Коррозия под изоляционным слоем: причины и устранение
CUI является общей проблемой, которую разделяют нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, энергетическая, промышленная, наземная и морская отрасли. Трудно найти коррозию под изоляцией из-за изоляционного покрытия, которое маскирует проблему коррозии, пока не стало слишком поздно.
Проблема возникает на углеродистых сталях и нержавеющих сталях серии 300. На углеродистых сталях это проявляется как общая или локальная потеря стенки. В случае труб из нержавеющей стали часто возникает коррозия, вызванная коррозионным растрескиванием под напряжением.
Хотя разрушение может происходить в широком диапазоне температур, коррозия становится серьезной проблемой в стали при температурах от 0 до 149 °C и является наиболее серьезной при температуре около 93 °C. Коррозия и вызванное коррозией растрескивание под напряжением редко происходит, когда рабочие температуры постоянны выше 149 °C.
Коррозия под изоляционным слоем вызвана попаданием воды в изоляцию, которая удерживает воду, как губка, в контакте с металлической поверхностью. Вода может поступать из дождевой воды, из-за утечек, из системы водоотведения, из промывочной воды или из-за пота в результате циклических или низкотемпературных операций, таких как холодильные установки.
Расходы на обслуживание CUI
Также широко известно, что результаты CUI являются дорогостоящими. CUI может составлять от 40 до 60 процентов затрат компании на техническое обслуживание трубопроводов, может привести к миллионам ремонтов и привести к значительным простоям. Большинство исследований по этой теме затрагивают все виды коррозии и связанные с ними расходы без предоставления отдельных затрат на коррозию, связанных с изоляцией.
Исследование, проведенное в 2001 году исследовательской группой специалистов по коррозии в США, показало, что прямые затраты на коррозию под изоляцией составляют 276 миллиардов долларов в год, причем эта цифра может удвоиться, если учесть также косвенные расходы.
Системы, восприимчивые к CUI
Стандарт Американского института нефти, API 570 «Проверка, ремонт, изменение и итерация систем трубопроводов, находящихся в эксплуатации», код трубопровода, впервые опубликованный в июне 1993 года, определяет CUI как особую проблему. Как правило, как и в случае с API 653 и Законом о чистой воде, коды API становятся отраслевым стандартом, а правила требуют, чтобы организации поддерживали программу, соответствующую этому стандарту. Управление по охране труда и технике безопасности (OSHA) 1910 года - это правило с зубами в этом случае.
API 570 определяет следующие области как восприимчивые к CUI:
- Районы, подверженные воздействию охлаждающей жидкости.
- Районы, подверженные технологическим разливам, попаданию влаги или кислотных паров.
- Районы, подверженные наводнениям.
- Места, подверженные воздействию пароотводов.
- Системы трубопроводов из углеродистой стали, в том числе изолированные для защиты персонала, работающие при температуре от -4 ° C до 120 ° C. CUI особенно агрессивен, когда рабочие температуры вызывают частую конденсацию и повторное испарение атмосферной влаги.
- Системы трубопроводов из углеродистой стали, которые обычно работают при температуре выше 120 ° C, но работают с перебоями.
- Тупики и крепления, которые выступают из изолированного трубопровода и работают при температуре, отличной от активной линии.
- Системы трубопроводов из аустенитной нержавеющей стали, которые работают при температуре от 60 ° C до 204 ° C. Эти системы подвержены коррозионному растрескиванию под воздействием хлоридов.
- Вибрирующие трубопроводные системы, которые имеют тенденцию наносить повреждения изоляционной оболочке, обеспечивая путь для проникновения воды.
- Системы трубопроводов с поврежденными покрытиями и / или обмотками.
- Системы трубопроводов с прослеживаемым паром, которые могут испытывать прослеживающиеся утечки, особенно в трубных фитингах под изоляцией.
- Места, где были сняты изоляционные заглушки для измерения толщины на изолированном трубопроводе, должны уделять особое внимание.
Методы проверки коррозии под изоляцией
Существует ряд методов, используемых сегодня для проверки коррозии под изоляцией. Основными являются профильная рентгенография, ультразвуковые точечные показания и удаление изоляции.
Другой метод - рентген в реальном времени. Рентген в режиме реального времени оказался безопасным, быстрым и эффективным методом проверки труб при работе установки.
Долговечные и (почти) необслуживаемые системы покрытия
В последние годы философия предотвращения CUI многих крупных нефтехимических компаний была концепцией, не требующей инспекций и технического обслуживания. Ожидается, что срок службы изолированных систем, в частности систем трубопроводов, составляет от 25 до 30 лет. Оценка экономии жизненного цикла привела к рассмотрению новых, простых подходов к предотвращению CUI.
Два из методов:
Применение алюминия для термического распыления (TSA) на углеродную сталь, чтобы предотвратить общую коррозию, и на аустенитной нержавеющей стали, чтобы предотвратить стабильное коррозирование.
Все процессы термического напыления основаны на одинаковом принципе нагревания сырья, ускорения его до высокой скорости и последующего попадания частиц на подложку. Частицы деформируются и замерзают на подложке. Покрытие образуется, когда миллионы частиц осаждаются друг на друга. С TSA эти частицы связаны с подложкой механически.
Первым этапом любого процесса нанесения покрытия является подготовка поверхности. Это делается путем очистки и дробления белого металла, подрывающего поверхность, которую нужно покрыть. Методы маскировки могут быть приняты для компонентов, которые требуют только определенных областей покрытия. Вторым этапом является распыление алюминия, что осуществляется путем введения исходного материала в источник тепла. Источник тепла может быть произведен либо химической реакцией (горение), либо электрической энергией (двухпроводная дуга). Затем частицы ускоряются до субстрата потоком газа и деформируются при ударе для создания покрытия. Наконец, покрытия проверяются и оцениваются по качеству путем механической или микроструктурной оценки.
Двумя распространенными методами термического напыления, используемыми для нанесения TSA на компоненты, являются распыление в проводном пламени и двухпроводное распыление в электрической дуге. Адгезия к подложке считается в основном механической и зависит от того, является ли заготовка очень чистой и достаточно шероховатой. Шероховатость выполняется пескоструйной обработкой до состояния белого металла с острым угловым профилем в диапазоне от 50 до 100 микрон (от 2 до 4 мил). Распыление пламенем и дугой требует относительно небольших капиталовложений и является переносимым; они часто применяются в открытых мастерских и на месте. Расходные материалы, используемые для TSA в этих процессах, представляют собой алюминиевые провода с чистотой более 99 процентов.
Упаковка из алюминиевой фольги на аустенитной трубе из нержавеющей стали используется, чтобы предотвратить стабильное коррозирование.
Обмотка алюминиевой фольгой из аустенитной нержавеющей стали успешно используется химическими компаниями в Европе более 30 лет для предотвращения ЭСКК. (Этот метод не получил широкого распространения в Соединенных Штатах.) Алюминиевая фольга обеспечивает барьер от влаги и электрохимическую защиту, предпочтительно подвергаясь коррозии и поддерживая безопасный потенциал для нержавеющей стали. Система опирается на хорошую защиту от атмосферных воздействий и предотвращение условий погружения. Он может быть нанесен подрядчиком по изоляции, занимает меньше времени, чем покрытие, и требует минимальной подготовки основания.
Обмоточная труба с алюминиевой фольгой диаметром 0,1 мм диаметром 46 SWG (проволока) может предотвратить непрерывную работу CISCC трубы из нержавеющей стали при температуре от 60 до 175 °C. Труба должна быть обернута с перекрытием в 50 мм, сформирована так, чтобы проливать воду по вертикальной линии, и удерживаться алюминиевой или нержавеющей проволокой. Фольга должна быть отлита вокруг фланцев и фитингов. Линии с паровой трассировкой должны быть дважды обернуты, при этом первый слой должен быть нанесен непосредственно на трубу, после чего следует отслеживание пара, а затем еще больше фольги поверх. На сосудах алюминиевую фольгу наносят лентами, удерживаемыми изоляционными зажимами и опорными кольцами изоляции.
