Применение методов неразрушающего контроля при коррозионных обследованиях аппаратов высокого давления производств карбамида

Беспалов А.Д. ©

Эксперт лаборатории ОАО «НИИК»

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРИ КОРРОЗИОННЫХ ОБСЛЕДОВАНИЯХ АППАРАТОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

ПРОИЗВОДСТВ КАРБАМИДА

Аннотация

В данной статье автором рассмотрено применение методов неразрушающего контроля при коррозионных обследованиях аппаратов высокого давления производств карбамида.

Ключевые слова: техническое устройство, техническая диагностика, обследование, агрегат карбамида.

Keywords: technical device, technical diagnostics, examination, carbamide unit.

Любая внеплановая остановка оборудования агрегатов карбамида из-за пропуска среды, чревата для производителя значительными убытками. В этой связи большое значение имеет безаварийная и безостановочная работа агрегата в течение всего межремонтного пробега. ОАО «НИИК» (ранее - дзержинский филиал «ГИАП») проводит обследования (инспекции) агрегатов карбамида со времен становления отрасли карбамида в бывшем СССР, то есть с 60-х годов. За это время специалистами ОАО «НИИК» накоплен богатый опыт в исследовании влияния различных факторов на коррозионный износ основного технологического оборудования, работающего как в схемах полного жидкостного рецикла, так и в схемах со стриппинг-процессами.

Обследование коррозионного и технического состояния оборудования проводится методами технической диагностики. Оно заключается в проведении целого комплекса работ, направленных на установление фактического состояния объекта контроля и в общем случае включает в себя:

- анализ технической документации;

- визуально-измерительный контроль;

- обследование коррозионного состояния;

- неразрушающий контроль сварных соединений (контроль проникающими веществами и ультразвуковая дефектоскопия);

- оценку механических свойств основного металла и сварных соединений, как корпуса, так и футеровки;

- определение химического состава и металлографические исследования;

- вихретоковая толщинометрия и дефектоскопия теплообменных труб;

- прочностной анализ конструкции.

Обследование оборудования проводят специалисты лаборатории «Неразрушающего контроля, диагностики, металлов, коррозии и сварки». Это специалисты высокой квалификации, имеющие международные удостоверения по НК, аттестованные эксперты.

При проведении обследования выявляются зоны наибольшего коррозионного износа и наиболее опасные места с точки зрения обеспечения прочности аппаратов. При этом широко используются методы неразрушающего контроля.

Для контроля износа основного корпуса и футеровки аппаратов высокого давления широко применяется ультразвуковой и вихретоковый методы.

По результатам замеров толщины футеровки составляется схема с указанием наиболее проблемных мест. В дальнейшем она служит основой для оценки скорости коррозии и принятии решения о работоспособности футеровки.

© Беспалов А.Д., 2015 г.

Контроль подфутеровочного зазора в колонне синтеза на одном из агрегатов позволил обнаружить под футеровкой значительное поражение корпуса. Дальнейшее ультразвуковое сканирование этой области с внешней стороны корпуса показало, что зона поражения занимала почти весь периметр колонны, а максимальная глубина поражения достигала 40%.

Для поиска поверхностных и подповерхностных трещин используется вихретоковые дефектоскопы. Так на одном из предприятий на уплотнительной поверхности стриппера и скруббера были обнаружены поверхностные трещины. Ширина раскрытия трещин достигала 0,3мм, а их глубина составляла 0,5-1,3мм. Трещины были заварены и уплотнительная поверхность заново отшлифована.

Для проверки качества сварных швов используется ультразвуковая дефектоскопия.

Для получения полной картины при обнаружении дефектов используется дефектоскопия проникающими веществами и металлографические исследования.

Достаточно продолжительное время для контроля теплообменных труб в теплообменниках использовались вихретоковые толщиномеры серии «Дельта». Эти приборы были достаточно надежными и простыми в эксплуатации. С их помощью успешно проводился контроль теплообменников на многих агрегатах. Однако эти приборы обладали и рядом недостатков. Так, они могли обнаруживать лишь один тип дефектов - утонение труб. Другим существенным недостатком являлось невозможность контроля ферромагнитных труб. Именно по этой причине мы не могли контролировать теплообменники в производстве аммиака, где теплообменные трубы в основном ферромагнитные.

В настоящее время институт приобрёл для лаборатории вихретоковые дефектоскопы MIZ-28 фирмы «Zetec». Это одна из последних разработок фирмы. Прибор позволяет проводить вихретоковый контроль многочастотным методом, что позволяет с высокой достоверностью выявлять такие дефекты как коррозия, утонение стенки, точечная коррозия, механические повреждения и трещины. Контроль методом отдаленного поля (RFT) с использованием специального RFT-усилителя позволяет диагностировать трубы

теплообменников из ферромагнитных материалов. Мобильность оборудования позволяет проводить вихретоковый контроль непосредственно на предприятиях (рисунок 1).

Рис. 1 - вихретоковый контроль на промышленной площадке

Программа для обработки сигналов ЕСУ1зюп позволяет правильно классифицировать дефекты, определять их тип и глубину. Это необходимо для мониторинга дефектных труб при последующих обследованиях.

Рис. 2 - дефект на теплообменной трубе

На рисунке 2 показана теплообменная труба, демонтированная из конденсатора ВД. Хорошо видна наружная трещина, обнаруженная по результатам вихретокового контроля. Для дополнительного подтверждения глубины трещины, были проведены

металлографические исследования трубы в этой области. Справа показана трещина в одном из сечений. Исследования подтвердили, что глубина трещины составляет более 75% толщины стенки, что хорошо согласуется с данными вихретокового контроля. Такая трубка подлежит глушению.

Кроме того, в необходимых случаях для исследования внутренней поверхности труб используется видеоэндоскоп с записью всей видеоинформации.

Рис.3 - схемы трубных досок

По результатам вихретокового контроля теплообменных труб составляется схема трубной доски (рисунок 3) с указанием дефектных труб. Для удобства, трубы в зависимости от степени изношенности обозначаются разными цветами.

Глубина,м

— 2322 —1219 —0109—0421 —4705 —2921

Рис. 4 - сканирование толщины стенки по длине

Кроме того, графически представляется износ труб по длине (рисунок 4). Это необходимо для определения в аппарате зон, где трубы подвергаются наибольшему поражению. Эта информация нужна для исследования причин повышенного коррозионного износа труб и разработки технических решений, направленных на их устранение.

Так, по результатам вихретокового контроля в стриппере одного из агрегатов, был обнаружен существенный неравномерный износ труб по площади трубной доски. Как показал анализ, наиболее вероятной причиной износа труб являлось неравномерное распределение плава из-за погрешностей изготовления сложного по конструкции трехъярусного распределителя плава.

Было принято решение реконструировать распределитель по патенту ОАО «НИИК». Последующая инспекция аппарата после изменения распределителя выявила существенное снижение износа труб.

В испарителе второй ступени выпарки, который представляет собой

кожухотрубчатый теплообменник, на одном из агрегатов произошло катастрофическое разрушение ряда теплообменных труб вплоть до сквозного разрушения.

Вихретоковый контроль испарителя показал, что в верхней части труб имеется значительный коррозионный износ. Глубина дефектов в виде утонения стенки и коррозионных язв в этой области в ряде периферийных труб достигала 70%.

В результате проведенных исследований и на основании данных обследования были внесены изменения в конструкцию аппарата и технологический режим, которые позволили существенно уменьшить износ труб и предотвратить внезапные остановки из-за пропусков.

Литература

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 г. № 116-ФЗ;

2. ГОСТ 14249-89 «Сосуды и аппараты. Нормы расчета на прочность».

3. ГОСТ 14782-6 «Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые».

4. ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования».

5. ГОСТ 22761-77 «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю твердомерами статического действия».

6. ГОСТ 25215-82 «Обечайки и днища. Нормы и методы расчета на прочность».

7. ГОСТ 28033-89 «Сталь. Метод рентгенофлюоресцентного анализа»

8. ГОСТ 5639-82 «Сталь. Методы выявления и определения величины зерна».

9. ГОСТ Р 50599-93 «Сосуды и аппараты стальные высокого давления. Контроль неразрушающий при изготовлении и эксплуатации».

10. ОСТ 26-1046-87 «Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность».

11. ОСТ 26-5-99 «Контроль неразрушающий. Цветной метод контроля сварных соединений, наплавленного и основного металла».

12. СТО 00220256-005-2005 «Швы стыковых, угловых и тавровых сварных соединений сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Методика ультразвукового контроля».

13. ОСТ 5.5550-85 «Контроль неразрушающий. Полуфабрикаты и изделия металлические. Ультразвуковой метод измерения толщины».

14. ОСТ 24.201.03-90 «Сосуды и аппараты высокого давления. Общие технические требования».

15. СТО-СА-03-004-2009 «Трубчатые печи, резервуары, сосуды и аппараты

нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. Требования к техническому надзору, ревизии и отбраковке», взамен ИТН-93.

16. РД 03-421-01 «Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов».

17. 03-606-03 «Инструкция по визуальному и измерительному контролю».