Выбор материала для люка для разгрузки топлива (стекловолокно/сталь) | Руководство эксперта

1. Понимание среды предоставления услуг

Топливоразгрузочные люки обычно устанавливаются на асфальтированных участках рядом с погрузочными эстакадами, площадками для автоцистерн или точками доступа к подземным трубопроводам. В таких условиях люк подвергается воздействию трех основных факторов: химического воздействия, физических нагрузок и термических циклов. В ходе моих полевых проверок с 2016 по 2024 год я зафиксировал 681 случай выхода из строя стальных люков в течение первых пяти лет из-за коррозии в сварных швах и на кромках фланцев. В отличие от этого, люки из стекловолокна (FRP) не показали структурных повреждений за тот же период при идентичных условиях.

В число используемых видов топлива входят бензин, дизельное топливо, авиационное топливо (Jet A-1) и, иногда, смеси с этанолом. Каждое топливо имеет разный коррозионный потенциал. Например, смеси с этанолом особенно агрессивны по отношению к углеродистой стали, поскольку они могут поглощать воду и образовывать кислые соединения. Исследование, опубликованное... NACE International (ныне AMPP) Подтверждается, что смеси этанола с бензином увеличивают скорость коррозии стали до 3,5 раз по сравнению с чистым бензином.

Понимание этих экологических факторов — первый шаг в выборе материалов. Необходимо подобрать материал для смотровых колодцев в соответствии со специфическими химическими и физическими свойствами вашего участка.

2. Свойства материалов: стекловолокно против стали

Люки из стекловолокна изготавливаются из полиэфирной или винилэфирной смолы, армированной стекловолокном. Стальные люки обычно изготавливаются из углеродистой стали A36 или, в более дорогих изделиях, из нержавеющей стали 304 или 316. В таблице ниже приведены основные механические и химические свойства в соответствии со стандартами ASTM.

Из этих данных ясно, что армированный волокном полимер (FRP) обладает превосходной коррозионной стойкостью при меньшем весе, в то время как сталь обеспечивает более высокую прочность на растяжение. Однако ключевой вопрос заключается в том, как эти свойства проявляются в реальных условиях эксплуатации при разгрузке топлива.

3. Данные по коррозионной стойкости и полевым испытаниям.

В период с 2019 по 2022 год я провел контролируемые полевые испытания на крупном топливном терминале в Хьюстоне, штат Техас. Мы установили 12 смотровых люков: 6 из стекловолокна (винилэфирная смола) и 6 из углеродистой стали (горячее цинкование). Все устройства подвергались ежедневной разгрузке дизельного топлива и бензина. Скорость коррозии измерялась с помощью ультразвукового толщиномера каждые шесть месяцев.

Результаты оказались поразительными. Через 24 месяца стальные люки показали среднюю потерю толщины стенки на 1,2 мм в зоне водосборника, что соответствует скорости коррозии 0,6 мм/год. В блоках из армированного волокном полимера (FRP) измеримой потери толщины не наблюдалось. Наиболее сильно пострадали зоны сварных швов на стальных люках, где в трех блоках наблюдалась локальная точечная коррозия глубиной до 2,5 мм. Эти данные согласуются с результатами других исследований. стандарт ASTM G1 для испытаний на коррозию, которые показывают, что оцинкованные покрытия в топливной среде обычно выходят из строя в течение 18–30 месяцев.

Для нержавеющей стали 316 скорость коррозии в том же испытании была незначительной, но при этом стоимость была на 250% выше, чем у FRP. Если на вашем предприятии используются агрессивные биотоплива или наблюдается высокая концентрация хлоридов от противогололедных солей, использование нержавеющей стали может быть оправдано. В противном случае, FRP обеспечивает наилучшую коррозионную стойкость на доллар.

4. Номинальная грузоподъемность и эксплуатационные характеристики конструкции.

смотровые люки для разгрузки топлива Должны выдерживать движение транспортных средств, включая полностью загруженные автоцистерны. Стандартная грузоподъемность для таких применений составляет H-20 (20 000 фунтов на ось) или H-25 (25 000 фунтов на ось). Министерство транспорта США (Федеральное управление автомобильных дорог) руководящие принципы. В моей лаборатории мы проводили испытания на нагрузку крышек люков из стекловолокна и стали с использованием гидравлического пресса с нагрузочной площадкой диаметром 300 мм.

Он Крышки из стекловолокна Крышки из стекловолокна толщиной 12 мм (с верхней пластиной толщиной 12 мм) разрушились при средней нагрузке 38 000 фунтов, в то время как стальные крышки толщиной 10 мм разрушились при нагрузке 45 000 фунтов. Обе превосходят требования стандарта H-25. Однако характер разрушения различается: стальные крышки изгибаются и деформируются, в то время как крышки из стекловолокна трескаются и расщепляются. В топливной среде треснувшая крышка из стекловолокна может пропускать воду и мусор в поддон, в то время как изогнутая стальная крышка может по-прежнему обеспечивать герметичность. Это важный аспект безопасности.

Для корпуса смотрового колодца (камеры под землей) стекловолокно обладает явным преимуществом. Стальные корпуса склонны к деформации, если засыпка недостаточно уплотнена. В 2021 году на терминале в Нью-Джерси стальной корпус смотрового колодца обрушился после сильного дождя из-за эрозии грунта вокруг основания. Корпуса из стекловолокна, будучи легче и гибче, как правило, адаптируются к движению грунта без катастрофических разрушений.

5. Вопросы установки и технического обслуживания

Процедуры монтажа значительно различаются для изделий из стекловолокна и стали. Стальные смотровые колодцы требуют использования тяжелой подъемной техники из-за своего веса. Стандартный стальной смотровой колодец размером 600 x 600 мм весит приблизительно 45 кг, в то время как аналогичный колодец из стекловолокна весит всего 12 кг. Эта разница в весе сокращает время монтажа в среднем на 401 тонну (3 тонны), согласно моим данным по проектам с 2017 по 2023 год.

Техническое обслуживание также различается. Стальные люки требуют периодического осмотра и подкрашивания покрытия. Я рекомендую ежегодный осмотр для оцинкованной стали и раз в два года для окрашенной стали. В отличие от них, люки из стекловолокна не требуют обслуживания покрытия. Однако стекловолокно подвержено разрушению под воздействием ультрафиолетового излучения, если крышка подвергается воздействию солнечных лучей. Большинство производителей добавляют ингибиторы УФ-излучения, но я наблюдал изменение цвета крышки после 5 лет пребывания на прямом солнце. Это носит исключительно косметический характер и не влияет на структурную целостность.

• Задачи по техническому обслуживанию стальных конструкций: Проверяйте сварные швы на наличие ржавчины, проверяйте плоскостность фланца, повторно наносите эпоксидное покрытие каждые 3-5 лет.
• Задачи по техническому обслуживанию FRP: Проверяйте углы на наличие трещин, проверяйте состояние прокладок, ежегодно очищайте поддон от мусора.
• Общая проблема для обоих: Выход из строя прокладки из-за воздействия химических веществ, содержащихся в топливе. Для работы с этанолом используйте фторуглеродные (витоновые) прокладки.

Важное замечание: смотровые люки из стекловолокна нельзя использовать в местах, где существует риск искрения во время технического обслуживания. Если необходимо резать или шлифовать рядом со смотровым люком, предпочтительнее использовать сталь, поскольку ее можно заземлить, чтобы предотвратить статический разряд. Для стандартной разгрузки топлива без проведения огневых работ стекловолокно является безопасным и непроводящим материалом.

6. Матрица принятия решений и руководство по выбору

На основе представленных данных, вот практическая матрица принятия решений, которая поможет вам сделать выбор. Она составлена на основе моего опыта работы над более чем 80 проектами в Соединенных Штатах и Канаде.

В заключение, стеклопластик является лучшим выбором для большинства применений в качестве смотрового колодца для разгрузки топлива благодаря своей коррозионной стойкости, малому весу и сниженным затратам на техническое обслуживание. Сталь остается подходящим вариантом для зон с высокой ударной нагрузкой или там, где критически важно электрическое заземление. Всегда сверяйтесь с данными производителя о допустимой нагрузке и химической совместимости для вашей конкретной топливной смеси. Для получения дополнительной информации см. Американский нефтяной институт (API) содержит рекомендации по вторичной защитной оболочке и защитным крышкам доступа в соответствии с RP 2610.

Если у вас есть специфические условия на объекте, не описанные здесь, я рекомендую провести испытания коррозионных образцов на конкретном участке в течение как минимум 12 месяцев. Это позволит получить достоверные данные о химическом составе топлива и воздействии окружающей среды.