Применение газотермического напыления для защиты оборудования нефтепереработки и нефтехимии

Применение газотермического напыления для защиты оборудования нефтепереработки и нефтехимии
Задать вопрос
Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос по данному решению
Журнал "Нефть и Газ Сибири" №4/41/2020 В.С.Пичев, главный технолог АО «Плакарт»

Современные технологии плакирования аппаратов методами газотермического напыления металлических и металлокерами­ческих покрытий, о которых часто забывают проектировщики, позволяют обеспечить защиту внутренних поверхностей аппа­ратов от различных видов коррозии, эрозии и кавитации при высоких (до 1000 °С) температурах, в присутствии агрессивных сред и абразивных материалов.

Коррозия технологического оборудова­ния - одна из самых серьезных проблем, с которой сталкиваются нефтеперера­батывающие предприятия, поскольку затраты при повреждениях и авариях огромны: по причине возникшей кор­розии нередко возникают взрывы и по­жары. Установлено, что общемировые расходы нефтяной промышленности на борьбу с коррозией составляют 3.7 миллиардов долларов в год. Некоторые виды коррозии, возникающие в обо­рудовании нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, при­ведены в таблице 1.

Стандартными методами предотвраще­ния указанных опасных факторов при­нято считать изготовление аппаратов из нержавеющей стали или биметал­лов. Известными недостатками такого решения являются не только высокая стоимость материального исполнения аппаратов, но и постоянно возникающие проблемы коррозии сварных швов. Ин­гибирование и электрохимическая за­щита не всегда применимы, а полимер­ные покрытия работоспособны только при температуре не более 150-200 “С и подвержены коррозии под изоляцией. К сожалению, при разработке проектов антикоррозионной защиты проектиров­щики нередко забывают о такой альтер­нативе, как газотермическое напыление металлических покрытий.

Нанесение антикоррозионных плаки­рующих покрытий на внутренние по­верхности корпусов газо-и нефтепере­рабатывающих установок и резервуары и сосуды для хранения нефти и продук­тов нефтепереработки производится с использованием газотермических методов напыления как в условиях из­готовления, так и в условиях эксплуа­тации данных объектов.

Таблица 1.

Виды повреждений оборудования


Описание

Точечная коррозия (Питтинг)

Локализованное разрушение защитной пленки вызывает возникновение небольших точек, которые развиваются в глубину. Возникает уже при низкой температуре.

Щелевая коррозия

Форма локализованной коррозии, возникающая внутри щелей или под прокладками при наличии застойной зоны. Часто возникает в среде, содержащей хлориды.

Межкристаллитная

коррозия

Характеризуется уменьшением содержания хрома и снижением коррозионной стойкости по границам зерен в результате нагревания или охлаждения при температуре 400-850°С

Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC)

Вызывается одновременным воздействием механических напряжений и коррозионной среды (хлориды, кислоты с содержанием серы, если кислород или влага вступают в реакцию с осажденными солями сероводородной кислоты). Такие стали, как 304 и 316 в высокой степени подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением в присутствии хлоридов.

Сероводородное растрескивание под напряжением (SSC)

Происходит, когда сталь вступает в реакцию с H2S или другими солями сероводородной кислоты при низкой температуре, при которой вода находится в жидком виде. Одними специалистами SSC рассматривается как один из вариантов SCC, а другими - как разновидность водородного охрупчивания (см. ниже). Такое расхождение во мнениях говорит о том, что механизм образования растрескивания под действием напряжений в среде сероводорода в полной мере не изучен (см. также стандарты NACE, относящиеся к материалам, применяемым в сульфидсодержащих средах).

Образование сульфидов

Вид растрескивания под действием напряжений в сульфидсодержащей среде, вызываемый при воздействии на серу высокой температуры.

Водородное охрупчивание

Металлы становятся хрупкими и трескаются в присутствии H2S.

Коррозия под действием щелочной воды с содержанием сероводорода

Вызывается щелочью, растворенной в водной среде с содержанием сероводорода, при этом повышается значение pH и, таким образом, растворимость H2S, что, в свою очередь, увеличивает концентрацию ионов бисульфидов и коррозионную активность.

Эрозия

Обычно возникает в отсутствии воды при высокой температуре. На нефтеперерабатывающих заводах эрозии особенно подвержены патрубки, насосы, арматура и детали установки крекинга с псевдоожиженным катализатором, подвергающиеся воздействию твердых каталитических частиц, перемещающихся с высокой скоростью.

Кавитация

Образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить при увеличении её скорости. Химическая агрессивность газов в пузырьках, имеющих к тому же высокую температуру, вызывает эрозию материалов, с которыми соприкасается жидкость, в которой развивается кавитация. Эта эрозия и составляет один из факторов вредного воздействия кавитации. Второй фактор обусловлен большими забросами давления, возникающими при схлопывании пузырьков и воздействующими на поверхности указанных материалов.



Напылением могут наноситься такие материалы, как нержавеющие стали, алюминий, цинк, и их сплавы, монель, инконель, хастелой, твердосплавные материалы. Напыление может производиться как ручным оборудованием, так и с приме­нением роботизированных систем, как в момент производства, так и при ремонте оборудования. При нанесении покрытия поверхность не нагревается выше 150 °С, что гарантирует сохранение структуры основного металла и не ведет к сниже­нию прочности конструкции. Твердость покрытий составляет от 30 до 70 HRC, адгезия - 30-80 МПа, в зависимости от покрытия. Покрытия стойки к темпера­турам до 800 - 1000 °С, возможен под­бор покрытия, стойкого практически к любой химически агрессивной среде. Качество покрытия обеспечивается как технологией нанесения, так и методами неразрушающего контроля.

Практика показала, что различные типы колонн, резервуаров и сосудов требуют приме­нения различных технологий напыления и разных видов нестандартного напы­лительного оборудования. Так, напри­мер, для напыления корпусов аппаратов вертикального и горизонтального типа требуются конструктивно различные манипуляторы. Как правило, доступ во внутренние полости аппаратов весьма ограничен. Все оборудование для газотермического напыления монтируется и демонтируется внутри объекта через люки-лазы. Автоматизация процесса напыления позволяет исключить при­сутствие оператора внутри объекта при напылении.

Ниже приведены примеры практической реализации и перспективы применения технических решений для газотермиче­ского напыления аппаратов нефтепере­работки и нефтехимии:

Оборудование для выездных работ (вы­полнение работ по ГТН непосредствен­но на территории заказчика):

• Манипулятор с СУ и системой видео­наблюдения для нанесения защитных покрытий на внутренние поверхности вертикальных аппаратов переработки в автоматическом режиме.

К настоящему времени нанесено защит­ное покрытие более чем на 50 колонн- абсорберов очистки и доочистки при­родного газа от сероводорода. На НПЗ успешно прошли испытания образцы - свидетелей с антикоррозионным покрытием на установке фенольной очистки масел.

Манипулятор для нанесения защитных покрытий на внутренние поверхности горизонтальных аппаратов.

Нанесено защитное покрытие на не­сколько емкостей расширения уста­новок аминовой очистки. Зарубежных данных по средствам механизации для напыления горизонтальных аппаратов в условиях эксплуатации не имеется. При производстве аналогичного оборудова­ния на западе защитные покрытия на­носятся в процессе его изготовления.

Горизонтальный вращатель на маг­нитных опорах.

Применяется при необходимости напы­ления на оборудование, выполненное из магнитных материалов.

• Мачтовый подъемник для напыления резервуаров хранилищ нефти и нефте­продуктов.

Используется при нанесении защит­ных покрытий на корпуса резервуаров с большой площадью поверхности.

Газотермическим напылением покрытий были восстановлены и защищены от коррозии различные аппараты и технологическое оборудование по заказам ОАО «Газпром», ОАО «ЛУКОЙЛ», ОАО «ТНК-ВР», ОАО «Салаватнефтеорг­синтез». Экономический эффект заказчиков плакирования ме­тодом напыления исчисляется сотнями миллионов рублей в год.

Кейс 1. На ОАО «ЛУКОЙЛ» в 2007 году в процессе изго­товления ОАО «Салаватнефтемаш» сепа­ратора продуктов гидроочистки для 000 «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработки» из биметалла. ОАО «ВНИИНЕФТЕМАШ» заложило в проект исполнение биме­таллического корпуса по технологии газотермического напыления. В 2011 году, ООО «ЛУК0ЙЛ- Волгограднефтепереработка», прове­ло ревизию сепаратора, выяснило, что газотермическое покрытие работает в проектном режиме, после чего было принято решение о проведении защиты поверхности теплообменника другой установки. В

2010 г. выполнены работы по защите вну­тренней поверхности десорбера на 000 «ЛУКОЙЛ-Пермьнефтегазпереработка». В 2011 году был произведён осмотр по­крытия, замечаний к нему нет, десорбер продолжает работу.

2.jpgКейс 2. В 2015 г на НПЗ в Плоешти «ПЕТРОТЕЛ ЛУКОЙЛ» СА, Румыния

Значительная площадь поверхности с большим количеством выступающих деталей, а также тяжелые погодные условия и чрезвычайно сжатые сроки (2 недели вместо 2 месяцев) существенно усложнили выполнение работ по газотермическому напылению защитного покрытия.

По техническим условиям необходимо было нанести на внутреннюю поверхность колонны двухслойное покрытие — нержавеющая сталь на подслое из никель-титанового сплава, обеспечив исключительно высокую термостойкость до 480 градусов С и защиту от износа и коррозии. Проект с газотермическим покрытием оказался для «Петротел Лукойл» в 2 раза выгоднее по бюджету рассматривавшегося варианта плакирования нержавеющей сталью. Качество и свойства произведенного покрытия позволяют противостоять процессу коррозии и износу в течение примерно 20 лет.

Нанесение покрытия производилось с помощью электродугового металлизатора. Установка разработана для нанесения износостойких, антикоррозионных покрытий специально на большие площади: металлоконструкции, дымовые трубы, емкости, мосты, выхлопные шахты ГПА, аппараты.

3.jpg                                       4.jpg

Поверхность колонны до нанесения защитного покрытия         Поверхность после нанесения газотермического антикоррозионного покрытия

Заказать услугу
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Документы

Статья_скан Размер: 5.8 Мб