دراسة الحالة: محطة الغاز في الإمارات العربية المتحدة تتخلص من عطل أنبوب HX باستخدام الأنابيب فائقة الازدواج 2507

خلفية العملاء

في أوائل عام 2023، تلقينا استفسارًا عاجلًا من منشأة معالجة الغاز في منتصف التيار الواقعة في منطقة حبشان في أبوظبي، الإمارات العربية المتحدة.2 مليار قدم مكعب قياسية يومياً (BSCFD) من الغاز الخام الحامض مع تركيزات H2S تتراوح من 3٪ إلى 8٪ بحجم، جنبا إلى جنب مع مستويات ثاني أكسيد الكربون من 4٪ إلى 6٪. تعمل المنشأة على العديد من مبادلات الحرارة القشرية والأنابيب التي تعمل كمبادلات أمينات نحيلة / غنية ومكثفات فوقية في وحدة إزالة الغازات الحمضية (AGRU).

كان مدير المشتريات - مهندس كيميائي مع 18 عامًا في معالجة الغاز - يتعامل مع فشل متكرر في حزمة الأنابيب عبر ثلاثة محولات متطابقة من نوع TEMA.كل محول يحتوي على 640 أنبوب، 19.05 ملم OD * 1.65 ملم سمك الحائط ، طول أنبوب 6000 ملم ، في تكوين مرورين. كان مادة الأنابيب الأصلية ASTM A213 TP316L ،تم اختياره خلال مرحلة FEED للمصنع في عام 2013 بناءً على افتراضات الخدمة الحمضية القياسية.

بحلول أواخر عام 2022، أظهرت سجلات الصيانة شيئًا مقلقًا: تم استبدال الأنابيب على دورة من 14 إلى 18 شهرًا، وهو أقل بكثير من عمر التصميم البالغ 8 سنوات المحدد في ورقة بيانات الميكانيكية الأصلية.في ربع واحد سيء بشكل خاص Q3 2022 سجلت المحطة 11 حالة إغلاق غير مخطط لها ناجمة مباشرة عن تسرب الأنابيب في قطار تبادل AGRUكل إغلاق يكلف المشغل ما يقدر بـ 380 ألف دولار في خسارة في الإنتاجية وعمالة إصلاح الطوارئ

نقاط ألم العملاء

عندما قمنا بتحليل فشل على عينات الأنابيب التي تم إعادتها، كان نمط الضرر واضحاً

• التشويش التآكل الإجهادي الناجم عن الكلوريد (Cl-SCC):على الرغم من أن محلول الأمين كان منخفض الكلور بشكل اسمي ، فقد تراكمت تركيزات الكلوريد في المناطق الميتة والمناطق التي لا تزال تحت الرواسب إلى مستويات تتجاوز 800 جزء بالمليون.تعمل الأنابيب عند 135 درجة مئوية على الجانب الساخن right في نافذة درجة الحرارة الحرجة لـ Cl-SCC في 316L austenitic.
• تآكل الحفر تحت رواسب القوالب:كبريتات الحديد من آثار H2S النقل خلق الشقوق المحلية حيث تم تحطيم الطبقة السلبية من 316L.PREN (عدد مكافئ مقاومة الحفر) ل 316L يجلس في 24-26 غير كافية لهذه البيئة.
• تآكل الشقوق في المفاصل بين الأنابيب والأوراق:أظهرت المفاصل المطاطية والمسجلة باللحام هجومًا تفضيليًا ، حيث تم قياس معدلات التآكل عند 0.15-0.25 مم / سنة في منطقة الشق مقابل 0.02 مم / سنة على سطح الأنابيب الحرة.
• التشقق الناجم عن الهيدروجين (HIC) في HAZ لللحام:كشفت خرائط الصلابة الدقيقة عن قيم صلابة محلية فوق 300 HV في المنطقة المتأثرة بالحرارة لحام الختم ، مما يجعلها عرضة لـ HIC في البيئة الرطبة H2S.

"كنا أساساً نستخدم مادة لم تكن مصممة للطاقة التشغيلية الفعلية.افتراضات FEED الأصلية حول مستويات الكلوريد كانت خاطئة ونحن ندفع مقابل ذلك كل 16 شهرامدير صيانة المصنع

لماذا اختارنا العملاء

العميل قد اتصل بثلاثة موردين: مصنع أوروبي، مصنع هندية، و نحن.

1. مقترح ذو مستوى مزدوجWe were the only supplier who proposed a graded approach — Super Duplex UNS S32750 (2507) for the hot-end tube bundles (operating above 100°C) and Alloy 625 (UNS N06625) for the tubesheet-facing sections and U-bend regions where residual stresses were highestاقترحت المصنع الأوروبي 254SMO في جميع المواقف، والتي من شأنها أن تعالج Cl-SCC ولكن ترك خطر HIC غير محلول.
2. شفافية تقرير اختبار الطاحونة (MTR):لقد قدمنا شهادة EN 10204 من النوع 3.1 كاملة مع تحليل الحرارة الفعلي وليس فقط القيم النموذجيةوكانت قيم N للدرجات الحرارية 2507 باستمرار في الثلث العلوي من نطاق مواصفات ASTM A790، والذي يؤثر مباشرة على PREN.
3. ثقة التسليم:احتاج العميل إلى 1920 أنبوب (3 محولات * 640 أنبوب) يتم تسليمها في غضون 14 أسبوعًا. تعهدنا بـ 11 أسبوعًا وتسليمها في 10."كل أسبوع من التأخير كان رهانًا آخر بقيمة 380 ألف دولار على ما إذا كانت الأنابيب القديمة ستحمل. "
4. وثائق الامتثال لـ NACE MR0175/ISO 15156:لقد قدمنا بيانات تفصيلية لامتثال الخدمة الحمضية في نطاق الضغط الجزئي لـ H2S المحدد ومجموعة الـ pH ، بما في ذلك تقارير اختبار الصلابة (حد أقصى 28 HRC لـ 2507 ،ماكس 35 HRC للسبيكة 625 المحلاة في محلول) وشهادات اختبار التشقق ضد الإجهاد بالكبريتيد حسب طريقة NACE TM0177 A.

الحل التقني

اختيار المواد والمنطق

التصنيع ومراقبة الجودة

• أبعاد الأنابيب:19.05 ملم OD * 1.24 ملم الحائط (تخفيض من 1.65 ملم) أعلى قوة 2507 سمحت بتخفيض الحائط بنسبة 24٪ مع الحفاظ على ضغط التصميم من 85 بارج عند 150 درجة مئوية لكل ASME القسم الثامن Div.1 حسابات).
• التفريغ البارد + التسخين الساطع:جميع الأنابيب 2507 تم تجميعها باردة لتحقيق ± 0.05 ملم OD التسامح080 درجة مئوية مع التخفيف السريع للمياه لتجنب هطول المراحل السيغما خطر معروف مع الصفوف المزدوجة إذا انخفضت معدلات التبريد إلى أقل من 50 درجة مئوية / دقيقة في نطاق 900-600 درجة مئوية.
• اختبار التيار الدوري (ECT):خضع 100% من الأنابيب لعملية ECT حسب ASTM E426 مع معيار مرجعية ثقب أسفل مسطح قطره 0.8 ملم. تم رفض أي أنبوب يتجاوز 50% من إشارة الإشارة.
• الاختبار الهيدروستاتيكيتم اختبار كل أنبوب في 1.5 * ضغط التصميم (127.5 بارج) مع عقد 30 ثانية. صفر فشل في جميع أنحاء مجموعة الإنتاج من 1920 أنبوب.
• طريقة ASTM G48 A (اختبار حفر كلوريد الحديد):تم اختبار أنابيب العينة من كل حرارة في درجة حرارة 50 درجة مئوية لمدة 72 ساعة. فقدان الوزن في 2507 عينة كان في المتوسط 1.2 غرام / متر مربع أقل بكثير من معايير القبول 4.0 غرام / متر مربع.لم يتم ملاحظة أي حفرة في فحص المجهر الصيني.
• محتوى الفيريت:تم قياسها في 42-48% على 2507 أنابيب باستخدام Feritscope حسب ISO 8249 ، ضمن النطاق الأمثل 35-55% لمقاومة التآكل المتوازنة والخصائص الميكانيكية.

نتائج المشروع

تم تشغيل المبادلات الثلاثة المعدلة في أغسطس 2023. اعتبارًا من آخر فحص في فبراير 2026 (28 شهرًا من التشغيل المستمر) ، يبلغ المصنع:

• لا تسربات في الأنابيبعلى جميع المحولات الثلاثة. كانت الأنابيب السابقة من طراز 316L قد تطلب بالفعل حملتين لإعادة تشغيل الأنابيب الجزئية بحلول علامة 28 شهراً.
• قياسات سمك الجدار:أظهرت الاختبارات بالموجات فوق الصوتية (UT) في آخر تحول متوسط خسارة الجدار من 0.03 ملم في أنابيب 2507 الساخنة النهاية و 0.01 ملم في سبيكة 625 U.عمر الخدمة المتعدد الآن يتجاوز 12 عاما.
• تم الحفاظ على أداء نقل الحرارةعلى الرغم من الحائط الرقيق ، إلا أن التوصيل الحراري الأعلى لـ 2507 (15 W / m · K عند 100 ° C مقابل 316L's 14.6 W / m · K) تعويض ، مع الحفاظ على قيمة UA المصممة ضمن 2٪ من المواصفات الأصلية.
• تخفيض تكلفة الصيانة:ألغى المصنع إجراءات إغلاق الأنابيب الطارئة الفصلية، مما يوفر ما يقرب من 120 ألف دولار في السنة من العمالة والمواد الاستهلاكية وحدها.

"لم نلمس تلك المحولات منذ أكثر من عامين، بالنسبة لمصنع اعتاد على جدولة إصلاحات الأنابيب مثل الساعة، هذا تحول.تحديث المواد دفع لنفسه في الأشهر الثلاثة الأولى من التشغيل دون انقطاعمدير عمليات محطة غاز أبوظبي

ملخص التكاليف والفوائد

خفض التكلفة الكاملة لمدة خمس سنوات بنحو 86٪ جعل الحالة التجارية لترقية المواد بسيطة.تم استرداد تكلفة مواد الأنابيب الزائدة في أقل من 12 أسبوعا من التشغيل دون انقطاع.

الأسئلة الشائعة