Коррозия на Оренбургском газоперерабатывающем заводе

На работоспособность коммуникаций и оборудования сероводородсодержащих существенно влияет степень наводороживания коррозионного повреждения материала конструкций. В стали водород может находиться в междоузлиях кристаллической решетки в атомарном или ионизированном виде,в микронесплошностях, где он молизуется, и в виде химических соединений с различными компонентами стали.

Существенно снижаю

тся при проникновении водорода (в количестве более 2мл/100 г) пластические свойства стали - относительное удлинение и относительное сужение, причем изменение относительного сужения происходит наиболее интенсивно. Для стали, после выдержки ее в растворе сероводорода 2000 ч при напряжениях, равных пределу текучести, снижение пластичности достигает 50 % и более при отсутствии признаков образования вздутий или трещин, характерных для сульфидного растрескивания.

Значительное снижение пластических свойств стали под действием водорода и напряжений называется водородной хрупкостью. Эффект водородной хрупкости проявляется максимально в интервале температур от - 20 °С до + 30 °С и зависит от скорости деформации. Различают обратимую и необратимую водородную хрупкость. Охрупчивающее влияние водорода при содержаниях его до 8-10 мл/100 г в большинстве случаев - процесс обратимый, т.е. после вылеживания или низкотемпературного отпуска пластичность конструкции не слишком большого сечения восстанавливается вследствие десорбции водорода из металла. Обратимая хрупкость стали обусловливается, в основном, растворенным в кристаллической решетке водородом. Необратимая хрупкость зависит от содержания водорода в стали в молекулярном состоянии, агрегированного в коллекторах, где он находится под высоким давлением, вызывающим большие трехосные напряжения и затрудняющим пластическую деформацию стали. Пластические свойства металла при необратимой хрупкости не восстанавливаются даже после вакуумного отжига, в структуре стали происходят необратимые изменения: образуются трещины по границам зерен, где наблюдается преимущественное скопление водорода и обезуглероживание стали.

На стойкость сталей в сероводородсодержащей среде существенно влияет ее твердость, уровень действующих в металле напряжений и концентрация сероводорода. Воздействие сероводородсодержащей среды на мягкие нелегированные стали при небольших напряжениях вызывает образование трещин и расслоений, ориентированных вдоль проката параллельно действующим напряжениям. В случае сталей повышенной прочности (твердости) или мягкой стали, но при высоких концентрациях напряжений, возникают трещины, перпендикулярные чествующим напряжениям.

Наводороживание стенок аппаратов с образованием расслоений размером до нескольких сот квадратных сантиметров происходит за период от нескольких недель до 6 лет, причем процесс наводороживания интенсифицируется в периоды, когда климатические условия способствуют увеличению конденсации влаги. При одинаковом химическом составе, структуре и механических свойствах металла водородное расслоение аппаратуры локализуется в местах концентрации растягивающих напряжений и повышенной агрессивности среды. Отмечается преимущественное образование пузырей в несплошностях металла (вытянутые вдоль проката строчечные включения, газовые раковины, микро- и макропустоты) и других дефектах, возникающих в процессе прокатки стали. Пузыри в результате водородного расслоения металла образуются не только на внутренней, но иногда и на наружной поверхности аппаратов, изготовленных из стали 3, причем в подавляющем большинстве случаев они наблюдаются в нижней части аппаратов, где скапливается основная часть конденсационной воды.

Таким образом, при эксплуатации коммуникаций и оборудования в условиях сероводородсодержащих сред, в случаях отсутствия эффективных противокоррозионных мер, возможно изменение коррозионно-механических свойств материалов, образование блистеров, расслоений и коррозионных трещин, вызывающих разрушение металлических конструкций.

Аварийное разрушение трубопроводов ведет, соответственно, к выбросу токсичного, содержащего H2S газа в атмосферу с нанесением значительного экологического ущерба окружающей среде. Риск коррозионного разрушения усиливается с ростом диаметра трубопровода из-за высокого давления транспортируемого по нему газа (6-8 МПа), создающего в его стенках (независимо от их толщины) значительные напряжения. Развитию сероводородного растрескивания и водородного расслоения также способствует кислотность транспортируемой среды, пропорциональная парциальному давлению pH2S. По общепринятому мнению, скорость всех видов коррозии трубных сталей очень мала при <р газа < 60 %. Однако в результате исследований, проведенных на ОГПЗ, установлено, что подверженность сталей сероводородному растрескиванию зависит не только от влажности газа, но и от свойств и структуры металла трубопровода и его напряженного состояния.

Изучение опыта эксплуатации ОГПЗ актуально прежде всего с точки зрения оценки причин и масштабов проблем, вызываемых сероводородной коррозией. С другой стороны, проблемы надежности оборудования и трубопроводов связанны не только с коррозией, но и с качеством их проектирования, строительства и эксплуатации, это важно с позиций оценки влияния на надежность указанных факторов. Поэтому представляется необходимым выяснить, какие факторы оказывают преобладающее влияние на работоспособность оборудования и трубопроводов ОГПЗ и, в частности, какое место среди факторов, снижающих уровень надежности, занимают проблемы коррозии. В процессе эксплуатации ОГПЗ неоднократно наблюдали повреждения трубопроводов и оборудования различного характера, сопровождавшиеся утечками газа и наносящие не только значительный материальный, но и экологический ущерб.

4. Оборудование и трубопроводы ОГПЗ

Оборудование Оренбургского ОГПЗ находится в эксплуатации с 1973 г. I очередь завода пущена в 1973 г. и к настоящему времени проработала 24 года. II очередь пущена в 1975 г., а III очередь - в 1978 г., т.е. даже оборудование III очереди находится в эксплуатации 20 лет. Всего находится в эксплуатации более 1,7 тысяч сосудов и аппаратов и более 400 км технологических трубопроводов. Условия эксплуатации оборудования различны. Давление - от 0 до 6472 кПа (64 кгс/см2). Температуры - от -10 до +425 °С. Рабочие среды - жидкие и газообразные, нейтральные, кислые и щелочные. Содержание H2S в некоторых средах - до 16 %.

Из 456 проконтролированных в 1993 г. "Техдиагностикой" сосудов в 32 обнаружена язвенная коррозия от 0,5 до 2,3 мм, в двух аппаратах глубина язв достигает 4,5-5 мм; в 23 сосудах выявлены несплошности, а в двух сосудах обнаружены расслоения и вздутия металла обечаек.

Как показал опыт эксплуатации оборудования ОГПЗ, коррозионное состояние аппаратов, контактирующих с кислыми газами при температурах выше 100 °С, определяется в основном частотой их остановок. При остановках в аппаратах конденсируются кислые среды различного состава, содержащие H2S, С02, S02, вызывающие интенсивную коррозию оборудования. Основной причиной коррозии оборудования установок производства серы, эксплуатирующегося при высоких температурах, является отсутствие или недостаточно эффективная продувка его инертным газом при остановках, что приводит к образованию агрессивного конденсата.

 Скачать реферат