Примерен случай: U-тръби от супер дуплексна неръждаема стомана в топлообменници надвишават 5 пъти по-големия живот на 316Ti в сурови открити морски среди

Примерен случай: U-тръби от супер дуплексна неръждаема стомана в топлообменници надвишават 5 пъти по-големия живот на 316Ti в сурови открити морски среди

Резюме

Общи широк петгодишно полево проучване на представянето на топлообменници в открити морски платформи в Северно море показва, че супер-дуплексна неръждяваща стомана (UNS S32750) U-тръбите осигуряват 5 пъти по-дълъг експлоатационен живот в сравнение с конвенционална неръждяваща стомана 316Ti в сурови открити морски среди. Това предимство по отношение на представянето се превръща в значително спестяване на разходи , намалено време на простои и подобрена оперативна безопасност в критични приложения за топлообмен.

1 Позадина и контекст на приложението

1.1 Морска оперативна среда

Проучването беше проведено на шест морски платформи работещи в Северно море, характеризиращи се с:

• Високо съдържание на хлориди : 30 000–35 000 ppm съдържание на хлориди

• Температурни колебания : 40–120°C работни температури

• Високо налягане : 50–200 bar работни налягания

• Микробиологична активност : Налични са сулфатредуциращи бактерии

• Циклично натоварване : Температурни и налягане колебания

1.2 Спецификации за топлообменника

• Тип : Топлообменници от тръбен тип

• Услуга : Охлаждане с морска вода от тръбната страна, технологични течности от корпусната страна

• Проектно налягане : 60 бара от тръбната страна, 40 бара от корпусната страна

• Температура на проектиране : 130°C

• Скорости на поток : 2.5-3.5 m/s скорост на морската вода

2 Сравнение на материали

2.1 Спецификации на материала

Таблица: Сравнение на химичния състав (тегловни %)

2.2 Механични свойства

Таблица: Сравнение на механичните свойства

3 Сравнение на ефективността и анализ на повредите

3.1 Данни за експлоатационния живот

Таблица: Резултати от полеви изпитвания

анализ на 3,2 механизма на отказ

тръби от 316Ti

• Точкова корозия : Дълбоки дупки (>2 мм) в зони на процепи

• Корозия в процепи : Под отлагания и на ставите на тръбните решетки

• Корозия от напрежение : От остатъчни напрежения и хлориди

• Корозия, предизвикана от микроорганизми : Под бактериални отлагания

• Ерозионна корозия : В зоните на входа и извивките

Супер дуплексни тръби S32750

• Малки ямки : Повърхностни ямки (<0.1 mm дълбочина) след 8+ години

• Без треснини : Липса на корозия от напрежение

• Минимална корозия в процепите : Само козметичен атак

• Равномерна скорост на корозия : <0,01 мм/година

4 Анализ на основните причини

4.1 Механизми за устойчивост на корозия

Превъзходните характеристики на свръхдуплексната неръждаема стомана се дължат на:

• По-висока стойност на PREN : 40–45 спрямо 24–28 за 316Ti

• Двуфазна микроструктура : Около 50:50 аустенит-ферит

• Сплав с азот : Подобрява устойчивостта на пукнатини и якостта

• Съдържание на хром и молибден : Отлично формиране на пасивна пленка

• Микроструктурна стабилност : Устойчивост на фазово утаяване

4.2 Преимущества в механичните характеристики

• По-голяма якост : Намалени изисквания за дебелина на стената

• По-добра уморостоност : Извършва термично циклиране

• Превъзходна износоустойчивост : Запазва защитната повърхностна пленка

• Подобрена устойчивост на корозионно напречно разтваряне : Критично за приложения на открито море

5 Икономически анализ

5.1 Обща цена на притежанието

*Таблица: Сравнение на разходите за 10 години на топлообменник*

5,2 Възвръщане на инвестициите

• Период на връщане на инвестицията : <18 месеца въпреки по-високата първоначална цена

• ROI : >400% за 10-годишния експлоатационен срок

• Намаляване на простоите : 80% по-малко прекъсвания в производството

• Намаляване на разходите за поддръжка : 67% по-ниски разходи за поддръжка

6 Технически аспекти при внедряването

6.1 Производство и монтаж

• Изисквания към заварките : Контролирано топлинно натоварване и защитен газ

• Разширяване на тръбите : Внимателен контрол, за да се избегне прекомерна обработка на студено

• Процедури за чистене : Предотвратяване на замърсяване с желязо

• Контрол на качеството : Строги изисквания за неразрушителен контрол

6.2 Експлоатационни указания

• Ограничения по температура : Максимум 250°C непрекъснато използване

• Препоръки за скорост на потока : 4-6 m/с минимум, за да се предотврати замърсяване

• Честота на почистване : Намалена необходимост в сравнение с 316Ti

• Интервали за инспекция : Удължени до 36 месеца спрямо 12 месеца

7 Примера от практиката

7.1 Платформа А - Охлаждаща вода

• Услуга : Охлаждане с морска вода, 45°C, скорост 3.2 m/с

• 316Ti производителност : Провал след 23 месеца поради точкова корозия и корозия в процепи

• S32750 производителност : В още в експлоатация след 11 години, минимално намаляване на дебелината на стената

• Спестявания : 2,8 млн. долара избегнати разходи за простои и подмяна

7.2 Платформа B - Процесно охлаждане

• Услуга : Охлаждане с въглеводороди, 95°C, в присъствие на H₂S

• 316Ti производителност : Направителна корозионна пукотина след 14 месеца

• S32750 производителност : Няма деградация след 9 години експлоатация

• Подобряване на безопасността : Елиминиран риск от процесови течове

8. Влияние върху индустрията и препоръки

8.1 Препоръки за проектиране

• Избор на материал : Използвайте S32750 за среди съдържащи хлориди

• Дебелина на стената : Може да се намали с 30-40% поради по-голямата якост

• Резерв за корозия : Намалете от 3mm до 1mm за S32750

• Планиране на инспекции : Удължете интервалите въз основа на подобрена надеждност

8.2 Стратегия за набавяне

• Оценка на цената през целия жизнен цикъл : Оценете общата цена, а не само първоначалната

• Квалификация на доставчици : Изискване на подходящи производствени удостоверения

• Проверка на качеството : Внедряване на строг входен контрол

• Документация : Изискване на пълна проследимост и сертифициране

9 Бъдеща перспектива

9.1 Технологично развитие

• Разширено производство : Подобрени процеси за производство на тръби

• Развитие на сплави : Допълнителни подобрения в корозионната устойчивост

• Технология за наблюдение : Системи за реално време наблюдение на корозията

• Прогнозиращо поддържане : Модели за прогнозиране на повреди, базирани на изкуствен интелект

9.2 Индустриални тенденции

• Увеличено прилагане : Разрастващо се приложение в тежки условия

• Стандартизация : Включване в повече проектни спецификации

• Снижаване на разходите : Намаляваща цена при нарастващо прилагане

• Глобална наличност : Подобрени доставна верига и наличност

10 Заключение

Данните за работа в реални условия недвусмислено доказват, че супер-дуплексна неръждаема стомана UNS S32750 осигурява има значително по-дълъг експлоатационен срок и по-ниска обща цена в сравнение с 316Ti в приложения за морски топлообменници. Подобрението на живота с 5 пъти осигурява значителни икономически придобиви чрез намалено поддръжка, по-малко подмянки и минимални простои в производството.

За нови проекти или ситуации с подмяна в агресивни среди, особено съдържащи хлориди, изборът на супер дуплексна неръждяваща стомана представлява както технически, така и икономически най-добър подход. По-високата първоначална цена на материала се компенсира бързо от значително намалени разходи през жизнения цикъл и подобрена оперативна надеждност.

Препоръки : Задайте супер дуплексна неръждяваща стомана UNS S32750 за всички приложения на топлообменници в морски среди, особено когато се използва охлаждане с морска вода или други среди, съдържащи хлориди.