авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Локальная коррозия оборудования из нержавеющих сталей при эксплуатации установок переработки нефти

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПАРПУЦ Татьяна Петровна

ЛОКАЛЬНАЯ КОРРОЗИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТАНОВОК ПЕРЕРАБОТКИ

НЕФТИ

05.17.03 – Технология электрохимических процессов и защита от коррозии

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Пермь

2007 г.

Работа выполнена в ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт нефтехимических процессов» (Санкт-Петербург)

Научный руководитель:

доктор технических наук,

старший научный сотрудник Бурлов Владислав Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор химических наук,

профессор Кузнецов Юрий Игоревич

кандидат химических наук,

старший научный сотрудник Кичигин Владимир Иванович

Ведущая организация: ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез»

Защита состоится « » _____2007 г. в « » часов на заседании диссертационного совета Д.212.189.04 в Пермском государственном университете по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан « » ______2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета И.В. Петухов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Локальная коррозия металла оборудования нефтеперерабатывающих производств продолжает оставаться острой проблемой, несмотря на совершенствование опыта защиты от коррозии на заводах. Большинство аварийных ситуаций происходит гораздо чаще, чем можно было бы предсказать по результатам определения скорости общей коррозии. Это согласуется с результатами многолетних промышленных испытаний образцов и опытом эксплуатации оборудования установок. Наиболее часто выходы из строя оборудования связаны с локальными видами коррозии (питтинговой, язвенной, межкристаллитной и коррозионным растрескиванием) нержавеющих сталей, прогнозирование и контроль которых сложен и неоднозначен.

При исследовании локальных видов коррозии на установках нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), в основном, традиционно рассматривались агрессивность технологических сред и условия эксплуатации в рабочем технологическом режиме. Однако необходимо учитывать, что общая коррозионная стойкость металла определяется суммарным воздействием агрессивных сред на всех технологических этапах эксплуатации. При этом даже относительно незначительная длительность отдельных этапов (пропаривание аппаратов, осуществляемое перед проведением ремонтных работ, регенерации катализаторов, простои оборудования при ремонтах или по др. причинам) по сравнению с продолжительностью рабочего регламентного режима оказывает существенное влияние на общую коррозионную стойкость металла. Анализ и обобщение случаев локального коррозионного разрушения оборудования установок переработки нефти, выяснение влияния на процессы питтингообразования и коррозионного растрескивания сталей различных анионов, присутствующих в технологических средах на всех этапах эксплуатации, является актуальной задачей, решение которой позволит контролировать протекание коррозионных процессов и увеличить срок службы оборудования.

Цель работы. Исследование и оценка влияния различных факторов и состава (природы) коррозионной среды на локальное коррозионное разрушение аустенитных нержавеющих сталей при различных режимах эксплуатации установок переработки нефти.

В задачи исследования входило:

обобщение опыта эксплуатации технологических установок НПЗ с учетом коррозионной агрессивности технологических сред и результатов технологического освидетельствования и ревизии оборудования;

определение основного оборудования установок первичной переработки нефти и риформинга, способного подвергаться локальным коррозионным разриоды пропаривания, ремонта и простоев;

исследование влияния различных технологических параметров и факторов на возникновение и развитие питтинговой, межкристаллитной коррозии и коррозионного растрескивания под напряжением аустенитных сталей (на примере стали 12Х18Н10Т);

разработка технических указаний НПЗ по снижению вероятности возникновения локальных коррозионных поражений аустенитных сталей в процессе эксплуатации оборудования переработки нефти в различных режимах.

Научная новизна. Выявлены и систематизированы виды, особенности и причины локальных коррозионных поражений аустенитных сталей в условиях эксплуатации оборудования установок переработки нефти в различных режимах. Предложена и экспериментально обоснована принципиальная схема протекания локальных коррозионных процессов на нержавеющих сталях типа Х18Н10Т и аустенитных сварных швах в низко- и высокотемпературном оборудовании установок первичной переработки нефти и риформинга с указанием основных причин возникновения локальной коррозии на отдельных этапах функционирования установок.

Впервые химическим и электрохимическим методами систематически исследована стойкость аустенитных сталей (на примере стали 12Х18Н10Т) к питтинговой коррозии в водных растворах электролитов, моделирующих конденсаты пропаривания установок НПЗ, в широком диапазоне концентраций хлор-, сульфат-, тиосульфат-, сульфид-ионов и их соотношений в растворе.

Предложена система корреляционных зависимостей химических и электрохимических показателей питтингостойкости сенсибилизированной аустенитной стали (на примере стали 12Х18Н10Т) от состава раствора электролита, позволяющая прогнозировать вероятность зарождения питтинга на стадии пропаривания оборудования перед ремонтом.

Практическая ценность. Для снижения питтинговой коррозии и коррозионного растрескивания нержавеющих сталей и аустенитных сварных швов оборудования блоков предгидроочистки установок риформинга рекомендована и внедрена на ряде НПЗ водно-аммиачная промывка при эксплуатации установок в рабочем режиме, позволяющая практически полностью исключить вероятность возникновения локальной коррозии аппаратов и трубопроводов по тракту газопродуктовой смеси и нестабильного гидрогенизата.

Выданы технические рекомендации НПЗ о применении перлитных электродов типа ЦЛ17 (взамен аустенитных) для сварки трубопроводов из хромомолибденовых сталей с последующей термообработкой сварных соединений для снятия в них внутренних напряжений. Это позволит сократить случаи коррозионного растрескивания сварных швов трубопроводов установок.

Результаты промышленных испытаний коррозионной стойкости нержавеющих сталей в условиях переработки нефти и анализ причин локальных коррозионных поражений оборудования могут быть использованы для прогнозирования коррозионного поведения металлов на всех этапах эксплуатации оборудования и выдачи обоснованных рекомендаций по его материальному оформлению.

Результаты лабораторных исследований по определению стойкости нержавеющих сталей к питтинговой коррозии в растворах, моделирующих анионный состав сред пропаривания оборудования, позволят оценить возможность протекания питтинговой коррозии и могут быть использованы в качестве рекомендаций для оценки степени пропаривания для предотвращения образования питтингов на металле оборудования в процессе его очистки и, как следствие, уменьшения вероятности дальнейшего их развития в период ремонта и последующей эксплуатации аппаратов установок в рабочем режиме.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на отраслевом совещании главных механиков нефтеперерабатывающих предприятий России и СНГ (Кириши, 2003 г.); на 7-ой международной научно-практической конференции «Новые материалы и технологии защиты от коррозии» (Санкт-Петербург, 2004 г.); на международной конференции «Физико-химические основы новейших технологий ХХ1 века (Москва, 2005 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей и 3 тезиса докладов.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы; содержит 160 стр., в т.ч. 15 таблиц и 41 рисунок, 161 ссылку на публикации отечественных и зарубежных авторов (на 15 стр.).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи работы, научная новизна, практическая ценность, дана аннотация по главам и общая характеристика диссертации.

Глава 1 состоит из 2-х разделов и представляет собой литературный обзор, в котором систематизированы сведения о коррозионной агрессивности технологических сред в процессах переработки нефти и ее влиянии на стойкость оборудования из нержавеющих сталей. Обобщена информация об условиях возникновения, стадиях и механизмах образования питтинга на сталях типа 12Х18Н10Т в водных растворах электролитов.

Исследования локальных коррозионных поражений сталей типа Х18Н10Т и аустенитных сварных швов в условиях эксплуатации технологических установок нефтеперерабатывающих производств (глава 2)

Экспериментальные исследования проводились на закаленной и сенсибилизированной стали 12Х18Н10Т, как наиболее широко применяемой в нефтеперерабатывающей промышленности для изготовления оборудования. Стойкость к межкристаллитной коррозии сталей определялась по стандартному методу АМ по ГОСТ 6032. Оценка стойкости сталей к питтинговой коррозии проводилась в модельных водных растворах электролитов в соответствии с ГОСТ 9.912 по химическому и электрохимическому методам. В качестве активаторов питтингообразования исследованы анионы солей: NaCl, Na2SO4, Na2S2O3·5H2O, Na2S ·9H2O с добавлением НС1 до рН 4,5. Продолжительность испытаний химическим методом при температуре 20± 10С составляла ~400 ч. В качестве характеристик питтинговой коррозии принято среднее число питтингов на поверхности образца, глубина (h) и диаметр (d), в мм, самого глубокого питтинга, ПФ – питтинговый фактор (ПФ) и условный объем самого глубокого питтинга (V · 103, мм3).

ПФ оценивался по формуле:

где: h- глубина самого глубокого питтинга, мм; Vm - скорость общей коррозии по изменению массы образца (за период испытаний), мм. Ошибка в расчете и определении ПФ - ±2% отн. Условный объем самого глубокого питтинга рассчитывается (с допущением о форме питтинга в виде шарового сегмента) по формуле: V = 1/6 h (3r2 + h2), где V - объем, мм3; r - радиус плоского сечения, мм. Ошибка в расчете условного объема - ±5% отн.

По электрохимическому методу определены основные характеристики питтингостойкости: Еcor - потенциал свободной коррозии; Epc, Eb, Erp - граничные потенциалы питтинговой коррозии; Epc - основной, Eb, Erp - дополнительные базисы питтингостойкости. Потенциодинамические кривые поляризации сенсибилизированной стали снимались в естественно аэрируемой модельной воде с помощью потенциостата ПИ 50-1.1 и двухкоординатного самописца ПДА-1 в открытой стеклянной трехэлектродной термостатированной ячейке. В качестве задатчика потенциала и постоянного тока использовался программатор ПР-8. Учитывая, что тиосульфат – ионы на исследуемом электроде способны подвергаться электрохимическим превращениям, протекающим параллельно с процессами образования пассивирующих слоев, проведены исследования по поляризации платинового электрода в тиосульфатных растворах.

Изучение структуры металла, характера и размеров коррозионных поражений проводилось металлографическим методом с использованием микроскопов «Neophot -21» и «Axivert» фирмы Zeiss (Германия) и программы Видео Тест-Мастер. Экспериментальная ошибка в определении геометрических размеров питтинга - ±0,002 мм.

На основании систематического обследования коррозионного состояния оборудования установок (коррозионный мониторинг, вырезка дефектных участков образцов с последующим металлографическим исследованием, дефектоскопия, визуальный контроль) обоснована и составлена схема протекания возможных локальных коррозионных процессов на сталях типа Х18Н10Т и аустенитных сварных швах и обсуждены основные причины коррозионных поражений металла (рис.1).

В наибольшей степени питтинговой коррозии и коррозионному растрескиванию подвержены сварные соединения плакирующих слоев аппаратов и аустенитные сварные швы трубопроводов из хромомолибденовой стали 15Х5М. Значительная часть разрушений приходится на периоды пропаривания и простоя, что связано со следующими основными факторами:

  • при пропаривании происходит растворение отложений в аппаратуре с образованием конденсатов различной степени агрессивности, стекающих по стенкам;
  • в оборудовании установок, несмотря на проведение пропаривания, всегда остаются отложения. Под действием кислорода при простое и пропаривании возрастает кислотность осадков в результате гидролиза и окисления сульфидов железа (продуктов коррозии стали на рабочем режиме) до сульфатов и соединений железа (II) до соединений железа (III), а также сульфидов железа до соединений серы более высокой валентности (политионовые кислоты, тиосульфаты, сульфиты и др.). Отложения гигроскопичны и способны адсорбировать влагу из воздуха при простое установок. В результате образуются коррозионно-агрессивные пасты, имеющие, как правило, кислую реакцию.

Таким образом, наиболее существенное, в иных случаях основное, влияние на коррозионную стойкость аустенитных сталей оказывает агрессивность сред, образующихся в условиях, отличных от рабочего технологического режима (пропаривание и простои оборудования). Об это свидетельствуют зафиксированные локальные разрушения аппаратов, эксплуатирующихся при высоких температурах, где конденсация влаги и, следовательно, протекание электрохимической коррозии невозможно на рабочем режиме, например, сварных швов плакирующих слоев атмосферных колонн.

Детальное изучение процессов коррозии в условиях эксплуатации оборудования переработки нефти в различных режимах позволило определить виды коррозионных разрушений и круг аппаратов с повышенной коррозионной агрессивностью среды, разработать принципиальные схемы установок с указанием возможных видов коррозионных разрушений и предложить варианты защиты от коррозии. Для защиты блоков предварительной гидроочистки установок риформинга по тракту газопродуктовой смеси предложена и внедрена на ряде заводов водно-аммиачная промывка в рабочем режиме, позволившая практически полностью исключить образование отложений, снизить концентрацию агрессивных компонентов в технологической среде и, как следствие, не менее чем в 20 раз – в конденсатах пропаривания и практически полностью исключить питтингообразование и коррозионное растрескивание металла аппаратов.

Исследование стойкости аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т к питтинговой коррозии в водных растворах электролитов, моделирующих конденсаты пропаривания установок НПЗ (глава 3)

Установление видов и скоростей коррозии металлов в процессе пропаривания весьма затруднительно в связи с технической сложностью обустройства аппаратуры зондами (или др. устройствами) для контроля за коррозионным состоянием образцов и малым сроком испытаний (до 120 ч). Однако даже начальные стадии зарождения питтинга в период пропаривания, не представляя большой опасности сами по себе, определяют его дальнейшее развитие в рабочем режиме эксплуатации, приводя в большинстве случаев к растрескиванию аппаратов. В связи с этим, вопрос о величинах концентраций коррозионно-активных компонентов в конденсатах пропаривания, при которых резко снижается вероятность питтингообразования, является одним из самых технически важных.

На основании многолетних экспериментальных исследований установлены границы изменения в конденсатах пропаривания оборудования установок ПО «КИНЕФ» концентраций основных ионов-активаторов:

на установках первичной переработки нефти: [Cl-] от 1 до 900; [SO42-] от 10 до 900; [S2O32-] от 1 до 70 мг/дм3;

на установках риформинга: [Cl-] от 10 до 8000; [SO42-] от 100 до 15000; [S2O32-] от 1 до 600 мг/дм3;

на установках гидроочистки: [Cl-] от 1 до 1000; [SO42-] от 1 до 3000; [S2O32-] от 2 до 500 мг/дм3.

Учитывая данные по содержанию анионов в реальных конденсатах пропаривания основных установок НПЗ, для модельных экспериментов были выбраны интервалы концентраций: [Cl-] = 0-5000 мг/дм3 ( 0-140 ·10-3 г-ион/дм3);

[SO42-] = 0-5000 мг/дм3 (0-52·10-3 г-ион/дм3); [S2O32-] = 0-100 мг/дм3 (0-1,25 ·10-3 г-ион/дм3). Соотношения концентраций анионов (г-ион/дм3) изменялись в интервалах: [Cl-]/[SO42-] = 1,346-8,077; [Cl-]/[S2O32-] = 11,2-560; [SO42-]/[S2O32-] = 4,16-83,2.

В табл.1 приведены результаты коррозионных испытаний сенсибилизированной стали 12Х18Н10Т на стойкость к питтинговой коррозии в некоторых модельных растворах.

Таблица 1.

Результаты ускоренных коррозионных испытаний сенсибилизированной стали 12Х18Н10Т на стойкость к питтинговой коррозии в некоторых модельных растворах рН ~ 4,5, содержащих Сl-, SO42-, S2О32-, по химическому методу

ГОСТ 9.912. 400 час. ПФ - питтинговый фактор.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.