Файл: Брейман, М. И. Инженерные решения по технике безопасности в пожаро- и взрывоопасных производствах.pdf

соединения 5 вынуждены были временно смонтировать перфориро­

ванное кольцо и постоянно подавать в него водяной пар для соз­ дания невзрывоопасной среды. Впоследствии реконструировали контактный аппарат: ликвидировали фланцевое соединение 5, сит­

чатый лист сделали сборным из расчета монтажа его через люк,

который имелся в верхнем конусе. Через этот люк стала произво­

диться загрузка катализатора.

В нашей стране накоплен богатый опыт проектирования стан­

дартного технологического оборудования. Этот опыт следует учи­ тывать при конструировании нестандартного оборудования. При

этом, если устройство фланцевых соединений на аппаратах обя­

зательно, следует предусматривать подъемно-транспортные меха­

низмы или другие приспособления, облегчающие производство ре­

монтных работ.

В соответствии с «Руководящими указаниями по ремонту, ре­

визии и отбраковке стальных технологических трубопроводов с

давлением до 100 кгс/см2» РУ—68 (3] все технологические трубо­

проводы, в зависимости от характера транспортируемой среды, де­ лятся на пять основных групп: А, Б, В, Г, Д, а в зависимости от рабочих параметров среды (давления и температуры) на пять ка­

тегорий: I, II, III, IV, V. Для сжиженных газов, относящихся

к группам А и Б, а также сильнодействующих ядовитых веществ подгруппы Aa, Аб и для вакуумных трубопроводов с диаметром

до 400 мм включительно, независимо от рабочих условий, трубо­ проводы должны изготовляться из бесшовных труб.

По указанной классификации технологических трубопроводов фенол относится к подгруппе Ав, на которую не распространяется

требование о применении бесшовных труб и, следовательно, допу­

скается применение электросварных труб. Однако известны случаи

отравления фенолом обслуживающего персонала из-за применения электросварных труб.

При очередном обходе рабочего места аппаратчик обнаружил

пропуск фенола через игольчатый вентиль пробоотборника. Де­ журному слесарю поручено было устранить утечку фенола при ра­ ботающем насосе (давление фенола в трубопроводе было около

3 кгс/см2, температура 90°С). Решили установить последовательно

второй игольчатый вентиль, предварительно ввернув шестигран­ ный штуцер во внутреннюю резьбу неисправного вентиля. Во вре­ мя ввертывания второго вентиля патрубок пробоотборника

обломился по резьбе, и струя горячего фенола ударила в лицо слесаря.

Главной причиной несчастного случая явилось применение

электросварной трубы для изготовления патрубка пробоотборного

устройства. Первый по ходу продукта игольчатый вентиль был ус­ тановлен на резьбе 1∕2", и в этом соединительном узле возникло

ослабленное сечение. Во время ввертывания второго вентиля на

шестигранный штуцер патрубок сломался, и слесарь оказался под

струей фенола.

11

Эта авария могла не произойти, если бы вместо патрубка из газовой трубы применили точеный штуцер с резьбой. Это касает­ ся конкретно данного случая, то следовало бы оборудовать про­

боотборное устройство фланцевым вентилем 15с27нж диаметром

25 мм, как это было предусмотрено проектом.

Из изложенного следует сделать вывод, что число и вид флан­

цевых соединений как на аппаратах, так и на трубопроводах должны быть при проектировании выбраны обоснованно. В про­

тивном случае фланцевые соединения, являющиеся потенциаль­ ным источником загазованности, могут создать аварийную обста­ новку.

Причины коррозии технологического оборудования и трубопроводов и пути ее предотвращения

Коррозия технологического оборудования, коммуникаций и строительных конструкций в условиях пожаро- и взрывоопасных производств часто приводит к загазованности, взрывам и пожа­ рам. О материальном ущербе, приносимом коррозией, можно судить по следующим данным, относящимся к нефтеперерабатыва­

ющей промышленности. Потери от коррозии в результате простоев,

затрат на ремонт и на восстановление разрушенного оборудования только на нефтеперерабатывающих заводах СССР исчисляется

огромной суммой. В результате коррозии и износа на каждую тонну перерабатываемой нефти необратимо расходуется не менее одного кг металла.

Одной из важнейших причин, вызывающих коррозию нефтеап­

паратуры, является наличие в нефти и продуктах ее переработки серы и сернистых соединений.

C увеличением добычи нефти растет количество транспортиру­ емых и перерабатываемых сернистых нефтей. Поэтому борьба с се­ роводородной корррозией имеет актуальное значение.

Процессы коррозии под действием сероводорода можно разде­ лить на два вида:

разрушение в результате электрохимической коррозии в серо­

водородных средах, включающее растворение и растрескивание

стали;

коррозия в углеводородных средах, содержащих серу, серово­

дород и другие сернистые соединения, протекающая при высо­

ких температурах по механизму высокотемпературного окисле­ ния.

Высокотемпературная сероводородная коррозия вызывает ката­

строфически быстрое разрушение таких ответственных элементов

оборудования, как печные змеевики, колонны, теплообменники, трубопроводы установок вторичной переработки нефти; приводит к закупориванию рабочих трактов аппаратуры отслаивающимися

продуктами коррозии, к потере работоспособности установок

12

вследствие загрязнения и понижения активности катализатора;

создает недопустимые перепады давлений в реакторах и т. д.

Скорость высокотемпературной коррозии достигает

5мм/год.

Вработе А. В. Шрейдера и др. [4] описываются характер и за­ кономерности высокотемпературной коррозии при переработке нефти и даются рекомендации по защите основных узлов и эле­

ментов нефтеперерабатывающего оборудования от этого вида раз­ рушения. Исходя из условий воздействия газовых смесей с парци­

альным давлением сероводорода до 1 кгс/см2 при применении от­ носительно толстостенной нефтеаппаратуры выбор материалов должен производиться с учетом температуры технологического

процесса, а именно:

углеродистые и низколегированные (до 9% хрома) стали при­ меняются до температуры 260 0C;

стали с 11—13% хрома — до 320°С;

хромоникелевые стали типа 18-8—до 510 0C. '

При этом допускаются потери от коррозии 0,25—0,50 мм/год в соответствии с ГОСТ 5272—50 «Коррозия металлов».

Для тонкостенных теплообменных труб допускаемая потеря от

коррозии должна быть на порядок меньше (0,025—0,050 мм/год).

Поэтому использование труб из указанных сталей при аналогич­ ных температурах возможно лишь при более коротком сроке экс­

плуатации. Для достижения приемлемых сроков эксплуатации

следует использовать трубы из стали с более высокой степенью

легирования.

Снижение температуры стенок обдувкой наружной поверхно­

сти аппарата, а также нанесение теплоизолирующих и торкретбе-

тонных футеровок несколько устраняют опасность сероводородной

коррозии.

Материал, используемый для изготовления оборудования ката­

литических процессов высокого давления, должен отвечать требо­

ваниям водородостойкости. Это достигается применением сталей со специальным легированием в качестве основного материала или

защитного противокоррозионного слоя, снижением температуры

стенок аппаратуры и другими способами.

Устойчивость материала против высокотемпературной серово­ дородной коррозии не всегда достаточна для надежной эксплу­ атации оборудования. Иногда материал дополнительно должен

также отвечать требованию устойчивости к межкристаллитному коррозионному растрескиванию. В процессе регенерации катали­

затора окисление сульфидных коррозионных продуктов сопровож­ дается образованием двуокиси серы. При остывании и конденса­

ции паров воды двуокись серы образует политионовые кислоты,

вызывающие межкристаллитную коррозию металла. Защита от этого опасного вида локального разрушения достигается выбором сталей с специфическим защитным легированием титаном, ниоби­

ем, молибденом и другими способами.

13

Очистка нефтепродуктов от сернистых соединений (гидрогенп-

зационное обессеривание, щелочная, моноэтаноламиновая, трика­

Разрушение аппаратов вследствие щелочного охрупчивания

растрескивания металла начинается чаще всего в зоне сварных

швов. Основными факторами, вызывающими образование трещин в металле, склонному к этому виду коррозии, являются концентра­ ция щелочного раствора, повышенная температура и наличие рас­

основного металла и сварных швов колонны до уровня заполнения

ее моноэтаноламином оказались пораженными питтинговой кор-

розией с глубиной каверн до 8 мм. При визуальном осмотре теімплета металла отмечалось расслоение металла на несколько слоев.

Металлографический анализ показал, что металл подвергся меж­

кристаллитному растрескиванию и коррозии по границам зерен.

Аналогичное разрушение нижнего днища колонны из стали

ВМСтЗсп толщиной 18 мм при 220 0C и давлении 4,5 кгс/см2 про­ изошло в среде бензиновой фракции. При осмотре колонны на рас­

стоянии 150 мм от сварного шва обнаружены продольно располо­ женные трещины длиной до 80 мм и поперечные — длиной 20 мм.

В нижней части колонны скопились отложения осадка следующе­ го состава: Na2S—17, Na2CO3-34, Fe2O3—1,56, механические при­

меси— 27,94, воды — 19,5 объем. %.

Щелочное и сульфидное растрескивание и расслоение металла

с образованием поверхностных вздутий под воздействием серово­ дородных электролитических сред создает опасность внезапного

разрушения аппаратов. Так, на атмосферно-вакуумной трубчатке

14

емкость для щелочи, изготовленная из стали ВМСтЗсп, заменена

через 4,5 года эксплуатации. При ревизии емкости установлено,

что металл хрупко разрушается от удара молотка и по своим ме­ ханическим свойствам и излому напоминает серый чугун.

Борьба с коррозией оборудования и коммуникаций должна на­ чинаться на стадиях разработки технологических процессов в на­

учно-исследовательских лабораториях и выполнения проекта в проектных организациях. Такой порядок способствовал бы умень­

шению аварийности при освоении новых производств из-за корро­

зии. Для подтверждения этого приведем пример освоения процес­

са синтеза диметилдиоксана в производстве изопрена, г

Диметилдиоксан получают взаимодействием изобутилена с водным раствором формальдегида в присутствии серной кислоты.

Процесс проводят при температуре около IOOoC и давлении до

20 кгс/см2.

Учитывая агрессивность реакционной среды, разработчики про­ цесса рекомендовали реактор, в котором проводится синтез, изго­

товлять из меди марки М.ЗС, а трубопроводы и арматуру — из

стали марки Х18Н10Т.

C самого начала пуска цеха выявилась несостоятельность этих

рекомендаций: медная обкладка трубчатых реакторов в местах

сварки корродировала, вследствие чего углеводороды, формаль­

дегид и продукты реакции попадали в межтрубное пространство

реактора, а из него через емкость циркулирующего конденсата по­ падали в производственное помещение и на заводскую террито­

рию. В особенности быстро разрушались трубопроводы, запорная

и регулирующая арматура, изготовленные из стали Х18Н10Т. Руководствуясь первоначальными рекомендациями по корро-

зионностойкости материалов, решили установить плунжерные на­

сосы, изготовленные из стали этой же марки.

Создалось такое положение, что вместо отработки технологи­

ческого режима вновь осваиваемого процесса в цехе синтеза ди­

метилдиоксана пришлось заняться ликвидацией пропусков в обо­

рудовании и коммуникациях, возникших в результате коррозии.

При этом содержание взрывоопасных и токсичных веществ в про­ изводственных помещениях во много раз превышало предельно до­ пустимые концентрации. Обслуживающий персонал практически

постоянно работал в противогазах.

Положение в цехе нормализовалось только после замены смон­ тированных трубопроводов и арматуры новыми, изготовленными из высоколегированной коррозионностойкой стали и установки без

излишних фланцевых соединений новых реакторов из стали типа ЭИ-943.

Анализируя причины просчетов при подборе материалов для

работы в агрессивных средах, можно сделать следующие выводы: лабораторные исследования коррозионностойкости материалов в агрессивных средах часто не учитывают конкретные потребно­

сти производства и разнообразие производственных условий;

15