NEUTRALIZATION OF STATIC ELECTRICITY IN OIL STORAGE SYSTEMS THROUGH APPLICATION OF NANOCOMPOSITES WITH CARBON FIBER INCLUSIONS
DOI:
https://doi.org/10.32782/KNTU2618-0340/2021.4.2.2.16Keywords:
emergency, environmental safety, technogenic object, reservoirs, oil storage, nanocomposite, carbon fiber inclusionsAbstract
The crusial issue today is to ensure the reliability of operation and trouble-free operation of oil storage systems. One of the main causes of explosions and fires in oil storage tanks (reservoirs) is the static electricity generated in the pipeline during the oil transportation. As a result, electrostatic charges introduced into the tank together with the oil, creating еру electric field and, respectively, the conditions for the spark breakdown of the gas space above the oil surface. Static electricity discharges in flammable environments could cause explosions and fires. It is important to create the new hybrid nanocomposite that effectively shields from electromagnetic fields, has high electrical conductivity and is mechanically strong. The paper treats the properties of composites and nanocomposites with disordered and ordered systems of carbon fiber inclusions, which could be used to neutralize static electric charges that occur in oil storage and could lead to emergencies. The series of nanocomposite materials based on epoxy matrix with carbon fillers of different placement methods has been studied. The dependence of the strength characteristics of the nanocomposite material on the method of placing carbon nanofillers, as well as the level of filling the matrix with inclusions has been found and investigated with the help of the software package. It has been established that the filler use in the form of carbon fibers demonstrates the growth of material strength characteristics in the direction of the fibers. Complete structured ordering of nanofibers further increases the strength properties in the main direction of the fibers location, but does not significantly reduce the strength characteristics in the other two directions. The results of research prove that the use of carbon nanofibers to create the high-quality nanocomposite is appropriate and could be used to neutralize static electric charges that occur in oil storage and could lead to emergencies.
References
Сєрікова О. М., Стрельнікова О. О. Вплив резервуарів для збереження отруйних та легкозаймистих рідин на навколишнє середовище. Сучасні технології у промисловому виробництві: матеріали та програма VІI Всеукраїнської науково-технічної конференції (м. Суми, 21-24 квіт. 2020 р.). Суми, 2020. С. 238–239.
Сєрікова О. М., Стрельнікова О. О., Пісня Л. А., Крютченко Д. В. Дослідження впливу пікових амплітуд сейсмічного прискорення при землетрусі на техногенні об’єкти. Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення: зб. наук. статей XVІ Міжнародної науково-практичної конференції УКРНДІЕП (м. Харків, 14-18 вер. 2020 р.). Харків, 2020. С. 221–223.
Сєрікова О. М., Стрельнікова О. О., Пісня Л. А., Крютченко Д. В. Вплив сейсмічних навантажень на резервуари для збереження отруйних та легкозаймистих рідин. Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення: зб. наук. статей XVІ Міжнародної науково-практичної конференції УКРНДІЕП (м. Харків, 14-18 вер. 2020 р.). Харків, 2020. С. 217–220.
Бобровский С. Л., Яковлев Е. И. Защита от статического электричества в нефтяной промышленности. М. : Недра, 1983. 160 с.
Баскаков И. Э., Салтымаков М. С. Исследование пожаровзрывобезопасности при хранении нефтепродуктов. Проблемы геологии и освоения недр : труды XX
Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию со дня основания Томского политехнического университета. Т. 2 (Томск, 4-8 апр. 2016 г.). Томск, 2016. С. 887–889.
Сухно И. В., Бузько В. Ю. Углеродные нанотрубки. Часть 1. Высокотехнологичные приложения. Краснодар : КубГУ, 2008. 55 с.
Альтман Ю. Военные нанотехнологии. Возможности применения и превентивного контроля вооружений. Техносфера /под ред. Андриевского Р. А. Москва, 2008. 2-е изд. 424с.
Yadav R., Tirumali M., Wang X., Naebe M, Kandasubramanian B. Polymer composite for antistatic application in aerospace. Defence Technology. 2020. Vol.16., Issue 1. P. 107–118. DOI: 10.1016/j.dt.2019.04.008
Pramanik S., Hazarika J., Kumar A., Karak N. Castor oil based hyperbranched poly (ester amide) polyaniline nanofiber nanocomposites as antistatic materials. Ind Eng Chem Res. 2013. 52 (16). P. 5700–5707.
Baur J., Silverman E. Challenges and Opportunities in multifunctional nanocomposite structures for aerospace applications. MRS Bull. 2007. 32. P. 28–34.
Huang J. C. Carbon black filled conducting polymers and polymer blends. Adv Polym Technol: J Polym Proc Inst. 2002. 21. P. 299–313.
Ravati S., Favis B. D. Low percolation threshold conductive device derived from a fivecomponent polymer blend. Polymer. 2010. V. 51. P. 3669–3684.
Гібридний електропровідний плівковий нанокомпозит для електромагнітного та електростатичного захисту: пат. 99185 Україна: H05K 9/00, МПК (2015.01). № u 2014 12311, заяв. 17.11.2014; опубл. 25.05.2015, Бюл. № 10. 5 с.
Дегтярьов К. Г. , Гнітько В. І., Стрельнікова О. О., Тонконоженко А. М. Розрахункові моделі для аналізу механічних властивостей тривимірних нанокомпозитів на основі методів скінчених та граничних елементів. Прикладні питання математичного моделювання. 2018. № 2. С. 43-54.
Karaiev A., Strelnikova E., Axisymmetric polyharmonic spline approximation in the dual reciprocity method. Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 101, p. e201800339. 2021. DOI: 10.1002/zamm.201800339.
Gnitko V., Degtyariov K., Karaiev A., Strelnikova E. Multi-domain boundary element method for axisymmetric problems in potential theory and linear isotropic elasticity. WIT Transactions in Engineering Sciences. WIT Press: Southampton and Boston. 2019. vol. 122. P. 13–25. DOI: 10.2495/BE410021.
Sierikova O., Koloskov V., Degtyarev K., Strelnikova O. The Deformable and Strength Characteristics of Nanocomposites Improving. Materials Science Forum. Trans Tech Publications Ltd, Switzerland. 2021. Vol. 1038. P. 144-153.
