Введение к работе
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.).
