companii, organizaţii sau persoane care au contracte pentru controlul proceselor de coroziune.

Luând ca bază numărul de membri de la NACE Internaţional, s-a putut estima numărul de ingineri şi oameni de ştiinţă care se ocupă cu problemele de control a coroziunii (măsuri de protecţie anticorozivă). Bazat pe 16 000 membri în 1998, din care 25 % au contracte de control al coroziunii, s-a estimat un cost total de 1,2 miliarde $ [11].

5.1.6. ÎNVĂŢĂMNT Şl PERFECŢIONARE (INSTRUIRE)

în SUA sunt programe de învăţământ şi companii care se ocupă cu educaţia şi instruirea personalului în domeniul coroziunii şi protecţiei anticorozive. Universităţile predau cursuri de zi, cursuri de scurtă durată şi postuniversitare în acest domeniu.

Organizaţiile profesionale cum sunt NACE International şi SPC (The Society for Protective Coatings) oferă cursuri şi programe de certificare într-un domeniu larg, de la bazele coroziunii până la protecţia cu acoperiri sau protecţia catodică. în 1998, NACE a predat 172 cursuri la peste 3 000 studenţi, a condus multiple seminarii şi a publicat lucrări, la un cost total de 8 milioane $.

Ca urmare a celor prezentate, putem spune că un cost anual direct al coroziunii obţinut prin totalizarea costurilor metodelor de control a coroziunii

38

5.1.4. INGINERIA MATERIALELOR PLASTICE Şl POLIMERILORşi serviciilor s-a estimat la 121 miliarde $, corespunzătoare la 1,38 % din PIB-ul SUA, care este de 8 790 miliarde $ în 1998.

Cota cca mai mare (88,3 %) din aceste costuri o reprezintă grupa de acoperiri (straturi) organice de 107,2 miliarde $. De menţionat, categoriile de Cercetare şi Dezvoltare, precum şi învăţământ şi Instruire care sunt cele mai nefavorizate.

5.2. COSTUL COROZIUNII ÎN SECTOARELE INDUSTRIALE ALEECONOMIEI UNOR ŢĂRI

Pentru cercetarea costurilor directe totale ale coroziunii, economia SUA a fost divizată în cinci categorii şi 26 sectoare economice (figura 5.6)

[11]

■ i

9 2

3

■ 4

■ 5

Figura 5.6 - Costul coroziunii 1 - Infrastructură, 2- Sectoare guvernamentale, 3 - Producţie şi fabricaţie, 4 -

Mijloace de transport, 5 - Utilităţi

5.2.1 INFRASTRUCTURA

Sistemul de infrastructură şi transporturi permite o mare mobilitate şi cheltuieli de transport pentru aproape 270 milioane oameni şi 7 milioane întreprinderi. în 1997, mai mult de 230 milioane vehicule cu motor, vapoare, avioane şi vagoane de cale ferată au folosit mai mult de 6,4 milioane Km de drumuri principale, căi ferate, aeroporturi şi canale

43

39

navigabile (căi pe apă). Conductele şi rezervoarele de depozitare sunt parte a infrastructurii. Costul anual direct al coroziunii în infrastructură este estimat la 22,6 miliarde $. [11]

Conducte de transport gaze şi lichideîn SUA există mai mult de 528 000 Km conducte pentru transportul gazelor

naturale şi colectoare, 119 000 Km conducte pentru transportul ţiţeiului şi derivatelor petroliere şi 132 000 Km conducte pentru transportul lichidelor periculoase. Pentru companiile cu conducte de gaz natural a fost o investiţie în 1998 de 63,1 miliarde $, din care s-au recuperat 13,6 miliarde $, iar companiile cu conducte pentru lichide au investit 30,2 miliarde $ din care au revenit 6,9 miliarde $. La un cost estimat de înlocuire de 643 800 $/Km, valoarea de înlocuire a sistemului de conducte de transport în SUA este de 541 miliarde $. [11]

Costul mediu anual al coroziunii este estimat la 7 miliarde $ care pot fi divizaţi în costul capitalului (38%), operaţii şi întreţinere (52%) şi fisurări (ruperi) (10%).

5.2.2 UTILITĂŢI

Utilităţile furnizează gaze, apă, electricitate şi telecomunicaţii. Toate companiile de utilităţi consumă 42,3 miliarde $ pentru mijloace fixe, din care 22,4 miliarde $ pentru structuri şi 19,9 miliarde $ pentru echipament. Costul direct total al coroziunii s-a estimat la 47,9 miliarde $. [11]

Distribuţia de gazeSistemul de distribuţie al gazelor naturale cuprinde 2.785.000 Km de

conducte cu diametrul relativ mic şi presiune mică, din care 1.739.000 Km conducte principale de distribuţie şi 1.046.000 Km conducte de consum. Circa 57% din conductele principale de transport şi 46% din cele de consum din oţel carbon, fontă sau cupru sunt afectate de coroziune. Costurile directe totale ale coroziunii sunt estimate la 5 miliarde $/an.

Sisteme de apă de băut şi canale colectoareConform datelor prezentate de American Waterworks Association, aceste

sisteme cuprind 1.483.000 Km de conducte de apă municipale în SUA. Sistemul de colectare constă din aproximativ 16.400 instalaţii publice de tratare cu 155 milioane m apă reziduală/zi (în 1995).

Costurile anuale totale directe ale coroziunii acestor sisteme sunt estimate la 36 miliarde $. Acestea constau din costurile pentru înlocuireainfrastructurii şi remedierea neetanşeităţilor, inhibitori de coroziune, straturi protectoare exterioare şi protecţia catodică.

40

Utilităţi electriceCantitatea de electricitate produsă în SUA în 1998 a fost de 3.240 miliarde

KWh la un cost de consumator de 218 miliarde $.Centralele de produs electricitate se clasifică în şapte tipuri: cu combustibil

fosil, nucleare, hidroelectrice, cogenerare, geotermale, solare şi eoliene. Majoritatea centralelor electrice în SUA lucrează pe combustibil fosil şi nuclear.

Costurile totale directe ale coroziunii în 1998 sunt estimate la 6,9 miliarde $/an, din care o mare cantitate se atribuie centralelor nucleare (4,2 miliarde $) şi acelora care funcţionează cu combustibil fosil (1,9 miliarde $). O cantitate mai mică este atribuită pentru centralele hidroelectrice (0,15 miliarde $) şi sistemului de transmisie şi distribuţie (0,6 miliarde $). [11]

TelecomunicaţiiInfrastructura telecomunicaţiilor include echipamente cum sunt aparatura

electronică, computere şi staţii de emisie, turnuri cu antenă, transmiţătoare, aparate de radio recepţie şi sisteme de televiziune şi telefonie.

Conform datelor comunicate de US Census Bureau, valoarea totală a echipamentelor pentru comunicaţii în 1999 a fost de 84 miliarde $. Un factor important pentru costul coroziunii este costul suplimentar pentru protecţia anticorozivă a turnurilor şi structurilor prin vopsire şi galvanizare. Unele componente sunt înlocuite după o perioadă relativ mică de timp.

5.2.3. MIJLOACE DE TRANSPORT

Mijloacele de transport cuprind vehicule şi echipamente, cum sunt vehicule cu motor, avioane, vagoane de cale ferată şi mijloace de transport pentru materiale periculoase, care circulă pe drumuri principale, cale ferată, căi navigabile şi aeriene (aeroporturi).

Costurile anuale ale coroziunii mijloacelor de transport sunt estimate la 29,7 miliarde $. [11]

Vehicule cu motorîn SUA sunt înregistrate peste 200 milioane de vehicule cu motor.

Considerând că valoarea medie a unui automobil este 5000 $, investiţiile totale se ridică la 1000 miliarde $. După 1980, rezistenţa la coroziune acrescut prin utilizarea unor materiale şi procedee de protecţie superioare şi îmbunătăţirea tehnologiei de fabricaţie.

Costurile directe totale datorită coroziunii sunt estimate la 23,47 miliarde $/an, corespunzător la 0,25% din PNB, care sunt împărţite în trei componente: [11]

41

- Costurile de fabricaţie mărite datorită ingineriei coroziunii şi utilizării de materiale rezistente la coroziune (2,56 miliarde $/an).

- Necesitatea reparaţiilor şi întreţinerii datorită coroziunii (6,45 miliarde

$)■- Deprecierea vehiculelor datorită coroziunii (14,46 miliarde $/an).

Costurile de siguranţă reduse nu sunt incluse.

Vapoare, nave şi bastimenteFlota sub pavilion American constă în: Great Lakes cu 737 vase de 100

miliarde tone - km, interior cu 33 668 vase de 473 miliarde tone-km, ocean cu 7014 vase de 563 miliarde tone - Km, recreative cu 12,3 milioane bărci, şalupe, corăbii, submarine şi nave de croazieră care deservesc porturile nord-americane (5,4 milioane pasageri).

Costurile directe anuale datorită coroziunii din industria navală americană sunt estimate la 2,7 miliarde $. Acestea sunt formate din costuri cu construcţia navelor noi (1,1 miliarde $), întreţinere şi reparaţii (0,8 miliarde $) şi opriri datorită coroziunii (0,8 miliarde $).

Avioaneîn 1998, flota comercială în SUA opera cu 7000 avioane. La proiectarea şi construcţia acestora s-au prevăzut măsuri de prevenire şi control a coroziunii.

Costurile directe totale de coroziune în industria aeriană a SUA s-au estimat la 2,2 miliarde $/an, care includ costuri de proiectare şi construcţie (0,2 miliarde $/an), întreţinere datorită efectelor coroziunii (1,7 miliarde $) şi opriri datorită coroziunii (0,3 miliarde $). [11]

Vagoane de cale feratăîn 1998, au operat în SUA 1,3 milioane vagoane de marfa şi 1962

vagoane de persoane. Din vagoanele de marfă, 28% sunt acoperite, iar 18% sunt vagoane cisternă. Mărfurile transportate sunt într-un domeniu larg, de la cărbune (cantitatea cca mai mare) la produse chimice, automobile, produse farmaceutice, produse alimentare, minereuri şi minerale.

Costurile directe totale ale coroziunii sunt estimate la 0,5 miliarde $, din care pentru acoperiri anticorozive exterioare 0,25 miliarde $ şi acoperiri interne şi placări 0,25 miliarde $. [11]

Transportul materialelor periculoaseDatele prezentate de US Departement of Transportation, încărcătura de

materiale periculoase este de aproximativ 3,1 miliarde tone metrice/an în SUA. Transportul se realizează prin tancuri petroliere şi containere speciale pe vehicule.

Costurile directe totale ale coroziunii pentru transportul materialelor periculoase este mai mare de 0,9 miliarde $/an. Aceste costuri sunt formate din costul vehiculelor de transport (0,4 miliarde $/an), ambalaje speciale (0,5 miliarde $/an) şi costuri directe şi indirecte de pierderi accidentale şi incidente de

42

coroziune în timpul transportului. [11]

5.2.4. PRODUCŢIE Şl FABRICARE

Această categorie cuprinde ramurile industriale foarte importante pentru economia SUA, cum sunt extracţia de ţiţei şi gaze, industria minieră, prelucrarea ţiţeiului, industria chimică şi farmaceutică, celuloză şi hârtie, agricultură, industria alimentară, industria electronică.Costul direct total datorită coroziunii s-a estimat la 17, 6 miliarde $/an. [11]

Extracţia şi producţia de ţiţei şi gaze

Producţia de ţiţei în 1998 a fost de 3,04 miliarde barili.Costurile anuale directe ale coroziunii sunt estimate la 1,4 miliarde, din care

0,6 miliarde $ pentru costurile conductelor şi utilajelor şi 0,8 miliarde $ pentru tubinguri.

Impactul economic al coroziunii este de 0,4 $/baril de ţiţei extras de la societatea comercială AGIP. [11]

60% din costurile de întreţinere de pe platforma de producţie ţiţei şi gaze din Marea Nordului reprezintă costuri directe şi indirecte de coroziune, în 1993 [11].

Industria minierăîn industria minieră, coroziunea nu este considerată o problemă

semnificativă. Mai mult, se referă la factorii care măresc durata de viaţă a echipamentelor şi siguranţa personalului. Aplicarea şi întreţinerea straturilor protectoare de vopsele previne coroziunea.

Cheltuielile anuale estimate în industria de extracţie a cărbunelui este de 0,1 miliarde $.

Prelucrarea ţiţeiuluiRafinăriile din SUA prelucrează cca 23% din producţia mondială de ţiţei

în 163 rafinării. în 1996, rafinăriile produceau 18 milioane barili/zi de produse petroliere.

Costurile totale anuale directe ale coroziunii sunt estimate la 3,7 miliarde $. Din acest total sunt estimate 1,8 miliarde $ costuri cu întreţinerea; 1,4 miliarde $ schimbări de vase şi 0,5 miliarde $ costuri datorită foulingului. [11]

Industria chimică, petrochimică şi farmaceuticăIndustria chimică se referă la instalaţii care produc compuşi prin reacţii

chimice între materiale organice şi/sau anorganice. Industria petrochimică include acele ramuri în care se obţin produse din hidrocarburi cum ar fi ţiţeiul şi gazele naturale, iar industria farmaceutică formulează, fabrică şi procesează produse farmaceutice din materii prime corespunzătoare [11].

43

Costurile totale anuale directe ale coroziunii pentru acest sector al economiei se estimează la 1,7 miliarde $ (8% din cheltuielile de capital). Nu s-au calculat pierderile indirecte datorită opririi producţiei sau costurile indirecte datorită fisurării, ruperii catastrofice. Costurile de operare şi întreţinere datorită coroziunii nu sunt disponibil.

Celuloză şi hârtieîn SUA se consumă 300 Kg hârtie/persoană ■ an.Costul direct total al coroziunii este estimat la 6 miliarde $, cu majoritatea

costurilor în industria hârtiei şi calculat că o fracţie a costurilor de întreţinere [11], Nu sunt informaţii estimative pentru costurile coroziunii cu privire la pierderea de capital.

AgriculturăDin datele prezentate de Naţional Agricultura Statistics Service rezultă

existenţa a 1,9 milioane ferme în SUA, cu o valoare totală a echipamentelor şi utilajelor de aproximativ 15 miliarde $/an. Din valoarea echipamentelor noi 5 -10% sunt pierderi datorită coroziunii.

Costurile directe totale ale coroziunii în agricultură sunt estimate la1,1 miliarde $/an. [11]

Industria alimentarăAcest domeniu reprezintă 14% din totalul industriilor din SUA, iar

vânzările companiilor de profil se evaluează la 26,5 miliarde $ în 1999.în procesele de prelucrare alimentară se utilizează mult echipamente

confecţionate din oteluri inoxidabile.Costul total anual al coroziunii este de 2,1 miliarde $, care include oţelul

inoxidabil uzat în producţia de băuturi, maşini de procesat produse alimentare, cuţite, furculiţe şi alte ustensile, echipamente comerciale şi de restaurant, instalaţii, căni şi canistre din aluminiu şi utilizarea inhibitorilor de coroziune. [11]

5.2.5. SECTOARE GUVERNAMENTALE

Guvernele Federal, Statal şi Local au avut în 1998 aproximativ 1105 miliarde $ din PIB-ul SUA, din care 360 miliarde $ pentru guvernul federal şi 745 miliarde $ pentru guvernele statale şi locale. [11]

Departamentul apărăriiCoroziunea echipamentelor şi instalaţiilor militare constituie o problemă

semnificativă. Datele provenite de la serviciile militare (armata, forţele aeriene, flotă militară şi corpul marin) relevă că procesul de coroziune contribuie esenţial la

44

costurile ciclului de viaţă.Costurile totale directe ale coroziunii pentru sisteme şi infrastructură sunt de

aproximativ 20 miliarde $/an.

Depozitarea deşeurilor nucleareDeşeurile nucleare provin de la combustibilul epuizat, distrugerea armelor

nucleare şi produse cum sunt cele farmaceutice radioactive, în 1998 analiza costului ciclului de viaţă efectuată de US Departement of Energy pentru înlăturarea permanentă a deşeurilor nucleare în muntele Yucca, Nevada, estimează costul total de depozitare în faza de construcţie (2002) la 4,9 miliarde $ cu un cost mediu anual (de la 1999 la 2116) de 205 milioane $. Din acest cost, cele privind coroziunea se cifrează la 42,2 milioane $.

La aceste costuri se adaugă costurile pentru construcţii noi, costuri de întreţinere a echipamentelor supuse la coroziune, costuri de inspecţie şi evaluare a integrităţii structurilor instalaţiilor, costuri datorită deteriorării prin coroziune şi sănătăţii oamenilor, costuri pentru a reduce impactul cu mediul înconjurător, evitând poluarea aerului, solului şi apei.

Costurile totale datorită coroziunii pentru sectoarele analizate a fost de 137,9 miliarde/an (tabelul 5.7).

Tabelul 5.7 - Costurile directe totale estimate pentru unele sectoareindustriale.

Categoria Sector industrial Costul direct estimat al coroziunii pe sector

« Miliarde $ %Infrastructura Poduri pe drumuri principale 8.3 6,0

Conducte de transport gaze şi lichide 7.0 5,1Canale navigabile şi porturi 0.3 0,2

Rezervoare depozitare materiale periculoase

7.0 5,1

Aeroporturi * *Căi ferate * *

Subtotal $22,6 16,4Utilităţi Distribuţie gaze 5.0 3,6

Sisteme de apă de băut şi canale colectoare

36.0 26,1

Utilităţi electrice 6.9 5,0Telecomunicaţii * *

Subtotal $47,9 34,7

Mijloace de transport

Vehicule cu motor 23.4 16,9

Vapoare 2.7 2,0Avioane 2.2 1,6

Vagoane de cale ferată 0.5 0,4Transportul materialelor periculoase 0.9 0,6

Subtotal $29,7 21,5

Producţie Şi fabricaţie

Extracţia şi producţia ţiţeiului şi gazelor 1.4 1,0

45

Minerit 0.1 0,1Prelucrarea ţiţeiului 3.7 2,7

Industria chimică, petrochimică şi farmaceutică

1.7 1,2

Celuloză şi hârtie 6.0 4,4Agricultură 1.1 0,8

Procesare alimentară 2.1 1,5Electronice * *

Instalaţii casnice 1.5 1,1Subtotal $17,6 12,8

Sectoare guvernamentale Apărare 20.0 14,5

Depozitare deşeuri nucleare 0.1 0,1Subtotal $20,1 14,6

TOTAL $137,9 100

* costuri de coroziune nedeterminate

46

Restaurarea statuii David de Michelangelo - cca 500.000 $

Prin extrapolarea costurilor din sectoarele analizate la întreaga economie a SUA s-a estimat un cost total al coroziunii de 276 miliarde $. Rezultă că impactul coroziunii este aproximativ 3,1 % din PIB.

Costurile indirecte sunt estimate a fi egale cu costurile directe. Astfel, costurile totale ale coroziunii (directe + indirecte) se ridică la 552 miliarde $/an adică 6% din PIB-ul SUA. însă, costurile anuale ale coroziunii, evaluate în anul 1976 şi reactualizate în 1995, pe baza unor tehnologii şi servicii fundamentale, au fost de 337,4 miliarde.

Dovada pentru costurile indirecte mari ale coroziunii sunt:a) Scăderea productivităţii datorită întreruperii funcţionării, întârzierilor,

defecţiunilor (ruperilor) şi litigiilor.b) Taxe şi impozite pe costul coroziunii unor mărfuri şi servicii.c) Costuri indirecte ale activităţilor celor care nu sunt proprietari sau

administratori.De remarcat cheltuielile mari datorită coroziunii şi în alte ţări cu o economie

dezvoltată.Industria de aviaţie din America de Nord -13 miliarde $/an, iar aviaţia

militară a SUA 3 miliarde $/an. [13]Australia - cca 2 % din PIB. [13]Automobile în Finlanda - cca 160 $/automobil, om, corespunzător la cca

300 milioane $/an. [13]

47

Turnul Eiffel din Paris - In anul 1989 costurile de remediere a efectelor coroziunii au fost de 200 milioane franci francezi. Circa 50 - 60 t de vopsea se aplică la fiecare 7 ani de către 25 de lucrători vopsitori pentru protecţia împotriva coroziunii a mai mult de 7000 t de oţel pentru structura turnului.

Statuia “Golden Boy" din Winnipeg Canada. Costurile pentru reparaţiile datorită efectelor coroziunii (restaurarea) se estimează la 6 milioane $.

48

Statuia Libertăţii din SUA - în 1986 proiectul de restaurare a costat mai mult de 200 milioane $ datorită coroziunii, în special formei interne galvanice.

în Elveţia, în 1999 costurile coroziunii au fost estimate la 3 - 5 % din PNB/an sau 1 0 - 1 5 miliarde franci elveţieni.

Conducte de apă proaspătă şi reziduală în Australia - Costurile de coroziune calculate în 2001 sunt de 250 milioane $.

în Japonia costurile estimate prin metodele Uhling şi Hoar, în 1997, au fost de 3.938 miliarde yeni şi 5.258 miliarde yeni, respectiv 0,77 % şi 1,02 % din PNB (Produsul Naţional Brut). Costurile totale includ costurile directe şi indirecte (tabelul 5.8) [14].

Coroziunea costă economia poloneză 6 -10 % din Produsul Intern Brut în fiecare an, în concordanţă cu un studiu al Institutului pentru Mecanică de precizie (IMP) de la Ministerul Industriei şi Comisia de muncă [15]. Acest studiu indică că pierderile datorate coroziunii ar putea fi reduse la jumătate prin legi de schimbarea şi creşterea conştientizării publice asupra pericolului cauzat de coroziune.

Costul coroziunii include nu numai valoarea care este distrusă, ci de asemenea banii cheltuiţi pentru combaterea coroziunii.Tabelul 5.8 - Costurile de coroziune în Japonia estimate prin metoda

Uhling.

Metoda de prevenire a coroziunii

1997 1975

Costuri Coroziune Miliarde yeni

Proporţia % Costuri Coroziune Miliarde yeni

Proporţia %

Acoperiri organice 2.299,46 58,4 1.595,48 62,5

Tratareasuprafeţelor

Metalice

1.013,52 25,7 647,62 25,4

49

Materiale rezistente la coroziune

443,24 11,3 238,82 9,4

Prevenirea coroziunii în industria de prelucrare Ţiţei

63,68 1,6 15,65 0,6

Inhibitori de coroziune

44,90 1,1 16,10 0,6

Protecţia catodică 21,68 0,6 15,75 0,6

Cercetare & dezvoltare în Coroziune

41,65 1,1 21,51 0,9

Investigareacoroziunii

9,56 0,2 - -

TOTAL 3.937,69 100,0 2.550,93 100,0

Costurile de investiţii în sectorul energetic cresc cu mai mult de 10 % datorită deteriorărilor prin coroziune, iar în industria materialelor de construcţie cca. jumătate din producţie este utilizată pentru menţinerea structurilor existente afectate de coroziune. O problemă serioasă este degradarea armăturilor de oţel din beton .

Coroziunea este responsabilă pentru 80 % din toate podurile care se repară în Polonia, dar în 1994 au fost efectuate numai 6 % din reparaţiile de drumuri şi poduri, datorită lipsei de fonduri. în acelaşi timp, coroziunea conduce la degradarea ulterioară a mediului.

Coroziunea este rezultatul erorilor de concepţie, degradării tehnologice, utilizării de materiale nepotrivite şi neglijării supervizării corespunzătoare. în sectorul energetic, cel puţin 40 % din pierderile datorate coroziunii ar putea fi prevenite prin aplicarea tehnologiilor anticorozive. în industriile chimică şi farmaceutică, coroziunea este omniprezentă. în opinia lui Milewski, adevărul de bază pentru pierderile mari datorate coroziunii în Polonia este lipsă de informaţie asupra formelor şi mecanismelor de coroziune, posibil să atace o structură dată şi lipsa de cunoaştere a formării crustelor pe echipamentele metalice. Drept rezultat, se fac greşeli la fiecare etapă, începând cu etapa de concepţie.

Deşi procesul de reglementare corespunzătoare pentru protecţia anticorozivă a construcţiilor a început, totuşi ritmul său este încetinit ca urmare a resurselor financiare necorespunzătoare ale Comitetului de Standardizare polonez.

Costurile anuale estimate pentru pierderile prin coroziune în economia Marii

50

Britanii sunt estimate la 3,5 %, din Produsul Naţional Brut. Dar, prin măsuri de control al coroziunii, aceste costuri se pot reduce cu 20 %, rezultând economii de peste 5 miliarde lire.

în industrie, costurile totale ale coroziunii sunt de 40 miliarde $ din care 2,8 miliarde $ în industria de extracţie ţiţei şi gaze; 7,4 miliarde $ în industria de prelucrare ţiţei; 12 miliarde $ în industria de celuloză şi hârtie; 3,4 miliarde $ în industria chimică şi 14 miliarde $ în utilităţi.

Implementarea unui management performant poate micşora cu 25 - 30 % costurile din industria SUA.

5.3. COSTURI DATORITĂ DEPUNERILOR

O problemă majoră în instalaţiile de prelucrare ţiţei o constituie acumulările

de materiale (depuneri) pe suprafeţele echipamentelor industriale de transfer

termic şi care le afectează în două direcţii. într-o primă direcţie, datorită

conductibilităţii termice reduse stratul de depunere creează o rezistenţă termică

suplimentară în calea transferului de energie termică. O a doua direcţie, constă în

reducerea secţiunii de curgere care conduce la creşterea pierderilor de presiune

datorită creşterii vitezei şi frecării la vehicularea fluidelor. Din această cauză,

echipamentele de transfer termic sunt în general proiectate cu un exces de

suprafaţă care să acopere serviciul solicitat în condiţii de depunere, ceea ce

"presupune costuri mai ridicate.

în timp, grosimea depunerilor creşte, respectiv rezistenţa termică a acestora, iar căldura transferată, respectiv coeficientul global de transfer termic scade. în acest caz, randamentul instalaţiei scade, fiind necesare cheltuieli suplimentare pentru readucerea la parametrii iniţiali.

în detrimentul costurilor mari asociate depunerilor, foarte puţine lucrări de cercetare tratează acest subiect. Cunoaşterea aprofundată a fenomenului economic datorat depunerilor este importantă pentru evaluarea costurilor diferitelor strategii de prevenire şi de îndepărtare a acestora.

Costurile pot fi împărţite în patru domenii principale:1. Costuri de supradimensionare - includ excesul de suprafaţă, în medie

de cca. 35 %.2. Costuri necesare unor fundaţii mai solide.3. Costuri necesare unui spaţiu suplimentar destinat utilajului.4. Cheltuieli suplimentare cu transportul şi instalarea utilajului.Mai pot apare costuri suplimentare legate de necesitatea unei

instalaţii de curăţare în flux sau a unor echipamente suplimentare necesare curăţirii sau/şi datorită consumului suplimentar de combustibil în cuptoare pentru compensarea efectului depunerilor şi depozitării substanţelor chimice utilizate în combaterea depunerilor.

Calcule estimative arată că cca 15 % din costul de exploatare al unei

51

instalaţii se datorează schimbătoarelor de căldură şi cazanelor, iar jumătate din această sumă se datorează depunerilor. în rafinăriile din SUA, pierderile datorate depunerilor se ridică la 5 miliarde $/an, iar costurile pentru curăţarea unui schimbător de căldură sunt de cca 40.000 $.

Se estimează că pentru ţările industrializate, cum sunt Statele Unite ale Americii şi Marea Britanie, costurile datorate depunerilor reprezintă0, 25 % din Produsul Intern Brut. Astfel, costurile anuale datorate depunerilor în principalele ţări industrializate, pe baza cursului monetar din anul 1992, se prezintă în tabelul 5.9.

Tabelul 5.9 - Costuri anuale datorate depunerilor în unele ţăriindustrializate.

Nr.Cr

Costuri depuneri, milioane $

PIB, Miliarde $

Costuri PIB, %

1. Marea Britanie 2500 1000 0,252. Statele Unite ale Americii 14175 5670 0,253. Noua Zeelandă 64,5 43 0,154. Australia 463 309 0,155. Germania 4875 1950 0,256. Japonia 10000 4000 0,257. Total ţări industrializate 45020 22510 0,20

Procesul de formare a depunerilor depinde de multe variabile. De exemplu, pentru un schimbător de căldură prin care circulă ţiţei, depunerile depind de compoziţia acestuia, de cantitatea de contaminanţi

anorganici, de condiţiile de proces (temperatură, presiune, debit, viteza fluid), de configuraţia schimbătorului de căldură şi temperatura suprafeţei de schimb. De aceea, pentru reducerea la minim a efectului depunerilor, respectiv a costurilor de producţie este necesară adoptarea unor condiţii tehnologice adecvate.

De regulă, strategiile de diminuare a influenţei depunerilor cuprind următoarele:

- prevenirea contaminării fluidelor tehnologice cu substanţe ce pot conduce la formarea depunerilor;

- prevenirea depunerilor produselor contaminate pe suprafaţa de transfer;- îndepărtarea depozitelor de pe suprafaţa schimbătoarelor de

căldură.Aceste strategii se realizează prin reducerea concentraţiei

depunerilor,folosirea aditivilor, metode chimice sau mecanice de curăţare a echipamentelor, acoperiri protectoare, tratamente radioactive, cu ultraviolete, magnetice şi ultrasunete.

Cheltuielile efectuate se amortizează prin economiile care se fac datorită măririi timpului de funcţionare a instalaţiilor în deplină siguranţă şi menţinerii coeficientului global de transfer termic la valori apropiate de acelea din proiect

52

[16].Procesele de depunere se reduc prin micşorarea concentraţiei

substanţelor contaminante în fluidul tehnologic.Materiile solide pot fi îndepărtate prin filtrare, floculare, sedimentare, cu

ajutorul răşinilor schimbătoare de ioni sau prin utilizarea substanţelor dispersante. De exemplu, pentru schimbătoarele de căldură prin care circulă ţiţei, depunerile sunt îndepărtate prin procesul de desaliñare electrică, care elimină majoritatea sărurilor şi solidelor.

Substanţele antidepunere utilizate previn formarea depunerilor (antioxidanţi, bioacizi şi inhibitori de coroziune) şi împiedică depunerea acestora (detergenţi şi dispersanţi) pe suprafeţele de transfer termic .

Dintre metodele mecanice de curăţare în flux utilizate la schimbătoarele de căldură prin care circulă apă sau ţiţei, menţionăm sistemul cu bile mici spongioase sau perii de nylon/oţel inoxidabil împinse prin ţevi şi sistemul de rotaţie sau vibraţie a unor spirale, reducând depozitele de pe suprafaţa de transfer termic.

O metodă eficientă de îndepărtare a depunerilor constă în recircularea unei soluţii de acid clorhidric 5 -10 % sau acid sulfuric 5 - 1 0 %, în prezenţa unui inhibitor de coroziune, prin întreg sistemul tehnologic. Depunerile de carbonaţi şi oxizi metalici se dizolvă, suprafaţa metalului rămânând curată şi fără forme de coroziune. în cazul depunerilor organice din ţiţei, se adaugă la soluţia acidă, agenţi de dispersie şi antifouling.

Prin introducerea generatorilor de turbulenţă în ţevile schimbătoarelor de căldură se creează o curgere turbulentă care conduce la creşterea coeficientului parţial de transfer de căldură convectiv [16]. Dintre turbionatoarele folosite, menţionăm inele şi discuri, dispuse perpendicular pe direcţia de curgere a fluidului, elicii de diferite forme. De ex., elice cu şase palete răsucite la 45° faţă de direcţia de curgere.

în literatura de specialitate sunt menţionate dispozitive şi metode bazate pe influenţa câmpului magnetic pentru prevenirea formării depunerilor pe suprafeţele de transfer termic, precum şi reducerea şi îndepărtarea acestora în cazul în care s-au format. Utilizarea câmpului magnetic modifică caracteristicile fizice şi structurale ale cristalelor de săruri trecându-le în stare amorfă, uşor de îndepărtat cu fluxul de fluid Introducerea suplimentară a unui câmp acustic puternic în fluidul tehnologic are drept rezultat generarea de microbule de cavitaţie cu presiuni şi temperaturi foarte mari (p > 1000 bar şi t > 5000 K). Acestea pătrund printre crăpăturile existente în stratul de crustă, micşorează aderenţa acestuia la suprafaţa metalului, producând exfolierea lui .Când stratul de crustă este compact, lipsit de crăpături şi aderent la suprafaţa metalică, bulele de cavitaţie explodează în apropierea suprafeţei, producând presiuni locale foarte mari, care duc la fisurarea crustei

în instalaţiile din rafinărie şi petrochimie, datorită naturii diversificate a mediilor de lucru, varietăţii de materiale utilizate şi condiţiilor tehnologice severe, fenomenele de coroziune se manifestă sub formă continuă (generalizată), localizată, selectivă, galvanică, sub tensiune, microbiologică, sub acţiunea

53

hidrogenului etc. cu efecte economice foarte mari asupra echipamentelor metalice.Prin prelucrarea ţiţeiurilor în instalaţiile din rafinărie, pierderile datorită

coroziunii devin foarte mari din care cauză se fac eforturi susţinute pentru reducerea lor, prin perfecţionarea activităţii de prelucrare, începând din faza de proiectare a instalaţiilor, alegerea materialelor de construcţie, optimizarea tratamentelor anticorozive şi a fluxurilor tehnologice precum şi monitorizarea datelor cu privire la reparaţiile necesare deteriorărilor prin coroziune.

Utilizarea oţelului inoxidabil austeniticîn locul oţelului carbon, drept material de construcţie, constituie o posibilitate de reducere a consumului de materiale metalice datorită proceselor de coroziune. Prin folosirea oţelului inoxidabil pentru construcţia echipamentelor metalice se realizează economii la cheltuielile pentru reinvestiţie. Echipamentele din oţel carbon devin tot mai scumpe cu trecerea timpului de funcţionare, astfel că oţelul inoxidabil, după o anumită perioadă de timp, prezintă avantaje economice importante, beneficiile de cost devenind mai evidente.

Ţevile sunt corodate la exterior datorită mediului de hidrocarburi impurificat cu substanţe corozive şi la interior de apă de răcire recirculată.

Suprafeţele metalice ale rezervoarelor de depozitare ţiţei, fiind supuse la fenomene de coroziune, apare necesitatea protecţiei acestora cu grunduri şi vopsele anticorozive.

Metode de prevenire sau de limitare a efectelor coroziunii [8].între aceste metode se menţionează:

A. Alegerea adecvata a materialului din care se construiesc utilajele. Din punctul de vedere al combaterii coroziunii ar fi ideal sa se utilizeze pe scara larga metalele nobile. Excepţionale proprietăţi anticorozive ale platinei au permis utilizarea ei la construcţia anumitor vase de laborator. Cercetătorii recurg uneori la utilizarea metalelor nobile sau semimobile chiar la construirea unor piese din instalaţiile pilot. S-au construit de exemplu autoclave de înaltă presiune din oţel Placat cu argint.

Otelul carbon este ieftin, se procura uşor, are o tehnologie de prelucrare bine pusa la punct şi cunoscuta pretutindeni, rezista bine la şocul termic si mecanic, motiv pentru care proiectanţii îl aleg ca material de construcţie de câte ori este posibil.

Este adevărat ca utilajele construite din oţel sunt relativ uşor corodabile însă se iau masuri — in limita posibilităţilor — pentru eliminarea acestei deficienţe, prin tratamente termice, tratamente mecanice, aliere etc.

B. Izolarea utilajelor de mediul agresiv prin aplicarea unor straturi de protecţie. în acest caz, solicitările mecanice sunt preluate din oţelul din care este construit utilajul, iar solicitările chimice de stratul protector. De exemplu, căptuşirea reactoarelor de otel cu plumb, cupru, aluminiu, placi de policlorura de vinii dura, cauciuc, cărămizL_Unii autori recomanda ca in spaţiul dintre otel şi căptuşeala sa se introducă un inhibitor adecvat de coroziune, care sa protejeze otelul de lichidul agresiv strecurat prin eventualele fisuri.

Anumite sectoare care nu sunt supuse la şocuri termice sau mecanice

54

se protejează in mod eficient prin intermediul unor pelicule de smalţ antiacid.Cea mai răspândită metoda de protecţie anticoroziva consta in utilizarea

peliculelor de lacuri şi vopsele. Adăugarea de inhibitori de coroziune in masa peliculogena ridica uneori in mod substanţial eficienţa acestora.

C. Micşorarea sau eliminarea agresivităţii mediului prin eliminarea agentului coroziv. Eliminarea agentului coroziv se poate face prin mijloace fizice, prin mijloace chimice sau prin masuri tehnico - administrative. De exemplu, este cunoscut faptul ca apa şi mai ales apa sărată conţinând oxigen dizolvat atacă mult mai puternic otelul decât apa lipsita de oxigen. Prin urmare, eliminând oxigenul din apa prin mijloace fizice sau prin mijloace chimice aceasta va deveni mai puţin coroziva.

Apele reziduale acide trebuie neutralizate înainte de trecerea lor prin conducte de otel.

în unele întreprinderi defectuos proiectate sau exploatate se răspândesc in atmosfera agenţi corozivi (acid acetic, acid clorhidric, clor etc.). Aceşti agenţi ataca exteriorul utilajelor. Se impune luarea de masuri tehnico-administrative in vederea înlăturării acestei situaţii.

D. Exploatarea corecta a instalaţiilor. De multe ori instalaţiile proiectate si construite in mod corect sunt degradate de coroziune in urma neglijentelor din exploatare. Trebuie sa se acorde o atenţie deosebita disciplinei tehnologice in vederea eliminării cazurilor de coroziune accidentale.

Proiectarea instalaţilor industriale — mai ales in cazul tehnologiilor noi — se face adesea pe baza unor experimentări de scurta durată. In astfel de cazuri, uneori coroziunea apare după un timp mai lung de la punerea in funcţiune. Inginerul specialist in coroziune, trebuie sa urmărească in timp comportarea instalaţiilor si sa studieze metodele adecvate pentru remedierea deficienţelor.

E. Folosirea inhibitorilor de coroziune. Substanţele adăugate in cantităţi mici mediului agresiv — inhibitorii de coroziune — încetinesc sichiar opresc procesul de coroziune. Ei nu trebuie confundaţi cu agenţi de dezactivare stoechiometrica a agenţilor corozivi (neutralizanţi pentru alcalii, agenţi de fixare a oxigenului etc.).

PREVENIREA COROZIUNII PRIN PROIECTARE

Tipul de construcţie şi modul de exploatare a utilajelor industriale influenţează simţitor viteza şi localizarea coroziunii. Experienţa arăta că, la exploatarea metalelor şi aliajelor în diferite medii agresive, poate avea loc distrugerea prematură a lor în urma unor procese de coroziune datorate unor greşeli care pot proveni din proiectarea necorespunzătoare a utilajelor, din cauza unui control superficial al protecţiei anticorozive aplicate sau din cauza întreţinerii necorespunzătoare a acestora. De aceea, modul în care se execută o construcţie metalică şi condiţiile de exploatare trebuie să fie luate în considerate atât la proiectare, cât şi la exploatare.

55

După modul în care este realizată proiectarea depinde comportarea pieselor componente, respectiv instalaţia. în principiu, proiectarea trebuie să ţină seama de toate condiţiile impuse de procesul tehnologic, de proprietăţile fizice şi mecanice ale materialelor, de acoperirile de protecţie corespunzătoare. De exemplu, în proiectarea construcţiilor trebuie să se evite pe cât posibil cavitaţiile orizontale, fisurile şi zonele în care umiditatea poate fi reţinută. Accelerarea coroziunii în rosturi şi fisuri se explică prin aerarea neuniformă a interiorului lor. Efectul de localizare a coroziunii sub acţiunea zonelor de stagnare a electrolitului se observă frecvent chiar şi în condiţiile cele mai simple de coroziune, cum este contactul metalelor cu lichidele liniştite şi se explică de asemenea prin aerarea neuniformă a metalului.

Prezintă stabilitate mai mare la coroziune suprafeţele fin prelucrat, lustruite. De asemenea, în etapa de proiectare a unei instalaţii în care două metale diferite vin în contact şi deci poate apărea pericolul unei coroziuni galvanice, trebuie să se ţină seama că seria potenţialelor standard nu dă indicaţii suficiente asupra comportării practice a unor cupluri metalice, fiind necesară luarea în considerare a seriei galvanice.

Metalele şi aliajele - cum sunt: oţelurile inoxidabile, cromul, titanul rezistenţe la coroziune datorită tendinţei lor pronunţate de pasivare, nu-şi schimbă comportarea în contact cu metalele mai negative. Viteza de coroziune a oţelului cu conţinut de numai 13% Cr poate creşte în contact cu multe metale şi aliaje mai electropozitive. Stabilitatea plumbului, a staniului şi a aliajelor de lipit se înrăutăţeşte simţitor în contact cu metalele cu potenţial standard mai pozitiv decât plumbul şi în contact cu oţelul inoxidabil. Coroziunea cadmiului şi a zincului se accelerează puternic în contact cu majoritatea metalelor şi a aliajelor tehnice, cu excepţia magneziului şi aliajelor lui. Din această cauză, ,în special zincul este utilizatca electrod sau strat protector pentru multe alte metale în medii neutre.

Magneziul şi aliajele de magneziu nu trebuie folosite în stare neprotejată decât în atmosferă foarte uscată. Contactul cu toate celelalte metale, inclusiv aluminiul, intensifică coroziunea lor. Cunoaşterea comportării aluminiului în contact cu alte metale este foarte importantă în practică datorită utilizării lui din ce în ce mai mult. Astfel, în contact cu oţelul, fonta, staniul, cuprul, alama, bronzul sau aliajele nichelului, aluminiul este atacat foarte puternic şi deci contactul direct cu aceste materiale trebuie evitat. O importanţă la fel de mare o prezintă coroziunea galvanică a oţelului în contact cu alama şi cuprul.

O influenţă hotărâtoare asupra vitezei şi formei de propagare a coroziunii galvanice o au şi alţi factori, cum sunt: natura soluţiei, durata coroziunii, raportul suprafeţelor de contact a celor două metale, rezistenţa electrică a mediului coroziv. Combaterea coroziunii galvanice se poate realiza fie cu ajutorul straturilor protectoare, fie prin izolarea metalelor ce vin în contact.

Alegerea justă a metodelor de protecţie, cât ,şi a celor de construcţie poate contribui la prelungirea duratei de funcţionare a utilajelor respective. Nu trebuie însă neglijate condiţiile tehnologice de exploatare şi întreţinere ale instalaţiilor,

56

recomandându-se condiţii cât mai uniforme de lucru (mediu, temperatura, solicitări) şi întreţinerea periodică a acestora.1. Denny A. J., Principles and prevention of Corrosion, 2nd Ed., Prentice Hali,

Upper Saddle River, NJ, USA, 1996

2. Pavel A., Siguranţa în funcţionare a utilajelor petrochimice, voi. 3, Editura

Tehnică, Bucureşti, 1988

3. Raşeev S., Conversia hidrocarburilor, voi. 2, Editura Yecasin,

Bucureşti, 1996

4. Chesa I., Lascu - Simion N., Nedelcu C.,Rizescu C., Teodorescu M.,

Alegerea şi utilizarea oţelurilor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1984

5. Truşculescu M., Ieremia A., Oţeluri inoxidabile şi refractate, Editura Facla,

Timişoara, 1983

6. Hagymaş Gh., Firoiu C., Radovici O., Coroziunea şi protecţia

metalelor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1963

7. Zamfir S., Vidu R., Brînzoi V., Coroziunea metalelor metalice, Editura

Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1994

8. Drimuş I., Adamache şi Eugenia Ludoşan I., Inhibatori de coroziune, Editura

Tehnică, Bucureşti, 1968

9. Oniciu I., Ivăşcan Şt., Apostolescu Maria, Schmidt Eugenia,

Coroziunea metalelor.Aspecte fundamentale şi de protecţie

anticorozivă, editura Ştiinţifică şi Enciclopedică Bucureşti, 1986

10.Economic Effects of Metallic Corrosion in the United States, Batelle Memorial

Institute for the National of Standards ( NBS ) - The National Institute of

Science and Technology, 1995

11.Corrosion Cost and Preventive Strategies in the United States,

http://www.corrosioncost.com/home.html

12.http://corrosion-doctors.org/index.htm

13.Mihalcu, M., Coroziunea, Editura Ştiinţifică Bucureşti, 1966

14.http://www.nims.qo.ip/corrosion/corrosion cost.pdf

15.Radoi I. - Introducere in coroziunea si protecţia metalelor si aliajelor, Editura

Facla, Timişoara, 1982

16.Pavel A. - Surse si riscuri de avarie in Petrol - Petrochimice - Chimie,

Universitatea de Petrol si Gaze din Ploieşti, 1993