Studium przypadku: Instalacja gazowa w Zjednoczonych Emiratach Arabskich eliminuje awarie rur HX dzięki rurom Super Duplex 2507

Informacje o klientach

Na początku 2023 roku otrzymaliśmy pilne zapytanie od zakładu przetwarzania gazu znajdującego się w obszarze Habshan w Abu Dhabi w Zjednoczonych Emiratach Arabskich.2 mld stępień sześciennych standardowych dziennie (BSCFD) surowego kwasowego gazu o stężeniu H2S w zakresie od 3% do 8% objętościowegoW obiekcie eksploatowane są wiele wymienników ciepła w formie muszli i rur, służących jako wymienniki ciepła o niskiej zawartości amin i kondensatory powietrzne w jednostce usuwania kwasów (AGRU).

Kierownik zamówień publicznych, inżynier chemiczny z 18 letnim doświadczeniem w przetwarzaniu gazu, zajmował się powtarzającymi się awariami wiązki rur w trzech identycznych wymiennikach BEM typu TEMA.Każdy wymiennik zawierał 640 rur, 19,05 mm OD * 1,65 mm grubości ściany, 6000 mm długości rur, w konfiguracji dwuprzejściowej.wybrane w trakcie fazy FEED zakładu w 2013 r. na podstawie standardowych założeń dotyczących usługi kwaśnej.

Pod koniec 2022 roku dzienniki konserwacji wykazały coś alarmującego: rurki były wymiany w cyklu od 14 do 18 miesięcy, znacznie poniżej 8-letniego okresu eksploatacji określonego w oryginalnym arkuszu danych mechanicznych.W jednym szczególnie złym kwartale Q3 2022 fabryka odnotowała 11 nieplanowanych zamknięć bezpośrednio związanych z wyciekiem rur w pociągu wymiennika AGRUKażde wyłączenie kosztowało operatora szacunkowo 380,000 dolarów w utraconej przepustowości i pracy awaryjnej.

Punkty bolesne klientów

Kiedy przeprowadziliśmy analizę awarii zwróconych próbek rur, schemat uszkodzenia był jasny i wykraczał znacznie poza to, co standardowy 316L mógł obsłużyć:

• Wykorzystuje się w tym celu:Pomimo, że roztwór amin był nominalnie niskiej zawartości chlorku, stężenie chlorku wzrosło w strefie martwej i na obszarach o niewielkim zanieczyszczeniu do poziomu przekraczającego 800 ppm.Rury działające w temperaturze 135 °C po stronie gorącej .
• Korrozyjne odłamki pod osadami łuskowymi:Skala siarczanu żelaza z śladów H2S powodowała zlokalizowane szczeliny, w których pasywna warstwa 316L rozpadła się.PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) dla 316L znajduje się w 24-26 ′′ niewystarczające dla tego środowiska.
• Kororacja szczelin w złączach rury do arkusza:Złącza walcowane i spawane z pieczęcią wykazywały preferencyjne ataki, przy czym współczynniki korozji mierzono na 0,15-0,25 mm/rok w strefie szczelin w porównaniu z 0,02 mm/rokem na powierzchni wolnej rurki.
• Wydzielane krakowanie (HIC) w spawaniu HAZ:Mikro-mapowanie twardości wykazało lokalizowane wartości twardości powyżej 300 HV w strefie cieplnej spawania uszczelniającego, co czyni ją podatną na HIC w mokrym środowisku H2S.

"Zasadniczo używaliśmy materiału, który nie był zaprojektowany do rzeczywistej eksploatacji.Pierwotne założenia FEED dotyczące poziomu chlorku były błędne i płaciliśmy za to co 16 miesięcy.." " Dyrektor ds. konserwacji zakładu

Dlaczego klienci wybrali nas

Klient skontaktował się z trzema dostawcami: europejskim, indyjskim i nami.

1. Wniosek podwójnego stopnia: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 highestEuropejska fabryka zaproponowała 254SMO we wszystkich pozycjach, które miałyby dotyczyć Cl-SCC, ale pozostawiły ryzyko HIC nierozwiązane.
2. Przejrzystość sprawozdania z badań młyńskich (MTR):Zapewniliśmy pełną certyfikację EN 10204 typu 3.1 z rzeczywistą analizą ciepła, a nie tylko typowymi wartościami.wartości N dla temperatur 2507 były konsekwentnie w górnej trzeciej zakresu specyfikacji ASTM A790, co ma bezpośredni wpływ na PREN.
3. Powierzchnia dostaw:Klient potrzebował 1920 rur (3 wymienniki * 640 rur) dostarczonych w ciągu 14 tygodni."Każdy tydzień opóźnień był kolejnym zakładem o 380 tysięcy dolarów na to, czy stare rurki wytrzymają. "
4. Dokumentacja zgodności NACE MR0175/ISO 15156:Przedstawiliśmy szczegółowe oświadczenia zgodności z przepisami dotyczące podawania kwaśnego w określonym zakresie ciśnienia częściowego i pH H2S, w tym sprawozdania z badań twardości (maksymalnie 28 HRC dla 2507,maks. 35 HRC dla stopów 625 wygranych w roztworze) i świadectw badań krakingu naprężeniowego na siarczanych zgodnie z metodą A NACE TM0177.

Rozwiązanie techniczne

Wybór materiału i uzasadnienie

Produkcja i kontrola jakości

• Wymiary rur:190,05 mm OD * 1,24 mm ściany (zredukowane z 1,65 mm) wyższa wytrzymałość 2507 umożliwiła zmniejszenie ścian o 24% przy zachowaniu ciśnienia konstrukcyjnego 85 barg w temperaturze 150 °C dla ASME Sekcja VIII Div.1 obliczenia).
• Wyroby z tworzyw sztucznych:Wszystkie rurki 2507 zostały poddane podgrzewaniu na zimno w celu uzyskania tolerancji OD ± 0,05 mm i jasnym wygrzewaniu w temperaturze 1,080°C przy szybkim tłumieniu wodnym w celu uniknięcia opadów w fazie sigma.
• Badanie prądu wirusowego (ECT):100% rur poddano EKT zgodnie z normą ASTM E426 z punktem odniesienia do otworu o płaskim dnie o średnicy 0,8 mm. Każda rurka przekraczająca 50% sygnału odniesienia została odrzucona.
• Badanie hydrostatyczne:Każda rurka została przetestowana przy ciśnieniu konstrukcyjnym 1,5* (127,5 barg) z 30-sekundowym zatrzymaniem.
• Metoda ASTM G48 A (badanie odrywania chlorku żelaza):Próbki z każdego ogrzewania były badane w temperaturze 50°C przez 72 godziny.Nie zaobserwowano odrywania przy badaniu pod 20* stereomikroskopem.
• Zawartość ferrytu:Mierzone w zakresie 42-48% na 2507 rurach za pomocą feritskopu zgodnie z ISO 8249, w optymalnym zakresie 35-55% dla zrównoważonej odporności na korozję i właściwości mechanicznych.

Wyniki projektu

Trzy systemy wymiany rurowe zostały uruchomione w sierpniu 2023 r. Od ostatniej inspekcji w lutym 2026 r. (28 miesięcy ciągłej pracy) zakład informuje:

• Zero wycieków rurPoprzednie rury 316L wymagały już dwóch częściowych kampanii retubingowania w ciągu 28 miesięcy.
• Pomiary grubości ściany:Badania ultradźwiękowe (UT) w ostatnim zwrotnym okresie wykazały średnią utratę ścian 0,03 mm w rurkach 2507 z gorącym końcem i 0,01 mm w zgięciach stopu 625 U.Ekstrapolowana długość użytkowania przekracza 12 lat.
• Utrzymanie skuteczności transferu ciepła:Pomimo cieńszej ściany, wyższa przewodność cieplna 2507 (15 W/m·K w temperaturze 100 °C w porównaniu z 14,6 W/m·K w 316L) została zrekompensowana, utrzymując wartość UA projektową w granicach 2% oryginalnej specyfikacji.
• Obniżenie kosztów utrzymania:Zakład wyeliminował kwartalną procedurę zaciągania rur awaryjnych, oszczędzając około 120 000 dolarów rocznie tylko na pracy i materiałach eksploatacyjnych.

"Nie dotykaliśmy tych wymienników od ponad dwóch lat.Modernizacja materialna opłaciła się w ciągu pierwszych trzech miesięcy nieprzerwanej eksploatacji." ️ Dyrektor ds. Operacji, Zakład Gazowy w Abu Dhabi

Podsumowanie kosztów i korzyści

Zmniejszenie całkowitego kosztu użytkowania o około 86% w ciągu pięciu lat ułatwiło rozwój biznesowy modernizacji materiału.Wzrost kosztów materiału rur został odzyskany w ciągu mniej niż 12 tygodni nieprzerwanej pracy.

Częste pytania