Опыт диагностики трубных змеевиков технологических печей малобюджетными приборами

  • Автор темы В мире НК
  • Дата начала
Ответить
В

В мире НК

Guest
Об авторах
Сотрудники отдела технического надзора НПЗ «Азернефтьяг» Госнефтекомпании Азербайджана:

Необходимо войти для просмотра
Ахундов Фаик Гюльмамед оглы
Начальник отдела.
Общий стаж работы в НК 11 лет. II уровень SNT-TC-1A по RT, UT, MPI,
а также II уровень по EN 4179, EN 473, EASA AMC 145.A.30.(f)4.
Круг интересов - тепловой контроль

Необходимо войти для просмотра
Мамедова Асия Бахши гызы
Ведущий инженер. Общий стаж работы в НК 12 лет

Необходимо войти для просмотра
Мамедов Эмин Имамеддин оглы
Инженер

Одним из основных узлов технологических установок нефтехимических процессов являются технологические печи, точнее - трубные змеевики этих печей. В силу происходящих процессов условия работы в печах по праву считаются наиболее агрессивными: с одной стороны - химически активный продукт под высоким давлением и температурой, а с другой - мощное термическое воздействие. В связи с этим надзор за безопасной эксплуатацией трубных змеевиков считается одним из наиболее важных и первостепенных. Во время эксплуатации надзор за техническим состоянием осуществляется визуально при помощи «гляделок» или смотровых окон для определения состояния трубчатого змеевика, трубных решеток, подвесок и кронштейнов, а также при помощи приборов - набором термопар и термометров, установленных в камерах конвекции и радиации для снятия и слежения за температурой технологического процесса согласно эксплуатационному регламенту. Исходя из этого, основную часть диагностических мероприятий приходится выполнять во время запланированных остановок при проведении ремонтных и профилактических работ. В целях экономии средств на приобретение дорогостоящих систем диагностики, на наш взгляд, все-таки можно, довольствуясь малобюджетными приборами, провести детальные и, что немаловажно, точные измерения и получить исчерпывающую информацию о состоянии оборудования и узлов.

Необходимо войти для просмотра
Рис. 1. Установка первичной перегонки нефти ЭЛОУ-АВТ 2​

Рассмотрим в качестве примера применение малобюджетных приборов для определения технического состояния технологической печи вакуумного блока установки первичной перегонки нефти ЭЛОУ-АВТ 2 (рис. 1).Производительность этой установки 2 млн. т в год, температура в камере радиации вакуумной печи 580 °С, число потоков - 2, число секций - 4, число форсунок - 8. Изоляция печи выполнена Ceramik Fiber Blanket 102 мм, габаритные размеры печи: диаметр 5906 мм, высота камеры радиации 10974 мм, материал трубного змеевика Х9М.
 

Вложения

  • 00.jpg
    00.jpg
    4.7 KB · Просмотры: 95
  • 001.jpg
    001.jpg
    4.7 KB · Просмотры: 89
  • 002.jpg
    002.jpg
    3.6 KB · Просмотры: 88
  • 1.jpg
    1.jpg
    22.5 KB · Просмотры: 89
В

В мире НК

Guest
Необходимо войти для просмотра
Рис. 2. Прогар трубных змеевиков, выявленный при визуальном осмотре непосредственно в камере радиации​

Во время проведения планово-профилактических ремонтных работ на установке был произведен визуальный осмотр трубных змеевиков непосредственно в камере радиации. В результате на трех из четырех имеющихся секций был обнаружен прогар (рис. 2).

Необходимо войти для просмотра
Рис. 3. Область вспучивания на поверхности прогоревших труб​

При детальном осмотре прогоревших труб на их поверхности были обнаружены области вспучивания (рис. 3). Эти участки были зачищены абразивными материалами и произведен замер толщины при помощи малобюджетного ультразвукового толщиномера марки «Булат 1», который показал, что утонение составило всего 3 % от первоначальной толщины трубы (при том, что трубный змеевик эксплуатируется на протяжении 8 лет). Твердость материала труб, замеренная при помощи твердомера марки Time TH-130, составила по шкале Бринелля более 520 НВ. С такими параметрами данный змеевик, изготовленный из стали марки Х9М, согласно нормативно-технической документации (ИТН-77, раздел 1.5, пункт в) должен отбраковываться - допустимо превышение не более 270 единиц НВ. Как известно, трубные змеевики, изготовленные из жаропрочной стали, должны хорошо сопротивляться ползучести и обладать высокой кратковременной и длительной прочностью при высокой температуре. Жаропрочность зависит от межатомных связей сплава. В сплавах на одной и той же основе можно значительно увеличить жаропрочность легированием, так как при этом возрастает прочность межатомных связей и повышается температура рекристаллизации. Однако довольно высокая твердость, превосходящая нормативные параметры, приводит к хрупкости материала, что в конечном итоге вызывает разрыв труб и, как следствие, разгерметизацию змеевика и пожар.

Хотелось бы обратить внимание еще и на тот факт, что бывают также случаи так называемого «ложного прогара», способные дать неверную картину дефекта. Специфика работы данных печей заключается в способности работать как на природном газе с теплотой сгорания топлива Q = 6500 + 9000 ккал/м3, так и на мазуте Q = 9500 + 10850 ккал/ кг. Во время подготовки оборудования к ремонту в силу объективных и субъективных причин происходит попадание топочного мазута на поверхность труб. По регламенту проведения ремонтных работ на технологических печах змеевики подвергают термическому воздействию как с наружной, так и с внутренней стороны с целью удаления образовавшегося на внутренних стенках нефтяного кокса. При проведении этих работ оставшиеся пятна топочного топлива начинают тлеть на поверхности труб, что вызывает их поверхностное структурное изменение, проявляющееся в виде почернения и шелушения металла. При измерении твердости приборы показывают повышенную твердость, однако опыт показал, что, зачистив эти участки при помощи шлифовальной машины и повторно замерив твердость, получаем совсем другие значения, которые не выходят за рамки отбраковочных параметров.

На наш взгляд это связано с тем, что жаропрочные свойства стали (длительная прочность, предел ползучести) в значительной степени зависят также от микроструктуры, термической обработки, размера зерна, наличия легкоплавких примесей и других компонентов. В данном случае под термической обработкой ни в коем случае не подразумевается непосредственное горение топочного материала на поверхности труб, что вызывает частичное повышение твердости материала, вызывающее ошибочное мнение о дефектности змеевика в целом.

Необходимо войти для просмотра
Рис. 4. Слои нефтяного кокса, образовавшиеся на внутренней стенке трубы отбракованного змеевика​

На основании анализа полученных значений было принято решение и выдано заключение о непригодности к дальнейшей эксплуатации данного змеевика. Трубный змеевик был демонтирован и заменен на новый. Исследуя внутреннюю поверхность отбракованных труб, мы обнаружили, что стенки труб изнутри покрыты толстым слоем нефтяного кокса, доходящим в некоторых местах до 5 мм, который активно мешал теплообмену проходящего по трубам продукта (рис. 4).

Необходимо войти для просмотра
Рис. 5. Области с эффектом «шкура носорога» на поверхности труб змеевика​

Причинами образования этого кокса, а также запредельных параметров твердости труб являются, как мы считаем, неподготовленность сырья к переработке, неотрегулированность топочных форсунок, нарушение температурного режима эксплуатации печи. Поэтому персонал вынужден был поднимать температуру в камере радиации с целью достижения необходимой температуры и работать на температурном пределе, вследствие чего на поверхности труб стали образовываться области с эффектом «Rhino-Hide» (рис. 5), т. е. «шкура носорога» - мелкие поверхностные вспучивания и усталостные трещины, а также расслоение металла, имеющие характерное распределение по высоте труб, что подтверждает их «термическое» происхождение.

Наряду с выявлением дефектов, составлением заключения нами были разработаны рекомендации для обслуживающего персонала с целью исключения таких происшествий в будущем. Соблюдение указаний регламента и правил эксплуатации, профессиональный технический надзор плюс неразрушающий контроль - это, на наш взгляд, гарантия безопасной и долговечной эксплуатации оборудования, в чем, собственно, и заключается главная цель проведения неразрушающего контроля.

Литература

1. Анкит В. Новый метод выявления коррозионных повреждений труб. - В мире НК. 2006. № 1(31). С. 39-41.
2. Шрейберг Г. К., Перлин С. М., Шибряев Б. Ф. Конструкционные материалы в нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности / Справочное руководство. - М.: Машиностроение, 1969, с. 76-92.
3. ИТН-77. Инструкция по техническому надзору, методам ревизии и отбраковке оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. - Волгоград: 1978, с. 15-46.
4. Лейбо А. Н. Справочник механика нефтеперерабатывающего завода. 1963, с. 5, табл. 1.2
 

Вложения

  • 2.jpg
    2.jpg
    16.3 KB · Просмотры: 95
  • 3.jpg
    3.jpg
    14.6 KB · Просмотры: 91
  • 4.jpg
    4.jpg
    10.2 KB · Просмотры: 93
  • 5.jpg
    5.jpg
    10.5 KB · Просмотры: 93

admin

Admin
Регистрация
16.04.2012
Сообщения
6,684
Реакции
1,805
Адрес
Омск
Ахундов Ф.Г., Мамедова А.Б., Мамедов Э.И. Опыт диагностики трубных змеевиков технологических печей малобюджетными приборами. − В мире НК. – Сентябрь 2010 г. − № 3 (49). − С. 55−56. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.
 

Вложения

  • 49_55_56.pdf
    49_55_56.pdf
    1.3 MB · Просмотры: 35
Сверху