Оценка коррозии и эрозии систем распределительных трубопроводов в промышленности по производству первичного алюминия

Заводы по производству первичного алюминия требуют обширных сетей трубопроводов для транспортировки твердых частиц и жидкостей на протяжении всего производственного процесса. Целостность этих активов имеет решающее значение для процесса производства алюминия. К сожалению, эти трубопроводные сети подвержены различным механизмам повреждения. Например, внутренняя эрозия может возникнуть в трубах, по которым проходят абразивные материалы, такие как глинозем. В других случаях внешняя коррозия как изолированных, так и неизолированных линий также может нарушить их целостность. 

В отрасли, где незапланированная остановка из-за отказа трубы означает значительное время простоя и затраты на возобновление процесса, необходимы соответствующие методы контроля для обнаружения и оценки коррозии и эрозии.

Проблематика

Трубопроводы распределительных систем из углеродистой стали используются для транспортировки сырья на заводах и управления опасными жидкостями и побочными продуктами. Некоторые из этих неизолированных систем подвержены коррозии под изоляцией (CUI), коррозии, ускоренной потоком - защитный оксидный слой на поверхности металла растворяется в быстро текущей воде (FAC), эрозии. Эти механизмы повреждения должны быть идентифицированы, чтобы предотвратить непредвиденные сбои и оптимизировать операции по техническому обслуживанию. MISTRAS, поставщик услуг по неразрушающему контролю, работающий в этой области в течение нескольких лет, столкнулся с необходимостью эффективного осмотра этих компонентов во время их эксплуатации.

Эрозия является одним из механизмов повреждения, наблюдаемых в системах распределения твердого сырья. Трубопроводы распределения кокса на анодных заводах являются яркими примерами, в которых прокаленный нефтяной кокс (углерод нефтяного происхождения направляется из бункеров для хранения в систему просеивания и, в конечном итоге, в смесители анодной пасты. Как и в случае коррозии, ускоренным потоком, наиболее уязвимыми компонентами являются наружные части отводов труб. Для этого конкретного применения для транспортировки кокса использовались трубы из углеродистой стали толщиной 6 миллиметров (0,25 дюйма).

Вода, используемая для охлаждения алюминиевых слитков, транспортируется по трубам из углеродистой стали диаметром 200 мм (8 дюймов) и толщиной 7,6 мм (0,3 дюйма). В системе распределения сточных вод литейного цеха были обнаружены коррозионные струпья и пузыри. Эти трубы направляют сточные воды в центр водоподготовки. Струпья или пузырчатая коррозия представляют собой потенциальную угрозу, которую необходимо тщательно контролировать, чтобы обеспечить целостность актива и избежать потенциальных проблем со здоровьем и окружающей средой в случае утечки опасного продукта.

Общие методы оценки коррозии и эрозии имеют внутренние ограничения. Оценка образования парши с помощью ультразвукового контроля (УЗК), например, требует подготовки поверхности, выполнение которой в процессе эксплуатации может быть опасным, поскольку это может повредить оставшийся материал и вызвать утечку. Таким образом, подготовка поверхности требует отключения линии. Рентгенография будет работать на трубах диаметром до 150 миллиметров (6 дюймов), но не на трубах большего диаметра, и представляет опасность для здоровья и безопасности из-за использования излучения.

Решения

Усовершенствованное решение для импульсных вихревых токов (PEC), способное обнаруживать эрозию и коррозию.

LYFT - импульсное вихретоковое решение, выбранное MISTRAS для решения этой задачи, было специально разработано для этого типа приложений. В настоящее время на этот метод распространяется несколько отраслевых стандартов, таких как ISO 20669, API RP 583 и новый раздел V ASME, статья 21. РЕС представляет собой универсальную технологию контроля, которая обеспечивает среднюю оставшуюся толщину стенки с помощью изоляции и покрытий. 

Этот метод также можно использовать при прямом контакте с проверяемым компонентом на струпьях или волдырях без необходимости подготовки поверхности. 

В отличие от радиографического контроля (RT), PEC не требует доступа к обеим сторонам компонентов, что делает его предпочтительной технологией для контроля больших труб и сосудов. PEC — это метод, устойчивый к колебаниям отрыва, который обеспечивает объемные измерения остаточного материала.

Сначала были осмотрены трубопроводы распределения кокса диаметром примерно 100 миллиметров (4 дюйма). При наличии внутренних эрозионных повреждений в отводах ожидалось, что они будут хорошо обнаружены в этих линиях с помощью одноэлементного зонда PEC-025-G2. Была достигнута высокая производительность сканирования, и несколько строк данных были закодированы с использованием скорости сканирования примерно 75 миллиметров (3 дюйма) в секунду с разрешением сканирования 17,4 миллиметра (0,684 дюйма) на образец. 

Здесь показаны два случая (рис. 2 и рис. 3) экстрадозной эрозии. Результаты осмотра показали значительные потери стенок, более 50 процентов, в наружных стенах, что впоследствии было подтверждено с помощью УЗК во время операции по техническому обслуживанию.

Системы распределения сточных вод также были обследованы датчиком в динамическом режиме. Этот режим сканирования, впервые представленный Eddyfi Technologies, позволяет создавать карту C-скана с закодированными данными и архивировать электронные файлы, которые можно просмотреть позже. Программное обеспечение для расширенного анализа Eddyfi Lyft Pro также позволяет использовать алгоритм, называемый компенсированной толщиной стенки (CWT), который позволяет более точно определять размеры показаний, которые меньше размера датчика.. Основная цель инструмента - обеспечить оценку истинной остаточной толщины стенки при оценке дефекта. 

Оценка истинной остаточной толщины стенки выполняется с использованием передовых алгоритмов, которые извлекают вклад из показаний и отличают его от сигнала номинальной толщины окружающей стенки. Конечным результатом является точность размеров ±10 процентов от номинальной толщины стенки. Результаты осмотра, показанные на рисунке 4, указывают на существенную потерю стенки. Размер большинства областей, затронутых образованием пузырей, был измерен с 60% WT или 4,3 миллиметра (0,177 дюйма) до почти 30% с помощью расширенного инструмента анализа CWT. 

Эта сильная потеря стенки позже была подтверждена с помощью рентгенографии, результаты которой представлены справа на Рисунке 5 и в Таблице 1.

КРИТИЧЕСКОЕ ПОСЛЕДСТВИЕ КОРПУСОВ НА ТРУБОПРОВОДЕ – СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЧНЫХ

Преимущества 

• Инспекция объекта в процессе эксплуатации: импульсное вихретоковое решение Lyft не требует отключения распределительных систем. Все проверки можно проводить на компонентах, находящихся в эксплуатации, что приводит к значительной экономии средств.
• Обнаружение внутренней и внешней коррозии: PEC может обнаруживать изменения толщины стенки, независимо от того, расположены ли они на внутренней или внешней поверхности компонента.
• Производственные проверки: PEC может использоваться для проверки сотен метров трубопроводов системы распределения. Закодированные электронные данные доступны для просмотра позже в любое время.
• Нет необходимости в трудоемкой подготовке поверхности, что повышает производительность контроля.
• Усовершенствованные алгоритмы определения размеров обеспечивают точные измерения в пределах ±10 процентов от номинальной толщины стенки.

Импульсное вихретоковое решение Lyft может эффективно и точно решить задачу оценки эрозии в отводах систем распределения твердых частиц, а также критической коррозионной коррозии в трубопроводах распределения сточных вод. Все проверки проводились на эксплуатируемых системах, что не требовало простоев и позволяло лучше планировать операции по техническому обслуживанию. Результаты проверки были подтверждены с помощью UT и RT во время останова на техническое обслуживание.