Studi Kasus: Pabrik Gas UEA Menghilangkan Kegagalan Tabung HX dengan Tabung Super Duplex 2507

Latar Belakang Pelanggan

Pada awal 2023, kami menerima pertanyaan mendesak dari fasilitas pengolahan gas tengah yang terletak di daerah Habshan di Abu Dhabi, UEA.2 miliar kaki kubik standar per hari (BSCFD) gas asam mentah dengan konsentrasi H2S berkisar antara 3% dan 8% dari volumeFasilitas ini mengoperasikan beberapa penukar panas shell-and-tube yang berfungsi sebagai penukar amine ramping/kaya dan kondensator overhead di unit penghapusan gas asam (AGRU).

Manajer pengadaan – seorang insinyur kimia dengan 18 tahun dalam pengolahan gas – telah berurusan dengan kegagalan bundel tabung berulang di tiga penukar shell-and-tube BEM tipe TEMA yang identik.Setiap penukar berisi 640 tabung, 19,05 mm OD * 1,65 mm ketebalan dinding, panjang tabung 6.000 mm, dalam konfigurasi dua jalur.dipilih selama fase FEED pabrik pada tahun 2013 berdasarkan asumsi layanan asam standar.

Pada akhir 2022, catatan pemeliharaan menunjukkan sesuatu yang mengkhawatirkan: tabung diganti pada siklus 14 hingga 18 bulan, jauh di bawah umur desain 8 tahun yang ditentukan dalam lembar data mekanik asli.Dalam satu kuartal yang sangat buruk Q3 2022 Pabrik mencatat 11 penutupan yang tidak direncanakan yang secara langsung dikaitkan dengan kebocoran tabung di kereta penukar AGRUSetiap penutupan biaya operator diperkirakan $ 380.000 dalam kehilangan throughput dan perbaikan darurat tenaga kerja.

Titik Sakit Pelanggan

Ketika kami melakukan analisis kegagalan pada sampel tabung yang dikembalikan, pola kerusakan jelas dan jauh melampaui apa standar 316L bisa menangani:

• Kekerasan korosi tekanan yang diinduksi klorida (Cl-SCC):Meskipun larutan amin secara nominal rendah klorida, konsentrasi klorida telah menumpuk di zona mati dan daerah kurang deposit ke tingkat yang melebihi 800 ppm.Tabung beroperasi pada 135 ° C di sisi panas tepat di jendela suhu kritis untuk Cl-SCC dalam austenit 316L.
• Korosi lubang di bawah endapan skala:Skala besi sulfida dari jejak H2S membawa menciptakan celah lokal di mana lapisan pasif dari 316L rusak.PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) untuk 316L berada pada 24-26 .
• Korosi celah pada sendi tabung-ke-tabung:Gabungan yang digulung dan diselapkan menunjukkan serangan preferensial, dengan tingkat korosi diukur pada 0,15-0,25 mm / tahun di zona celah versus 0,02 mm / tahun pada permukaan tabung bebas.
• Kerusakan hidrogen-induced (HIC) dalam weld HAZ:Pemetaan kekerasan mikro mengungkapkan nilai kekerasan lokal di atas 300 HV di zona las segel yang terkena panas, membuatnya rentan terhadap HIC di lingkungan H2S basah.

"Kami pada dasarnya menjalankan bahan yang tidak dirancang untuk amplop operasi yang sebenarnya.Asumsi FEED asli tentang kadar klorida adalah salah dan kami membayarnya setiap 16 bulan." ️ Direktur Pemeliharaan Pabrik

Mengapa Pelanggan Memilih Kami

Pelanggan telah mendekati tiga pemasok: sebuah pabrik Eropa, sebuah re-roller India, dan kami.

1. Proposal dua tingkat: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 highestPabrik Eropa mengusulkan 254SMO di semua posisi, yang akan menangani Cl-SCC tetapi meninggalkan risiko HIC yang belum diselesaikan.
2. Transparansi laporan uji pabrik (MTR):Kami menyediakan sertifikasi lengkap EN 10204 Tipe 3.1 dengan analisis panas yang sebenarnya tidak hanya nilai-nilai khas.dan nilai N untuk panas 2507 secara konsisten berada di sepertiga atas kisaran spesifikasi ASTM A790., yang secara langsung mempengaruhi PREN.
3. Keandalan pengiriman:Pelanggan membutuhkan 1.920 tabung (3 exchanger * 640 tabung) dikirim dalam waktu 14 minggu. kami berkomitmen untuk 11 minggu dan dikirim dalam 10. pemasok India dikutip 18 minggu. dalam kata-kata pelanggan:"Setiap minggu penundaan adalah $ 380.000 taruhan lain pada apakah tabung tua akan menahan. "
4. Dokumen kepatuhan NACE MR0175/ISO 15156:Kami memberikan pernyataan kepatuhan rinci untuk layanan asam pada tekanan parsial H2S dan rentang pH yang ditentukan, termasuk laporan uji kekerasan (max 28 HRC untuk 2507,max 35 HRC untuk paduan 625 yang dipanaskan dalam larutan) dan sertifikat uji stres cracking sulfida menurut Metode A NACE TM0177.

Solusi Teknis

Pemilihan Bahan & Rasional

Manufaktur & Kontrol Kualitas

• Dimensi tabung:190,05 mm OD * 1,24 mm dinding (dikurangi dari 1,65 mm ∙ kekuatan yang lebih tinggi dari 2507 memungkinkan pengurangan dinding 24% sambil mempertahankan tekanan desain 85 barg pada 150 ° C per ASME Bagian VIII Div.1 perhitungan).
• Pembuangan dingin + penggilingan terang:Semua 2507 tabung telah dingin-pilgered untuk mencapai ± 0,05 mm OD toleransi dan terang-annealed pada 1,080°C dengan pendinginan air yang cepat untuk menghindari presipitasi fase sigma sebuah risiko yang diketahui dengan kelas dupleks jika tingkat pendinginan turun di bawah 50°C/min dalam kisaran 900-600°C.
• Pengujian arus eddy (ECT):100% tabung menjalani ECT menurut ASTM E426 dengan standar referensi lubang dengan dasar datar diameter 0,8 mm. Setiap tabung yang melebihi 50% dari sinyal referensi ditolak.
• Uji hidrostatik:Setiap tabung diuji pada tekanan desain 1,5* (127,5 barg) dengan tahan 30 detik.
• Metode ASTM G48 A (tes lubang zat besi klorida):Tabung sampel dari setiap panas diuji pada suhu 50°C selama 72 jam.Tidak ada lubang yang diamati pada pemeriksaan stereomikroskop 20*.
• Kandungan ferrit:Diukur pada 42-48% pada 2507 tabung menggunakan Feritscope menurut ISO 8249, dalam kisaran optimal 35-55% untuk ketahanan korosi seimbang dan sifat mekanik.

Hasil Proyek

Tiga penukar retubed telah dikomisionerkan pada bulan Agustus 2023.

• Tidak ada kebocoran tabungPada saat itu, pipa 316L sebelumnya telah membutuhkan dua kampanye retubing parsial pada tanda 28 bulan.
• Pengukuran ketebalan dinding:Pengujian ultrasonik (UT) pada pergantian paling baru menunjukkan rata-rata kehilangan dinding 0,03 mm di tabung 2507 hot-end dan 0,01 mm di paduan 625 U-bend.Masa pakai yang ekstrapolasi sekarang melebihi 12 tahun.
• Kinerja transfer panas dipertahankan:Meskipun dinding yang lebih tipis, konduktivitas termal yang lebih tinggi dari 2507 (15 W/m·K pada 100 ° C vs 316L's 14.6 W/m·K) dikompensasi, mempertahankan nilai UA desain dalam 2% dari spesifikasi asli.
• Mengurangi biaya pemeliharaan:Pabrik ini menghapuskan prosedur penyumbatan tabung darurat triwulanan, menghemat sekitar $ 120.000 / tahun dalam tenaga kerja dan bahan habis pakai saja.

"Kami tidak menyentuh penukar itu selama lebih dari dua tahun. Untuk pabrik yang digunakan untuk menjadwalkan perbaikan tabung seperti jam, itu transformatif.Peningkatan material membayar sendiri dalam tiga bulan pertama operasi tanpa gangguan." ️ Manajer Operasi, Pabrik Gas Abu Dhabi

Ringkasan Biaya dan Manfaat

Penurunan biaya total produksi selama 5 tahun sebesar 86% membuat argumentasi bisnis untuk peningkatan bahan sederhana.Biaya bahan tabung tambahan dipulihkan dalam waktu kurang dari 12 minggu operasi tanpa gangguan.

FAQ