Studija slučaja: Super-duplex U-cijevi od nehrđajućeg čelika u izmjenjivačima topline nadmašuju 316Ti pet puta duljim vijekom trajanja u teškim offshore uvjetima

Studija slučaja: Super-duplex U-cijevi od nehrđajućeg čelika u izmjenjivačima topline nadmašuju 316Ti pet puta duljim vijekom trajanja u teškim offshore uvjetima

Egzecutivni sažetak

Općenito petogodišnja terenska studija o učinkovitosti izmjenjivača topline na offshore platformama u Sjevernom moru pokazuje da super-dupleks nehrđajući čelik (UNS S32750) Cijevi oblika U imaju 5 puta dulji vijek trajanja u usporedbi s konvencionalnim nehrđajućim čelikom 316Ti u ekstremnim offshore uvjetima. Ova prednost u učinkovitosti prevodi se u značajne ušteda troškova , smanjeni vijek neaktivnosti i poboljšanu operativnu sigurnost u kritičnim primjenama izmjenjivača topline.

1 Pozadina i kontekst primjene

1.1 Offshore Operating Environment

The study was conducted across šest offshore platformi koje rade na Sjevernom moru, karakterizirane s:

• Visokim kloridnim okolišem : 30.000-35.000 ppm sadržaja klorida

• Temperaturnim varijacijama : 40-120°C radnih temperatura

• Visoki Tlak : 50-200 bar radnih tlakova

• Mikrobiološkom aktivnošću : Prisutne bakterije koje reduciraju sulfat

• Ciklično opterećenje : Temperaturne i tlakove oscilacije

1.2 Tehničke specifikacije izmjenjivača topline

• VRSTA : Cijevni izmjenjivači topline

• Usluge : Hlađenje morskom vodom na strani cijevi, procesne tekućine na strani plašta

• Projektirani tlak : 60 bara na strani cijevi, 40 bara na strani plašta

• Dizajnirana temperatura : 130°C

• Brzine protoka : Brzina morske vode 2,5-3,5 m/s

2 Usporedba materijala

2.1 Tehnički podaci o materijalu

Tablica: Usporedba kemijskog sastava (težinski %)

2.2 Mehanička svojstva

Tablica: Usporedba mehaničkih svojstava

3 Usporedba učinkovitosti i analiza kvara

3.1 Podaci o vijeku trajanja

Tablica: Rezultati iz terena

analiza 3,2 mehanizma kvarova

cijevi 316Ti

• Točkasto korozivanje : Duboke rupe (>2 mm) na mjestima pukotina

• Pukotinska korozija : Ispod naslaga i na priključcima cijevnih ploča

• Korozija uzrokovana naprezanjem : Iz ostatak napetosti i klorida

• Mikrobiološki potaknuta korozija : Ispod bakterijskih naslaga

• Erozivno-korozivno oštećenje : Na ulaznim područjima i savijima

Super-Duplex S32750 Cijevi

• Slaba točkičasta korozija : Površinske jamice (<0,1 mm dubine) nakon 8+ godina

• Bez trnjenja : Odsutnost korozije pod naprezanjem

• Minimalna korozija u pukotinama : Isključivo estetski napad

• Jednoliki korozioni nivo : <0,01 mm/god

4 Analiza uzroka

4.1 Mehhanizmi otpornosti na koroziju

Nadmoćna otpornost superduplex nehrđajućeg čelika proizlazi iz:

• Viša vrijednost PREN : 40-45 naspram 24-28 za 316Ti

• Dvofazna mikrostruktura : Otprilike 50:50 austenit-ferrit

• Legiranje dušikom : Poboljšava otpornost na pikiranje i čvrstoću

• Sadržaj kroma i molibdena : Izvrsna formacija pasivnog filma

• Stabilnost mikrostrukture : Otpornost na taloženje faza

4.2 Prednosti mehaničkih svojstava

• Veća čvrstoća : Smanjeni zahtjevi debljine zida

• Bolja otpornost na umor : Podnosi cikliranje temperature

• Nadmoćna otpornost na eroziju : Održava zaštitnu površinsku foliju

• Poboljšana otpornost na koroziju uz naprezanje : Kritično za offshore primjene

5 Ekonomski analiz

5.1 Ukupni vlasnički troškovi

*Tablica: 10-godišnja usporedba troškova po izmjenjivaču topline*

5,2 povrat ulaganja

• Period povrata ulaganja : <18 mjeseci unatoč višoj početnoj cijeni

• ROI : >400% tijekom 10-godišnjeg vijeka trajanja

• Smanjenja neaktivnog vremena : 80% manje prekida u proizvodnji

• Smanjenje troškova održavanja : 67% niži troškovi održavanja

6 Tehnička pitanja provedbe

6.1 Proizvodnja i ugradnja

• Zahtjevi za zavarivanje : Kontrolirani toplinski unos i zaštitni plin

• Proširenje cijevi : Pažljivo upravljanje kako bi se izbjeglo prekomjerno hladno oblikovanje

• Procedura čišćenja : Sprječavanje zagađenja željezom

• Kontrola kvalitete : Stroga NDE zahtjeva

6.2 Operativna uputstva

• Ograničenja temperature : Maksimalno 250°C kontinuirana upotreba

• Preporuke za brzinu protoka : 4-6 m/s minimalno za prevenciju zapušavanja

• Učestalost Čišćenja : Smanjeni zahtjevi u usporedbi s 316Ti

• Intervali inspekcije : Produženi na 36 mjeseci u odnosu na 12 mjeseci

7 Primjera iz prakse

7.1 Platforma A - Servis hlađenja vodom

• Usluge : Hlađenje morskom vodom, 45°C, brzina 3,2 m/s

• performanse 316Ti : Neispravna nakon 23 mjeseca zbog lokaliziranog i pukotinskog korozije

• Performanse S32750 : Još uvek u upotrebi nakon 11 godina, minimalno tankanje zida

• Uštede : 2,8 miliona dolara ušteđe na proizvodnim stajanjima i troškovima zamjene

7.2 Platforma B - Procesno hlađenje

• Usluge : Hlađenje ugljovodonicima, 95°C, uz prisustvo H₂S

• performanse 316Ti : Naponska koroziona pucanja nakon 14 mjeseci

• Performanse S32750 : Nema degradacije nakon 9 godina službe

• Unapređenje sigurnosti : Uklonjeni rizik od procesnog curenja

8 Implikacije i preporuke za industriju

8.1 Preporuke za projektiranje

• Odabir materijala : Odrediti S32750 za okoline s kloridima

• Debljina zida : Može se smanjiti za 30-40% zbog veće čvrstoće

• Dopustanje korozije : Smanjiti s 3 mm na 1 mm za S32750

• Planiranje inspekcije : Produžiti intervale na temelju poboljšane pouzdanosti

8.2 Strategija nabave

• Troškovi životnog ciklusa : Procijeniti ukupne troškove, a ne početnu cijenu

• Kvalifikacija dobavljača : Zahtijevati odgovarajuće certifikate proizvodnje

• Potvrda kvalitete : Provoditi strog inspeksijski nadzor pri primanju

• Dokumentacija : Zahtijevati potpunu praćivost i certifikaciju

9. Pogled u budućnost

9.1 Razvoj tehnologije

• Napredna proizvodnja : Unaprijeđeni procesi proizvodnje cijevi

• Razvoj slitina : Dodatna poboljšanja otpornosti na koroziju

• Tehnologija nadzora : Sustavi za stalan nadzor korozije

• Predviđanje održavanja : Modeli za predviđanje kvarova temeljeni na umjetnoj inteligenciji

9.2 Sektorski trendovi

• Povećana primjena : Rastuća uporaba u teškim uvjetima

• Standardizacija : Uključivanje u više tehničkih specifikacija

• Smanjenje troškova : Smanjenje cijena s obzirom na povećanu primjenu

• Dostupnost širom svijeta : Unaprijeđeni opskrbni lanci i dostupnost

10 Zaključak

Podaci o stvarnoj učinkovitosti nedvosmisleno pokazuju da super-dupleks nehrđajući čelik UNS S32750 osigurava znatno dulji vijek trajanja i niža ukupna cijena u usporedbi s 316Ti u primjeni na toplinskim izmjenjivačima na otvorenom moru. Poboljšanje vijeka trajanja pet puta znači značajne ekonomske pogodnosti kroz smanjenu održavanje, rjeđe zamjene i minimaliziranu proizvodnu zastoju.

Za nove projekte ili situacije zamjene u teškim uvjetima, posebno one koje sadrže kloride, odabir super-dupleks nehrđajućeg čelika predstavlja tehničku i ekonomsku najbolju praksu. Viši početni trošak materijala brzo se nadoknađuje znatno nižim troškovima životnog ciklusa i poboljšanom operativnom pouzdanošću.

Preporuka : Navedite super-dupleks nehrđajući čelik UNS S32750 za sve primjene toplinskih izmjenjivača u offshore okolini, posebno one koje uključuju hlađenje morskom vodom ili druge servise koji sadrže kloride.