Casestudy: gasfabriek in de VAE elimineert defecten aan HX-buizen met Super Duplex 2507-buizen

Achtergrond van de klant

Begin 2023 ontvingen we een dringend verzoek van een midstream gasverwerkingsfaciliteit in het Habshan-gebied van Abu Dhabi, VAE.2 miljard standaard kubieke voet per dag (BSCFD) ruw zuur gas met H2S-concentraties tussen 3% en 8% vol.De installatie is voorzien van meerdere warmtewisselaars met schalen en buizen die dienen als magere/rijke aminewisselaars en als overheadcondensatoren in de zuurgasverwijderingsunit (AGRU).

De aanbestedingsmanager – een chemisch ingenieur met 18 jaar ervaring in de gasverwerking – had te maken met terugkerende storingen van de buizenbundels van drie identieke TEMA-type BEM-buis- en -buiswisselaars.Elke wisselmachine bevatte 640 buizen., 19,05 mm OD * 1,65 mm wanddikte, 6000 mm buislengte, in een tweestapsconfiguratie.in 2013 tijdens de FEED-fase van de installatie is geselecteerd op basis van standaardveronderstellingen voor de zuurservice.

Eind 2022 toonden de onderhoudslogs iets alarmerends: buizen werden vervangen in een cyclus van 14 tot 18 maanden, veel lager dan de 8-jarige levensduur van het ontwerp dat in het oorspronkelijke mechanische gegevensblad werd gespecificeerd.In één bijzonder slecht kwartaal Q3 2022 heeft de fabriek 11 ongeplande shutdowns geregistreerd die rechtstreeks zijn toe te schrijven aan lekken van buizen in de AGRU-uitwisseltrogElke shutdown kostte de operator naar schatting 380.000 dollar aan verloren doorvoer en noodreparaties.

Klantpijnpunten

Toen wij een storingsanalyse op de teruggestuurde buizen monsters voerden, was het beschadigingspatroon duidelijk en ging het veel verder dan wat standaard 316L kon aanpakken:

• met een vermogen van meer dan 1 kVA,Ondanks het feit dat de amine-oplossing nominaal een laag chloorgehalte bevatte, was de chloorconcentratie in dode zones en gebieden met een laag deponement opgebouwd tot niveaus van meer dan 800 ppm.De buizen werkten bij 135°C aan de hete kant recht in het kritische temperatuurvenster voor Cl-SCC in austenitisch 316L.
• Pittingcorrosie onder schalen:De ijzersulfide schaal van spoor H2S overbrenging creëerde gelokaliseerde spleten waar de passieve laag van 316L brak.PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) voor 316L ligt op 24-26 .
• Korrosie door scheuren bij buis-plaatverbindingen:De gewalste en verzegelde verbindingen vertoonden een voorkeur aan aanvallen, met corrosiepercentages gemeten op 0,15-0,25 mm/jaar in de spleetzone tegen 0,02 mm/jaar op het vrije buisoppervlak.
• waterstofgeïnduceerd kraken (HIC) in las HAZ:De micro-hardheidskaarten toonden lokale hardheidswaarden boven 300 HV aan in de warmte-aangetaste zone van de afdichting, waardoor deze gevoelig is voor HIC in de natte H2S-omgeving.

"We gebruikten in wezen een materiaal dat niet was ontworpen voor de werkelijke operationele omhulsel.De oorspronkelijke FEED-veronderstellingen over de chloride-niveaus waren verkeerd en we betaalden er elke 16 maanden voor.." ️ Directeur onderhoud van de fabriek

Waarom de klant ons koos

De klant had drie leveranciers benaderd: een Europese molen, een Indiase herrolmachine en ons.

1. Voorstel van twee graden:We 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 highestDe Europese fabriek stelde 254SMO voor voor alle posities, die het Cl-SCC zouden hebben aangepakt, maar het HIC-risico niet zouden hebben opgelost.
2. Transparantie van het molenproefrapport (MTR):Wij hebben de volledige EN 10204 Type 3.1 certificering geleverd met werkelijke warmte-analyse, niet alleen typische waarden.en N-waarden voor de 2507 warmten waren consequent in het bovenste derde van het ASTM A790-specificatiebereik, die rechtstreeks van invloed is op PREN.
3. Leveringsvertrouwen:De klant had 1920 buizen nodig (3 uitwisselers * 640 buizen) binnen 14 weken geleverd."Elke week vertraging was nog een $ 380.000 gok op of de oude buizen zou houden. "
4. Nalevingsdocumentatie NACE MR0175/ISO 15156:We hebben gedetailleerde conformiteitsverklaringen verstrekt voor zuur bedienen bij het gespecificeerde H2S-partiële druk- en pH-bereik, met inbegrip van hardheidstestrapporten (max 28 HRC voor 2507,max 35 HRC voor legering 625 in oplossing gebrand) en sulfide-spanningscrackingscertificaten volgens NACE TM0177 methode A.

Technische oplossing

Materiaalkeuze en redenering

Productie en kwaliteitscontrole

• Afmetingen van de buizen:19.05 mm OD * 1,24 mm wand (verminderd van 1,65 mm ), waardoor de hogere sterkte van 2507 een wandreductie van 24% mogelijk maakte, terwijl de ontwerpdruk van 85 barg bij 150 °C per ASME Section VIII Div werd gehandhaafd.1 berekeningen).
• Koud plunderen + helder gloeien:Alle 2507 buizen werden koud geplunderd om een tolerantie van ± 0,05 mm OD te bereiken en helder gegrild op 1,080°C met snelle waterverdoofing om sigma-fase neerslag te voorkomen een bekend risico bij duplexklassen als de koelsnelheden in het bereik van 900-600°C onder de 50°C/min dalen.
• Eddy current test (ECT):100% van de buizen werd onderworpen aan ECT volgens ASTM E426 met een referentiestandaard voor een plat bodemgat met een diameter van 0,8 mm. Alle buizen die 50% van het referentiesignaal overschreden, werden afgewezen.
• Hydrostatische test:Elke buis werd getest bij een ontwerpdruk van 1,5* (127,5 barg) met een 30 seconden durende houding.
• ASTM G48 methode A (met behulp van ijzerchloride)De test van de proefbuizen bij 50°C werd 72 uur lang uitgevoerd, waarbij het gewichtsverlies bij 2507 monsters gemiddeld 1,2 g/m2 was, wat ver onder het aanvaardingscriterium van 4,0 g/m2 lag.Bij 20* stereomicroscopisch onderzoek is geen pitting waargenomen..
• Ferrietgehalte:Gemeten op 42-48% op 2507 buizen met behulp van Feritscope volgens ISO 8249, binnen het optimale bereik van 35-55% voor een evenwichtige corrosiebestendigheid en mechanische eigenschappen.

Projectresultaten

De drie herleidingsbuizen werden in augustus 2023 in gebruik genomen.

• nul lekken van buizenDe vorige 316L-buizen hadden al twee gedeeltelijke retubingcampagnes nodig gehad tegen de 28 maanden.
• Bepaling van de wanddikte:Ultrasone testen (UT) bij de meest recente ommekeer toonden gemiddeld wandverlies van 0,03 mm in de warm-end 2507-buizen en 0,01 mm in de U-buigingen van legering 625.De extrapoleerde levensduur is nu meer dan 12 jaar.
• De warmteoverdracht wordt gehandhaafd:Ondanks de dunnere wand werd de hogere thermische geleidbaarheid van 2507 (15 W/m·K bij 100 °C tegenover 316L's 14,6 W/m·K) gecompenseerd, waarbij de ontwerp UA-waarde binnen 2% van de oorspronkelijke specificatie werd gehandhaafd.
• Verminderde onderhoudskosten:De fabriek elimineerde haar kwartaallijkse noodbuisstopprocedure, waardoor alleen al in arbeid en verbruiksartikelen ongeveer 120.000 dollar per jaar werd bespaard.

Voor een fabriek die de reparatie van buizen als een klokje deed, is dat transformatief.De materiële upgrade betaalde zich in de eerste drie maanden van ononderbroken gebruikOperations Manager, Abu Dhabi gascentrale

Samenvatting kosten-baten

De 5-jarige vermindering van de totale kosten van ongeveer 86% maakte de business case voor de materialenupgrade eenvoudig.De inkrementele kosten van het buismateriaal werden terugverdiend in minder dan 12 weken ononderbroken gebruik.

Veelgestelde vragen