POLEZEN.RU http://www.mainlink.ru/?partnerid=36093

 

 






Партнерские ссылки












На главную

Методы оценки надежности оборудования, подвергающегося сплошной коррозии

ж. "Химическое и нефтяное машиностроение", 1989, №1, с.27-29.

Автор Р.Г.Маннапов

(Изложение с сокращениями)

  

Известно, что коррозия является основной причиной отказов (около 64%) химического и нефтяного оборудования. При этом около 30% оборудования выходит из строя из-за сплошной (общей) коррозии. Применяемые в настоящее время методы контроля скорости коррозии с помощью коррозиметров, образцов-свидетелей и других устройств [1] позволяют достаточно точно оценивать среднюю скорость коррозии оборудования и по ней прогнозировать средний срок его службы. Однако в реальных условиях эксплуатации наблюдаются колебания параметров технологических процессов (температуры, содержания агрессивных компонентов и др.), от которых в значительной степени зависят коррозионные процессы. Поэтому скорости коррозии оборудования также непостоянны во времени.

Расчет показателей надежности (ресурса) оборудования по средней скорости коррозии дает оценку, близкую к медианной, т. е. с вероятностью 50%. Во многих случаях такая достоверность оценки надежности химического и нефтяного оборудования неприемлема. Для оценки надежности оборудования с требуемой достоверностью необходимы специальные методы, которые и рассмотрены в настоящей работе.

Наиболее обоснованным методом оценки надежности оборудования, подвергающегося поверхностному разрушению, является метод, изложенный в работе [2]. Этот метод основан на статистической обработке данных измерений коррозионных поражений непосредственно на элементах оборудования, которые выполняют при периодических его обследованиях, и экстраполяции зависимости коррозии от времени до предельно допустимых величин повреждений. Однако ряд причин ограничивает применение этого метода. В первую очередь это необходимость периодического обследования оборудования с целью проведения измерений коррозионных поражений, что не всегда можно осуществить в условиях непрерывных производств, а также труднодоступность измерений некоторых элементов оборудования и другие причины.

Методы, изложенные ниже, основаны на измерении скорости коррозии с помощью различных датчиков и использовании априорной информации о характере зависимостей скорости коррозии металлов от параметров технологических сред (концентрации агрессивных компонентов, температуры и др.). Отличием излагаемых методов от традиционных является учет непостоянства технологических параметров в реальных условиях эксплуатации, их колебаний относительно регламентированных номинальных значений, вызывающих соответствующие изменения скорости коррозии оборудования.

При традиционном расчете прибавки на коррозию оборудования конструкторы по справочным данным определяют среднюю скорость коррозии выбранного металла, соответствующую номинальным значениям технологических параметров (например, заданной концентрации кислоты при определенной температуре). В ряде случаев, когда скорость коррозии линейно зависит от значений параметра, такой подход не приводит к заметным погрешностям. Однако очень часто зависимость скорости коррозии от параметра имеет сильно выраженную нелинейность. Например, для сталей в минеральных кислотах зависимость скорости коррозии от температуры является экспоненциальной [3].

В соответствии с законами теории вероятностей даже при соблюдении технологической дисциплины возможны выходы значений параметров за границы номинальных значений, и, несмотря на их малую долю, они могут весьма существенно повышать среднюю скорость коррозии оборудования. На рис.1 показаны функция плотности нормального распределения температуры (например, в теплообменном аппарате) при обычных условиях функционирования и зависимость скорости коррозии стали Х18Н10Т от температуры в 60%-ной азотной кислоте [4].


Как видно, некоторой доле отклонений от номинального значения температуры соответствуют весьма высокие скорости коррозии, которые необходимо учитывать при оценке ресурса оборудования (или расчете величины прибавки на коррозию). На рис. 2 показана степень влияния колебаний параметров на повышение скорости коррозии. Кривые построены по справочным данным [41 методом статистического моделирования на ЭВМ нормально распределенных отклонений значений двух технологических параметров (концентрации азотной кислоты и ее температуры) относительно номинальных значений (60%, 60°С), соответствующих реальным условиям эксплуатации сепаратора, выполненного из стали Х18Н10Т [3].


Как видно, при средних квадратических отклонениях температуры (20°С) и концентрации (10%) средняя скорость коррозии повышается в 2,6 раза по отношению к скорости коррозии, определенной при постоянных значениях этих параметров. Поэтому при разработке изделий и определении величины прибавки на коррозию необходимо оценивать величину дисперсии основных технологических параметров среды (температуры, концентрации агрессивных компонентов) и рассчитывать ожидаемую скорость коррозии с учетом возможных отклонений параметров.

При эксплуатации оборудования оценку его ресурса можно выполнить тремя методами. Первый метод основан на использовании коррозиметров типа МЛ1В [5] или образцов, устанавливаемых в аппарате. Во время эксплуатации аппарата периодически, через некоторые интервалы времени t, снимают показания коррозиметров, датчики которых устанавливают на участках, подвергающихся наибольшей коррозии. Скорость коррозии ξ-определяют по разности измерений глубин коррозии, выполненных в определенные моменты времени.

По результатам этих измерений (N>8-10) определяют среднюю скорость коррозии ξср и ее коэффициент вариации ϑ:


По полученным данным и величине предельно допустимой коррозии hп выполняют расчет ожидаемого среднего и гамма-процентного ресурса (срока службы) оборудования с требуемой достоверностью по формулам диффузионного распределения [6]:


При планировании наблюдений важно правильно выбрать интервал квантования измерений, т. е, интервалы времени между снятием показаний глубины коррозии. Минимальная величина интервала ограничивается величиной погрешности метода измерений Δ и, как правило, должна быть такой, чтобы измеряемая разность глубин коррозии была не менее 3Δ . Например, при погрешности коррозиметра МЛ1В [5] ±0,002 мм интервал квантования должен быть не менее 0,006 мм. Использование для контроля коррозии образцов весового метода измерений величины коррозионных потерь дает более точные результаты (примерно на порядок), т. е. позволяет сократить необходимую продолжительность испытаний (наблюдений), однако требует больших трудовых затрат на измерения.

Скорость коррозии можно определять также и другими методами [7]: измерением поляризационного сопротивления, импеданса, потенциала, кулоностатическим и кулонометрическим методами. Преимущество этих методов - быстродействие; недостатки - косвенная оценка скорости коррозии через некоторые параметры, более сложная подготовка измерительной техники. При использовании этих методов можно в несколько раз уменьшить длительность испытаний (наблюдений). В этом случае минимальная величина интервалов измерений определяется радиусом корреляции процесса изменения параметров среды. Для многих нефтехимических производств она находится в интервале 1-10 ч. При прогнозировании надежности оборудования полный цикл наблюдений должен включать период циклических колебаний параметров технологических процессов (суточных, межремонтных, сезонных и др.). Это особенно важно, если их величина значительна по сравнению со случайными колебаниями. При использовании быстродействующих методов число измерений скорости коррозии следует выбирать не менее 50-100, что позволит компенсировать ошибку, связанную с уменьшением продолжительности наблюдений.

Второй метод основан на использовании данных измерений технологических параметров. Этот метод можно применять в тех случаях, когда известны и измеряются все основные факторы, от которых зависит скорость коррозии (температура, концентрация агрессивных компонентов). В этом случае информация, записанная на диаграммах штатными средствами, контролирующими технологический процесс в аппарате, подвергается статистической обработке: определяются средние значения параметров и их дисперсии. Расчет средней скорости коррозии и показателей надежности оборудования может быть выполнен с помощью приведенного выше метода статистических испытаний. При использовании этого метода необходимо иметь графики или таблицы зависимостей скорости коррозии от значений параметров коррозионной среды. Данный метод можно использовать также при разработке нового оборудования. Значения необходимых коэффициентов вариации технологических параметров могут быть приняты равными коэффициентам вариации аналогичных действующих производств.

Третий метод основан на использовании для испытаний вместо образцов из коррозионностойких сталей образцов из малостойких в исследуемой среде материалов. Он позволяет оценивать надежность оборудования по первому методу ускоренным способом. Этот метод можно использовать в тех случаях, когда зависимости скорости коррозии обоих материалов (малостойкого материала и материала, из которого изготовлен аппарат) от технологических параметров среды адекватны и их можно выразить некоторым соотношением. Тогда результаты испытаний образцов из малостойкого материала можно пересчитать на основной материал. Для ускорения получения информации о дисперсии параметров технологического процесса этот метод можно использовать как дополнительный к первому методу.

Результаты проведенной работы позволяют сделать вывод о том, что использование рассмотренного подхода дает возможность осуществлять оценку надежности оборудования, подвергающегося коррозии, в короткие сроки. Учет дисперсии технологических параметров при разработке нового оборудования позволяет более обоснованно определять величину прибавки на коррозию и тем самым исключить нерациональный расход металла или преждевременный выход из строя оборудования. Рассмотренные принципы положены в основу отраслевой методики оценки надежности оборудования [8].

Список литературы
1. Залкинд Ц.И., Колотыркин Я.М. Непрерывный контроль коррозии работающего оборудования // Итоги науки и техники. Сер. Коррозия и защита от коррозии. М.: ВИНИТИ. 1981. Т. 8. С. 181-216.
2. РД 26-10-87. Методические указания. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении. М.: НИИхиммаш, 1987. 31 с.
3. Клинов И.Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионно-стойкие материалы. М.: Машиностроение, 1967. 468 с.
4. Дятлова В.Н. Коррозионная стойкость металлов и сплавов: Справочник. М.: Машиностроение, 1964. 352 с.
5. Кузьмин С.Т., Липавский В. Н., Смирнов П. Ф. Промышленные приборы и средства автоматизации в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1987. 272 с.
6. Стрельников В.П. Новые результаты в теории и практике параметрической надежности. Киев: Издание общества "Знание" УССР, 1984. 16 с.
7. Кузьмак А.Е., Кожуров А.В., Чебан Э.А. Методы и средства контроля коррозии нефтегазового оборудования в условиях эксплуатации. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985. 40 с.
8. РД 25-11-21-88. Методические указания. Надежность изделий химического и нефтяного машиностроения. Система контроля и оценки надежности машин в эксплуатации. Оценка надежности изделий по результатам эксплуатационных наблюдений (испытаний) М.: НИИхиммаш, 1988. 122 с.

Полный текст этой статьи (сканированный).

Другие публикации по данной теме.


 




    Календари   

  Умные мысли

   Поздравления 

Прогр.-полезняшки

Мужч.и женщины

  Безопасность 

  Будь здоров! 

О жизни и смерти

  Забавные истории

     На Главную    


© Polezen.ru 2003-2018.