ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Дефекты и конструктивные несовершенства геометрической формы корпусов и отдельных элементов нефтегазохимического оборудования способствуют повышению уровня напряженности в стенке конструкций и как следствие-прогрессивному развитию процессов коррозии металла (так называемый механохимический эффект), что, в свою очередь, приводит к снижению рабочего ресурса оборудования и трубопроводов.

В связи с этим приоритетными при прогнозировании рабочего ресурса нефтегазохимического оборудования и трубопроводов являются подходы, учитывающие концентрацию напряжений в конструкциях как фактор усиления коррозионных процессов.

В соответствии с предлагаемым подходом рабочий ресурс рассматриваемого оборудования может быть оценен по следующему соотношению:

, (1)

гдеt _po-рабочий ресурс оборудования, подсчитанный без учета механохимического эффекта:

, (2)

здесь-относительнаяглубинадефекта(h-глубина,s-толщина

стенки);

j_о-скорость коррозии металла в ненапряженном состоянии для

кон­кретной среды и температуры (мм/год);

s_1н-номинальные кольцевые напряже­ния в ослабленном сечении

стенки трубы при заданном давлении эксплуатации

(3)

s_1пр-уровень кольцевых напряжений в стенке конструкции, отвечающий стадии разрушения, подсчитанный при допущении о представлении диаграммы деформирования металла конструкцииs_i-e_iв виде степенной зависимости

s_i= aЧ (4)

где m = - константы деформационного упрочнения

материала (s_т,s_в- соответственно предел

текучести и предел прочности металла);

К _ук - коэффициент усиления коррозии от действия

напряжений

(5)

здесь К_cт-механохимический параметр, определяемый экспериментально

(например, для углеродистых сталей К_cт=5...6; для низколегированных

сталейК_cт⁼ б...7);

К _н - константа материала, К _н = (v - мольный объем стали;

r-универсальная газовая постоянная, Т - абсолютная температура);

Кs-коэффи­циент концентрации пластических напряжений

, (6)

гдеa_s-коэффициент концентрации напряжений в упругой области.

В том случае, когда отсутствуют данные по К_s, коэффициент усиления коррозии может быть подсчитан по формуле:

К _ук = (К _стЧm + 1)Чехр (К _нЧАЧm ^m). (7)

Пример: В процессе диагностирования нефтехимического аппарата (см. рисунок) с внутренним диаметромd= 2,6м, изготовленного из стали 20 (s_т=260 МПа;s_в=460 МПа;j₀⁼0,12мм/год;), эксплуатируемого при давлении Р =1,43 МПа и Т = 300К, была проведена оценка рабочего ресурса. Для прогнозирования предполагаемого срока эксплуатации был осуществлен контроль внутренней поверхности аппарата, в результате которого было установлено наличие концентратора (коррозионной каверны) в зоне перехода от шва к основному металлу глубинойh=2,8мм (m _h= 0,2)(см. рисунок), отвечающего теоретическому коэффициенту концентрации Кs= 2,2.

Вид корпуса аппарата с внутренней каверной вблизи границы сплавления сварного шва и основного материала

В рассматриваемом случае, используя формулу (4), получены следующие значе­ния параметров:А = 860 МПа,m= 0,25;К_cт= 5,0.

Данной ситуации в окрестности вершины коррозионной каверны отвечают следующие значения коэффициента Кs= 2,04,полученные при соотношении,вытекающем из выражения (3).

При заданных значениях исходных параметров, исходя из соотношений (5) и (6), определен коэффициент усиления коррозии К _ук = 2,6.

Эксплуатационный ресурс нефтехимического аппарата при наличии концентратора напряжений может быть определен исходя из соотношения (2) и составляетлет.

Предлагаемый метод оценки эксплуатационного ресурса нефтегазохи-мического оборудования и трубопроводов апробирован на ряде предприятий, занимающихся транспортированием и хранением нефтепродуктов и других коррозионно-активных веществ.