Огляд трубопроводів хімічних заводів
Хімічні переробні заводи створюють одні з найскладніших умов для трубопровідних систем. Труби повинні містити рідини, які можуть бути висококорозійними, мати підвищені температури та тиск, а в багатьох випадках бути токсичними або легкозаймистими. Наслідки відмови труб у хімічній службі включають витоки технологічної рідини, пожежі, вибухи, токсичні викиди та забруднення навколишнього середовища. Тому правильний вибір матеріалу труб є не просто інженерним рішенням – це імператив безпеки та нормативних вимог.
Розрахунковим кодом для трубопроводів хімічних заводів є ASME B31.3 (Технологічні трубопроводи), який надає правила проектування, вибору матеріалів, виготовлення, випробувань та інспекції трубопровідних систем на хімічних і нафтохімічних заводах. B31.3 класифікує рідинні середовища на нормальні, категорії M (токсичні), категорії D (низька небезпека) та високого тиску, з дедалі суворішими вимогами для більш небезпечних середовищ. Трубопроводи повинні бути розраховані на найважчу комбінацію тиску та температури, яка очікується під час нормальної роботи, запуску, зупинки та будь-яких можливих аварійних ситуацій.
Вимоги до труб залежно від хімічного середовища
Різні хімічні середовища вимагають різних матеріалів труб залежно від їхньої корозійної агресивності, температури та тиску. Для сірчаної кислоти вуглецева сталь придатна при концентраціях вище 95% за кімнатної температури, але нижче 95% (особливо для розведеної кислоти) швидкість корозії різко зростає, що вимагає використання нержавіючої сталі 316 або вищих сплавів. Для соляної кислоти навіть розведені розчини є висококорозійними для нержавіючої сталі, що вимагає високонікелевих сплавів (Hastelloy C-276) або неметалевих труб для більшості умов. Для азотної кислоти нержавіюча сталь 304L придатна для більшості концентрацій, оскільки азотна кислота пасивує нержавіючу сталь. Для органічних розчинників (вуглеводні, спирти, кетони) вуглецева сталь зазвичай є достатньою, якщо розчинник не вологий або не містить корозійних забруднювачів.
Хлоридні середовища є особливо складними, оскільки вони викликають піттингову корозію та корозійне розтріскування під напругою (SCC) в аустенітних нержавіючих сталях. Хлоридне SCC може виникати при температурах вище 60°C з концентраціями хлоридів до 10 ppm. Для потоків, що містять хлориди, 316L (з 2-3% молібдену) забезпечує підвищену стійкість порівняно з 304L, але для важких хлоридних умов можуть знадобитися дуплексні нержавіючі сталі (2205, 2507) або сплави на основі нікелю. Еквівалентний показник стійкості до піттингу (PREN = %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N) є корисним скринінговим інструментом для порівняння піттингової стійкості: 304L має PREN ~19, 316L має PREN ~25, дуплекс 2205 має PREN ~36, а супердуплекс 2507 має PREN ~43.
Поширені матеріали труб для хімічної промисловості
| Матеріал | Ключові характеристики | Типові застосування |
|---|---|---|
| Вуглецева сталь (A106 Gr.B) | Низька вартість, хороша міцність, обмежена корозійна стійкість | Некорозійні рідини, пара, вода, вуглеводні |
| Нержавіюча сталь 304/304L | Загальна корозійна стійкість, хороша зварюваність | Азотна кислота, органічні кислоти, харчова промисловість |
| Нержавіюча сталь 316/316L | Підвищена піттингова стійкість завдяки Mo, стандарт для хімічної промисловості | Сірчана кислота (розведена), хлориди (помірні), розчинники |
| Дуплекс 2205/2507 | Висока міцність, чудова стійкість до SCC | Хлоридні середовища, морські умови, теплообмінники |
| Нікелеві сплави (Inconel, Hastelloy) | Екстремальна корозійна стійкість, дуже висока вартість | HCl, H2SO4 (гаряча), HF, агресивні корозійні середовища |
Типи корозії та вибір матеріалів
Загальна корозія — це рівномірна втрата матеріалу по всій поверхні, яка контролюється додаванням припуску на корозію (зазвичай 1,5–6,0 мм) до розрахункової товщини стінки. Піттинг — це локальна корозія, яка створює невеликі порожнини, вимірюється значенням PREN. Щілинна корозія виникає в екранованих місцях, таких як під прокладками та відкладеннями, вимагаючи сплавів з вищим вмістом молібдену. Корозійне розтріскування під напругою (SCC) є найнебезпечнішою формою корозії — розтріскування виникає під спільною дією розтягувального напруження та корозійного середовища, часто без значної загальної корозії. SCC може спричинити катастрофічне руйнування майже без попередження. Для хлоридного SCC матеріали з вищим вмістом нікелю (>20%) або дуплексні структури забезпечують стійкість. Міжкристалітна корозія, спричинена осадженням карбідів хрому на межах зерен, запобігається використанням низьковуглецевих марок (304L, 316L) або стабілізованих марок (321, 347).
Номінальний тиск для хімічних трубопроводів
Хімічні заводи зазвичай працюють з класами тиску від ANSI 150# (2 МПа) до 600# (10 МПа), а спеціальні процеси, такі як гідрокрекінг і виробництво поліетилену, працюють при 900–2500# (15–42 МПа). Вибір номінального тиску слідує правилам проектування ASME B31.3, де мінімальна товщина стінки розраховується за формулою: t = (P x D) / (2(SE + PY)). Для вакуумної служби труба повинна витримувати зовнішній тиск (колапс), що часто вимагає важчих графіків, ніж це диктував би внутрішній тиск. Температура значно впливає на допустиме напруження: труба, придатна за кімнатної температури, може потребувати товщої стінки при 400°C. Дивіться наш Посібник з номінального тиску труб для вичерпних методів розрахунку.
Спеціальні вимоги
Хімічні труби часто потребують спеціальної обробки поверхні. Знежирення видаляє масла та жири з внутрішньої поверхні, щоб запобігти забрудненню технологічної рідини. Травлення видаляє окалину та зварювальні оксиди. Пасивація (обробка азотною або лимонною кислотою) посилює природний шар оксиду хрому на нержавіючій сталі, максимізуючи корозійну стійкість. Супутній обігрів (електричний або паровий) застосовується для труб, які повинні підтримувати підвищені температури, щоб запобігти застиганню рідини або збільшенню в'язкості. Підземні хімічні труби вимагають зовнішнього антикорозійного покриття згідно з ISO 21809 або еквівалентом – дивіться наш Посібник з покриття труб. Вимоги до неруйнівного контролю (NDT) для хімічних труб залежать від категорії рідинного середовища згідно з B31.3: від 5% зварних швів для нормальної служби до 100% для служби категорії M – дивіться наш
Стандарти для хімічних трубопроводів
ASME B31.3 є основним розрахунковим кодом. Стандарти ASTM на матеріали включають A106 (вуглецева сталь), A312/A358 (нержавіюча сталь) та A335 (легована сталь). Стандарти API, актуальні для хімічних заводів, включають API 610 (насоси) та API 682 (ущільнювальні системи). Для міжнародних проєктів можуть застосовуватися EN 13480 (європейський трубопровідний код) та GB/T 20801 (китайський трубопровідний код). Вимоги директиви PED повинні бути виконані для обладнання, що встановлюється в Європейському Союзі. Повне порівняння міжнародних стандартів доступне в нашому Порівнянні стандартів на труби(59).
Як замовити хімічні труби
При замовленні труб для хімічної служби надайте такі параметри: склад і концентрацію рідини, діапазон pH для водних розчинів, робочу температуру (нормальну та розрахункову), робочий тиск (нормальний та розрахунковий), застосовний код (ASME B31.3 або інший), вимоги до NDT, вимоги до сертифікації (MTC 3.1 або 3.2) та будь-яку спеціальну підготовку поверхні (травлення, пасивація). ManufacturerPipe постачає труби з вуглецевої, нержавіючої та легованої сталі для хімічних застосувань, маючи досвід постачання на нафтопереробні заводи, нафтохімічні підприємства та підприємства тонкої хімії по всьому світу.
Потрібна труба для хімічної промисловості?
Зв'яжіться з нашою інженерною командою для отримання рекомендацій щодо вибору матеріалів та конкурентоспроможних цін на труби для хімічної служби.
Отримати ціну
Категорії продукції
