3.8. Предупреждение водородной коррозии в сосудах, работающих в водородсодержащих средах

При эксплуатации оборудования в водородсодержащих средах под действием водорода, повышенных температур и давлений может возникнуть водородная коррозия металла. Она проявляется в образовании отдулин и расслоений металла на различной глубине. Указанные расслоения возникают в результате диффузии атомов водорода в металл, концентрации их в имеющихся микронесплошностях, образования молекул водорода и увеличения его объема. Возрастающее при этом давление расслаивает металл и может привести к образованию трещин и разрушению сосуда. При температурах выше 400 °С водород взаимодействует с углеродом металла по границам зерен, образуя метан. В результате ослабления связей по границам зерен, а также дополнительных напряжений от давления газов в отдулинах и расслоениях на границах зерен возникает большое количество микро- и макротрещин.

Водородная коррозия не обнаруживается при обычном визуальном осмотре. Выявить ее можно при исследовании структуры и механических свойств металла на образцах, вырезаемых из аппаратов. Под действием водорода в стали происходит обезуглероживание, снижение пластичности и прочности.

Для предупреждения водородной коррозии оборудования из углеродистых и низколегированных сталей, работающего в водородсодержащих средах, ограничивают температуру стенок аппаратов (до 200-240 °С) защитой их торкрет-бетонной футеровкой. Однако водород проникает через футеровку и имеет контакт с металлом корпуса. В случае нарушения футеровки повышается температура стенок сосуда и создаются условия для водородной коррозии. Поэтому в зависимости от материала, из которого изготовлен сосуд, и температуры внешней поверхности корпуса во время работы установлена периодичность вырезки контрольных образцов из корпусов и штуцеров* (табл. 3.20).

_________________________

* Указанная периодичность установлена "Техническими указаниями - регламентом по эксплуатации оборудования установок каталитического риформинга и гидроочистки, работающего в водородсодержащих средах". Утверждена Министерством нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности и Министерством химического и нефтяного машиностроения в июне 1972 г.

Если после 100 000 эквивалентных часов работы аппаратов в металле не будет обнаружена водородная коррозия, то увеличивают до 140 000 ч, - до 160 000 ч, - до 130 000 ч, - до 150 000 ч. Для снижения потерь тепла и улучшения условий безопасности обслуживающего персонала эксплуатация реакторов из низколегированных хромомолибденовых отечественных сталей марки 12ХМ (12МХ), 15ХМ, стали ЧССР марки 15123.1 и стали ГДР марки 13СгМо4.4 при температурах внешней поверхности их корпусов и штуцеров выше 260 °С нежелательна. Поэтому при перегреве должны быть приняты меры (ремонт или замена футеровки корпуса и штуцеров и др.) для устранения причин, их вызывающих. Допускается кратковременная эксплуатация этих реакторов при местных перегревах корпусов и штуцеров до температур, не превышающих расчетных (принятых в расчете на прочность), которые указываются в рабочих чертежах аппаратов.

При каждом снятии крышек и демонтаже трубных пучков на теплообменниках с крышками и корпусами из двухслойных сталей с основным слоем из углеродистых (Ст3, 20К и др.) и низколегированных марганцовистокремниевых и хромомолибденовых сталей (16ГС, 12ХМ, 12МХ и др.) и плакирующим слоем из нержавеющей стали на базе 13% хрома (ОХ13, ЭИ496 и др.) необходимо тщательно осматривать внутреннюю поверхность аппаратов и крышек, чтобы выявить состояние двухслойной стали, возможные расслоения, вспучивания, дефекты сварных швов и другие пороки. О результатах осмотра составляют акт. При существенных дефектах копии актов осмотра направляют ВНИИНЕФТЕХИМУ, ВНИИНЕФТЕМАШУ и ЛЕНГИПРОГАЗУ.

Достоверность определения продолжительности и условий работы аппаратов с водородсодержащими средами обеспечивается: повседневным контролем и регистрацией продолжительности работы и температуры стенок реакторов и их штуцеров, а также температуры среды, проходящей через теплообменники; оформлением и хранением итоговых данных об условиях работы за месяц или за год в виде отчетов. Ведение отчетов и их хранение возлагаются на руководящих работников и специалистов, ответственных за исправное состояние и безопасную эксплуатацию сосудов, работающих под давлением.

Таблица 3.20